机械动力学论文
机械论文:优秀机械论文范文精选十篇
机械论文:优秀机械论文范文精选十篇
本文是一篇机械论文,机械工程是一门涉及利用物理定律为机械系统作分析、设计、制造及维修的工程学科。机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和维修各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇机械论文,供大家参考。
优秀机械论文范文精选篇一
第1 章绪论
1.1 课题研究背景
无缝钢管是现代社会必不可少的材料。基于它具有没有接缝的特点,在机械零件、制造结构件、国防军工、大型场馆建、管道输送设、化工领域以及原油开采和加工上等方面广泛地应用,对加快社会发展进程做出很大贡献[1]。与此同时,人们对无缝钢管性能提出了更高的要求,一般的生产工艺和设备已经不能满足人们的要求了。因此,为了达到无缝钢管高性能的要求,冷轧工艺已成为首要选择。二辊周期冷轧管机是一种在低温状态下通过采用环孔形对管坯冷轧制的工艺设备,经过轧机轧出的管材性能良好、表面光洁和尺寸精确等。而且采用冷轧方法在工序上可大大减少,同时冷轧管机对管材有较高的利用率,轧制道次有较大的变形量,具有较强的纠偏能力,且能有效降低表面粗糙度[2]。基于以上冷轧机具有如此多的优越特性,因此,在制造领域冷轧管机被广泛地应用,越来越受到各国的青睐。随着无缝钢管需求增多和对其质量要求越来越高,使得轧机不得不向高规则、高速化方向迈进。但是,随着轧机高速工作,惯性冲击在传动系统中不断恶化,大大超过了外载荷的作用,这样对机械系统的动态性能会产生严重的影响。同时由于存这种强惯性载荷,这将大大增加了各个构件的受力,以及加剧了曲轴输入扭矩的波动性,恶化了机械运转的均匀性,如此这将会引起设备的振动和噪声,机械工作精度降低,产品的质量下降等[3]。因此,对轧机各构件的运动特性、运动副受力,以及系统惯性力变化规律等动力学特性的研究是非常必要的;同时对轧机驱动机构动平衡设计优化,以此来消减由于惯性力对轧机工作中产生的冲击影响,这已成为众多学者研究的主流方向。
机械传动系统动力学性能分析
机械传动系统动力学性能分析
机械传动系统是现代工程领域中不可或缺的组成部分,它负责将能量传递给各
种机械设备,使其正常运行。而机械传动系统的动力学性能则决定了整个系统的可靠性和效率。本文将通过分析机械传动系统的动力学特性,探讨其影响因素以及优化方法。
首先,机械传动系统的动力学性能主要受到以下几个方面的影响:摩擦、振动、负载和材料强度。其中,摩擦是机械传动系统中常见的能量损失方式之一。摩擦的存在会造成传动效率的降低,并且会引起热量的产生,从而影响系统的稳定性。因此,在设计机械传动系统时,合理选择材料和润滑方式,减少摩擦损失是至关重要的。
其次,振动也是机械传动系统中不可忽视的因素。机械传动系统在运行过程中
常常会受到不同程度的振动,振动会引起系统的共振,加剧零件磨损和疲劳破坏。因此,为了保证机械传动系统的稳定运行,必须进行振动分析,并采取相应的措施来减少振动对系统造成的影响。
此外,负载是机械传动系统动力学性能的重要参数之一。合理选择和配置负载
能够保证机械传动系统的正常运行。负载过大将导致系统过载,从而降低传动效率并增加系统的故障风险。而负载过小则会导致传动系统的松散,造成能量的浪费。因此,根据实际工况,合理设计负载是提高机械传动系统动力学性能的重要手段之一。
最后,材料强度也是影响机械传动系统动力学性能的重要因素。选择合适的材
料能够提高机械传动系统的可靠性和寿命。材料的强度要求取决于负载和工作条件,通过合理的材料选择和工艺处理,可以有效地提高机械传动系统的动力学性能。
在优化机械传动系统动力学性能时,可以采取以下措施。首先,利用现代仿真
(机械制造及其自动化专业论文)冷滚打花键动力学分析与仿真
论文题目:冷滚打花键动力学分析与仿真
专业:机械制造及其自动化
研究生:徐永福
指导教师:崔凤奎
摘要
