机械动力学主要研究哪些内容

机械动力学复习试题

1、试求图1-1所示系统的等效弹簧常数，并导出其运动微分方程。

K1 K3 x m K2 图1-1

2、一无质量的刚性杆铰接于O，如图2-1所示。试确定系统振动的固有频率，给出参数如下：k1=2500磅/英寸(4.3782×105N/m）， K2=900磅/英寸(1.5761×105N/m）， m=1磅*秒2/英寸（175.13kg）， a=80英寸 (2.03m)， b=100英寸（2.54m）。

b R k2

I O k1 m K m a 图2-1

图3-1

3、试求出图3-1所示系统的固有频率。弹簧是线性的，滑轮对中心0的转动惯量为I。设R=2500磅/英寸（4.3782×105N/m）， I=600磅*英寸*秒2（67.79N*m*s2）， m=2.5磅*秒2/英寸（437.82kg）， R=20英寸（0.5/m）

4、一台质量为M的机器静止地置于无质量的弹性地板上，如图4-1所示。当一单位载荷作用于中心点时的挠度为xst。今在机器上放有一总质量为ｍｓ并带有两个旋转的不平衡质量的振动器提供一铅垂的谐波力mlw2sinwt，这里，转动的频率w是可以改变的。试说明怎样用此振动器来测定系统弯曲振动的固有频率。

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机械动力学复习试题

1、试求图1-1所示系统的等效弹簧常数，并导出其运动微分方程。

K1 K3 x m K2 图1-1

2、一无质量的刚性杆铰接于O，如图2-1所示。试确定系统振动的固有频率，给出参数如下：k1=2500磅/英寸(4.3782×105N/m）， K2=900磅/英寸(1.5761×105N/m）， m=1磅*秒2/英寸（175.13kg）， a=80英寸 (2.03m)， b=100英寸（2.54m）。

b R k2

I O k1 m K m a 图2-1

图3-1

3、试求出图3-1所示系统的固有频率。弹簧是线性的，滑轮对中心0的转动惯量为I。设R=2500磅/英寸（4.3782×105N/m）， I=600磅*英寸*秒2（67.79N*m*s2）， m=2.5磅*秒2/英寸（437.82kg）， R=20英寸（0.5/m）

4、一台质量为M的机器静止地置于无质量的弹性地板上，如图4-1所示。当一单位载荷作用于中心点时的挠度为xst。今在机器上放有一总质量为ｍｓ并带有两个旋转的不平衡质量的振动器提供一铅垂的谐波力mlw2sinwt，这里，转动的频率w是可以改变的。试说明怎样用此振动器来测定系统弯曲振动的固有频率。

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机械动力学复习试题

1、试求图1-1所示系统的等效弹簧常数，并导出其运动微分方程。

K1 K3 x m K2 图1-1

2、一无质量的刚性杆铰接于O，如图2-1所示。试确定系统振动的固有频率，给出参数如下：k1=2500磅/英寸(4.3782×105N/m）， K2=900磅/英寸(1.5761×105N/m）， m=1磅*秒2/英寸（175.13kg）， a=80英寸 (2.03m)， b=100英寸（2.54m）。

b R k2

I O k1 m K m a 图2-1

图3-1

3、试求出图3-1所示系统的固有频率。弹簧是线性的，滑轮对中心0的转动惯量为I。设R=2500磅/英寸（4.3782×105N/m）， I=600磅*英寸*秒2（67.79N*m*s2）， m=2.5磅*秒2/英寸（437.82kg）， R=20英寸（0.5/m）

4、一台质量为M的机器静止地置于无质量的弹性地板上，如图4-1所示。当一单位载荷作用于中心点时的挠度为xst。今在机器上放有一总质量为ｍｓ并带有两个旋转的不平衡质量的振动器提供一铅垂的谐波力mlw2sinwt，这里，转动的频率w是可以改变的。试说明怎样用此振动器来测定系统弯曲振动的固有频率。

