機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與仿真 課程教學(xué)大綱

1、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與仿真 課程教學(xué)大綱一、課程的基本信息適應(yīng)對(duì)象：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化本科專業(yè)課程代碼：19E01027學(xué)時(shí)分配：總學(xué)時(shí)30，講授30賦予學(xué)分：2學(xué)分先修課程：理論力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、控制工程基礎(chǔ)等后續(xù)課程：畢業(yè)綜合訓(xùn)練等二、課程性質(zhì)與任務(wù)本課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)選修課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，介紹現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論、方法、工具和應(yīng)用，將促使學(xué)生掌握高水平機(jī)械系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的方法，拓寬知識(shí)面和視野。三、教學(xué)目的與要求通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)與仿真的學(xué)習(xí)，達(dá)到初步掌握簡(jiǎn)單機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析，了解機(jī)械動(dòng)力學(xué)學(xué)科發(fā)展的前沿問(wèn)題和相關(guān)領(lǐng)域工程應(yīng)用的目的。為學(xué)習(xí)后繼課程、

2、從事相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)工作、科學(xué)研究，以及開(kāi)拓新技術(shù)領(lǐng)域，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、教學(xué)內(nèi)容與安排第1章 緒論（4學(xué)時(shí)）1.1機(jī)械系統(tǒng)的概念 1.1.1系統(tǒng) 1.1.2機(jī)械系統(tǒng) 1.1.3機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1.2離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng) 1.2.1離散系統(tǒng) 1.2.2連續(xù)系統(tǒng) 1.2.3離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)的辯證統(tǒng)1.3線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)1.4確定性、隨機(jī)性與模糊性1.5機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的任務(wù) 1.5.1機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與仿真 1.5.2機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì) 1.5.3機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)控制 1.5.4我國(guó)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀1.6機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析及其迫切性第2章單自由度系統(tǒng)振動(dòng)（4學(xué)時(shí)）2.1引言2.2單自由

3、度無(wú)阻尼自由振動(dòng) 2.2.1系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)微分方程 2.2.2振動(dòng)特性的分析 2.2.3扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的無(wú)阻尼自由振動(dòng) 2.2.4單自由度無(wú)阻尼系統(tǒng)固有頻率的計(jì)算方法2.3單自由度系統(tǒng)有阻尼振動(dòng) 2.3.1系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)微分方程 2.3.2振動(dòng)特性的討論2.4單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng) 2.4.1簡(jiǎn)諧強(qiáng)迫振動(dòng) 2.4.2周期激振力引起的強(qiáng)迫振動(dòng) 2.4.3任意激振力引起的強(qiáng)迫振動(dòng)2.5強(qiáng)迫振動(dòng)理論的應(yīng)用 2.5.1振動(dòng)的隔離 2.5.2軸的臨界轉(zhuǎn)速2.6單自由度系統(tǒng)振動(dòng)的Simulink建模與仿真 2.6.1MATLABSimulink簡(jiǎn)介 2.6.2基于Simulink的振動(dòng)建模與仿真

4、2.6.3基于M文件的振動(dòng)建模與仿真2.7 習(xí)題第3章 二自由度系統(tǒng)的振動(dòng)（4學(xué)時(shí)）3.1引言3.2二自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng) 3.2.1系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程 3.2.2固有頻率和主振型 3.2.3系統(tǒng)對(duì)初始條件的響應(yīng) 3.2.4振動(dòng)特性的討論3.3二自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng) 3.3.1系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程 3.3.2振動(dòng)特性的討論 3.3.3動(dòng)力減振器3.4習(xí)題第4章 多自由度系統(tǒng)振動(dòng)（4學(xué)時(shí)）4.1多自由度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程的建立 4.1.1拉格朗日方法 4.1.2影響系數(shù)法4.2多自由度系統(tǒng)的固有頻率和主振型 4.2.1固有頻率 4.2.2主振型 4.2.3基于MATLAB盼固有頻率和振型計(jì)算 4.2.4

