機械裝置的基本力學模型

① 機械系統動力學方程的方法有哪些

一、共振分析
隨著機械設備的高速重載化和結構、材質的輕型化，現代化機械的固有頻率下降，而激勵頻率上升，有可能使機械的運轉速度進入或接近機械的「共振區」，引發強烈的共振。所以，對於高速機械裝置(如高速皮帶、齒輪、高速軸等)的支承結構件乃至這些高速機械本身，均應進行共振驗算。
這種驗算在設計階段進行，可避免機械的共振事故發生；而在分析故障時進行，則有助於找到故障的根源和消除故障的途徑。
二、振動分析與動載荷計算
現代的機械設計方法正在由傳統的靜態設計向動態設計過渡，並已產生了一些專門的學科分支。如機械彈性動力學就是考慮機械構件的彈性來分析機械的精確運動規律和機械振動載荷的一個專門學科。
三、計算機與現代測試技術的運用
計算機與現代測試技術已成為機械動力學學科賴以騰飛的兩翼。它們相互結合，不僅解決了在振動學科中許多難以用傳統方法解決的問題，而且開創了狀態監測、故障診斷、模態分析、動態模擬等一系列有效的實用技術，成為生產實踐中十分有力的現代化手段。
機械動力學的各個分支領域，在運用計算機方面取得了豐碩成果，如MATLAB、AnAMS、CATIA、ANSYS等大型模擬軟體得到了廣泛的運用。
四、減振與隔振
高速與精密是現代機械與儀器的重要特徵。高速易導致振動，而精密設備卻又往往對自身與外界的振動有極為嚴格的限制。因此，對機械的減振、隔振技術提出了越來越高的要求。所以，隔振設備的設計、選用與配置以及減振措施的採用，也是機械動力學的任務之一。

② 機械設計基礎模型製作

一、機械設計基礎課件總體介紹：
機械設計基礎是一門培養學生具有一定機械設計能力的技術基礎課程。本課程在教學內容方面看重基本知識、基本理論、基本方法和創新思維，在培養學生實踐能力方面著重設計能力和創新能力的基本訓練。
本課程的目的及主要任務是培養學生：
1．掌握機構的原理、運動特性和機械動力學的基本知識，初步具有分析和設計基本機構的能力，並對機械運動方案的確定有所了解。
2．掌握通用機械零部件的工作原理、特點、選用和設計計算的基本知識，並初步具有設計簡單的機械及通用機械傳動裝置的能力。
3．具有應用計算機技術的能力。?
4．具有運用標准、規范、手冊、圖冊等有關技術資料的能力。
5．能通過實驗來驗證理論，並鞏固和加深對理論的理解，同時使學生的動手及創新能力得到培養和訓練。
二、機械設計基礎課程的主要內容
1．教學基本內容?
機械設計基礎的主要內容。機械設計的一般原則和程序。
平面機構的結構分析。平面連桿機構，凸輪機構、齒輪機構、輪系、其它常用機構。
機械運動方案的選擇。
機械調速，剛性回轉件平衡。
機械零件的工作能力和計算準則，機械零件常用材料選擇原則，機械零件工藝性、標准化。
聯接件設計：螺紋聯接，鍵、花鍵聯接等。
傳動件設計：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動，螺旋傳動等。
軸系零、部件設計：軸，滑動軸承，滾動軸承，聯軸器，離合器等。
其它零、部件設計：彈簧，減速器等。
創新設計：簡介，實例分析。
2．習題課，課外習題和設計作業?
根據教學需要，要適當安排習題課（討論課）、課外習題和設計作業。
學生必須獨立、按時完成課外習題和設計作業。
習題和作業完成情況應作為評定課程成績的一部分。
3．課程設計?
設計能力的培養要求包括下列內容：
(1) 能根據設計任務擬定總體方案。
(2) 能按機器的工作狀況分析和計算作用在零件上的力，合理選擇零件材料正確計算零件的工作能力和確定其主要尺寸。
(3) 能考慮製造工藝、使用、維護，經濟性和安全等問題，進行零件的結構設計。
(4) 繪制機器或部件的裝配圖以及零件圖等。
每個學生必須在教師的指導下獨立完成課程設計。設計題目為機械傳動裝置、簡單的機械或機構設計。設計題目要靈活多樣，教師要加強指導，注意培養和發揮學生的創新精神和獨立工作能力。設計工作量的最低要求應相當於以單級圓柱齒輪減速器為主體的機械傳動裝置，每個學生至少應完成：部件裝配圖1張，零件工作圖1張，設計說明書1份。課程設計完成後，每個學生應進行答辯，答辯情況應作為評定成績的一部分。
4．實驗?
每個學生要做4個實驗，實驗內容如下：
實驗1、 機械設計及創新展示與分析
實驗2、 機構運動簡圖測繪
實驗3、 齒輪范成實驗
實驗4、 機械拆裝實驗
實驗後應寫出實驗報告。
三、機械設計基礎的教學基本要求
1．要求掌握的基本知識
機械設計的一般知識。機構和機械零件的主要類型、性能、特點、應用。機械零件的常用材料、標准，結構工藝性。摩擦、磨損、潤滑和密封的一般知識。
2．要求掌握的基本理論和方法?
機構的組成，工作原理和運動特性。
機械動力學的基本原理、防振、減振的途徑。
機械零件的工作原理、受力分析、應力狀態、失效形式等。
機械零件的設計計算準則：強度，剛度，耐磨性，壽命，熱平衡及經濟性等。
簡化計算，當量法，試演算法等。
改善載荷和應力分布不均勻的方法，提高零件疲勞強度的措施，改善摩擦學性能的途徑。
3．要求掌握的基本技能?
繪制機構簡圖；機械零、部件的設計計算及其工作圖的繪制；查閱技術資料；編寫技術文件及應該計算機技術等
機械設計基礎課件在線學習：http://www.qzc.cn/jdx/jxsj/wlkj/word/html/out/kjjs.html
機械工程師網站： http://www.chinamachinist.net/html/jiaocheng/lijiaocheng/20080312/2357.html

