第0章緒論-2012.12.31

1、機械動力學(xué)機械動力學(xué)主講：石端偉，王曉筍，劉照，張志強武漢大學(xué)動力與機械學(xué)院隨著機械運轉(zhuǎn)速度的不斷提高，機械設(shè)計方法從靜力分隨著機械運轉(zhuǎn)速度的不斷提高，機械設(shè)計方法從靜力分析析動態(tài)靜力分析動態(tài)靜力分析 彈性動力分析，考慮的因素越來越彈性動力分析，考慮的因素越來越符合客觀真實情況，分析復(fù)雜程度越來越高。符合客觀真實情況，分析復(fù)雜程度越來越高。例如：汽車的高速化，推動了整車振動和傳動系統(tǒng)與噪聲的研究； 內(nèi)燃機和各種自動化機械的高速化，推動了高速凸輪機構(gòu)動力學(xué)的研究。緒論緒論 1. 研究機械動力學(xué)的意義研究機械動力學(xué)的意義（1）機械運轉(zhuǎn)速度不斷提高）機械運轉(zhuǎn)速度不斷提高能源、資源的危機，向機械產(chǎn)品提

2、出了節(jié)能、節(jié)材的要能源、資源的危機，向機械產(chǎn)品提出了節(jié)能、節(jié)材的要求，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計促使機械產(chǎn)品的輕型化，而機械彈性求，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計促使機械產(chǎn)品的輕型化，而機械彈性動力學(xué)直接與輕型化相聯(lián)系。動力學(xué)直接與輕型化相聯(lián)系。例如：機床主軸、立柱、床身，起重機的塔柱、臂架，汽車的底盤，橋梁、房屋等結(jié)構(gòu)均有輕型化，但必須滿足動態(tài)要求（避免共振等）。（2）機械結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的輕型化）機械結(jié)構(gòu)、材質(zhì)的輕型化（3）精密機械精度（誤差）分析）精密機械精度（誤差）分析（4）動態(tài)設(shè)計方法）動態(tài)設(shè)計方法傳統(tǒng)方法：傳統(tǒng)方法：采用靜態(tài)設(shè)計方法，只考慮靜態(tài)載荷和靜特性，待產(chǎn)品試制出來以后再作動載荷和動態(tài)特性測試，發(fā)現(xiàn)問題時再采取補

3、救措施。動態(tài)設(shè)計方法：動態(tài)設(shè)計方法：在設(shè)計、制造、管理等各階段，早期考慮動力學(xué)問題。例如：汽車、飛機、精密機床、重大機械裝備、機器人，不僅在設(shè)計時要進行動態(tài)分析，而且在運行的過程中還要進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，并及時維護，排除故障，避免發(fā)生重大事故。精密機械分析誤差時，必須盡可能考慮各種因素，如間精密機械分析誤差時，必須盡可能考慮各種因素，如間隙、彈性、制造誤差等。精密機械在高速運轉(zhuǎn)下的精度隙、彈性、制造誤差等。精密機械在高速運轉(zhuǎn)下的精度與靜態(tài)時有很大的差別。與靜態(tài)時有很大的差別。例如：齒輪（制造、磨損）嚙合間隙；軸承（安裝、磨損）間隙；高速沖擊；構(gòu)件的線彈性和非線彈性等（5）計算機的發(fā)展，使機

4、械動力學(xué)日益受到重視）計算機的發(fā)展，使機械動力學(xué)日益受到重視機械系統(tǒng)動力學(xué)（設(shè)計）分析往往涉及多自由度系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析求解數(shù)學(xué)分析求解。計算機發(fā)展（大規(guī)模）多自由度系統(tǒng)多自由度系統(tǒng)的動力學(xué)數(shù)值計算成為可能。大量商業(yè)軟件問世（如MATLAB、ADAMS、ANSYS、CAITA、UG、Pro/E等）大大促進了機械動力學(xué)的工程應(yīng)用。 2.機械動力學(xué)主要研究內(nèi)容機械動力學(xué)主要研究內(nèi)容共振分析共振分析高速、輕型化機械系統(tǒng)，必須避免機械運轉(zhuǎn)速度進入或接近“共振區(qū)”。剛體機械系統(tǒng)動力學(xué)剛體機械系統(tǒng)動力學(xué)以剛性構(gòu)件組成的機械系統(tǒng)在外載荷作用下，分析各構(gòu)件的響應(yīng)（位移、速度、加速度）、力與隨時間的變化規(guī)律。（1）