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机械动力学读书报告文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

机械动力学读书报告一、机械动力学研究的内容：

任何机械，在存在运动的同时，都要受到力的作用。机械动力学时研究机械在力作用下的运动和机械在运动中产生的力，并从力与运动的相互作用的角度进行机械的设计和改进的科学。

详细的机械动力学研究方向可以分为以下六点：

（1）在已知外力作用下，求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律；分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力；研究回转构件和机构平衡的理论和方法；机械振动的分析；以及机构的分析和综合等等。

为了简化问题，常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。对于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计算机根据输入的外力参量、构件的惯性参量和机械系统的结构信息，自动列出相应的微分方程并解出所要求的运动参量。

（2）分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力。

一、判断题

1. 考虑效率时，等效力大小与效率值大小成反比。

2. 某机械的广义坐标数为5，则该机械的广义力一定少于5个。 3. 某机械系统自由度为4，那么其惯性系数J33一定不小于零。 4. 定轴轮系在匀速转动时，等效力矩一定等于零。

5. 在考虑弹性时，铰链四杆机构中单元杆的节点变形数一定等于系统的节点变形数。

1．× 2．× 3．√ 4．√ 5．×

二、如图所示机构在水平面上运转，件1为原动件，转角为?。已知杆1长

l?0.8m，其绕A点转动惯量J1A?0.2kgm2，件2质量m2?1.2kg，其质心为B2点，杆3质量m3?2kg，杆1受驱动力矩M，杆3受力F作用。试求： 1. 以件1为等效件建立机构动力学方程。

2. 该机构由静止起动时??45，那么若F?20N，M至少应大于多少才能启动机构。

???? 3. 若F?20N，M?15Nm，求??90时，?

解：1、?S?lcos? ?v3?1??lsin?

Mv?M?Fv3?1?M?Flsin?

??v3?22??????m?J?ml?mlsin?

期 末 复 习 题

一、判断题（每小题2分，共30题，共60分）

1、机构平衡问题在本质上是一种以动态静力分析为基础的动力学综合，或动力学设计。（ ）

2、平衡是在运动设计完成之前的一种动力学设计。（ ） 3、平衡分析着眼于全部消除或部分消除引起震动的激振力。（ ） 4、优化平衡就是采用优化的方法获得一个绝对最佳解。（ ） 5、在动力分析中主要涉及的力是驱动力和生产阻力。（ ） 6、通路定理是用来判断能否实现摆动力完全平衡的理论。（ ） 7、惯性力的计算是建立在主动构件作理想运动的假定的基础上的。（ ） 8、当取直线运动的构件作为等效构件时，作用于系统上的全部外力折算到该构件上得到等效力。（ ）

9、无论如何，等效力与机械驱动构件的真实速度无关。（ ） 10、等效质量和等效转动惯量与机械驱动构件的真实速度无关。（ ） 11、摆动力的平衡一定会导致机械结构的复杂化。（ ）

12、综合平衡不仅考虑机构在机座上的平衡，同时也考虑运动副动压力的平衡和输入转矩的平衡。（ ）

13、作用于等效构件上的等效力（或等效力矩）所作的功等于作用于系统上的外力所作的功。（ ）

14、机器人操作机是一个多自由度的闭环的空间机构。（ ） 15、速度越快，系统的固有频

期 末 复 习 题

一、判断题（每小题2分，共30题，共60分）

1、机构平衡问题在本质上是一种以动态静力分析为基础的动力学综合，或动力学设计。（ ）

2、平衡是在运动设计完成之前的一种动力学设计。（ ） 3、平衡分析着眼于全部消除或部分消除引起震动的激振力。（ ） 4、优化平衡就是采用优化的方法获得一个绝对最佳解。（ ） 5、在动力分析中主要涉及的力是驱动力和生产阻力。（ ） 6、通路定理是用来判断能否实现摆动力完全平衡的理论。（ ） 7、惯性力的计算是建立在主动构件作理想运动的假定的基础上的。（ ） 8、当取直线运动的构件作为等效构件时，作用于系统上的全部外力折算到该构件上得到等效力。（ ）

