哈工大机械工程学院《机械系统动力学建模与分析》教学大纲

机械系统动力学建模及分析(双语)教学大纲一、 课程基本信息开课单位机械工程学院课程代码课程名称机械系统动力学建模及分析(双语)英文名称Dynamic Modeling and Analysis of Mechanical System 课程性质专业方向课（选修）学分2总学时32先修课程线性代数、理论力学、材料力学、机械原理等基础课程开课学期5适应专业工科本科机械类专业二、课程概述本课程是机械工程类和热能动力工程类专业本科生的一门专业选修课。其主要任务是使学生了解机械动力学的基本原理和方法，初步掌握转子动力学、机构平衡、凸轮动力学、机械系统动力学等方面的具体分析方法，实现一般机械系统的动态分析与设计，并对该学科的发展前沿和研究动向有所了解。三、 课程内容（一） 课程教学目标1、掌握有关机械系统动力学分析与建模方面的基本概念、基本理论、基本方法及其在工程实际中的应用。2、建立正确的机械系统动力分析与建模方面思维方式，理论联系实际，具备一定的专业创新精神。3、了解机械系统弹性力学的分析和设计方法。3、全面系统地了解机械系统动力分析与建模方面的系统理论。4、实际机械系统问题抽象成系统模型，进行相应的系统分析。5、掌握典型机械系统动力分析与建模方面的基本工作原理，具体进行实际工程分析的初步能力。6、了解相关机械系统动力分析与建模方面的新理论，新方法及发展趋势。7、针对具体的学习内容布置、提醒、自觉进行相关的预习、复习、总结与改进，使其具有时间观念和效率意识，培养学生终生教育意识和继续学习能力。（二） 基本教学内容序号教学内容教学重点及难点教学要求理论学时实验学时对应教学目标1第一章 引言1机械动力学的研究内容2机械动力学的发展简史3研究机械动力学的重要意义和本书内容简介1.讲述本课程的教学目标以及本课程在本专业人才培养的地位、作用和任务2.机械动力学的研究对象3.机械动力学的发展前景21、72第二章 机械动力学的基础知识1. 机械系统的动力学模型2. 建立机械系统的动力学方程的原理与方法3. 动力学方程的求解方法1. 掌握拉格朗日方程与哈密尔顿原理2. 掌握欧拉方程的求法3.掌握惯性转动的计算62、4、63第三章 回转机械动力学1回转机械动力学概念和特征2转轴的扭转振动及其临界速度3机构惯性力的部分平衡法4齿轮传动系统振动5.绕性转子的动平衡1.掌握转轴的横向振动及其临界速度的求法2.掌握转轴的扭转振动及其临界速度求法3.掌握齿轮传动系统的振动问题4.理解挠性转子的动平衡问题41、2、3、4、64第四章 机构平衡1.概述2. 平面连杆机构的完全平衡3. 平面连杆机构惯性力矩的完全平衡问题4. 曲柄滑块机构的部分平衡5. 多缸发动机惯性力系的平衡1. 掌握平面连杆机构惯性力的完全平衡问题2. 掌握平面连杆机构惯性力矩的完全平衡问题3. 掌握曲柄滑块机构的部分平衡4. 掌握多缸发动机惯性力系的平衡62、3、4、55第五章 凸轮机构动力学1. 凸轮机构的力分析2. 动力多项式凸轮机构3. 凸轮机构的动力学建模4. 凸轮机构的动力学分析1.掌握凸轮机构的力分析方法2.了解动力多项式凸轮机构3.掌握凸轮机构的动力学建模方法4.掌握凸轮机构的动力学分析方法41、2、3、4、56第6章 机械系统的动力学1概述2单自由度机械系统的动力学3.飞轮设计，调速器，两自由度机械系统的动力学1. 了解单自由度机械系统的动力学2. 了解飞轮设计，调速器，两自由度机械系统的动力学62、3、4、57第七章 机械动力学学科发展的前沿问题和发展动向1. 简要介绍机械动力学学科发展的前沿问题和发展动向2. 机构动态弹性动力学3. 考虑运动副间隙的机构动力学4.含变质量构件的机构动力学5.空间机构动力学6.并联机器人机构动力学1. 了解机械动力学学科发展的前沿问题和发展动向2. 掌握机构动态弹性动力学问题3.掌握考虑运动副间隙的机构动力学问题4.掌握含变质量构件的机构动力学问题5.掌握空间机构动力学6.掌握并联机器人机构动力学问题41、2、4、5、6、7四、 考核方式期终考试（闭卷笔试）课程成绩=平时成绩30%+期终考试成绩70%1、 平时考勤及课堂讨论成绩：15%。主要考查学生到堂听课情况，以及考核学生发现、分析和解决问题的能力，口头及文字表达能力。2、 平时作业与测试讨论：15%。主要考核对每堂课知识点的复习、理解和阶段知识点的掌握程度。3、 期终考试成绩：70%。主要考核本课程基本概念、基本分析计算的掌握程度。五、 持续改进1、 不断完善先进教学方法与手段；2、 各个章节布置一定量的作业；3、 复杂工程问题需要业界同行及社会公众进行有效沟通和交流。六、 教材及参考书教材：张策主编，机械动力学，高等教育出版社，1995年参考书：唐锡宽、金德闻主编，机械动力学，高等教育出版社，1986年楼鸿棣、邹慧君主编，高等机械原理，高等教育出版社，2000年七、 授课手段1、课堂教学采用多媒体教学，注重课堂互动，课程实验，课堂讨论等。