機械動力學分析包括哪些

『壹』 機械系統動力學研究內容和研究意義

它是關於物體自由度的動力學方程分析，包括單自由度，二自由度和多自由度等
可以分析研究對象的動力學特性等

『貳』 機械動力學的介紹

機械動力學是機械原理的主要組成部分。它研究機械在運轉過程中的受力、機械中各構件的質量與機械運動之間的相互關系，是現代機械設計的理論基礎。研究機械運轉過程中能量的平衡和分配關系。主要研究的是：在已知外力作用下，求具有確定慣性參量的機械繫統的真實運動規律 ；分析機械運動過程中各構件之間的相互作用力；研究回轉構件和機構平衡的理論和方法；機械振動的分析；以及機構的分析和綜合等等。

『叄』 機械動力學的研究內容

1.在已知外力作用下求具有確定慣性參量的機械繫統的真實運動規律。為了簡化問題，常把機械繫統看作具有理想、穩定約束的剛體系統處理。對於單自由度的機械繫統，用等效力和等效質量的概念可以把剛體系統的動力學問題轉化為單個剛體的動力學問題；對多自由度機械繫統動力學問題一般用拉格朗日方程求解。機械繫統動力學方程常常是多參量非線性微分方程，只在特殊條件下可直接求解，一般情況下需要用數值方法迭代求解。許多機械動力學問題可藉助電子計算機分析。計算機根據輸入的外力參量、構件的慣性參量和機械繫統的結構信息，自動列出相應的微分方程並解出所要求的運動參量。
2.分析機械運動過程中各構件之間的相互作用力。這些力的大小和變化規律是設計運動副的結構、分析支承和構件的承載能力以及選擇合理潤滑方法的依據。在求出機械真實運動規律後可算出各構件的慣性力，再依據達朗伯原理用靜力學方法求出構件間的相互作用力。
3.研究回轉構件和機構平衡的理論和方法。平衡的目的是消除或減少作用在機械基礎上周期變化的振顫力和振顫力矩。對於剛性轉子的平衡已有較成熟的技術和方法：對於工作轉速接近或超過轉子自身固有頻率的撓性轉子平衡問題，不論是理論和方法都需要進一步研究。
平面或空間機構中包含有往復運動和平面或空間一般運動的構件。其質心沿一封閉曲線運動。根據機構的不同結構，可以應用附加配重或附加構件等方法全部或部分消除其振顫力。但振顫力矩的全部平衡較難實現。優化技術應用於機構平衡領域已經取得較好的成果。
4.研究機械運轉過程中能量的平衡和分配關系。這包括：機械效率的計算和分析；調速器的理論和設計；飛輪的應用和設計等。
5.機械振動的分析研究是機械動力學的基本內容之一。它已發展成為內容豐富、自成體系的一門學科。 6.機構分析和機構綜合一般是對機構的結構和運動而言，但隨著機械運轉速度的提高，機械動力學已成為分析和綜合高速機構時不可缺少的內容。

『肆』 機械繫統動力學的介紹

《機械繫統動力學》是清華大學出版社出版，楊義勇編著的機械專業書籍。全書共9章。介紹了機械繫統中常見的動力學問題、機械動力學問題的類型和解決問題的一般過程，講述了剛性機械繫統的動力學分析與設計，含彈性構件的機械繫統的動力學，含間隙副機械的動力學，含變質量機械繫統動力學以及機械動力學數值模擬數學基礎與相關軟體。本書可作為高等院校機械工程專業本科和研究生教材，也可作為從事機械工程研究和設計的技術人員的參考書籍。