渐开线花键冷滚打技术是一种无屑加工方法。它是利用金属材料在常温下具有一定的塑性,通过具有一定齿形的滚打轮对工件进行连续击打,使工件产生塑性变形而形成花键齿形。该技术与传统切削加工方法相比具有生产效率高、材料消耗少、加工成本低等优点,而且能改善加工表面金属组织,使其表面质量得到较大的提高,产品使用寿命得以延长。深入研究冷滚打技术,对提高加工质量和精度、揭示改善表面的内在机理、实现冷滚打技术国产化,具有重要的理论意义。
本文以运动学和动力学理论为基础,建立了连续分度冷滚打花键的运动学和动力学数学模型,在此基础上采用ADAMS和ANSYS进行柔体动力学仿真,得出冷滚打中花键轴存在柔性对加工误差的影响。依据有限元原理,应用DEFORM软件对冷滚打花键成形过程进行有限元数值仿真,讨论了不同分度情况和不同冷滚打速度对成形的影响,得到连续分度和间歇分度成形的差异、以及不同滚打速度下流动屈服应力和应变的变化规律。并且通过实验验证,证明了模拟结果的准确性和可靠性。
采用裂纹柔度法对滚打动力在花键齿面形成的残余应力进行测量,并将测量结果与数值仿真结果进行比较分析,从而得出花键齿面表层的残余应力分布规律。最后,从微观金属组织分析角度,对冷滚打成形花键进行试验研究,得到花键内部金属组织变形情况、表层的硬度分布以及齿面质量等,并且与传统的铣削花键进行比较分析,进一步揭示冷滚打成形方法能够提高花键齿面完整性的机理。所得研究结果为花键冷滚打成形工艺设计和实际生产提供了重要的参考价值。
机械类论文范文
机械类论文范文
《机械类论文》
摘要:本论文主要研究了机械工程领域中的一些重要问题,包括机械结构设计、动力学分析、材料性能测试等方面。通过对相关领域的文献进行综述,提出了一些新的观点和方法,并给出了实验数据和结果。本论文对于推动机械工程技术的发展具有一定的指导意义。
关键词:机械工程,结构设计,动力学,材料性能
1.引言
机械工程是一门应用学科,涉及到机械结构设计、制造工艺、动力学分析等多个方面。在工程实践中,机械工程师需要对各种机械设备进行设计、制造和维护,因此对机械工程知识的深入研究具有重要意义。本论文将围绕机械结构设计、动力学分析和材料性能测试等方面展开研究,旨在为机械工程领域的发展提供一定的理论和实践支持。
2.机械结构设计
机械结构设计是机械工程中的重要内容,其设计质量直接影响到机械设备的使用性能和可靠性。本论文通过对相关文献的综述,总结了机械结构设计中的一些关键问题,包括受力分析、材料选择、制造工艺等方面。在此基础上,针对目前机械结构设计中存在的问题,提出了一些新的设计思路和方法,以期为机械工程师在实际工作中提供参考。
3.动力学分析
动力学分析是研究机械系统在外界作用下的运动规律和力学特性的重要方法。本论文将对动力学分析中的一些热点问题进行探讨,包括非线性振动、多体动力学模型等方面。通过对相关理论和实验方法的研究,本论文将为机械动力学研究提供一些新的思路和方法。
4.材料性能测试
材料性能测试是机械工程中的重要环节,其结果直接影响到机械设备的使用寿命和性能。本论文将对材料性能测试中的一些关键问题进行讨论,包括材料强度、韧性、硬度等方面。通过对相关实验方法和数据分析的研究,本论文将为材料性能测试提供一些新的研究思路和方法。
机械系统的动力学分析与建模研究
机械系统的动力学分析与建模研究
一、引言
机械系统的动力学分析与建模是工程学领域中的重要研究方向。机械系统的动
力学研究对于解决工程中的振动、噪音、稳定性等问题具有重要意义。本文将深入探讨机械系统动力学分析与建模的相关理论与方法,并展示其中的应用实例。
二、机械系统的动力学分析
机械系统的动力学分析是研究机械系统内部各个部件之间的相互作用力、运动
规律以及其对整个系统的影响的过程。在进行动力学分析时,需要考虑各个部件之间的力学特性,如质量、惯性、弹性、摩擦等。此外,还需要分析系统的外部激励力,如重力、惯性力、外加力等。
为了进行机械系统的动力学分析,需要采用一定的数学模型来描述系统的运动
规律。常见的数学模型包括微分方程、差分方程、矩阵方程等。在确定数学模型时,需要考虑系统的复杂性与可实现性之间的平衡,以便准确地描述系统的动力学行为。
三、机械系统的建模研究
机械系统的建模研究是在动力学分析的基础之上,通过建立数学模型来描述系