5、主振型的正交性4.3多自由度系統(tǒng)的模態(tài)分析法 4.3.1模態(tài)矩陣 4.3.2模態(tài)坐標(biāo)及正則坐標(biāo) 4.3.3用模態(tài)分析法求系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)4.4多自由度系統(tǒng)和數(shù)值方法 4.4.1瑞利法 4.4.2鄧柯萊法 4.4.3矩陣迭代法4.5習(xí)題第5章 彈性體的振動(dòng)（4學(xué)時(shí)）5.1引言5.2桿的縱向振動(dòng) 5.2.1運(yùn)動(dòng)方程 5.2.2固有頻率和主振型5.3軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 5.3.1運(yùn)動(dòng)方程 5.3.2固有頻率和主振型5.4梁的橫向自由振動(dòng) 5.4.1運(yùn)動(dòng)方程 5.4.2固有頻率和主振型5.5梁的橫向受迫振動(dòng) 5.5.1主振型的正交性 5.5.2用模態(tài)分析法求解梁的動(dòng)力響應(yīng)5.6梁的有限元建模與分析 5.6.1縱

6、向振動(dòng)桿單元 5.6.2橫向振動(dòng)梁?jiǎn)卧?5.6.3系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程 5.6.4例題 5.6.5變截面梁的模態(tài)分析5.7矩形薄板的振動(dòng)分析 5.7.1薄板概念和假設(shè) 5.7.2問(wèn)題描述 5.7.3操作步驟 5.8習(xí)題第6章 多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與仿真（4學(xué)時(shí)）6.1多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的建模原理與方法6.2多剛體系統(tǒng)的基本概念 6.2.1多剛體系統(tǒng) 6.2.2剛體 6.2.3鉸(運(yùn)動(dòng)約束) 6.2.4外力與力元6.3剛體動(dòng)力學(xué)的基本原理 6.3.1方向余弦矩陣 6.3.2剛體空間轉(zhuǎn)動(dòng)的描述 6.3.3剛體的角速度 6.3.4剛體上任意點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)6.4遞推形式的多剛體系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)6.5凱恩方法及多剛體

7、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程 6.5.1偏速度及偏角速度 6.5.2廣義主動(dòng)力及廣義慣性力6.6機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程的數(shù)值解法 6.6.1龍格-庫(kù)塔法 6.6.2變步長(zhǎng)法 6.6.3算法誤差和穩(wěn)定性6.7基于ADAMS的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與仿真 6.7.1ADAMS軟件的模塊組成及功能 6.7.2基于ADAMS的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及數(shù)值計(jì)算 6.7.3三自由度機(jī)械手動(dòng)力學(xué)建模與仿真分析 6.7.4懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)建模與仿真分析第7章 機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)（6學(xué)時(shí)）7.1兩自由度動(dòng)力消振實(shí)驗(yàn) 7.1.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 7.1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7.1.3實(shí)驗(yàn)要求 7.1.4實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 7.1.5實(shí)驗(yàn)原理及框圖 7.1.

8、6實(shí)驗(yàn)方法及步驟7.2懸臂梁固有頻率與振型測(cè)量 7.2.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 7.2.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7.2.3實(shí)驗(yàn)要求 7.2.4實(shí)驗(yàn)所需儀器設(shè)備及原理方法 7.2.5實(shí)驗(yàn)操作步驟 7.2.6實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求7.3自由梁模態(tài)實(shí)驗(yàn) 7.3.1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 7.3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?7.3.3實(shí)驗(yàn)要求 7.3.4實(shí)驗(yàn)所用儀器設(shè)備 7.3.5實(shí)驗(yàn)原理 7.3.6實(shí)驗(yàn)方法與步驟7.4曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與仿真 7.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 7.4.2Simulink環(huán)境下的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與仿真 7.4.3ADAMS環(huán)境下的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與仿真7.5凸輪動(dòng)力學(xué)建模仿真與設(shè)計(jì)分析 7.5.1凸輪三維設(shè)計(jì) 7.5.2約束建模 7.5.3數(shù)值仿真與設(shè)計(jì)分析五、教學(xué)設(shè)備和設(shè)施多媒體教學(xué)設(shè)備， ADAMS、MATLAB軟件。六、課程考核與評(píng)估本課程根據(jù)