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③ 什麼是機械繫統動力學模擬

系統模擬就是根據系統分析的目的，在分析系統各要素性質及其相互關系的基礎上，建立能描述系統結構或行為過程的、且具有一定邏輯關系或數量關系的模擬模型，據此進行試驗或定量分析，以獲得正確決策所需的各種信息。

計算機試驗常被用來研究模擬模型。模擬也被用於對自然系統或人造系統的科學建模以獲取深入理解。模擬可以用來展示可選條件或動作過程的最終結果。模擬也可用在真實系統不能做到的情景，這是由於不可訪問、太過於危險、不可接受的後果、或者設計了但還未實現、或者壓根沒有被實現等。

模擬的主要論題是獲取相關選定的關鍵特性與行為的有效信息源，模擬時使用簡化的近似或者假定，模擬結果的保真度與有效性。模型驗證與有效性的過程、協議是學術學習、改進、研究、開發模擬技術的熱點，特別是對計算機模擬。

(3)機械裝置的基本力學模型擴展閱讀

系統動力學是研究社會系統動態行為的計算機模擬方法。具體而言，系統動力學包括如下幾點：

1、系統動力學將生命系統和非生命系統都作為信息反饋系統來研究，並且認為，在每個系統之中都存在著信息反饋機制，而這恰恰是控制論的重要觀點，所以，系統動力學是以控制論為理論基礎的。

2、系統動力學把研究對象劃分為若乾子系統，並且建立起各個子系統之間的因果關系網路，立足於整體以及整體之間的關系研究，以整體觀替代傳統的元素觀。

3、系統動力學的研究方法是建立計算機模擬模型—流圖和構造方程式，實行計算機模擬試驗，驗證模型的有效性，為戰略與決策的制定提供依據。

④ 力學在機械工程專業中的應用，並說明原理

機械設備是零部件的集合體；單元之間的相互作用形成了體系的力學關系。所以，力學是機械專業的基礎和內核。最簡單的機械是杠桿，其中三個著力點與桿件內部的應力都是要在設計時考慮的。復雜的機械設計就需要更加周密的系統思考與計算了。

以齒輪變速箱設計為例，第一步，機構與結構設計；設計好速比分配與齒數計算。第二步，數字設計，根據速比與扭矩設計齒輪模數；齒輪幾何形狀計算，軸的直徑計算。第三步，軸承選擇。第四步，齒輪箱箱體設計。所有這些步驟無一不與力學計算密切相關。

