机动学（修订版）（附MATLAB范例光碟片） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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作者累积多年教学经验，这本是专门针对大学机动学相关课程编写而成。全书由基本概念开始乃至于速度、加速度分析，和各种机构的解说，文句浅显易懂、图表清晰明暸，并配合MATLAB计算程式应用，期使增加读者学习的兴趣，为学习机动学的最佳教本。适合技术学院、科大及大学机械系之机动学、机构学课程使用及相关从业人员自习进修之用。

本书特色

　　1.针对机构的特性，基本的运动观念且深入浅出的介绍，可使读者暸解机动学原理，元件的结构及其相互间运动关系。
　　2.本书以MATLAB程式配合例题，使读者能实际应用软体操作并可达到省略计算的目的。
　　3.适用于技术学院、科大、大学机械系之机动学、机构学课程使用，也可做为从业人员相关自习进修之用。

工程力学前沿探索：理论、分析与应用实践 图书名称：工程动力学基础与高级应用 作者： [此处填写作者姓名或团队] 出版社： [此处填写出版社名称] 出版年份： [此处填写出版年份] --- 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入且具有高度实践指导意义的工程动力学理论体系与分析方法。它不仅涵盖了经典动力学领域的核心概念，更着重于将理论知识与现代工程问题的复杂性相结合，特别是那些涉及非线性、随机性以及多物理场耦合的动态系统。全书结构严谨，逻辑清晰，力求在保证理论严密性的同时，突出其在实际工程设计、故障诊断和性能优化中的应用价值。 第一部分：经典动力学基础的再审视与深化 (Fundamentals Revisited and Deepened) 本部分致力于巩固和提升读者对经典牛顿-欧拉力学体系的理解，将其提升至现代分析的高度。 第一章：质点和刚体动力学的解析基础 本章从运动学描述入手，详细探讨了时间、空间坐标系的选择对运动方程形式的影响，特别是惯性系与非惯性系之间的转换。重点分析了牛顿第二定律在约束系统中的应用，引入了虚功原理和达朗贝尔原理作为建立运动微分方程的替代性、更具普适性的方法。对于刚体的概念，不仅阐述了其运动分解（平动与转动），还深入分析了转动惯量张量、主轴与主惯性矩的计算，为后续复杂刚体动力学问题奠定数学基础。 第二章：振动理论的谱系与模态分析 振动学是动力学研究的核心分支。本章首先系统回顾了单自由度（SDOF）和多自由度（MDOF）系统的自由振动与受迫振动响应。在MDOF部分，重点讲解了正交化过程、特征值问题（固有频率与模态向量）的求解。为了应对实际工程中的复杂性，本章还详细介绍了粘滞阻尼与非粘滞阻尼（如库仑阻尼）的处理方法，并引入了模态叠加法的严格推导及其在结构动力响应预测中的应用局限性与修正方法。对于连续体系统，本章首次引入了欧拉-伯努利梁和剪切变形梁的运动方程，并给出了关键边界条件下的级数解法。 第三章：Lagrange与Hamilton力学的现代解读 本章将动力学分析提升到能量和变分原理的高度。详细阐述了Lagrange方程（第一类和第二类）的建立过程，强调了广义坐标选择的有效性与优越性。随后，系统地介绍了Hamilton正则方程的建立及其与Lagrange方程的对偶关系。通过对哈密顿量的深入剖析，读者将能更好地理解系统守恒律和相空间行为，为后续的哈密顿系统理论和混沌分析打下基础。 第二部分：非线性、随机与现代分析技术 (Nonlinear, Stochastic, and Advanced Methods) 本部分是本书的重点和难点，旨在弥合经典理论与现代复杂工程系统间的鸿沟。 第四章：非线性动力学的几何与拓扑分析 当系统振幅较大或存在间隙、摩擦等非线性因素时，线性方法失效。本章专注于非线性动力学的定性分析。详细介绍了相平面分析法，包括奇点（平衡点）的分类、相轨线绘制，以及极限环的判定。对于更高维度的系统，引入了庞加莱截面法来揭示系统的周期性、准周期性乃至混沌行为。本章特别关注了分岔理论的基础知识，解释了软激励与硬激励下的颤振（Flutter）和发散现象的物理机制。 第五章：参数激励与系统稳定性 本章专门讨论了系统参数随时间周期性变化的系统（如带有旋转质量或可变长度的系统）。详细推导了Mathieu方程和Hill方程，并利用Floquet理论对参数激励系统的稳定性进行了严格判据分析（如用梅尼耶判据确定稳定性边界）。这对于理解转子动力学、航空器控制律的周期性扰动至关重要。 第六章：随机振动理论与可靠性评估 现实世界的载荷往往是随机的（如风荷载、地震波）。本章系统介绍了随机过程的基础理论，包括平稳过程、遍历性、功率谱密度（PSD）的概念及其与自相关函数的关系。重点在于如何将随机输入转化为系统的随机输出响应（如均方差谱密度法）。最后，引入了随机减速法（Random Decrement Technique）和蒙特卡洛模拟，用于评估结构在随机载荷下的疲劳损伤与可靠性指标。 第三部分：计算方法与工程实践的桥梁 (Computational Approaches and Engineering Synthesis) 本部分强调如何利用先进的数值工具来解决解析方法难以处理的复杂问题，并展示其在典型工程领域的应用。 第七章：数值积分的精度与稳定性 对于高维、强非线性的动力学问题，数值积分是唯一可行的途径。本章对比分析了中心差分法、Newmark-β法、龙格-库塔法（Runge-Kutta Methods）的原理、步进误差特性和稳定性边界。特别强调了显式与隐式积分方法的选择原则，以及如何通过时间步长的优化来平衡计算效率与结果精度。 第八章：模态叠加与瞬态响应的数值实现 本章将模态分析结果与数值积分结合，详细阐述了模态响应法在瞬态分析中的应用。讨论了如何处理阻尼矩阵（Rayleigh阻尼与比例阻尼）对模态正交性的影响。此外，还深入探讨了直接积分法（Direct Integration）在处理强非线性和冲击载荷问题时的优势与不足。 第九章：先进应用案例分析 本章选取了两个典型的复杂动力学问题进行深入剖析： 1. 地震工程中的非线性结构响应： 考虑结构屈服和基础摇摆（Soil-Structure Interaction, SSI）效应，利用滞后恢复力模型（如Bouc-Wen模型）模拟高层建筑在罕遇地震下的动态历程与性能评估。 2. 高速旋转机械的动力学建模： 针对涡轮或压缩机叶片的旋转效应（陀螺效应）、不平衡激励以及接触碰撞问题，建立耦合了离心力与科里奥利力的非线性模型，并进行临界转速分析和动态稳定性验证。 结语： 本书的编写风格注重逻辑的严密推导和对物理意义的深刻阐释。它超越了传统教材的范畴，特别适合于研究生、从事结构动力学、机械动力学、航空航天动力学及土木工程领域的工程师和研究人员，作为深入学习和工程实践的参考手册。通过对本书内容的学习，读者将具备分析和解决现代复杂动态工程问题的坚实理论基础和高效的数值工具箱。