『伍』 機械動力學的理論及應用

1.分子機械動力學的研究：作為納米科技的一個分支，分子機械和分子器件的研究工作受到普遍關注。如何針對納機電系統(NEMS)器件建立科學適用的力學模型，成為解決納米尺度動力學問題的瓶頸。分子機械是極其重要的一類NEMS器件．分為天然的與人工的兩類。人工分子機械是通過對原子的人為操縱，合成、製造出具有能量轉化機制或運動傳遞機制的納米級的生物機械裝置。由於分子機械具有高效節能、環保無噪、原料易得、承載能力大、速度高等特點，加之具有納米尺度，故在國防、航天、航空、醫學、電子等領域具有十分重要的應用前景，因而受到各發達國家的高度重視。已經成功研製出多種分子機械，如分子馬達、分子齒輪、分子軸承等。但在分子機械實現其工程化與規模化的過程中， 由於理論研究水平的制約，使分子機械的研究工作受到了進一步得制約。 分子機械動力學研究的關鍵是建立科學合理的力學模型。分子機械動力學採用的力學模型有兩類，第一類是建立在量子力學、分子力學以及波函數理論基礎上的離散原子作用模型。在該模型中，依據分子機械的初始構象，將分子機械繫統離散為大量相互作用的原子，每個原子擁有質量，所處的位置用幾何點表示。通過引入鍵長伸縮能，鍵角彎曲能，鍵的二面角扭轉能，以及非鍵作用能等，形成機械的勢能面，使系統總勢能最小的構象即為分子機械的穩定構象。採用分子力學和分子動力學等方法，對分子機械的動態構象與運動規律進行計算。從理論上講，該模型可以獲得分子機械每個時刻精確的動力學性能，但計算T作量十分龐大，特別是當原子數目較大時，其計算工作量是無法承受的。第二類模型為連續介質力學模型。該模型將分子機械視為桁架結構，原子為桁架的節點，化學鍵為連接節點的桿件，然後採用結構力學中的有限元方法進行動力學分析。該模型雖然克服了第一類模型計算量龐大的缺陷，但無法描述各原子中電子的運動狀態，故沒有考慮分子機械的光、電驅動效應和量子力學特性．所以在此模型上難以對分子機械實施運動控制研究。有學者提出將量子力學中的波函數、結構力學中的能量函數以及機構學中的運動副等理論結合，建立分子機械動力學分析的體鉸群模型。在該模型中，將分子機械中的驅動光子、電子、離子等直接作用的原子以及直接構成運動副的原子稱為體，聯接體的力場稱為鉸，具有確切構象的體鉸組合稱為群。將群視為相對運動與形變運動相結合的桿件．用群間相對位置的變化反應分子的機械運動，而群的形變運動反映分子構象的變化，藉助坐標凝聚對群進行低維描述。該模型的核心思想來自於一般力學中的子結構理論和模態綜合技術。
2.往復機械的動力學分析及減振的研究：機械產生振動的原因，大致分為兩種，一種是機械本身工作時力和力矩的不平衡引起的振動，另一種是由於外力或力矩作用於機架上而引起機械的振動。下面只研究機械本身由於力和力矩的不平衡而引起的振動問題。往復機械包含有大質量的活塞、聯桿等組成的曲柄-活塞機構，這些大質量構件在高速周期性運動時產生的不平衡力和氣缸內的燃氣壓力或蒸氣壓力的周期性變化構成了機器本身和基礎的振動。這樣產生的振動通過機架傳給基礎。此振動只要採用適當的方法克服不平衡力這一因素，便可減小振動。然而由曲柄軸的轉動力矩使機架產生的反力而引起的振動將是最難解決的問題。 通過一系列的動力學分析，將產生新的減小振動的思路，即想法將往復機械工作時產生的慣性力和力矩的不平衡性，盡量在發動機內部加以平衡解決，使其不傳給機架。以往解決平衡的辦法是在曲柄軸中心線另一側加上適當配重即可平衡，對多缸發動機雖然也可按同樣辦法來處理，但比較麻煩，且發動機結構笨大。由曲柄-活塞動力學分析可知，若作用於往復機械的力之總和等於零(靜平衡條件)和上述作用力對任意點的力矩之總和等於零(動平衡條件)，則作用於往復機械的力和力矩就完全平衡。從理論分析上是可行的，在實際應用上也是可以實現的，即對於多缸發動機的平衡，只要合理安排曲柄角位置和適當選擇曲柄、連桿、活 塞構件的質量，則可完全滿足關於轉動質量的兩個平衡條件，因而可達到減小整機振動的目的。
3.機械繫統的碰撞振動與控制的研究：機械繫統內部或邊界間隙引起的碰撞振動是機械動力學的研究熱點之一。該領域研究成果有：