5、機械系統(tǒng)的振動分析）機械系統(tǒng)的振動分析（2）機械系統(tǒng)動載荷計算）機械系統(tǒng)動載荷計算彈性機械系統(tǒng)動力學(xué)彈性機械系統(tǒng)動力學(xué) 考慮機械系統(tǒng)構(gòu)件的彈性，分析各構(gòu)件（關(guān)鍵部位）的響應(yīng)（位移、速度、加速度）、力與隨時間的變化規(guī)律。計算機與現(xiàn)代測試技術(shù)相互結(jié)合開創(chuàng)了狀態(tài)監(jiān)測狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷故障診斷、模態(tài)分析模態(tài)分析、動態(tài)模擬動態(tài)模擬等一系列實用技術(shù)。高速與精密是機械與儀器高速與精密是機械與儀器減振、隔振。例如：精密機械、鍛壓機械、打樁機、乘坐設(shè)備（車輛、飛行器）等。（3）減振、隔振與降噪技術(shù)）減振、隔振與降噪技術(shù)（4）計算機與現(xiàn)代測試技術(shù)）計算機與現(xiàn)代測試技術(shù)開創(chuàng)的一系列實用技術(shù)開創(chuàng)的一系列實用技術(shù)特殊機

6、械降噪。例如：紡織、印刷機械、磨機、風(fēng)機、家用電器（機械）等。機械動力學(xué)的各個分支領(lǐng)域，在運用計算機方面取得了豐碩成果。例如： MATALB、ADAMS、CATIA、ANSYS等大型仿真軟件等到了廣泛運用。（1）振動理論問題：）振動理論問題：主要是指非線性振動理論問題。例如：導(dǎo)線舞動、機床顫振、車輪振擺、油缸與導(dǎo)軌的爬行等問題。（2）機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)：）機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術(shù)：又稱為機械工程中的虛擬樣機技術(shù)“。（3）振動疲勞機理的研究：）振動疲勞機理的研究：將振動理論與振動疲勞機理結(jié)合。（4）測試技術(shù)和故障診斷理論：）測試技術(shù)和故障診斷理論：適用、有效、廉價的測試診斷設(shè)備與技術(shù)的研究。（5）

7、流固耦合振動：）流固耦合振動：流體通過固體的激發(fā)振動。例如： 導(dǎo)線舞動、卡門渦振動!、軸承油膜振蕩等。（6）乘坐動力學(xué)：）乘坐動力學(xué)：車輛、艦船、飛行器等乘坐設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計引入隨機振動理論。（7）微機械動力學(xué)：）微機械動力學(xué)：微機械系統(tǒng)特征尺寸達到微米或納米量級。研究微構(gòu)件材料的本構(gòu)關(guān)系、微構(gòu)件的變形方式和阻尼機制、微機構(gòu)的彈性動力學(xué)方程等，揭示微構(gòu)件材料的分子（或原子）成分和結(jié)構(gòu)、材料的彈性模量和泊松比、微構(gòu)件的剛度和阻尼以及微機構(gòu)的彈性動力學(xué)特性等之間的內(nèi)在聯(lián)系。3.機械動力學(xué)熱點研究熱點機械動力學(xué)熱點研究熱點4.本課程主要內(nèi)容本課程主要內(nèi)容第一章 單自由度系統(tǒng)的振動第二章 多自由度系統(tǒng)的

8、振第三章 機械系統(tǒng)響應(yīng)的數(shù)值計算第四章 連續(xù)系統(tǒng)的振動第五章 剛性構(gòu)件組成的機械系統(tǒng)動力學(xué)第六章 彈性構(gòu)件組成的機械系統(tǒng)動力學(xué)第七章 起重機械動力學(xué)第八章 行走式機械動力學(xué)第九章 有限單元法第十章 非線性振動基礎(chǔ)（MATLAB應(yīng)用程序）6.參考文獻參考文獻1 郭應(yīng)龍.機械動力學(xué). 北京:水利電力出版社,19962 張策.機械動力學(xué). 北京：高等教育出版社,20003 鄭兆昌.機械振動（上）. 北京:機械工業(yè)出版社,19804 鄭兆昌.機械振動（中）. 北京:機械工業(yè)出版社,19865 唐錫寬.機械動力學(xué). 北京：高等教育出版社,19836胡宗武.起重機動力學(xué). 北京:機械工業(yè)出版社,19887李潤方.齒