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考研全科400分攻略
机械系统动力学
第11次开课
开课时间: 2024年09月24日 ~ 2025年01月31日
学时安排: 3-5小时每周
当前开课已结束 已有 404 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
课程详情
课程评价(21)
spContent=设计的美主要在于力学结构的美妙!掌握力学是通向成功设计的大门。本课程主要是针对高年级本科生和研究生的基础力学学习而设。通过学习掌握建模与分析,使你的设计结构具有更为合理,更符合力学特性,表现出优异的性能。只有符合机械动力学的设计才是现代设计,更好地掌握经典设计和现代设计的结合。
设计的美主要在于力学结构的美妙!掌握力学是通向成功设计的大门。本课程主要是针对高年级本科生和研究生的基础力学学习而设。通过学习掌握建模与分析,使你的设计结构具有更为合理,更符合力学特性,表现出优异的性能。只有符合机械动力学的设计才是现代设计,更好地掌握经典设计和现代设计的结合。
—— 课程团队
课程概述

    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。

授课目标

本课程的授课目标是高年级本科生和研究生,也可以用于工程技术人员参考。

课程大纲
绪论
课时目标:针对机械系统动力学的研究内容进行介绍,了解系统和机械系统的概念,以及机械系统动力学研究的目的和意义
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
课时目标:本章主要讲述自由质点动力学的分析与建模,介绍自由之颠和自由质点系统在主动力作用下的数学模型及其某些重要的应用。
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
课时目标:讲述约束质点系统动力学,首先将约束分为理想和非理想约束两类,分别导出第一类和第二类拉格朗日方程及其对有势系统的应用。介绍了机电耦合系统数学模型以及理想非完整系统的建模理论基础。
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
课时目标:讲述单自由度系统的振动,重点放在数学模型的解析上,对线性自由振动和受迫振动作了较详细的分析,对非线性自由振动、受迫振动和自激振动以及线性变参数振动,只揭示了它们的主要特征。
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
课时目标:本章主要讲述多自由度微幅振动,介绍完整平稳的多自由度系统微幅振动数学模型建立的拉格朗日法和牛顿—欧拉法,对自由和受迫振动的性质作了简要的解析,最后介绍了多自由度隔振问题、结构振动的传递矩阵法和有限单元法。
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
课时目标:本章主要介绍关于非线性振动的一些基本概念,了解非线性微分方程表示的微分动力学系统的一些基本规律,非线性振动的定性分析方法和近似解析方法,对非线性特征的分岔以及混沌概念进行介绍。
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
课时目标:主要讲述刚体与刚体系统的动力学的相关概念和基本理论,讲述了刚体定点运动的运动学和动力学及其在陀螺转子和机器人动力学中的简单应用。
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
展开全部
预备知识

本课程预备知识主要有《理论力学》、《机械原理》、《工程力学》、《机械设计》、《高等数学》、《大学物理》等课程。

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料

1. 机械系统动力学. 邵忍平主编. 机械工业出版社,2005.7

2. 工程动力学振动与控制. 徐铭陶、肖明葵编著. 机械工业出版社.2004.6

3. 振动力学. 倪振华编著. 西安交通大学出版社.1986.9

4. 结构动力学(第二版). [] R. 克拉夫,J. 彭津著,王光远等译校 高等教育出版社. 2006,11

5. 非线性动力学. 刘秉正,彭建华编著.高等教育出版社. 20041

6. 非线性振动. 刘延柱,陈立群编著.高等教育出版社. 20018

7. 动力学系统建模. 张景绘著. 国防工业出版社.2001.7

 

长安大学
1 位授课老师
成建联

成建联

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