(1)碰撞振動的間斷和連續分析，包括穩定性分析、奇異性問題、擦邊誘發分叉、非線性模態等研究； (2)碰撞振動控制，特別是不連續系統的控制方法和控制混沌碰撞振動；
(3)碰撞振動分析的數值方法；
(4)碰撞振動實驗研究。 在穩態運行環境下，機械繫統內部或邊界上的間隙通常使系統產生碰撞振動， 即零部件間或零部件與邊界間的往復碰撞。這會造成有害的動應力、表面磨損和高頻雜訊，嚴重影響產品的質量。在當代高技術的機電系統中，碰撞振動有時會成為影響系統性能的主要因素。
例如：
(1)在由機器人完成的柔順插入裝配中，為避免軸、孔對中誤差而引起卡阻，需要同時控制操作器的位置和它與環境間的作用力。這類柔順操作器的關鍵部分由彈性元件、應變測量模塊及力反饋電路組成，通過控制彈性元件的變形， 產生對負載變化非常敏感的控制力。操作器研製的難點之一是，傳動誤差擾動經過間隙環節後成為極復雜的運動，對高靈敏度操作器的動力學特性產生影響。
(2)大型航天器中許多大柔性結構(如空間站的天線、太陽能電池帆板)需要在太空軌道裝配或自動展開，為此，在關節(或套筒)中留有一定間隙。雖然這些間隙與結構尺寸相比很小，但因關節數目很多而使整個結構呈明顯的松動，其振動特性變得非常復雜。另外，這類結構往往還受主動控制， 間隙顯著增加了控制的難度。 因此，深入研究間隙引起的碰撞振動，才能在高技術機電系統的設計階段把握其動力學特性，避免後繼階段的大挫折。由於碰撞振動系統是復雜的非線性動力學系統，對它的研究既有理論難度又有重要工程實際意義，得到普遍關注。
4.流體動力學在流體機械領域中的應用：空氣、水、油等易於流動的物質被統稱為流體。在力的作用下，流體的流動可引起能量的傳遞、轉換和物質的傳送。利用流體進行力的傳遞、進行功和能的轉換的機械，被稱為流體機械。流體力學就是一門研究流體流動規律，以及流體與固體相互作用的一門學科，研究的范圍涉及到風扇的設計，發動機內氣體的流動以及車輛外形的減阻設計，水利機械的工作原理，輸油管道的鋪設，供水系統的設計，乃至航海、航空和航天等領域內動力系統和外形的設計等。計算流體動力學（CFD），就是建立在經典流體動力學與數值計算方法基礎之上的一門新型學科。CFD 應用計算流體力學理論與方法，利用具有超強數值運算能力的計算機，編制計算機運行程序，數值求解滿足不同種類流體的流動和傳熱規律的質量守恆、動量守恆和能量守恆三大守恆規律，及附加的各種模型方程所組成的非線性偏微分方程組，得到確定邊界條件下的數值解。CFD 兼有理論性和實踐性的雙重特點，為現代科學中許多復雜流動與傳熱問題提供了有效的解決方法。
5.轉子動力學理論與機械故障診斷技術：以風力發電機組、水力發電機組等大型能源裝備、航天器、航空發動機、汽車等機械繫統為研究對象，進行轉子動力學、機械故障診斷、振動主動控制等方面的研究。對帶有旋轉機械中常見的動靜件碰摩、部件松動、轉軸裂紋等故障的轉子系統的非線性動力學行為進行理論與實驗研究，發展了轉子軸承系統非線性動力學理論。開展了動靜件碰摩、轉軸裂紋等旋轉機械常見故障的診斷與定位，非線性系統在線辨識技術、神經網路、專家系統、小波分析等方法的研究，在國際上較早地和較系統、全面地分析了旋轉機械常見故障的動力學機理，所開發的水輪發電機組和汽輪發電機組狀態監測和故障診斷系統已安裝在大量的機組上，為電力行業的安全生產做出了貢獻。
6.航天器動力學及智能結構技術：為了解決對含間隙展開與分離機構的全局(解鎖－展開－鎖定)動力學預測模擬的難題，引入單邊約束和變拓撲結構理論，研究了含間隙展開機構多體動力學建模方法，基於ADAMS軟體平台編制了衛星-火箭分離動力學模擬模擬系統和太陽電池陣動力學模擬模擬系統，該項技術已用於星箭解鎖分離、戰略導彈級間段分離、大型整流罩解鎖－拋離、空間站伸展機構展開-鎖定等的全局預測模擬模擬。探索研究了智能材料結構機構設計理論與方法，主要解決智能元件和典型智能機構設計與分析問題。設計了一種具有感知和驅動功能的壓電主動桿；研究了典型智能材料元件（壓電雙晶片、SMA差動彈簧驅動器、主動桿等）的機電耦合特性；研製了3種智能材料元件驅動的組合式機構：壓電驅動的微動機器人、SMA驅動的柔性手爪和壓電雙晶片驅動的步進轉動機構；進行了採用智能材料實現飛行器的變構型研究。