第1章　绪　论
1-1　前　言
1-2　机器原理
1-3　名词定义
1-4　机动学之应用
1-5　设计过程
1-6　参考书籍

第2章　机构之组成
2-1　机构之运动
2-2　机构图
2-3　机构组件
2-4　标示符号
2-5　机构之倒置

第3章　机构之自由度
3-1　拘束性运动
3-2　机构之可动度
3-3　古鲁伯公式
3-3.2　范例
3-4　空间机构之可动度
3-5　可动度之组合
3-6　惰性自由度
3-7　过度拘束连桿
3-8　机构之合成
3-9　生物体的动作分析

第4章　四连桿机构
4-1　四连桿机构
4-2　葛拉索定理
4-3　连桿组之几何分析

第5章　机构的运动
5-1　运动的传递
5-2　传递速度
5-3　连桿之驱动
5-4　速度瞬心

第6章　连桿之运动分析
6-1　相对运动量之关系
6-2　曲柄滑块分析
6-3　四连桿机构之运动分析
6-4　映象原理
6-5　柯氏加速度

第7章　滚动机构分析
7-1　滚动接触的力学
7-2　虚拟连桿之应用
7-3　凸轮机构之分析

第8章　凸　轮
8-1　凸轮之应用
8-2　凸轮之分类
8-3　相关术语
8-4　凸轮工作曲线
8-5　凸轮之设计
8-6　其他凸轮机构

第9章　齿　轮
9-1　滚动轮的模拟
9-2　齿轮分类
9-3　相关术语
9-4　周节与径节
9-5　轮齿之模拟
9-6　渐开线齿形
9-7　齿轮之啮合
9-8　齿轮之标准
9-9　内齿轮
9-10　齿轮之制造