如果承重不行，在使用過程中發生折斷，那都是大型事故，涉及的傷亡和損傷，所以說很危險的，設計完後必須經過力學校核，至於你所說的數學基礎不好，其實關於經典的力學模型，前人早就給我們建好了模型和分析公式，並不需要自己再去建立公式，當然前提你要根據自己的設計需要選擇好正確的力學模型。

⑤ 研究機械的轉動問題時，應根據什麼定理來建立機械繫統的等效力學模型

方程（1）兩邊同除以m1的到：v0-va=m2vb/m1(3)方程（2）兩邊同除以m1得到：v0²-va²=m2vb²/m1..(4)v0²-va²化為（v0+va)(v0-va)所以(4)可化為（v0+va)(v0-va)=m2vb²/m1..(5)讓（5）（3）兩邊分別相除得到：v0+va=vb..(6)然後再把（3）（6）聯立就解出vavb的表達式了。

⑥ 什麼叫機械力

機械應力(mechanical stress)是指物體由於外因(受力、濕度變化等)而變形時，在物體內各部分之間產生相互作用的內力，以抵抗這種外因的作用，並力圖使物體從變形後的位置回復到變形前的位置。常見的應力現象就是鋼絲不容易拉直，回捲起來。

(6)機械裝置的基本力學模型擴展閱讀：

一、消除法

1、消應力原理

機械應力消除法是在焊接結構中施加外部壓力，焊接殘余應力和外部壓力疊加，由於較高殘余應力的地方不能再承受任何外部壓力而產生塑性變形，當外部壓力去除之後，導致焊接殘余應力減小。

2、載入壓力與時間的關系

全焊接閥體球閥的工作壓力為10 MPa，機械應力消除法的外加壓力為工作壓力的1.5 倍，即15MPa。根據閥體結構的尺寸和日本《載油艙機械應力消除法及水壓試驗》說明，設計了閥體機械應力消除試驗載入壓力與時間的曲線圖。從中可以看出，機械應力消除法試驗需要進行四步。

(1)首先以一定的載入速率將水壓載入到設計壓力，然後保持10 min 左右，接著繼續以該載入速率將水壓加到試驗壓力，然後將壓力以一定的卸載速率逐漸降低到0 MPa。

(2)再將水壓以一定的載入速率加到試驗壓力，隨後以一定的卸載速率逐漸降低到0 MPa。

(3)以一定的載入速率增加水壓到應力釋放壓力，在加壓過程中分別在3 MPa、設計壓力和密封試驗壓力三個地方各保持10 min，加到應力釋放壓力後，保持30 min，然後將壓力以一定的卸載速率逐漸降低到0 MPa。

二、相關作用

焊接殘余應力和變形，一直是國內外焊接學者們關注的焦點問題。自從出現焊接技術以來，人們就已經注意到在焊接結構的生產、製造過程中不可避免的產生焊接殘余應力和變形。

焊接殘余應力和變形不但可能引起焊接工藝缺陷，而且在一定條件下將影響結構的承載能力：諸如強度，剛度和受壓穩定性；除此以外還影響到結構的加工精度和尺寸穩定性。因此，一直以來，焊接學者們不斷的探索對焊接殘余應力和變形的控制、調整和減小的工藝方法和措施。

