机械系统动力学
机械系统动力学
1万+ 人选课
更新日期:2025/06/29
开课平台爱课程(中国大学MOOC)
开课高校长安大学
开课教师成建联
学科专业工学机械类
开课时间2024/09/24 - 2025/01/31
课程周期19 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

    机械系统动力学是一门主要研究结构在运动过程中的受力特性以及运动所表现出来的特征的一门学科。通常意义下的研究是作为机械原理的主要部分的力学基础内容,但对于机械类的学生来讲,由于缺乏系统性的力学基础,对着门课程很多学生存在畏惧心理,使这门课程的学习效果不是很理想。但这门课程是产品设计者必须要掌握的内容,因此需要在方法和内容上进行创新,以适应学生学习的要求。在这样要求下,我们对讲述的内容进行重新梳理,内容重新安排,将繁琐而枯燥的理论推导和公式、定理进行删减,将动力学的理论基础讲述清楚,并将其应用进行充分阐述,教学目标设定在自然界和工程界物质客体建立动力学的力学模型及其数学模型上,设定在数学模型的开放性和广泛性上。让学生通过学习能够针对实际的结构建立其正确的数学模型并对其进行分析,从而提高设计者的设计水平。

    为简化问题,常把机械系统当作具有理想、为稳定约束的刚体系统处理。对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。

    机械运动过程中,各构件之间相互作用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,再依据达朗贝尔原理,用静力学方法求出构件间的相互作用力。

    近代机械发展的一个显著特点是,自动调节与控制装置日益成为机械不可缺少的组成部分。机械动力学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,控制理论已经渗入到机械动力学的研究领域。

课程大纲
绪论
1.1 系统与机械系统
1.2 机械系统分类与研究任务、内容
自由质点系统动力学
2.1 自由质点动力学系统的理论基础
2.2 自由质点系统动力学理论的应用
约束质点系统动力学
3.1 引论
3.2 拉格朗日第一类方程
3.3 拉格朗日第二类方程
3.4 拉格朗日第二类方程的近似解法
3.5有势系统的哈密顿变分原理
3.6有势系统的哈密顿方程
3.7 理想非完整系统动力学
3.8 机电耦合系统动力学
单自由度系统的振动
4.1 单自由度系统的受迫振动
4.2 简谐激励线性受迫振动
4.3 多谐激励线性受迫振动系统
4.4 非周期激励线性受迫振动系统
多自由度系统的振动
5.1 多自由度系统振动的数学模型
5.2 无阻尼自由振动和受迫振动解析
5.3 粘性阻尼下的自由和受迫振动解析
5.4 发动机的减振问题
5.5 传递矩阵法
5.6 有限单元法
非线性振动初步
6.1 非线性概述
6.2 非线性振动定性分析方法
6.3 非线性振动近似解析方法
6.4 非线性振动数值方法
6.5 分叉与混沌概念
刚体与刚体系统动力学
7.1 刚体定点运动的描述
7.2 刚体定点运动的欧拉动力学方程·牛顿—欧拉方法
7.3 圆盘滚动研究
7.4 陀螺摆的微幅摆动
7.5 铰支外伸单盘转子的弯曲振动
7.6 定点运动刚体的动能·拉格朗日方法
7.7 凯恩方法