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机床动力学是什么

发布时间:2022-08-05 05:53:01

① 数控机床的工作原理是什么

数控机床的工作原理为:数控装置内的计算机对通过输入装置以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后,再通过伺服系统及可编程序控制器向机床主轴及进给等执行机构发出指令,机床主体则按照这些指令,并在检测反馈装置的配合下,对工件加工所需的各种动作,如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和进给速度等项要求实现自动控制,从而完成工件的加工。

(1)机床动力学是什么扩展阅读

数控机床的加工精度一般可达0.05—0.1MM,数控机床是按数字信号形式控制的,数控装置每输出一脉冲信号,则机床移动部件移动一具脉冲当量(一般为0.001MM),而且机床进给传动链的反向间隙与丝杆螺距平均误差可由数控装置进行曲补偿,因此,数控机床定位精度比较高。

数控机床加工前是经调整好后,输入程序并启动,机床就能有自动连续地进行加工,直至加工结束。操作者要做的只是程序的输入、编辑、零件装卸、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等工作,劳动强度大降低,机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外,机床一般是结合起来,既清洁,又安全。

② 数控车床的原理是什么

⑴、机床本体
数控机床的机床本体与传统机床相似,由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化,这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。
⑵、CNC单元
CNC单元是数控机床的核心,CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC单元接受数字化信息,经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后,将各种指令信息输出给伺服系统,伺服系统驱动执行部件作进给运动。
⑶输入/输出设备
输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期,输入装置为穿孔纸带,现已淘汰,后发展成盒式磁带,再发展成键盘、磁盘等便携式硬件,极大方便了信息输入工作,现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入。
输出指输出内部工作参数(含机床正常、理想工作状态下的原始参数,故障诊断参数等),一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存,待工作一段时间后,再将输出与原始资料作比较、对照,可帮助判断机床工作是否维持正常。
⑷伺服单元
伺服单元由驱动器、驱动电机组成,并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说,每一个脉冲信号使电机转过一个角度,进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统,整个机床的性能主要取决于伺服系统。
⑸驱动装置
驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动,通过简单的机械连接部件驱动机床,使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动, 最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应,驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。
伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统,它是机床工作的动力装置,CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施,所以,伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。
⑹可编程控制器
可编程控制器 (PC,Programmable Controller) 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置,专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制, 故把称它为可编程逻辑控制器( PLC, Programmable Logic Controller)。当PLC用于控制机床顺序动作时,也可称之为编程机床控制器( PMC, Programmable Machine Controller )。PLC己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC和PLC协调配合,共同完成对数控机床的控制。
⑺测量反馈装置
测量装置也称反馈元件,包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上,它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置,供CNC装置与指令值比较产生误差信号,以控制机床向消除该误差的方向移动。
2、工作原理
使用数控机床时,首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序; 然后将加工程序输入到数控装置,按照程序的要求,经过数控系统信息处理、 分配,使各坐标移动若干个最小位移量,实现刀具与工件的相对运动,完成零件的加工。

③ 什么是机床运动参数什么是机床动力参数

希望对你有用主参数:代表机床规格的大小,在机床型号中,用阿拉伯数字给出的是主参数折算值(1/10或/100)。
基本参数:包括尺寸参数、运动参数和动力参数。
尺寸参数:机床的主要结构尺寸