⑦ 機械動力學都有哪些內容

機械動力學是研究機械在力作用下的運動和機械在運動中產生的力，並從力與運動的相互作用的角度進行機械的設計和改進的科學。機械動力學的內容：
機械動力學是研究機械在力的作用下的運動和機械在運動中產生的力的一門學科。機械動力學研究的主要內容概括起來，主要有如下幾個方面。
一、共振分析
隨著機械設備的高速重載化和結構、材質的輕型化，現代化機械的固有頻率下降，而激勵頻率上升，有可能使機械的運轉速度進入或接近機械的「共振區」，引發強烈的共振。所以，對於高速機械裝置(如高速皮帶、齒輪、高速軸等)的支承結構件乃至這些高速機械本身，均應進行共振驗算。
這種驗算在設計階段進行，可避免機械的共振事故發生；而在分析故障時進行，則有助於找到故障的根源和消除故障的途徑。
二、振動分析與動載荷計算
現代的機械設計方法正在由傳統的靜態設計向動態設計過渡，並已產生了一些專門的學科分支。如機械彈性動力學就是考慮機械構件的彈性來分析機械的精確運動規律和機械振動載荷的一個專門學科。
三、計算機與現代測試技術的運用
計算機與現代測試技術已成為機械動力學學科賴以騰飛的兩翼。它們相互結合，不僅解決了在振動學科中許多難以用傳統方法解決的問題，而且開創了狀態監測、故障診斷、模態分析、動態模擬等一系列有效的實用技術，成為生產實踐中十分有力的現代化手段。
機械動力學的各個分支領域，在運用計算機方面取得了豐碩成果，如MATLAB、AnAMS、CATIA、ANSYS等大型模擬軟體得到了廣泛的運用。
四、減振與隔振
高速與精密是現代機械與儀器的重要特徵。高速易導致振動，而精密設備卻又往往對自身與外界的振動有極為嚴格的限制。因此，對機械的減振、隔振技術提出了越來越高的要求。所以，隔振設備的設計、選用與配置以及減振措施的採用，也是機械動力學的任務之一。
機械動力學在近年來雖然得到了迅速的發展，但仍有大量的理論問題與技術問題等待人們去探索，其中主要包括以下幾個方面。
1、振動理論問題
這類問題主要是指非線性振動理論問題。工程上的非線性問題常常採用簡化的線性化處理，或在計算機上進行分段線性化處理。在這方面還有待進一步探索。
工程中的大量自激振動(如導線舞動、機床顫振、車輪振擺、油缸與導軌的爬行等)，目前還缺乏統一成熟的理論方法，許多問題尚待研究。
2、虛擬樣機技術
機械繫統動態模擬技術又稱為機械工程中的虛擬樣機技術，是20世紀80年代隨著計算機技術的發展而迅速發展起來的一項計算機輔助工程(CAE)技術。運用這一技術，可以大大簡化機械產品的開發過程，大幅度縮短產品的開發周期，大量減少產品的開發費用和成本，明顯提高產品的質量，提高產品的系統及性能，獲得最優化和創新的設計產品。因此，該技術一出現，就受到了人們的普遍重視和關注，而且相繼出現了各種分析軟體，如MATLAB、ADAMS、ANSYS、CATIA、UG、Pro/E、SolidWorks等。對於這方面的工作，目前我國還有相當大的差距。
3、振動疲勞機理的研究
許多機械零件的疲勞破壞是由振動產生的。如何把振動理論與振動疲勞機理結合起來仍是一個熱門課題。
4、有關測試技術理論和故障診斷理論的研究
適用、有效、廉價的測試診斷設備與技術的研究，離生產急需尚有相當大的距離。
5、流固耦合振動
流體通過固體時會激發振動，而固體的振動，如導線舞動、卡門渦振動、軸承油膜振盪等，又會反過來影響流體的流場和流態，從而改變振動的形態。
6、乘坐動力學
對於交通機械(如汽車、工程機械、艦船等)，其結構設計、懸掛設計、座椅設計以及減振設計等都需要引入隨機振動理論，是一個廣闊且重大的課題。
7、微機械動力學問題
微機械並非傳統意義下的宏觀機械的幾何尺寸的縮小。當系統特徵尺寸達到微米或納米的量級時，許多物理現象與宏觀世界的情況有很大差別。例如，在微機械中，構件材料本身的物理性質將會發生變化；一些微觀尺度的短程力所具有的長程效應及其引起的表面效應會在微觀領域內起主導作用；在微觀尺度下，系統的摩擦問題會更加突出，摩擦力則表現為構件表面間的分子和原子的相互作用，而不再是由載荷的正壓力產生，並且當系統的特徵尺寸減小到某一程度時，摩擦力甚至可以和系統的驅動力相比擬；在微觀領域內，與特徵尺寸L的高次方成比例的慣性力、電磁力等的作用相對減小，而與特徵尺寸的低次方成比例的黏性力、彈性力、表面張力、靜電力等的作用相對增大；此外，微構件的變形與損傷機制與宏觀構件也不盡相同等。
針對微機械的研究中呈現出的新特徵，傳統的機械動力學理論與方法已不再適用。微機械動力學研究微構件材料的本構關系、微構件的變形方式和阻尼機制、微機構的彈性動力學方程等主要科學問題，揭示微構件材料的分子(或原子)成分和結構、材料的彈性模量和泊松比、微構件的剛度和阻尼以及微機構的彈性動力學特性等之間的內在聯系，從而保證微機電系統在微小空間內實現能量傳遞、運動轉換和調節控制功能，以規定的精度實現預定的動作。因此，機械動力學的研究將會取得多方面的創新成果，這些成果不僅有重要的科學意義和學術價值，而且有很好的應用前景。
機械動力學的研究方法可分為兩類。
(1)結構動態分析
對於機械動力學正問題，動態分析一般藉助於多種動態分析法(如模態分析法、模態綜合法、機械阻抗分析法、狀態空間分析法、模態攝動法及有限元法等)建立結構或系統的數學模型，進而對結構的動態特性進行分析(如動態模擬等)。
對於機械動力學逆問題，動態分析通常先進行動態實驗，在此基礎上根據一定的准則建立結構或系統的數學模型，然後藉助參數辨識或系統辨識的方法進行分析。
(2)動態實驗
結構動態實驗包括模態實驗、力學環境實驗、模擬實驗等，它是產品設計和生產過程中不可缺少的環節，不僅可以直接考核產品的動力學性能，也為動態分析建立可靠的數學模型提供必要的數據。

