机械动力学pdf

❶ 机械动力学的展望

现代机械发展的一个显着特点是，自动调节和控制装置日益成为机械不可缺少的组成部分。机械动力学的研究对象已扩展到包括不同特性的动力机和控制调节装置在内的整个机械系统，控制理论已渗入到机械动力学的研究领域。 在高速、精密机械设计中，为了保证机械的精确度和稳定性，构件的弹性效应已成为设计中不容忽视的因素。一门把机构学、机械振动和弹性理论结合起来的新的学科——运动弹性体动力学正在形成，并在高速连杆机构和凸轮机构的研究中取得了一些成果。 在某些机械的设计中，已提出变质量的机械动力学问题。各种模拟理论和方法以及运动和动力参数的测试方法，日益成为机械动力学研究的重要手段。

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1.在已知外力作用下求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律。为了简化问题，常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。对于单自由度的机械系统，用等效力和等效质量的概念可以把刚体系统的动力学问题转化为单个刚体的动力学问题;对多自由度机械系统动力学问题一般用拉格朗日方程求解。机械系统动力学方程常常是多参量非线性微分方程，只在特殊条件下可直接求解，一般情况下需要用数值方法迭代求解。许多机械动力学问题可借助电子计算机分析。计算机根据输入的外力参量、构件的惯性参量和机械系统的结构信息，自动列出相应的微分方程并解出所要求的运动参量。
2.分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力。这些力的大小和变化规律是设计运动副的结构、分析支承和构件的承载能力以及选择合理润滑方法的依据。在求出机械真实运动规律后可算出各构件的惯性力，再依据达朗伯原理用静力学方法求出构件间的相互作用力。