2、课程以理论教学为主，不断融合教学团队在机械系统动力学分析与建模理领域的最新研究成果，实时关注国内外研究动态，多方位传授理论知识。八、 附课程教学目标-毕业要求关系表序号毕业要求指标点关联度1工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题1.1掌握从事机械工程工作所需的数学和自然科学基本知识，具有将上述知识应用于相关工程问题的能力M1.2掌握从事机械工程工作所需的力学、材料学、电工电子学等学科专业基础知识，能用于机械工程问题的建模、计算和分析M1.3掌握从事机械工程工作所需的设计、制造和控制等专业知识，能用于解决复杂机械工程问题L2问题分析：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论2.1能够识别复杂机械工程问题中所涉及的数学、自然科学和工程科学的相关理论知识M2.2掌握文献检索、资料查询的基本方法，能够运用现代技术获取相关信息，具有信息分析和研究的能力，并用于机械工程问题的分析和推理L2.3能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理对机械工程问题进行提炼、定义、建模、分析和评价M3设计/开发解决方案：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素3.1掌握新产品、新工艺、新技术和新设备设计、开发的基本流程3.2了解机械工程前沿现状和发展趋势，掌握基本创新方法，在解决复杂机械工程问题中具有追求创新的态度和意识3.3能将自然科学、工程科学的基本原理和技术手段用于特定需求的机械系统、复杂零部件及工艺流程设计M3.4能够根据明确的需求，设计出针对复杂机械工程问题的解决方案，并能够考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素L4研究：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论4.1能够综合运用所学科学原理，针对机械工程问题，设计合适的研究方案，并建立合适的数学模型，确定模型参数M4.2按照研究需要设计实验，能正确操作实验装置，安全开展实验，并正确采集、整理实验数据4.3参照科学的理论模型对比实验数据和结果，解释实验和理论模型的结果差异M5使用现代工具：能够针对复杂工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，包括对复杂工程问题的预测与模拟，并能够理解其局限性5.1学会使用相关的网络、数据库等信息技术工具，查询分析解决机械工程问题所需的相关研究资料5.2能够针对机械工程问题，选择与使用恰当的技术手段和现代工程工具进行预测与模拟，并能够在实践过程中领会相关工具的局限性6工程与社会：能够基于工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任6.1了解机械工程专业相关的历史和文化背景，能够正确认识机械工程实践活动对客观世界和社会的相互关系和影响。熟悉与机械工程相关技术标准、知识产权、产业政策和法律法规6.2能够评价机械工程实践活动和复杂工程问题的解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任7环境和可持续发展：能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响7.1了解机械工程实践活动对生态环境的影响，能充分考虑工程活动与环境保护的冲突问题7.2了解机械工程对人类社会可持续发展的影响，认识环境问题对机械工程发展的影响，树立绿色制造的理念8职业规范：具有人文社会科学素养、社会责任感，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任8.1树立正确的世界观、人生观和价值观8.2理解工程技术的社会价值以及工程师的社会责任，自觉遵守工程师职业道德和行为规范9个人和团队：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色9.1了解复杂工程问题的多学科技术背景特点，合理处理个人与团队的关系，按照明确的需求承担系统设计周期中的基本任务L9.2能够针对工程实践活动进行合理分工，领导完成整个设计周期任务，在团队中担任负责人角色L10沟通：能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流10.1能够就机械工程问题的解决方案、过程与结果，与业界同行及社会公众进行交流，通过书面报告和口头陈述清晰地表达个人观点L10.2能够理解不同文化、技术行为之间的差异，具有在跨文化背景下进行沟通和交流的能力11项目管理：理解并掌握工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用11.1掌握从事机械工程实践活动所需的经济学、管理学和项