⑧ 機械振動的三大動力學模型是什麼

機械振動有不同的分類方法。按產生振動的原因可分為自由振動、受迫振動和自激振動；按振動的規律可分為簡諧振動、非諧周期振動和隨機振動;按振動系統結構參數的特性可分為線性振動和非線性振動；按振動位移的特徵可分為扭轉振動和直線振動。
自由振動：
去掉激勵或約束之後，機械繫統所出現的振動。振動只靠其彈性恢復力來維持，當有阻尼時振動便逐漸衰減。自由振動的頻率只決定於系統本身的物理性質，稱為系統的固有頻率。
受迫振動
機械繫統受外界持續激勵所產生的振動。簡諧激勵是最簡單的持續激勵。受迫振動包含瞬態振動和穩態振動。在振動開始一段時間內所出現的隨時間變化的振動，稱為瞬態振動。經過短暫時間後，瞬態振動即消失。系統從外界不斷地獲得能量來補償阻尼所耗散的能量，因而能夠作持續的等幅振動，這種振動的頻率與激勵頻率相同，稱為穩態振動。例如，在兩端固定的橫梁的中部裝一個激振器，激振器開動短暫時間後橫梁所作的持續等幅振動就是穩態振動，振動的頻率與激振器的頻率相同。系統受外力或其他輸入作用時，其相應的輸出量稱為響應。當外部激勵的頻率接近系統的固有頻率時，系統的振幅將急劇增加。激勵頻率等於系統的共振頻率時則產生共振。在設計和使用機械時必須防止共振。例如，為了確保旋轉機械安全運轉，軸的工作轉速應處於其各階臨界轉速的一定范圍之外。
自激振動
在非線性振動中，系統只受其本身產生的激勵所維持的振動。自激振動系統本身除具有振動元件外,還具有非振盪性的能源、調節環節和反饋環節。因此，不存在外界激勵時它也能產生一種穩定的周期振動，維持自激振動的交變力是由運動本身產生的且由反饋和調節環節所控制。振動一停止,此交變力也隨之消失。自激振動與初始條件無關，其頻率等於或接近於系統的固有頻率。如飛機飛行過程中機翼的顫振、機床工作台在滑動導軌上低速移動時的爬行、鍾表擺的擺動和琴弦的振動都屬於自激振動。

⑨ 安地基西拉機械裝置的結構原理是什麼

這個來裝置是一台計算機，源是公元前87年前後製造的，用來計算日月星辰的運行。這四件殘缺的機械裝置有結構復雜的齒輪、標度盤和刻著符號的殼板。普萊斯教授把它比作「在圖坦哈門王陵墓中發現的一架噴氣飛機」。有些人還在堅信，製造這個機械裝置的根本不是古希臘人，而是來到地球上的外星球人。從另一方面，由於安地基西機械裝置重見天日，改變了世人對古希臘科技發展緩慢的固有觀念。現在，專家們也承認機械工藝是希臘科學的一個重要組成部分，這個機械裝置也無疑是現代儀器的鼻祖。