『陸』 機械動力學的分類

按其將自然界中不同能量轉變為機械能的方式可以分為風力機械、水力機械和熱力發動機3大類。
風力機械 有風帆、風車（風力機）、風磨等。20世紀出現直接應用風力的發電裝置，但受到自然風區分布的限制。一般認為風速應大於 4米/秒才有利用價值。據估計，地球上蘊有風能約達10吉瓦，已經利用的不及百分之一，故風能大有開發的前景。 熱力發動機包括蒸汽機、汽輪機、內燃機(汽油機、柴油機、煤氣機等)、熱氣機、燃氣輪機、噴氣式發動機等。在工業、農業、交通、采礦、兵工等部門，內燃機的應用最為廣泛。船舶、機車、汽車、拖拉機、物料搬運機械、土方機械、坦克、排灌機械、摩托車、電影放映機、航空模型、小型發電裝置無不以內燃機為動力。
①汽油機：以汽油為燃料，採用電點火，轉速一般在3000～6000轉/分，甚至高達每分萬轉。功率由幾百瓦至幾百千瓦。在農林方面廣泛用作採茶機、割草機、機鋤、噴葯機、割灌機、機鋸等的動力；在交通方面用作摩托車、汽車、小艇的動力。此外，用於通信和電影放映機的小型發電機組，采礦用鑿岩機、建築用打夯機等，無不以小型汽油機作動力。早期的飛機曾以大型汽油機為動力，後已基本上為渦輪機，特別是噴氣式發動機所取代。汽油機的排放物對人類環境的污染毒害十分嚴重。
②柴油機：以柴油為燃料，利用壓縮熱自燃，轉速一般在百餘轉至五、六千轉每分，功率由幾千瓦至數萬千瓦。廣泛用作汽車、拖拉機、坦克、船舶、軍艦、機車、發電機組、物料搬運機械、土方機械等的動力。60年代以來，由於世界性的石油危機，以及柴油機具有較高的熱效率，柴油機的應用范圍也日益擴大。一些過去採用汽油機的領域，如小轎車、輕型卡車等採用柴油機作動力的日漸增多。
③煤氣機：以煤氣、天然氣和其他可燃氣體為燃料，有採用電點火的，也有採用噴入少量柴油壓燃引火的。由於氣體燃料來源的限制，加上煤氣機本身體積大、攜帶困難等原因，它的應用遠不及汽油機、柴油機廣泛。煤氣機大多應用於固定式動力裝置，但也有將氣體燃料裝囊，或液化裝瓶以用於運輸車輛的，但因使用不便，未能推廣。
④蒸汽機：把蒸汽中的熱能轉化為機械能的熱力裝置。

