第0章绪论-2012.12.31

1、机械动力学机械动力学主讲：石端伟，王晓笋，刘照，张志强武汉大学动力与机械学院随着机械运转速度的不断提高，机械设计方法从静力分随着机械运转速度的不断提高，机械设计方法从静力分析析动态静力分析动态静力分析 弹性动力分析，考虑的因素越来越弹性动力分析，考虑的因素越来越符合客观真实情况，分析复杂程度越来越高。符合客观真实情况，分析复杂程度越来越高。例如：汽车的高速化，推动了整车振动和传动系统与噪声的研究； 内燃机和各种自动化机械的高速化，推动了高速凸轮机构动力学的研究。绪论绪论 1. 研究机械动力学的意义研究机械动力学的意义（1）机械运转速度不断提高）机械运转速度不断提高能源、资源的危机，向机械产品提

2、出了节能、节材的要能源、资源的危机，向机械产品提出了节能、节材的要求，结构优化设计促使机械产品的轻型化，而机械弹性求，结构优化设计促使机械产品的轻型化，而机械弹性动力学直接与轻型化相联系。动力学直接与轻型化相联系。例如：机床主轴、立柱、床身，起重机的塔柱、臂架，汽车的底盘，桥梁、房屋等结构均有轻型化，但必须满足动态要求（避免共振等）。（2）机械结构、材质的轻型化）机械结构、材质的轻型化（3）精密机械精度（误差）分析）精密机械精度（误差）分析（4）动态设计方法）动态设计方法传统方法：传统方法：采用静态设计方法，只考虑静态载荷和静特性，待产品试制出来以后再作动载荷和动态特性测试，发现问题时再采取补

3、救措施。动态设计方法：动态设计方法：在设计、制造、管理等各阶段，早期考虑动力学问题。例如：汽车、飞机、精密机床、重大机械装备、机器人，不仅在设计时要进行动态分析，而且在运行的过程中还要进行状态监测和故障诊断，并及时维护，排除故障，避免发生重大事故。精密机械分析误差时，必须尽可能考虑各种因素，如间精密机械分析误差时，必须尽可能考虑各种因素，如间隙、弹性、制造误差等。精密机械在高速运转下的精度隙、弹性、制造误差等。精密机械在高速运转下的精度与静态时有很大的差别。与静态时有很大的差别。例如：齿轮（制造、磨损）啮合间隙；轴承（安装、磨损）间隙；高速冲击；构件的线弹性和非线弹性等（5）计算机的发展，使机

4、械动力学日益受到重视）计算机的发展，使机械动力学日益受到重视机械系统动力学（设计）分析往往涉及多自由度系统的数学分析求解数学分析求解。计算机发展（大规模）多自由度系统多自由度系统的动力学数值计算成为可能。大量商业软件问世（如MATLAB、ADAMS、ANSYS、CAITA、UG、Pro/E等）大大促进了机械动力学的工程应用。 2.机械动力学主要研究内容机械动力学主要研究内容共振分析共振分析高速、轻型化机械系统，必须避免机械运转速度进入或接近“共振区”。刚体机械系统动力学刚体机械系统动力学以刚性构件组成的机械系统在外载荷作用下，分析各构件的响应（位移、速度、加速度）、力与随时间的变化规律。（1）

5、机械系统的振动分析）机械系统的振动分析（2）机械系统动载荷计算）机械系统动载荷计算弹性机械系统动力学弹性机械系统动力学 考虑机械系统构件的弹性，分析各构件（关键部位）的响应（位移、速度、加速度）、力与随时间的变化规律。计算机与现代测试技术相互结合开创了状态监测状态监测、故障诊断故障诊断、模态分析模态分析、动态模拟动态模拟等一系列实用技术。高速与精密是机械与仪器高速与精密是机械与仪器减振、隔振。例如：精密机械、锻压机械、打桩机、乘坐设备（车辆、飞行器）等。（3）减振、隔振与降噪技术）减振、隔振与降噪技术（4）计算机与现代测试技术）计算机与现代测试技术开创的一系列实用技术开创的一系列实用技术特殊机

6、械降噪。例如：纺织、印刷机械、磨机、风机、家用电器（机械）等。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。例如： MATALB、ADAMS、CATIA、ANSYS等大型仿真软件等到了广泛运用。（1）振动理论问题：）振动理论问题：主要是指非线性振动理论问题。例如：导线舞动、机床颤振、车轮振摆、油缸与导轨的爬行等问题。（2）机械系统动态仿真技术：）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“。（3）振动疲劳机理的研究：）振动疲劳机理的研究：将振动理论与振动疲劳机理结合。（4）测试技术和故障诊断理论：）测试技术和故障诊断理论：适用、有效、廉价的测试诊断设备与技术的研究。（5）

7、流固耦合振动：）流固耦合振动：流体通过固体的激发振动。例如： 导线舞动、卡门涡振动!、轴承油膜振荡等。（6）乘坐动力学：）乘坐动力学：车辆、舰船、飞行器等乘坐设备的结构设计引入随机振动理论。（7）微机械动力学：）微机械动力学：微机械系统特征尺寸达到微米或纳米量级。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，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。3.机械动力学热点研究热点机械动力学热点研究热点4.本课程主要内容本课程主要内容第一章 单自由度系统的振动第二章 多自由度系统的

8、振第三章 机械系统响应的数值计算第四章 连续系统的振动第五章 刚性构件组成的机械系统动力学第六章 弹性构件组成的机械系统动力学第七章 起重机械动力学第八章 行走式机械动力学第九章 有限单元法第十章 非线性振动基础（MATLAB应用程序）6.参考文献参考文献1 郭应龙.机械动力学. 北京:水利电力出版社,19962 张策.机械动力学. 北京：高等教育出版社,20003 郑兆昌.机械振动（上）. 北京:机械工业出版社,19804 郑兆昌.机械振动（中）. 北京:机械工业出版社,19865 唐锡宽.机械动力学. 北京：高等教育出版社,19836胡宗武.起重机动力学. 北京:机械工业出版社,19887李润方.齿