機(jī)械動(dòng)力學(xué)第2講單自由度剛性系統(tǒng)

1、上次內(nèi)容回顧u 機(jī)械系統(tǒng)的概念u離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型把機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)化成有限個(gè)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(xué)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(xué)模型本次學(xué)習(xí)內(nèi)容u 線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)；u 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)；u 單自由度機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的概念；u 機(jī)械系統(tǒng)上的受力（驅(qū)動(dòng)力和工作阻力）；u 為什么要建立等效力學(xué)模型？u 等效力學(xué)模型建立的原理；等效力學(xué)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(fù)雜性（尤其是微/納米系統(tǒng)）mgl2sinmlmgl sin20mlmgl3sin6What?1.4 確定性、隨機(jī)性及模糊性（自學(xué)）學(xué)習(xí)線索：按系統(tǒng)所受的激勵(lì)來(lái)劃分。1.5 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的概念 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)就是按照用戶對(duì)產(chǎn)品提出的動(dòng)態(tài)性能要求，根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)載荷工況，以及環(huán)境對(duì)產(chǎn)品提出的要求等求出機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)，建立對(duì)象的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而求解數(shù)學(xué)模型，從而使機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能在設(shè)計(jì)階段時(shí)就能得到預(yù)測(cè)和優(yōu)化。 工程應(yīng)用 Case 1 高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械可以用靜態(tài)方法設(shè)計(jì)，而在制造出來(lái)以后通

3、過動(dòng)平衡減小振動(dòng)，還要使運(yùn)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(jì)時(shí)要進(jìn)行認(rèn)真的動(dòng)力分析，而且在運(yùn)行過程中還要進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷，及時(shí)維護(hù)，排除故障，避免重大事故。 某發(fā)電廠200MW汽輪發(fā)電機(jī)組軸系示意圖Case 2 在飛機(jī)設(shè)計(jì)中早已采用了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法。自從飛機(jī)因顫振失事引起人們注意之后，避免顛振便成為設(shè)計(jì)階段的必要指標(biāo)，在設(shè)計(jì)階段就要包括被動(dòng)減振措施和主動(dòng)控振系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。Case 3 VehicleCase 4 Robotics1.6 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的任務(wù)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的任務(wù) 第二章 剛性構(gòu)件組成的單自由度機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)2.1

4、 引言引言1、幾個(gè)概念1）自由度2）剛性構(gòu)件與剛體2、單自由度機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)1）單自由度機(jī)械系統(tǒng)2）動(dòng)力學(xué)分析3）等效力學(xué)模型2.2 機(jī)械系統(tǒng)上的受力機(jī)械系統(tǒng)上的受力/力矩力矩 u 驅(qū)動(dòng)力u 工作阻力u 重力u 介質(zhì)阻力u 摩擦力力的數(shù)學(xué)模型幾種形式（常數(shù)、位移的函數(shù)、速度的函數(shù)、時(shí)間的函數(shù)或混合）最大輸出功率點(diǎn)最大角速度點(diǎn)額定功率點(diǎn)安全工作點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性思考：如何獲得 ？( )Mf2Mabc電機(jī)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(dòng)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(diǎn)對(duì)應(yīng)的M和 ，可以計(jì)算系數(shù)a、b、c。2.3 單自由度剛體系統(tǒng)的等效力學(xué)模型1、為什么要利用等效力學(xué)模型的方法高速?zèng)_槽六桿機(jī)構(gòu)示意圖工作原理？2、等效力學(xué)模型建立的原理1）等效的前提運(yùn)動(dòng)一致2）等效力學(xué)模型的原理（功能原理）動(dòng)能改變量相同3）等效力學(xué)模型的兩大要素u 等效質(zhì)量或等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量u 等效力或等效力矩3、等效構(gòu)件的選取作簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的構(gòu)建eFemeJeMOrAssignment1）如圖所示機(jī)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(jī)構(gòu)，在B點(diǎn)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(shí)，工作阻力 及質(zhì)量塊m產(chǎn)生的等效力矩 （1、2選