9、无论如何，等效力与机械驱动构件的真实速度无关。（ ） 10、等效质量和等效转动惯量与机械驱动构件的真实速度无关。（ ） 11、摆动力的平衡一定会导致机械结构的复杂化。（ ）

12、综合平衡不仅考虑机构在机座上的平衡，同时也考虑运动副动压力的平衡和输入转矩的平衡。（ ）

13、作用于等效构件上的等效力（或等效力矩）所作的功等于作用于系统上的外力所作的功。（ ）

14、机器人操作机是一个多自由度的闭环的空间机构。（ ） 15、速度越快，系统的固有频

期 末 复 习 题

一、判断题（每小题2分，共30题，共60分）

1、机构平衡问题在本质上是一种以动态静力分析为基础的动力学综合，或动力学设计。（R ） 2、平衡是在运动设计完成之前的一种动力学设计。（F ） 3、平衡分析着眼于全部消除或部分消除引起震动的激振力。（R ） 4、优化平衡就是采用优化的方法获得一个绝对最佳解。（F ） 5、在动力分析中主要涉及的力是驱动力和生产阻力。（R ） 6、通路定理是用来判断能否实现摆动力完全平衡的理论。（F ） 7、惯性力的计算是建立在主动构件作理想运动的假定的基础上的。（R ） 8、当取直线运动的构件作为等效构件时，作用于系统上的全部外力折算到该构件上得到等效力。（R ） 9、无论如何，等效力与机械驱动构件的真实速度无关。（R ） 10、等效质量和等效转动惯量与机械驱动构件的真实速度无关。（R ） 11、摆动力的平衡一定会导致机械结构的复杂化。（F ） 12、综合平衡不仅考虑机构在机座上的平衡，同时也考虑运动副动压力的平衡和输入转矩的平衡（ R） 13、作用于等效构件上的等效力（或等效力矩）所作的功等于作用于系统上的外力所作的功。（F ） 14、机器人操作机是一个多自由度的闭环的空间机构。（ F） 15

作 业

第1题

长期以来人们用加配重使摆动力部分被平衡的方法来减小（）。

您的答案：D 题目分数：0.5 此题得分：0.5

批注：曲柄滑块机构的摆动力部分平衡

第2题

机构摆动力完全平衡的条件是：机构运动时，其总质心（）。

您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5

批注：平面连杆机构完全平衡的条件

第3题

机构完全平衡的条件是其总质心的加速度（）。

您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5

批注：平面连杆机构完全平衡的条件

第4题

机构摆动力完全平衡的条件为机构的（）为常数 。

您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5

批注：平面连杆机构完全平衡的条件

第5题

机构摆动力矩完全平衡的条件为机构的（）为常数。

您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5

批注：平面连杆机构完全平衡的条件

第6题

在以下所有方法中，概念最清晰、易于理解的是（）。

您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5

批注：用质量再分配实现摆动力的完全平衡

第7题

以下选项中，在摆动力的完全平衡中没有考虑的是（）。

您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5

批注：关于摆动力和摆动力矩的平衡的研究

车辆动力学主要仿真软件

1960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA，主要解决多自由度无约束的机械系统的动力学问题，进行车辆的“质量－弹簧－阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表，对于解决具有约束的机械系统的动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。

随着多体动力学的诞生和发展，机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年,美国密西根大学的N.Orlandeo和M.A.Chace等人基于拉格朗日方法，研制的ADAMS软件，能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统的动力学问题，并应用GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率。1977年,美国Iowa大学在E.J.Haug教授的引导下，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后，人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。

德国航天局DLR早在20世纪70年代，Willi Kortüm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发，先后使用的MBS软件