機械動力學第2講單自由度剛性系統(tǒng)

1、上次內(nèi)容回顧u 機械系統(tǒng)的概念u離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學模型把機械系統(tǒng)簡化成有限個集中參數(shù)元件組成的系統(tǒng)用一定的物理參數(shù)如彈簧剛度、阻尼系數(shù)、質(zhì)量等表示的元件常微分方程數(shù)學模型由彈性元件如桿、梁軸、板、殼等組成的系統(tǒng)偏微分方程數(shù)學模型本次學習內(nèi)容u 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)；u 動態(tài)設(shè)計動態(tài)設(shè)計；u 單自由度機械系統(tǒng)動力學的概念；u 機械系統(tǒng)上的受力（驅(qū)動力和工作阻力）；u 為什么要建立等效力學模型？u 等效力學模型建立的原理；等效力學模型建立的原理；u 等效力、等效力矩。等效力、等效力矩。1.3 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)1、線性系統(tǒng)及疊加原理、線性系統(tǒng)及疊加原理1）線性系統(tǒng)的定義2）疊加原理2、非線

2、性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)1）非線性系統(tǒng)的定義2）疊加原理不適合于非線性系統(tǒng)3）非線性系統(tǒng)的復雜性（尤其是微/納米系統(tǒng)）mgl2sinmlmgl sin20mlmgl3sin6What?1.4 確定性、隨機性及模糊性（自學）學習線索：按系統(tǒng)所受的激勵來劃分。1.5 動態(tài)設(shè)計動態(tài)設(shè)計動態(tài)設(shè)計的概念 機械系統(tǒng)動態(tài)設(shè)計就是按照用戶對產(chǎn)品提出的動態(tài)性能要求，根據(jù)機械產(chǎn)品的動態(tài)載荷工況，以及環(huán)境對產(chǎn)品提出的要求等求出機械產(chǎn)品的動態(tài)特性參數(shù)，建立對象的動態(tài)數(shù)學模型，進而求解數(shù)學模型，從而使機械產(chǎn)品的動態(tài)性能在設(shè)計階段時就能得到預測和優(yōu)化。 工程應(yīng)用 Case 1 高速旋轉(zhuǎn)機械可以用靜態(tài)方法設(shè)計，而在制造出來以后通

3、過動平衡減小振動，還要使運轉(zhuǎn)速度避開共振的臨界轉(zhuǎn)速。但是隨著轉(zhuǎn)速的提高和柔性轉(zhuǎn)子的出現(xiàn)，就必須采用全方位的綜合措施，不僅在設(shè)計時要進行認真的動力分析，而且在運行過程中還要進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，及時維護，排除故障，避免重大事故。 某發(fā)電廠200MW汽輪發(fā)電機組軸系示意圖Case 2 在飛機設(shè)計中早已采用了動態(tài)設(shè)計方法。自從飛機因顫振失事引起人們注意之后，避免顛振便成為設(shè)計階段的必要指標，在設(shè)計階段就要包括被動減振措施和主動控振系統(tǒng)的設(shè)計。Case 3 VehicleCase 4 Robotics1.6 機械系統(tǒng)動力學的任務(wù)機械系統(tǒng)動力學的任務(wù) 第二章 剛性構(gòu)件組成的單自由度機械系統(tǒng)動力學2.1

4、 引言引言1、幾個概念1）自由度2）剛性構(gòu)件與剛體2、單自由度機械系統(tǒng)動力學1）單自由度機械系統(tǒng)2）動力學分析3）等效力學模型2.2 機械系統(tǒng)上的受力機械系統(tǒng)上的受力/力矩力矩 u 驅(qū)動力u 工作阻力u 重力u 介質(zhì)阻力u 摩擦力力的數(shù)學模型幾種形式（常數(shù)、位移的函數(shù)、速度的函數(shù)、時間的函數(shù)或混合）最大輸出功率點最大角速度點額定功率點安全工作點三相異步電動機的機械特性思考：如何獲得 ？( )Mf2Mabc電機銘牌數(shù)據(jù)：額定功率：PH(KW)；額定轉(zhuǎn)速：nH(r/min);同步轉(zhuǎn)速： n0(r/min)。最大轉(zhuǎn)矩Mk(N.m)與額定轉(zhuǎn)矩MH的比啟動轉(zhuǎn)矩MD與額定轉(zhuǎn)矩MH的比/kHMM1/DHMM

5、顯然：9550/HHHMPn00/30,/30HHnn1,KHDHMMMM2001KH已知A、B、C三點對應(yīng)的M和 ，可以計算系數(shù)a、b、c。2.3 單自由度剛體系統(tǒng)的等效力學模型1、為什么要利用等效力學模型的方法高速沖槽六桿機構(gòu)示意圖工作原理？2、等效力學模型建立的原理1）等效的前提運動一致2）等效力學模型的原理（功能原理）動能改變量相同3）等效力學模型的兩大要素u 等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動慣量u 等效力或等效力矩3、等效構(gòu)件的選取作簡單運動的構(gòu)件：定軸轉(zhuǎn)動或直線運動的構(gòu)建eFemeJeMOrAssignment1）如圖所示機構(gòu)，取曲柄為等效構(gòu)件，求圖示位置的滑塊阻力產(chǎn)生的等效力矩。edMDv12）如圖所示的機構(gòu)，在B點有一集中質(zhì)量m，取曲柄AB為等效構(gòu)件，試求圖示位置時，工作阻力 及質(zhì)量塊m產(chǎn)生的等效力矩 （1、2選