运动参数:机车执行中的运动速度,包括主运动的速度范围、速度列表和进给量的范围,进给数列以及空行程速度等。
各类主要机床的主参数和折算系数
机床主参数名称主参数折算系数第二主参数卧式车床床身上最大回转直径1/10最大工件长度立式车床最大车削直径1/100最大工件高度摇臂钻床最大钻孔直径1/1最大跨距卧式镗铣床镗轴直径1/10-坐标镗床工作台面宽度1/10工作台面长度外圆磨床最大磨削直径1/10最大磨削长度内圆磨床最大磨削孔径1/10最大磨削深度矩台平面磨床工作台面宽度1/10工作台面长度齿轮加工机床最大工件直径1/10最大模数龙门铣床工作台面宽度1/100工作台面长度升降台铣床工作台面宽度1/10工作台面长度龙门刨床最大刨削宽度1/100最大刨削长度插床及牛头刨床最大插削及刨削长度1/10-拉床额定拉力(t)1/1最大行程
⑴主运动参数
1.主轴转数:对作回转运动的机床,其主运动参数是主轴转数。计算公式为:
n=1000v/(π*d)
主运动是直线运动的机床,如:插床,刨床。其主运动参数是机床工作台或滑枕的每分钟往复次数。
2.主轴最低和最高转数的确定(P59)
专用机床用于完成特定的工艺,主轴只需一种固定的转速。
通用机床的加工范围较宽,主轴需要变速,需要确定其变速范围既最低和最高转数。采用分级变速时,还应确定转速的级数。
Nmin=1000Vmin/πDmax
Nmax=1000Vmax/(π*Dmin)
变速范围为:Rm=Nmax/Nmin;
3.有级变速时主轴转速序列
无级变速时,Nmax与Nmin之间的转速是连续变化的
有级变速时,应该在Nmax和Nmin确定后,再进行转速分级,确定各中间级转速。
主运动的有级变速的转速数列一般采用等比数列。满足nj+1=nj??
;nz=n*??z-1
4.标准公比??
为了便于机床设计和使用,规定了标准公比值:
1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,2.00
其中,??=1.06时公比数列的基本公比,其他可以由基本公比派生而来。
⑵进给运动参数
进给量:
a.大部分机床(如车,钻床等):进给量用工件或刀具每转的位移(mm/r)表示;
b.直线往复运动机床(如刨,插床):进给量以每以往复的位移量表示;
c.铣床和磨床:进给量以每分钟的位移量(mm/min)表示。
⑶动力参数
机床的动力参数是指驱动主运动、进给运动和空行程运动的电动机功率。
①主传动功率:
P主=P切+P空+P附
1、切削功率P切:与加工情况.工件和刀具材料及切削用量的大小有关。
P切=Fz*Vc/60000
2、空载功率P空:是指机床不进行切削,及空转时所消耗的功率。
3、附加功率P附:指机床进行切削时,因负载而增加的机械摩擦所耗的功率。
②进给传动功率:通常也采用类比和计算相结合的方法来确定。
③空行程功率:指为节省零件加工的辅助时间和减轻工人劳动强度,在机床移动部件空行程时快速移动所需的传动功率。其大小由移动部件重量和部件启动时的惯性力决定。

④ 数控机床的动力源是什么

伺服电机了,它靠电脉冲来转动,现在精度能达到万分之一毫米,只是机械零件免不了误差所以一般机床精度都在两丝左右。

⑤ 机械振动的三大动力学模型是什么

机械振动有不同的分类方法。按产生振动的原因可分为自由振动、受迫振动和自激振动;按振动的规律可分为简谐振动、非谐周期振动和随机振动;按振动系统结构参数的特性可分为线性振动和非线性振动;按振动位移的特征可分为扭转振动和直线振动。
自由振动:
去掉激励或约束之后,机械系统所出现的振动。振动只靠其弹性恢复力来维持,当有阻尼时振动便逐渐衰减。自由振动的频率只决定于系统本身的物理性质,称为系统的固有频率。
受迫振动
机械系统受外界持续激励所产生的振动。简谐激励是最简单的持续激励。受迫振动包含瞬态振动和稳态振动。在振动开始一段时间内所出现的随时间变化的振动,称为瞬态振动。经过短暂时间后,瞬态振动即消失。系统从外界不断地获得能量来补偿阻尼所耗散的能量,因而能够作持续的等幅振动,这种振动的频率与激励频率相同,称为稳态振动。例如,在两端固定的横梁的中部装一个激振器,激振器开动短暂时间后横梁所作的持续等幅振动就是稳态振动,振动的频率与激振器的频率相同。系统受外力或其他输入作用时,其相应的输出量称为响应。当外部激励的频率接近系统的固有频率时,系统的振幅将急剧增加。激励频率等于系统的共振频率时则产生共振。在设计和使用机械时必须防止共振。例如,为了确保旋转机械安全运转,轴的工作转速应处于其各阶临界转速的一定范围之外。
自激振动
在非线性振动中,系统只受其本身产生的激励所维持的振动。自激振动系统本身除具有振动元件外,还具有非振荡性的能源、调节环节和反馈环节。因此,不存在外界激励时它也能产生一种稳定的周期振动,维持自激振动的交变力是由运动本身产生的且由反馈和调节环节所控制。振动一停止,此交变力也随之消失。自激振动与初始条件无关,其频率等于或接近于系统的固有频率。如飞机飞行过程中机翼的颤振、机床工作台在滑动导轨上低速移动时的爬行、钟表摆的摆动和琴弦的振动都属于自激振动。