第10章　齿　列
10-1　普通齿列
10-2　复式齿列
10-3　星状齿轮系
10-4　斜齿轮星状齿列
10-5　差速齿轮的应用
10-6　行星齿轮的组合

第11章　其他特殊机构
11-1　棘轮机构
11-2　间歇齿轮
11-3　擒纵机构
11-4　单向离合器机构
11-5　日内瓦线性机构
11-6　欧汉偶合
11-7　万向接头
11-8　定速接头

附　录
MATLAB之应用
参考书目
中英文索引

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老實說，我對於「附MATLAB範例光碟片」這件事，一開始並沒有抱太大的期待，畢竟過去接觸過的學術書籍，附帶的軟體範例，有時候會因為版本問題，或是程式碼寫得不夠友善，而變得難以使用。但是，這本《機動學（修訂版）》的MATLAB光碟片，真的讓我刮目相看！它提供的範例程式碼，不僅清晰易懂，而且每個範例都緊密結合了書本上的理論內容，可以直接拿來跑，觀察模擬結果。 我印象最深刻的是，書中在講解複雜的運動模擬時，例如多連桿機械臂的運動學分析，光是用手算，或者理解書本上的數學推導，都已經夠費勁了。但是，透過MATLAB的模擬，我可以直接輸入參數，然後看到機械臂在螢幕上動起來，各種角度、速度的變化一目了然。這不僅讓我更直觀地理解了理論的應用，也讓我對MATLAB這個工具，有了更深的認識。而且，光碟片裡的範例，涵蓋了從基礎的直線運動、圓周運動，到更進階的旋轉運動、系統動力學模擬，幾乎涵蓋了書本上所有的重要章節。

评分☆☆☆☆☆

我必須說，這本《機動學（修訂版）》的「修訂版」三個字，真的不是隨便加的。它在原有紮實的基礎上，做了許多讓我感到驚喜的改進。最明顯的就是，它在講解一些比較「難啃」的章節時，比如剛體動力學中的歐拉方程，或者多自由度系統的振動分析，作者明顯花了更多的心思，來讓這些內容變得更加清晰易懂。 我還記得，過去在學習類似內容時，常常會被那些複雜的數學符號和推導過程搞得暈頭轉向，根本抓不住重點。但是，在這本書裡，作者透過更精準的圖示、更淺顯的比喻，以及將數學公式與物理意義緊密結合，讓我能夠更有效地掌握這些核心概念。 而且，光碟片中的MATLAB範例，也得到了更新和優化。我試著跑了幾個之前版本可能沒有的範例，發現程式碼更簡潔，模擬結果也更精確。這讓我感覺到，這本書是真的有在與時俱進，不斷地更新和提升，而不是一本停留在過去的教科書。這對於我們這些需要不斷學習新知識的工程師來說，是非常重要的。

评分☆☆☆☆☆

這本書最讓我驚豔的地方，其實是它對於「可視化」和「互動性」的重視。現在很多新的學術書籍，都開始強調這一點，但真正能做到讓讀者「有感」的，其實不多。這本《機動學（修訂版）》，在這方面做得相當出色。 首先，書中的插圖和圖表，非常精緻，而且能夠非常準確地傳達複雜的物理概念。我經常發現，看一張圖，比看一堆文字，更能幫助我理解。例如，在講解剛體繞固定軸轉動時，書中會用一系列的圖，展示不同時間點上，物體的位置、速度和加速度的變化，這種視覺化的呈現方式，讓抽象的運動概念變得具體可感。 其次，MATLAB範例光碟片，更是將「互動性」提升到了一個全新的層次。我不再是被動地接收知識，而是可以主動地去探索。我可以修改參數，觀察模擬結果的變化，甚至可以嘗試修改程式碼，來實現一些自己的想法。這種「玩」著學習的過程，讓學習機動學的體驗，變得非常有趣，也更有成效。 它讓我深刻體會到，現代的學術學習，不僅僅是知識的傳遞，更是一種體驗式的學習。透過視覺化和互動，我們可以更深入地理解和掌握知識。