❹ 机械系统动力学的图书目录

第1章 绪论
1.1 机械系统中常见的动力学问题
1.2 解决机械动力学问题的一般过程
1.3 机械系统的动力学模型
1.3.1 刚性构件
1.3.2 弹性元件
1.3.3 阻尼
1.3.4 流体润滑动压轴承
1.3.5 机械系统的力学模型
1.4 建立机械系统的动力学方程的原理与方法
1.4.1 牛顿第二定律
1.4.2 达朗贝尔原理
1.4.3 拉格朗日方程
1.4.4 凯恩方程
1.4.5 影响系数法
1.4.6 传递矩阵法
1.5 动力学方程的求解方法
1.5.1 欧拉法
1.5.2 龙格?库塔法
1.5.3 微分方程组与高阶微分方程的解法
1.5.4 矩阵形式的动力学方程
1.6 机械动力学实验与仿真研究
第2章 刚性机械系统动力学
2.1 概述
2.2 单自由度机械系统的动力学模型
2.2.1 系统的动能
2.2.2 广义力矩的计算
2.2.3 动力学方程
2.3 不同情况下单自由度系统的动力学方程及其求解方法
2.3.1 等效转动惯量和广义力矩均为常数
2.3.2 等效转动惯量为常数,广义力矩是机构位置的函数
2.3.3 等效转动惯量为常数,广义力矩为速度的函数
2.3.4 等效转动惯量是位移的函数,等效力矩是位移和速度的函数
2.3.5 等效转动惯量是位移的函数
2.4 基于拉格朗日方程的多自由度机械系统建模方法
2.4.1 系统的描述方法
2.4.2 两自由度五杆机构动力学方程
2.4.3 差动轮系的动力学方程
2.4.4 开链机构的动力学方程
2.5 具有力约束的两自由度系统的动力学方程
2.6 凯恩方法及其应用
第3章 刚性平面机构惯性力的平衡
3.1 机械系统中构件的质量替代
3.1.1 两点静替代
3.1.2 两点动替代
3.1.3 广义质量静替代
3.2 机构平衡的基本条件与平衡方法
3.2.1 机构总质心的位置
3.2.2 机构的惯性力和惯性力矩在坐标轴上的分量
3.2.3 平面机构惯性力和惯性力矩的平衡条件
3.2.4 平面机构的惯性力的平衡方法
3.3 机构惯性力平衡的质量替代法
3.3.1 含转动副的机构惯性力平衡
3.3.2 含移动副的广义质量替代法
3.4 机构惯性力平衡的线性独立向量法
3.4.1 平衡条件的建立与平衡量的确定
3.4.2 用加重方法完全平衡惯性力需满足的条件
3.4.3 使惯性力完全平衡应加的最少平衡量数
3.5 机构惯性力的部分平衡法
3.5.1 用回转质量部分平衡机构的惯性力与最佳平衡量
3.5.2 用平衡机构部分平衡惯性力
3.6 在机构运动平面内的惯性力矩的平衡
3.6.1 机构惯性力矩的表达式
3.6.2 任意四杆机构的惯性力矩
3.6.3 惯性力平衡的四杆机构的惯性力矩
3.6.4 惯性力矩平衡条件
3.6.5 用平衡机构平衡惯性力矩
第4章 含弹性构件的机械系统动力学分析与设计
4.1 概述
4.2 考虑轴扭转变形时传动系统动力学分析
4.2.1 串联传动系统的等效力学模型
4.2.2 串联齿轮传动系统的动力学方程
4.2.3 用振型分析法研究无外力作用时系统的自由振动
4.2.4 有外力作用时的振动分析
4.2.5 传递矩阵法在传动系统扭转弹性动力学分析中的应用
4.3 含弹性构件的平面连杆机构的有限元分析法
4.3.1 单元坐标和系统坐标
4.3.2 系统力和单元力
4.3.3 单元位移函数
4.3.4 单元动力学方程
4.4 含弹性从动件的凸轮机构
4.5 含多种弹性构件机构的机械系统
4.6 考虑构件弹性的机构设计
4.6.1 特定运动规律下的凸轮机构设计
4.6.2 高速凸轮运动规律设计
4.6.3 高速平面连杆机构设计
第5章 挠性转子的系统振动与平衡
5.1 转子在不平衡力作用下的振动
5.1.1 刚性转子在弹性支承上的振动
5.1.2 挠性转子在刚性支承上的振动
5.1.3 挠性转子在弹性支承上的振动
5.2 单圆盘挠性转子的振动
5.2.1 转子的自由振动
5.2.2 转子有不平衡时的不平衡响应
5.2.3 圆盘运动的动坐标表示法
5.3 多圆盘挠性转子的振动
5.3.1 多圆盘转子的动力学方程
5.3.2 多圆盘转子的临界速度和振型
5.3.3 多圆盘转子的不平衡响应
5.4 具有连续质量的挠性转子振动
5.4.1 自由振动的自然频率和振型函数
5.4.2 不平衡响应分析
5.5 复杂转子系统动力学分析
5.5.1 复杂转子系统的力学模型
5.5.2 传递矩阵
5.5.3 状态向量间的传递关系
5.5.4 自然频率和振型的求解
5.5.5 系统的强迫振动
5.5.6 不平衡响应计算
5.5.7 系统阻尼影响
5.6 挠性转子平衡原理
5.7 挠性转子平衡方法
5.7.1 振型平衡法
5.7.2 影响系数法
5.7.3 平衡量的优化
第6章 含间隙运动副的机械系统动力学
6.1 采用连续接触间隙副模型的机械运动精度分析——小位移法
6.1.1 转动副和移动副中的间隙
6.1.2 用小位移法确定机构位置的误差
6.2 采用连续接触间隙副模型的机械动力学分析
6.2.1 机构运动分析
6.2.2 动力学方程
6.2.3 方程的求解
6.2.4 铰销力及输出角误差
6.3 采用两状态间隙移动副模型的机械动力学分析
6.3.1 两状态间隙移动副的力学模型
6.3.2 动力学方程
6.3.3 方程的求解
6.4 采用两状态间隙转动副模型的机械动力学分析
6.4.1 间隙转动副模型的建立
6.4.2 动力学方程
6.4.3 方程的求解
6.4.4 计算步骤
6.5 间隙对机械动力学性能的影响
6.5.1 两状态间隙模型
6.5.2 动力学方程
6.5.3 方程求解结果与实验结果
第7章 含变质量构件的机械系统
7.1 变质量质点运动的基本方程
7.2 变质量构件的动力学方程
7.2.1 变质量刚体的动力学方程
7.2.2 由相对运动产生的变质量构件的动力学方程
7.3 能量形式的变质量构件的动力学方程
7.3.1 以能量形式表示的动力学方程
7.3.2 动能的计算
7.4 含变质量构件的单自由度系统的动力学分析
7.4.1 含变质量构件机械系统分析
7.4.2 等效力与等效转动惯量
7.4.3 能量形式的动力学方程
第8章 机械系统动力学数值仿真算法基础
8.1 概述
8.2 数值积分方法
8.3 常微分方程的数值解法
8.4 齐次方程与非齐次方程的解
8.5 矩阵迭代法
8.6 算法程序
第9章 机械系统动力学仿真软件与实例
9.1 ADAMS动力学建模与仿真
9.1.1 软件简介
9.1.2 动力学问题的求解方法与坐标系
9.1.3 ADAMS的建模与求解过程
9.1.4 ADAMS仿真分析模块
9.2 Pro/E动态仿真与工程分析
9.2.1 集成运动模块
9.2.2 机构运动与有限元法分析
9.3 机械系统仿真分析实例
9.3.1 具有冗余自由度机械臂的构型优化
9.3.2 粗糙表面磨削机械臂的动力学仿真