⑥ 机床原理是什么

利用冲床或液压机床生产的产品或零年称为冲压件,基本要件:冲压动力、公模、母模及产品的原材料(通常为金属板材或线材).机床在冲压动力的作用下带动公模与母模的开合而将其之间的原材料进行裁切、冲孔、拉伸等定形的过程为冲压机床的作业原理

数控的意思就是数字控制
用电脑控制实现原料的加工

⑦ 车床的动力部分、传动部分、控制部分和执行部分分别是什么

动力部分——电动机。传动部分——床头箱、带传动、走刀箱。控制部分——操作手柄、电器按钮。执行部分——卡盘。切削刀具。

车床进给运动的操纵箱,内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构,通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动,通过丝杠带动刀架作纵向直线运动,以便车削螺纹。

(7)机床动力学是什么扩展阅读:

主轴电动机的启动、停止应能实现自动控制。一般中小型车床均采用直接启动,当电动机容量较大时,常用YY-三角形降压启动,为实现快速停车,一般采用机械或电气制动。

为冷却车削加工时的刀具与工件,应设有一台冷却泵。冷却泵只需单向旋转,且与主轴电动机有着连锁关系。控制电路应设有必要的安全保护及安全可靠的局部照明。

机床的齿轮的冲击和振动不大,负荷较小,应而一般不需要使用含极压添加剂的润滑油。需要注意的是如何防止主轴箱的热变形,冲击负荷较大的冲压或剪切机床的齿轮,应使用含抗磨剂的齿轮油,用于循环润滑或油浴润滑的齿轮油。

除了要考虑抗氧化性,还要顾及抗腐蚀、抗磨、防锈蚀及抗泡性。根据齿轮的种类选择合适的齿轮油和合适的粘度。

⑧ 机械制造 设计学些

机械类专业的课程主要有一下这些:其中根据每个学校的设置不同,学的课程也会不太一样,基本上超不出这个范围,都是在这些里面任选几门。
机械制图 Mechanical Drawing
可编程序控制技术 Controlling Technique for Programming
金工实习 Metal Working Practice
毕业实习 Graation Practice理论力学 Theoretical Mechanics
材料力学 Material Mechanics
数字电子电路 Fundamental Digital Circuit
机械控制工程 Mechanical Control Engineering
可靠性工程 Reliability Engineering
机械工程测试技术 Measurement Techniques of Mechanic Engineering
计算机控制系统 Computer Control System
机器人技术基础 Fundamentals of Robot Techniques
最优化技术 Techniques of Optimum
工程测试与信号处理 Engineering Testing & Signal Processing
金属工艺及设计 Metal Technics & Design
机械工业企业管理 Mechanic Instrial Enterprise Management
机械零件课程设计 Course Design of Machinery Elements
投资经济学 Investment Economics
现代企业管理 Modern Enterprise Administration
市场营销学 Market Selling生产实习 Proction Practice
课程设计 Course Exercise
有限元法 FInite Element
金工实习 Metalworking Practice
液压传动 Hydraulic Transmission微机原理及接口技术 Principle & Interface Technique of Micro-computer
微机原理及接口技术 Principle & Interface Technique of Micro-computer
数控技术 Digit Control Technique活塞膨胀机 Piston Expander
活塞式制冷压缩机 Piston Refrigerant Compreessor
活塞式压缩机 Piston Compressor
活塞式压缩机基础设计 Basic Design of Piston Compressor
活塞压缩机结构强度 Structural Intensity of Piston Compressor
活赛压机气流脉动 Gas Pulsation of Piston Pressor
货币银行学 Currency Banking
基本电路理论 Basis Theory of Circuit
基础写作 Fundamental Course of Composition
机床电路 Machine Tool Circuit
机床电器 Machine Tool Electric Appliance
机床电气控制 Electrical Control of Machinery Tools
机床动力学 Machine Tool Dynamics
机床设计 Machine Tool design
机床数字控制 Digital Control of Machine Tool
机床液压传动 Machinery Tool Hydraulic Transmission
机电传动 Mechanical & Electrical Transmission
机电传动控制 Mechanical & electrical Transmission Control
机电耦合系统 Mechanical & Electrical Combination System
机电系统计算机仿真 Computer Simulation of Mechanic/Electrical Systems
机电一体化 Mechanical & Electrical Integration
机构学 Structuring
机器人 Robot
机器人控制技术 Robot Control Technology
机械产品学 Mechanic Procts
机械产品造型设计 Shape Design of Mechanical Procts
机械工程控制基础 Basic Mechanic Engineering Control
机械加工自动化 Automation in Mechanical Working
机械可靠性 Mechanical Reliability
机械零件 Mechanical Elements
机械零件设计 Course Exercise in Machinery Elements Design
机械零件设计基础 Basis of Machinery Elements Design
机械设计 Mechanical Designing
机械设计基础 Basis of Mechanical Designing
机械设计课程设计 Course Exercise in Mechanical Design
机械设计原理 Principle of Mechanical Designing
机械式信息传输机构 Mechanical Information Transmission Device
机械原理 Principle of Mechanics
机械原理和机械零件 Mechanism & Machinery
机械原理及机械设计 Mechanical Designing
机械原理及应用 Mechanical Principle & Mechanical Applications
机械原理课程设计 Course Exercise of Mechanical Principle
机械原理与机械零件 Mechanical Principle and Mechanical Elements
机械原理与机械设计 Mechanical Principle and Mechanical Design
机械噪声控制 Control of Mechanical Noise
机械制造概论 Introction to Mechanical Manufacture
机械制造工艺学 Technology of Mechanical Manufacture
机械制造基础 Fundamental of Mechanical Manufacture
机械制造基础(金属工艺学) Fundamental Course of Mechanic Manufacturing (Meta
机械制造系统自动化 Automation of Mechanical Manufacture System
机械制造中计算机控制 Computer Control in Mechanical Manufacture
互换性与技术测量 Elementary Technology of Exchangeability Measurement 焊接方法 Welding Method
焊接方法及设备 Welding Method & Equipment
焊接检验 Welding Testing
焊接结构 Welding Structure
焊接金相 Welding Fractography
焊接金相分析 Welding Fractography Analysis
焊接冶金 Welding Metallurgy
焊接原理 Fundamentals of Welding
焊接原理及工艺 Fundamentals of Welding & Technology
焊接自动化 Automation of Welding工程材料的力学性能测试 Mechanic Testing of Engineering Materials
工程材料及热处理 Engineering Material and Heat Treatment
工程材料学 Engineering Materials
工程测量 Engineering Surveying
工程测试技术 Engineering Testing Technique
工程测试实验 Experiment on Engineering Testing
工程测试信息 Information of Engineering Testing
工程动力学 Engineering Dynamics
工程概论 Introction to Engineering
工程概预算 Project Budget
工程经济学 Engineering Economics
工程静力学 Engineering Statics
工程力学 Engineering Mechanics
工程热力学 Engineering Thermodynamics
工程项目评估 Engineering Project Evaluation
工程优化方法 Engineering Optimizational Method
工程运动学 Engineering Kinematics
工程造价管理 Engineering Cost Management
工程制图 Graphing of Engineering电机学 Electrical Motor
电机学及控制电机 Electrical Machinery Control & Technology