评分☆☆☆☆☆

我不得不說，這本書的編排方式，真的很「台灣味」！那種細膩、貼心，把讀者當成「學生」一樣，一步一步引導的感覺，在坊間的教科書裡真的不多見。它並不是那種高高在上的學術著作，而是更像是個經驗豐富的老師，很有耐心地陪你一起學習、一起克服困難。 我特別欣賞它在每個章節後，都會設計一些「思考題」和「習題」。這些習題，有的是引導你思考理論的應用範圍，有的則是需要你動手計算，驗證書本上的公式。而且，我發現，書中的習題，難度是有漸進式的，從最基本的概念驗證，到需要綜合運用多個理論才能解決的問題，循序漸進，讓你不會覺得壓力太大，又能確實地加深對知識的理解。 更難能可貴的是，它在講解一些比較複雜的物理概念時，會用很多「類比」的方式，例如將力的作用比喻成推門的力道，將慣性比喻成物體「懶得改變運動狀態」的傾向，這種生活化的比喻，非常容易讓人理解，即使是對物理不是很有把握的讀者，也能透過這些類比，建立起正確的概念。

评分☆☆☆☆☆

身為一個在台灣科技業的工程師，每天都在跟各種機械、電子、甚至是一些跨領域的系統打交道。坦白說，機動學，這個聽起來好像很「學術」的科目，其實在我們的日常工作中，扮演著非常關鍵的角色。舉個例子，我們在設計自動化設備時，需要精確計算機械手臂的運動軌跡，確保它能準確地抓取和放置工件；我們在開發無人載具時，更需要精準的動力學模型來控制它的飛行或行駛；甚至是在設計產品的防震結構時，也離不開對振動和衝擊的分析。 過去，我總覺得，自己在機動學的知識上，總是有那麼一點「不夠紮實」，尤其是在遇到一些比較複雜的動力學問題時，會覺得有點力不從心。這本《機動學（修訂版）》的出現，對我來說，真的是一本及時雨。它不僅重新梳理了機動學的核心概念，更重要的是，它將這些理論知識，與實際的工程應用緊密地結合了起來。 我特別欣賞書中提到的那些「案例分析」，這些案例，都是從實際的工程問題出發，然後用機動學的原理來進行分析和解決。這讓我能夠更清楚地看到，書本上的理論，是如何在真實世界中發揮作用的。而且，附帶的MATLAB範例光碟片，更是讓我能夠親自動手，透過模擬來驗證書中的理論，並嘗試解決一些實際的工程問題。

评分☆☆☆☆☆

老實說，作為一個在工程領域工作一段時間的人，我已經看過不少相關的書籍，有時候難免會覺得，內容都大同小異，很難再有什麼突破。但是，這本《機動學（修訂版）》，真的讓我眼前一亮。它在傳承機動學核心概念的基礎上，又融入了許多新的視角和方法。 我特別欣賞它對於「系統思維」的強調。它不只是把機動學看作是孤立的力學定律，而是將其融入到一個更廣泛的系統中去考量。例如，在分析機器人的運動時，它會同時考慮到動力學、控制學，甚至是一些材料力學的因素。這種跨領域的整合，讓機動學的應用，變得更加全面和實用。 而且，書中對於「數值方法」的應用，也寫得相當深入。特別是MATLAB範例，讓我能夠親自動手，體驗如何利用數值方法來求解複雜的動力學問題。這對於我們在實際工程中，遇到一些解析解難以獲得的問題時，是非常有幫助的。它讓我知道，即使是再複雜的問題，也有可能透過合理的數值方法和工具來解決。