❺ 机械系统动力学的介绍

《机械系统动力学》是清华大学出版社出版，杨义勇编着的机械专业书籍。全书共9章。介绍了机械系统中常见的动力学问题、机械动力学问题的类型和解决问题的一般过程，讲述了刚性机械系统的动力学分析与设计，含弹性构件的机械系统的动力学，含间隙副机械的动力学，含变质量机械系统动力学以及机械动力学数值仿真数学基础与相关软件。本书可作为高等院校机械工程专业本科和研究生教材，也可作为从事机械工程研究和设计的技术人员的参考书籍。

❻ 机械动力学的研究内容

1.在已知外力作用下求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律。为了简化问题，常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。对于单自由度的机械系统，用等效力和等效质量的概念可以把刚体系统的动力学问题转化为单个刚体的动力学问题；对多自由度机械系统动力学问题一般用拉格朗日方程求解。机械系统动力学方程常常是多参量非线性微分方程，只在特殊条件下可直接求解，一般情况下需要用数值方法迭代求解。许多机械动力学问题可借助电子计算机分析。计算机根据输入的外力参量、构件的惯性参量和机械系统的结构信息，自动列出相应的微分方程并解出所要求的运动参量。
2.分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力。这些力的大小和变化规律是设计运动副的结构、分析支承和构件的承载能力以及选择合理润滑方法的依据。在求出机械真实运动规律后可算出各构件的惯性力，再依据达朗伯原理用静力学方法求出构件间的相互作用力。
3.研究回转构件和机构平衡的理论和方法。平衡的目的是消除或减少作用在机械基础上周期变化的振颤力和振颤力矩。对于刚性转子的平衡已有较成熟的技术和方法：对于工作转速接近或超过转子自身固有频率的挠性转子平衡问题，不论是理论和方法都需要进一步研究。
平面或空间机构中包含有往复运动和平面或空间一般运动的构件。其质心沿一封闭曲线运动。根据机构的不同结构，可以应用附加配重或附加构件等方法全部或部分消除其振颤力。但振颤力矩的全部平衡较难实现。优化技术应用于机构平衡领域已经取得较好的成果。
4.研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系。这包括：机械效率的计算和分析；调速器的理论和设计；飞轮的应用和设计等。
5.机械振动的分析研究是机械动力学的基本内容之一。它已发展成为内容丰富、自成体系的一门学科。 6.机构分析和机构综合一般是对机构的结构和运动而言，但随着机械运转速度的提高，机械动力学已成为分析和综合高速机构时不可缺少的内容。