⑨ 数控机床操作原理是什么

数控机床的组成和工作原理

数控机床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置(CNC)、伺服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。

一、程序编制及程序载体
数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上,确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置,即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后,用由文字、数字和符号组成的标准数控代码,按规定的方法和格式,编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件,则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计。
编好的数控程序,存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上,它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等,采用哪一种存储载体,取决于数控装置的设计类型。

二、输入装置
输入装置的作用是将程序载体(信息载体)上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同,输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统;数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。
零件加工程序输入过程有两种不同的方式:一种是边读入边加工(数控系统内存较小时),另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器,加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。

三、数控装置
数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序,经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后,输出各种控制信息和指令,控制机床各部分的工作,使其进行规定的有序运动和动作。
零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成,刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动,即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据,不能满足要求,因此要进行轨迹插补,也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”,求出一系列中间点的坐标值,并向相应坐标输出脉冲信号,控制各坐标轴(即进给运动的各执行元件)的进给速度、进给方向和进给位移量等。

四、驱动装置和位置检测装置
驱动装置接受来自数控装置的指令信息,经功率放大后,严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件,以加工出符合图样要求的零件。因此,它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器(含功率放大器)和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。
位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来,经反馈系统输入到机床的数控装置之后,数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较,控制驱动装置按照指令设定值运动。

五、辅助控制装置
辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号,经过编译、逻辑判别和运动,再经功率放大后驱动相应的电器,带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令,刀具的选择和交换指令,冷却、润滑装置的启动停止,工件和机床部件的松开、夹紧,分度工作台转位分度等开关辅助动作。
由于可编程逻辑控制器(PLC)具有响应快,性能可靠,易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点,现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。

六、机床本体
数控机床的机床本体与传统机床相似,由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。
ヅ`灬葬♂娇 2008-08-14 09:57 检举
提问人 对 ヅ`灬葬♂娇 的感言:
谢谢

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�6�1 谁能告诉我一些关于数控原理方面的知识啊?