评分☆☆☆☆☆

從事機械設計工作多年，我經常需要在實務上應用到機動學的原理，像是分析結構的受力、計算零件的運動軌跡、預測系統的動態響應等等。過去，我總是依賴一些現成的軟體工具，或是憑藉經驗來進行判斷。但是，當遇到一些比較複雜、不尋常的設計挑戰時，就會顯得力不從心，有時候甚至會因為對機動學原理理解不夠深入，而導致設計出現問題。 《機動學（修訂版）》的出現，真的就像是給我打開了一扇新的大門。它系統性地梳理了機動學的知識體系，讓我對整個學科有了更全面的認識。書中對於各種運動模式的分析，例如平面運動、空間運動，以及各種力學模型的建立，都寫得非常詳盡，而且清楚地指出了各種模型的適用範圍和限制。 更重要的是，書中大量的圖解和範例，讓我能夠將理論知識與實際工程應用聯繫起來。我曾經遇到一個結構動力學的問題，當時束手無策，但是翻到書中關於振動分析的章節，發現書中的解釋和分析方法，正好能幫助我找到問題的根源，並提出有效的解決方案。這讓我深刻體會到，紮實的理論基礎，對於解決實際工程問題有多麼重要。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我在學生時期，對機動學的學習經驗，一直都不是那麼順遂。那時候，總覺得書本上的內容，離我實際的生活和未來工作，好像有點遙遠。很多概念，尤其是涉及到動力學的部分，常常覺得很抽象，很難將它們和現實世界中的物體運動聯繫起來。 這一次，重新翻閱這本《機動學（修訂版）》，我才真正體會到，原來機動學可以這麼有趣，這麼貼近生活。書中很多例子，都用了非常貼切的比喻，例如在講解慣性時，就用了「搭公車時，公車突然煞車，人會往前傾」這個例子，這是我每天都在經歷的事情，但從來沒有想過，它其實就是慣性在作祟。 再像是能量守恆的部分，也用了「遊樂園的雲霄飛車」來做說明，從高處滑下獲得動能，衝上高點消耗動能轉換為位能，這些生動的比喻，讓我一下子就抓住了核心概念。這種將抽象的理論，轉化為具體、易懂的現象，真的讓我在學習的過程中，感到非常輕鬆，也更有成就感。

评分☆☆☆☆☆

真的！收到這本《機動學（修訂版）》之後，簡直是讓我驚喜連連！身為一個在工程領域摸爬滾打多年的老鳥，坦白說，機動學這個科目，過去在我眼中一直有點像個神秘的魔咒，概念多、公式雜，常常讓人頭昏腦脹，尤其是要跟實際應用連結時，更是霧裡看花。但是，這本書的出現，完全顛覆了我過去的刻板印象。光是翻開目錄，就感受到一股紮實的學術底蘊，但是更讓我眼睛一亮的是，它並沒有把這些理論知識冰冷地擺在那邊，而是很巧妙地將整個學科的發展脈絡、核心概念，都用一種非常清晰、有邏輯的方式呈現出來。 我特別喜歡它對「運動學」和「動力學」這兩個核心概念的鋪陳。它不是直接丟給你一堆數學公式，而是從最根本的物理現象出發，例如物體的位移、速度、加速度，然後再逐步深入到牛頓定律、能量守恆、動量守恆等原理。書中大量的圖示和示意圖，真的幫了大忙，我常常覺得，透過這些圖，我好像能親眼看到物體在運動的軌跡，理解力量是如何作用在物體上，以及這些作用如何改變物體的運動狀態。而且，它在解釋一些比較抽象的概念時，例如慣性、力矩、角動量，也運用了很多貼近生活的例子，像是騎腳踏車、玩溜溜球，甚至是高速旋轉的陀螺，這些例子讓艱澀的理論一下子變得生動有趣，不再是書本上的死知識，而是可以聯想到實際生活的物理現象。

评分☆☆☆☆☆

這本《機動學（修訂版）》之所以讓我印象深刻，還有一個很重要的原因，就是它對於「數學工具」的運用，處理得非常到位。機動學本身就是一門高度依賴數學的學科，像是微積分、向量、微分方程等等，這些都是不可或缺的。過去，我常常會覺得，書本上為了推導公式，而寫一堆數學證明，有時候會讓人看得眼花撩亂，甚至會忽略了背後的物理意義。 但是，這本書的作者，似乎非常清楚讀者在學習過程中的痛點。他們在介紹數學工具時，並不是把數學本身當成目的，而是強調這些數學工具是如何幫助我們理解和描述物理現象。例如，在介紹速度和加速度時，就巧妙地運用了微積分的概念，但同時也會提醒讀者，速度代表的是「變化的快慢」，加速度代表的是「速度變化的快慢」，從物理意義上加深理解。 而且，光碟片中的MATLAB範例，更是將這些數學工具的應用，以一種非常直觀的方式呈現出來。我可以看到，透過MATLAB的指令，如何將複雜的數學方程，轉化成具體的運動模擬，如何透過參數的改變，觀察物理系統的響應變化。這讓我對數學在機動學中的作用，有了全新的認識，不再覺得數學只是枯燥的符號，而是強大的分析工具。