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1、机械动力学机械动力学 沈阳理工大学金成哲 机械动力学是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。分为分析和综合两个方面: 1、动力学分析:研究现有机械;2、动力学综合(动力学设计):设计新机械或对现有机械进 行改进使之达到给定的运动学、动力学要求。绪绪 论论机械动力学(Machinery Dynamics) :0.1 机械动力学的研究内容 1、动力学反问题(已知运动求力):已知机构的运 动状态和工作阻力(力矩),求解应施加于原动构件 上的平衡力(力矩),以及各运动副中的反力(即已 知运动求力)。2、动力学正问题(已知力求运动):
2、给定机器的输 入力(力矩)和阻力(力矩)的变化规律,求解机器 的实际运动规律。一、按功能分: 例:牛头刨床 1、动力学反问题(已知运动求力):已知机构型式、生产阻力、 电机转速、传动比及各构件基本尺寸,求平衡力矩和各运动副中反 力选材、寿命计算、强度计算、确定电机功率。 2、动力学正问题(已知力求运动):已知生产阻力,求原动件的 真实运动规律安装飞轮,减少速度波动。1、动力学反问题(已知运动求力):首先对机器人手部进行轨迹规划 ,即给定手部的运动路径及轨迹上各点的速度及加速度,然后,求出 应施加于各关节处的广义驱动力的变化规律。 2、动力学正问题(已知力求运动):已知各关节的驱动力矩,求解手
3、部的真实运动。例:焊接机器人 在机械动力学发展过程中先后产生了并存在着四种不 同水平的分析方法,即:1、静力分析;2、动态静力分析;3、动力分析;4、弹性动力分析方法。前三种分析方法中,构件均被假定为刚性,第四种分 析方法计入了构件的弹性,以提高设计分析的精度。二、按研究水平分: 0.2 机械动力学的发展简史 (一)、历史背景 1、生产力不断提高的要求推动着机械动力学的发展 1769年,瓦特改进了蒸汽机; 1797年,完全由金属制成的车床在英国问世; 1855年,贝赛麦发明了转炉炼钢方法。 2、力学理论为机械动力学的发展提供了坚实的理论基础(二)、振动理论的建立与发展(三)、动力学要求推动着各
4、种机构的演进、创新和完善(四)、机械动力学分析方法的形成一、机械动力学的早期发展: (一)、历史背景1、对机械设计的要求全面提升2、相关科学与技术的全面进步 (1)计算机的发明和普遍应用;(2)现代数值计算方法的进展;(3)信号分析方法的形成以与发展;(4)现代控制理论的形成与发展;(5)多体动力学的诞生;(6)振动理论的进展;二、机械动力学的近期发展: (二)、学科的交融使机械动力学发展为一个内容丰富 的综合学科(1)学科的交融极大地提高了机械动力学的分析能力; (2)学科的交融推动了动力学设计与动力学控制的发展 ;(三)、机械动力学依研究内容和研究对象的不同形成 多个分之领域(1)机床动力学; (2)车辆动力学; (3)转子动力学; (4)机器人动力学; (5)机构动力学(四)、机械弹性力学分析与综合方法的发展二、机械动力学的近期发展: 0.3 研究机械动力学的重要意义