❼ 机械动力学都有哪些内容

机械动力学是研究机械在力作用下的运动和机械在运动中产生的力，并从力与运动的相互作用的角度进行机械的设计和改进的科学。机械动力学的内容：
机械动力学是研究机械在力的作用下的运动和机械在运动中产生的力的一门学科。机械动力学研究的主要内容概括起来，主要有如下几个方面。
一、共振分析
随着机械设备的高速重载化和结构、材质的轻型化，现代化机械的固有频率下降，而激励频率上升，有可能使机械的运转速度进入或接近机械的“共振区”，引发强烈的共振。所以，对于高速机械装置(如高速皮带、齿轮、高速轴等)的支承结构件乃至这些高速机械本身，均应进行共振验算。
这种验算在设计阶段进行，可避免机械的共振事故发生；而在分析故障时进行，则有助于找到故障的根源和消除故障的途径。
二、振动分析与动载荷计算
现代的机械设计方法正在由传统的静态设计向动态设计过渡，并已产生了一些专门的学科分支。如机械弹性动力学就是考虑机械构件的弹性来分析机械的精确运动规律和机械振动载荷的一个专门学科。
三、计算机与现代测试技术的运用
计算机与现代测试技术已成为机械动力学学科赖以腾飞的两翼。它们相互结合，不仅解决了在振动学科中许多难以用传统方法解决的问题，而且开创了状态监测、故障诊断、模态分析、动态模拟等一系列有效的实用技术，成为生产实践中十分有力的现代化手段。
机械动力学的各个分支领域，在运用计算机方面取得了丰硕成果，如MATLAB、AnAMS、CATIA、ANSYS等大型仿真软件得到了广泛的运用。
四、减振与隔振
高速与精密是现代机械与仪器的重要特征。高速易导致振动，而精密设备却又往往对自身与外界的振动有极为严格的限制。因此，对机械的减振、隔振技术提出了越来越高的要求。所以，隔振设备的设计、选用与配置以及减振措施的采用，也是机械动力学的任务之一。
机械动力学在近年来虽然得到了迅速的发展，但仍有大量的理论问题与技术问题等待人们去探索，其中主要包括以下几个方面。
1、振动理论问题
这类问题主要是指非线性振动理论问题。工程上的非线性问题常常采用简化的线性化处理，或在计算机上进行分段线性化处理。在这方面还有待进一步探索。
工程中的大量自激振动(如导线舞动、机床颤振、车轮振摆、油缸与导轨的爬行等)，目前还缺乏统一成熟的理论方法，许多问题尚待研究。
2、虚拟样机技术
机械系统动态仿真技术又称为机械工程中的虚拟样机技术，是20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程(CAE)技术。运用这一技术，可以大大简化机械产品的开发过程，大幅度缩短产品的开发周期，大量减少产品的开发费用和成本，明显提高产品的质量，提高产品的系统及性能，获得最优化和创新的设计产品。因此，该技术一出现，就受到了人们的普遍重视和关注，而且相继出现了各种分析软件，如MATLAB、ADAMS、ANSYS、CATIA、UG、Pro/E、SolidWorks等。对于这方面的工作，目前我国还有相当大的差距。
3、振动疲劳机理的研究
许多机械零件的疲劳破坏是由振动产生的。如何把振动理论与振动疲劳机理结合起来仍是一个热门课题。
4、有关测试技术理论和故障诊断理论的研究
适用、有效、廉价的测试诊断设备与技术的研究，离生产急需尚有相当大的距离。
5、流固耦合振动
流体通过固体时会激发振动，而固体的振动，如导线舞动、卡门涡振动、轴承油膜振荡等，又会反过来影响流体的流场和流态，从而改变振动的形态。
6、乘坐动力学
对于交通机械(如汽车、工程机械、舰船等)，其结构设计、悬挂设计、座椅设计以及减振设计等都需要引入随机振动理论，是一个广阔且重大的课题。
7、微机械动力学问题
微机械并非传统意义下的宏观机械的几何尺寸的缩小。当系统特征尺寸达到微米或纳米的量级时，许多物理现象与宏观世界的情况有很大差别。例如，在微机械中，构件材料本身的物理性质将会发生变化；一些微观尺度的短程力所具有的长程效应及其引起的表面效应会在微观领域内起主导作用；在微观尺度下，系统的摩擦问题会更加突出，摩擦力则表现为构件表面间的分子和原子的相互作用，而不再是由载荷的正压力产生，并且当系统的特征尺寸减小到某一程度时，摩擦力甚至可以和系统的驱动力相比拟；在微观领域内，与特征尺寸L的高次方成比例的惯性力、电磁力等的作用相对减小，而与特征尺寸的低次方成比例的黏性力、弹性力、表面张力、静电力等的作用相对增大；此外，微构件的变形与损伤机制与宏观构件也不尽相同等。
针对微机械的研究中呈现出的新特征，传统的机械动力学理论与方法已不再适用。微机械动力学研究微构件材料的本构关系、微构件的变形方式和阻尼机制、微机构的弹性动力学方程等主要科学问题，揭示微构件材料的分子(或原子)成分和结构、材料的弹性模量和泊松比、微构件的刚度和阻尼以及微机构的弹性动力学特性等之间的内在联系，从而保证微机电系统在微小空间内实现能量传递、运动转换和调节控制功能，以规定的精度实现预定的动作。因此，机械动力学的研究将会取得多方面的创新成果，这些成果不仅有重要的科学意义和学术价值，而且有很好的应用前景。
机械动力学的研究方法可分为两类。
(1)结构动态分析
对于机械动力学正问题，动态分析一般借助于多种动态分析法(如模态分析法、模态综合法、机械阻抗分析法、状态空间分析法、模态摄动法及有限元法等)建立结构或系统的数学模型，进而对结构的动态特性进行分析(如动态仿真等)。
对于机械动力学逆问题，动态分析通常先进行动态实验，在此基础上根据一定的准则建立结构或系统的数学模型，然后借助参数辨识或系统辨识的方法进行分析。
(2)动态实验
结构动态实验包括模态实验、力学环境实验、模拟实验等，它是产品设计和生产过程中不可缺少的环节，不仅可以直接考核产品的动力学性能，也为动态分析建立可靠的数学模型提供必要的数据。