『柒』 機械動力學系統的三要素及作用

機械設備種類繁多，機械設備運行時，其一些部件甚至其本身可進行不同形式的機械運動。機械設備由驅動裝置、變速裝置、傳動裝置、工作裝置、制動裝置、防護裝置、潤滑系統、冷卻系統等部分組成。如果把機械設備概括成三大要素的話，它應該由可以完成某種特定功能的機構、原動力和操控系統三部分組成。

『捌』 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。

(8)機械動力學分析包括哪些擴展閱讀

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。

『玖』 機械繫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。

『拾』 機械動力學主要學些什麼出來後可以從事什麼專業，此專業是否有前途，請詳細解答謝謝

一、機械動力學性質
1. 機械：機構、機器的總稱。
（機械原理） 2.動力學：研究剛
體運動及受力關系的學科。 動力
學正問題—已知力（力矩）求運
動； 動力學反（逆）問題—已知
運動求力（力矩）。
F = ma
機械動力學：是研究機械在力作
用下的運動、 機械在運動中產生
的力（力矩）的科學。
例：
ω
M
v
F
機構組成性質：曲柄、急回。 若
已知力（力矩），當機構處於平
衡狀態時，求力 矩（力） --機械
靜力學問題。 若已知M、F，求
ω、v時—機械動力學。
二、機械動力學研究內容
1. 描述機械有那些基本參數 1）
機構參數：幾何參數（桿長）；
物理參數（質量 m，轉動慣量
J）。 2）運動參數：轉角θ、
ω、α、s、v、a。 3）力矩M、力
F。
2. 內容 1）已知機械的物理、幾
何參數進行動力學分析。 a、已
知力求運動；b、已知力求運
動。 可表示為：f ( F , M ) g (l , m,
J , v, a, ω , α ) 2）已知運動、受力
求結構 這是機械設計研究問題，
一般實際做法是先 設計後校核，
少數情況是直接求設計參數。
例：求支點最佳位置。
如果梁靜止為靜力學問題； 如果
梁有慣性運動為動力學問題。
q
3）具體章節內容 單自由度運動
學方程的建立 二自由度運動學方
程的建立，如差動輪系、五桿機
構 多自由度運動學方程的建立，
如機械手臂、機器人等
理想情況下（無摩擦變形等） 考
慮摩擦，如鉸鏈、關節處摩擦 考
慮彈性變形，如桿變形、並聯柔
性機器人 變質量問題，如推土機
工作過程、火箭發射過程 有間隙
情況下動力學研究，不詳講述
三、 研究對象--以機械為研究對
象
三大典型機構 連桿機構 凸輪機
構 齒輪機構 組合機構
四、其它
1. 學習機械動力學目的、意義 學
習動力學分析問題的思想和基本
方法，能夠 解決一般動力學問
題。 2.教材（見前言） 3.考核方
式 開卷。
第一章 單自由度的機械繫統動力
學分析
§1-1 利用動態靜力法進行動力學
分析 一、思路
動靜法：根據達朗貝爾原理將慣
性力計入靜力平衡 方程，求出為
平衡靜載荷和動載荷而需在原動
件上 施加的力（力矩）。平衡方
程包括：慣性力、載荷、 約束反
力和驅動力（力矩）。 ※用靜力
平衡方程解決動力學問題 基本方
程為： F = ma M = Jα
M 1 (驅) 解：利用動靜法拆開機
構 輪1：有反作用力R，慣性力
矩 J11 輪2：有反作用力R，慣性
力矩 J 2 2 則有方程： M Rr J = 0
1 1 1 1 M 2 Rr2 J 22 = 0
二、典型實例 例1：已知：z1 ,
z2 , J! , J 2 , M 1 , M 2 求：角加速
度 1
r1 r2
M 2 (阻)
得
M 1 M 2 ( z1 / z2 ) 1 = J1 + J 2
( z1 / z2 ) 2
結論：1、加慣性力（力矩） 2、
約束反力 3、

詳細可以去網路文庫找，，
專業就是機械化工程之類的，，主要是工程，