�6�1 数控的基本操作?

�6�1 请问数控操作要注意些什么?

�6�1 数控带据如何操作

�6�1 操作数控危险么?

标签:数控 原理 操作 其他答案

1、数控技术专业是个很好的专业,如果学习期间掌握较强的实践能力(动手能力),就业的空间是很大的,效益也好。
2、数控技术专业所学的内容,各校不尽相同,但大体类似。 以下资料供您参考。

(1) 三年制 高职专科

专业特点: 培养具有较强动手能力,德、智、体、美全面发展,具有数控技术的基本理论知识和应用能力,从事数控加工、编程、维护和管理的复合型高技术应用型人才。

课程设置: 现代工程图学、工程力学、机械设计基础、气、液、电控制技术、机械设计基础、电工电子技术、特种加工技术、可编程控制器、数控加工工艺、数控机床、 CAD/CAM技术、典型数控系统、数控机床故障分析与维修、数控机床操作技术培训和职业资格鉴定等。

就业前景: 本专业毕业生就业前景良好,学生毕业后可在现代制造业中从事数控技术与现代装备的运行、编程、维护和管理等技术工作。

(2)机械加工与数控技术专业

培养目标:

本专业培养掌握车、铣、磨、刨、钻等机械加工设备的工作原理、操作、调试和维护的方法;熟练掌握对材料应用及各类零件的工艺分析、规程制定、加工制造等技术;掌握电脑制图、数控加工工艺和数控加工程序编制,并操作数控加工设备,培养可从事机械加工、数控机床操作维护、数控程序编制和生产管理等工作的技能型人才。

主要课程设置:

机械制图、CAD/CAM软件、金属材料与热处理、工程力学、公差配合、机械基础、电工学、机床夹具、机械制造工艺、车工工艺、数控工艺与编程编制、企业管理等。

专业技能:

车工初级,全国制图员中级,数控车床编程及加工(中级) ,数控铣床编程及加工加工中心编程及加工。
就业去向:

主要从事数控加工工艺与数控加工程序编制、数控设备的操作及维护,数控设备的安装、调试及维修,车间生产的组织与管理工作。

(3)数控专业课程设置

《语文》 《政治》 《体育》 《数学》 《英语》 《机械制图》

《机械基础与液压技术》 《金属材料与热处理》 《计算机应用基础》

《数控机床编程》 《公差配合与技术测量》 《金切原理与刀具》

《金切机床》 《机床电气》 《车工工艺学》 《电工学》 《物理》

《AutoCAD》 《数控机床结构》 《电子技术》 《机制工艺基础》

《CAXA数控车V2实例》 《微机原理PLC应用》

⑩ 机械动力学都有哪些内容

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。机械动力学的内容:
机械动力学是研究机械在力的作用下的运动和机械在运动中产生的力的一门学科。机械动力学研究的主要内容概括起来,主要有如下几个方面。
一、共振分析
随着机械设备的高速重载化和结构、材质的轻型化,现代化机械的固有频率下降,而激励频率上升,有可能使机械的运转速度进入或接近机械的“共振区”,引发强烈的共振。所以,对于高速机械装置(如高速皮带、齿轮、高速轴等)的支承结构件乃至这些高速机械本身,均应进行共振验算。
这种验算在设计阶段进行,可避免机械的共振事故发生;而在分析故障时进行,则有助于找到故障的根源和消除故障的途径。
二、振动分析与动载荷计算
现代的机械设计方法正在由传统的静态设计向动态设计过渡,并已产生了一些专门的学科分支。如机械弹性动力学就是考虑机械构件的弹性来分析机械的精确运动规律和机械振动载荷的一个专门学科。
三、计算机与现代测试技术的运用
计算机与现代测试技术已成为机械动力学学科赖以腾飞的两翼。它们相互结合,不仅解决了在振动学科中许多难以用传统方法解决的问题,而且开创了状态监测、故障诊断、模态分析、动态模拟等一系列有效的实用技术,成为生产实践中十分有力的现代化手段。
机械动力学的各个分支领域,在运用计算机方面取得了丰硕成果,如MATLAB、AnAMS、CATIA、ANSYS等大型仿真软件得到了广泛的运用。
四、减振与隔振
高速与精密是现代机械与仪器的重要特征。高速易导致振动,而精密设备却又往往对自身与外界的振动有极为严格的限制。因此,对机械的减振、隔振技术提出了越来越高的要求。所以,隔振设备的设计、选用与配置以及减振措施的采用,也是机械动力学的任务之一。
机械动力学在近年来虽然得到了迅速的发展,但仍有大量的理论问题与技术问题等待人们去探索,其中主要包括以下几个方面。
1、振动理论问题
这类问题主要是指非线性振动理论问题。工程上的非线性问题常常采用简化的线性化处理,或在计算机上进行分段线性化处理。在这方面还有待进一步探索。
工程中的大量自激振动(如导线舞动、机床颤振、车轮振摆、油缸与导轨的爬行等),目前还缺乏统一成熟的理论方法,许多问题尚待研究。
2、虚拟样机技术
机械系统动态仿真技术又称为机械工程中的虚拟样机技术,是20世纪80年代随着计算机技术的发展而迅速发展起来的一项计算机辅助工程(CAE)技术。运用这一技术,可以大大简化机械产品的开发过程,大幅度缩短产品的开发周期,大量减少产品的开发费用和成本,明显提高产品的质量,提高产品的系统及性能,获得最优化和创新的设计产品。因此,该技术一出现,就受到了人们的普遍重视和关注,而且相继出现了各种分析软件,如MATLAB、ADAMS、ANSYS、CATIA、UG、Pro/E、SolidWorks等。对于这方面的工作,目前我国还有相当大的差距。
3、振动疲劳机理的研究
许多机械零件的疲劳破坏是由振动产生的。如何把振动理论与振动疲劳机理结合起来仍是一个热门课题。
4、有关测试技术理论和故障诊断理论的研究
适用、有效、廉价的测试诊断设备与技术的研究,离生产急需尚有相当大的距离。
5、流固耦合振动
流体通过固体时会激发振动,而固体的振动,如导线舞动、卡门涡振动、轴承油膜振荡等,又会反过来影响流体的流场和流态,从而改变振动的形态。
6、乘坐动力学
对于交通机械(如汽车、工程机械、舰船等),其结构设计、悬挂设计、座椅设计以及减振设计等都需要引入随机振动理论,是一个广阔且重大的课题。
7、微机械动力学问题
微机械并非传统意义下的宏观机械的几何尺寸的缩小。当系统特征尺寸达到微米或纳米的量级时,许多物理现象与宏观世界的情况有很大差别。例如,在微机械中,构件材料本身的物理性质将会发生变化;一些微观尺度的短程力所具有的长程效应及其引起的表面效应会在微观领域内起主导作用;在微观尺度下,系统的摩擦问题会更加突出,摩擦力则表现为构件表面间的分子和原子的相互作用,而不再是由载荷的正压力产生,并且当系统的特征尺寸减小到某一程度时,摩擦力甚至可以和系统的驱动力相比拟;在微观领域内,与特征尺寸L的高次方成比例的惯性力、电磁力等的作用相对减小,而与特征尺寸的低次方成比例的黏性力、弹性力、表面张力、静电力等的作用相对增大;此外,微构件的变形与损伤机制与宏观构件也不尽相同等。
针对微机械的研究中呈现出的新特征,传统的机械动力学理论与方法已不再适用。微机械动力学研究微构件材料的本构关系、微构件的变形方式和阻尼机制、微机构的弹性动力学方程等主要科学问题,揭示微构件材料的分子(或原子)成分和结构、材料的弹性模量和泊松比、微构件的刚度和阻尼以及微机构的弹性动力学特性等之间的内在联系,从而保证微机电系统在微小空间内实现能量传递、运动转换和调节控制功能,以规定的精度实现预定的动作。因此,机械动力学的研究将会取得多方面的创新成果,这些成果不仅有重要的科学意义和学术价值,而且有很好的应用前景。
机械动力学的研究方法可分为两类。
(1)结构动态分析
对于机械动力学正问题,动态分析一般借助于多种动态分析法(如模态分析法、模态综合法、机械阻抗分析法、状态空间分析法、模态摄动法及有限元法等)建立结构或系统的数学模型,进而对结构的动态特性进行分析(如动态仿真等)。
对于机械动力学逆问题,动态分析通常先进行动态实验,在此基础上根据一定的准则建立结构或系统的数学模型,然后借助参数辨识或系统辨识的方法进行分析。
(2)动态实验
结构动态实验包括模态实验、力学环境实验、模拟实验等,它是产品设计和生产过程中不可缺少的环节,不仅可以直接考核产品的动力学性能,也为动态分析建立可靠的数学模型提供必要的数据。

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