机械系统动力学与仿真 课程教学大纲.docx

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1、机械条统动力学与仿真课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：机械设计制造及其自动化本科专业课程代码：19E01027学时分配：总学时30,讲授30赋予学分：2学分先修课程：理论力学、机械原理、机械设计、控制工程基础等后续课程：毕业综合训练等二、课程性质与任务本课程是机械设计制造及其自动化专业的专业选修课。通过本课程的学习，介绍现代机械 系统动力学的理论、方法、工具和应用，将促使学生掌握高水平机械系统分析和设计的方法， 拓宽知识面和视野。三、教学目的与要求通过机械系统动力学与仿真的学习，到达初步掌握简单机械系统的动力学分析，了解机械 动力学学科开展的前沿问题和相关领域工程应用的目的。为学习后继课

2、程、从事相关领域的工 程技术工作、科学研究，以及开拓新技术领域，打下坚实的基础。四、教学内容与安排第1章绪论（4学时）1.1 机械系统的概念1.1.1 系统1.1.2 机械系统1.1.3 机械系统的数学模型离散系统和连续系统1.1.4 离散系统1.1.5 连续系统1.1.6 离散系统和连续系统的辩证统线性系统和非线性系统1.2 确定性、随机性与模糊性机械系统动力学的任务1.2.1 机械系统动力学建模与仿真1.2.2 机械系统动力学设计1.2.3 机械系统动力学控制154我国机械系统设计的现状机械系统动力学分析及其迫切性第2章单自由度系统振动（4学时）引言2.1 单自由度无阻尼自由振动2.1.1

3、 系统的动力学模型和运动微分方程2.1.2 振动特性的分析2.1.3 扭转系统的无阻尼自由振动2.1.4 单自由度无阻尼系统固有频率的计算方法单自由度系统有阻尼振动2.1.5 系统动力学模型和运动微分方程2.1.6 振动特性的讨论单自由度系统的强迫振动2.1.7 简谐强迫振动2.1.8 周期激振力引起的强迫振动2.1.9 任意激振力引起的强迫振动强迫振动理论的应用2.1.10 振动的隔离2.1.11 轴的临界转速单自由度系统振动的Simulink建模与仿真2.1.12 MATLAB / Simulink 简介2.1.13 基于Simulink的振动建模与仿真2.1.14 基于M文件的振动建模与

4、仿真习题第3章二自由度系统的振动（4学时）引言3.1 二自由度系统的自由振动3.1.1 系统的运动微分方程3.1.2 固有频率和主振型3.1.3 系统对初始条件的响应3.1.4 振动特性的讨论二自由度系统的强迫振动331系统的运动微分方程332振动特性的讨论动力减振器习题第4章多自由度系统振动（4学时）多自由度系统运动方程的建立4.1.1 拉格朗日方法4.1.2 影响系数法多自由度系统的固有频率和主振型4.1.3 固有频率4.1.4 主振型4.1.5 基于MATLAB盼固有频率和振型计算4.1.6 主振型的正交性多自由度系统的模态分析法4.1.7 模态矩阵432模态坐标及正那么坐标4.3.3

5、用模态分析法求系统动力响应多自由度系统和数值方法4.4.1 瑞利法4.4.2 邓柯莱法4.4.3 矩阵迭代法习题第5章弹性体的振动（4学时）引言5.1 杆的纵向振动5.1.1 运动方程5.1.2 固有频率和主振型轴的扭转振动5.1.3 运动方程5.1.4 固有频率和主振型梁的横向自由振动5.1.5 运动方程5.1.6 固有频率和主振型梁的横向受迫振动5.1.7 主振型的正交性5.1.8 用模态分析法求解梁的动力响应梁的有限元建模与分析5.1.9 纵向振动杆单元562横向振动梁单元5.6.3 系统的振动微分方程564例题5.6.5 变截面梁的模态分析矩形薄板的振动分析5.7.1 薄板概念和假设5

6、.7.2 问题描述5.7.3 操作步骤5.8 习题第6章多刚体系统动力学建模与仿真（4学时）6.1 多刚体系统动力学的建模原理与方法多刚体系统的基本概念6.1.1 多刚体系统6.1.2 刚体6.1.3 较（运动约束）6.1.4 外力与力元刚体动力学的基本原理6.1.5 方向余弦矩阵6.1.6 刚体空间转动的描述6.1.7 刚体的角速度6.1.8 刚体上任意点的运动学递推形式的多刚体系统运动学6.2 凯恩方法及多刚体系统动力学方程6.2.1 偏速度及偏角速度6.2.2 广义主动力及广义惯性力机械系统动力学方程的数值解法6.2.3 龙格-库塔法6.2.4 变步长法6.2.5 算法误差和稳定性基于A

7、DAMS的机械系统动力学建模与仿真6.2.6 ADAMS软件的模块组成及功能6.2.7 基于ADAMS的多体系统动力学建模及数值计算6.2.8 三自由度机械手动力学建模与仿真分析6.2.9 悬吊式起重机动力学建模与仿真分析第7章机械系统动力学实验（6学时）7.1 两自由度动力消振实验7.1.1 实验内容7.1.2 实验目的7.1.3 实验要求7.1.4 实验仪器与设备7.1.5 实验原理及框图7.1.6 实验方法及步骤悬臂梁固有频率与振型测量7.1.7 实验内容7.1.8 实验目的7.1.9 实验要求7.1.10 实验所需仪器设备及原理方法7.1.11 实验操作步骤7.1.12 实验报告要求自

8、由梁模态实验7.1.13 实验内容7.1.14 实验目的7.1.15 实验要求7.1.16 实验所用仪器设备7.1.17 实验原理7.1.18 实验方法与步骤曲柄滑块机构的运动学建模与仿真7.1.19 曲柄滑块机构的运动学方程742Simulink环境下的曲柄滑块机构运动学建模与仿真7.4.3 ADAMS环境下的曲柄滑块机构运动学建模与仿真凸轮动力学建模仿真与设计分析7.5.1 凸轮三维设计7.5.2 约束建模7.5.3 数值仿真与设计分析五、教学设备和设施多媒体教学设备，ADAMS、MATLAB软件。六、课程考核与评估本课程根据两个重要环节进行考核：平时成绩(50%)+期末考核(50%)。七、附录教学参考书：1 .夏元白主编.机械运动仿真与动力分析从入门到精通.电子工业出版社，2015年2 .黎明安主编.MATLAB/Simulink动力学系统建模与仿真.国防工业出版社，2015