统的结构和参数,以便进行仿真和预测。机械系统的建模是一个复杂而繁琐的过程,需要综合考虑各个部件的特性、连接方式以及系统的工作环境等因素。
机械系统的建模可以采用多种方法,如物理模型、经验模型和数学模型等。物
理模型是根据系统的实际物理特性来建立的,可以通过实验数据和测量结果进行验证;经验模型是通过观察和总结系统的实际运行经验来建立的,可以用于快速评估系统的性能;数学模型是通过对系统的动力学特性进行数学描述来建立的,可以用于分析系统的运动规律和性能。在实际工程中,常常将物理模型、经验模型和数学模型结合起来使用,以获得更加准确的结果。
机械设计中的机械系统动力学研究
机械设计中的机械系统动力学研究机械设计是机械工程中最为基础的领域之一,其涵盖范围非常广泛,从产品的概念设计,到工艺流程的开发和最终的量产制造都需要进行
机械设计。在机械设计中,机械系统动力学研究是一个非常重要的组
成部分。本文将从机械系统动力学理论、研究方法和应用实例三个方
面对机械设计中的机械系统动力学研究进行探讨。
一、机械系统动力学理论
机械系统动力学理论是研究机械系统在作用力下的运动、振动和稳
定性等问题的学科。其基本原理是运用牛顿力学理论和振动学理论,
建立机械系统的动力学方程,进而分析其运动规律和稳定性,揭示机
械系统的内部机理和行为特征。
机械系统动力学理论的重要研究内容包括:
1. 机械振动理论:研究机械系统在外力作用下的振动规律和机械系
统振动特性的分析方法。
2. 动力学模型建立与求解:如受力分析、位移、速度和加速度的计算,通过求解动力学方程,得到机械系统的运动规律。
3. 相关动力学参数的计算:包括质量、惯性、弹性模量、耗散系数、自由度等。
二、机械系统动力学研究方法
机械系统动力学研究方法包括理论研究和实验研究两种方法。理论
研究主要适用于机械系统的初步设计和性能预估,在理论建模的基础
上通过模拟计算等方式分析机械系统的特性。实验研究则主要用于机
械产品的研发和品质检测,通过试验台的装置,对机械系统的动态性
能进行实际测量和分析。
机械系统动力学研究中常用的实验方法有:
1. 振动试验法:通过振动试验来研究机械系统的振动规律、共振频
率等动态特性。
2. 动力响应试验法:通过施加固定振动力和测量受力部件的运动状态,确定机械系统的共振特性和动力学指标。
机械动力学
专业学科
内容摘要
机械动力学,这是机械原理的灵魂,犹如一位巧妙的舞者,在每一个机械设计中展现出它的魅力。 它研究的是机械在运转过程中的受力和机械中各构件的质量与机械运动之间的相互关系,可谓是 现代机械设计的理论基础。 当我们把目光投向这个神秘的领域,我们可以看到它包含的六个方面,仿佛六颗璀璨的星辰,照 亮了机械动力学的研究路径。首先,它引导我们在已知外力作用下探索机械系统的真实运动规律, 这就像在繁星闪烁的夜空中,寻找那最亮的一颗。其次,它帮助我们分析机械运动过程中各构件 之间的相互作用力,这就如同在纷繁复杂的线条中,找到那最关键的一条。 此外,机械动力学还研究回转构件和机构平衡的理论和方法,这如同在浩渺的海洋中探索那最宁 静的一片海域。它研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系,这又如同在繁花似锦的花园中, 寻找那最和谐的一种色彩。
阐述
对刚性转子的平衡已有较成熟的技术和方法:对工作转速接近或超过转子自身固有频率的挠性转 子平衡问题,不论是理论与方法都需要进一步研究。 平面或空间机构中包含有往复运动和平面或空间一般运动的构件,其质心沿一封闭曲线运动。根 据机构的不同结构,可以应用附加配重或附加构件等方法,全部或部分消除其振颤力。但振颤力 矩的全部平衡较难实现。 机械运转过程中能量的平衡和分配关系包括:机械效率的计算和分析,调速器的理论和设计,飞 轮的应用和设计等。 机械振动的分析是机械动力学的基本内容之一,现已发展成为内容丰富、自成体系的一门学科。 机构分析与机构综合一般是对机构的结构和运动而言,但随着机械运转速度提高,机械动力学已 成为分析与综合高速机构时不可缺少的内容。
机械运动传动系统的动力学研究
机械运动传动系统的动力学研究
动力学是机械传动系统的重要研究方向之一,它研究的是机械系统在给定外力作用下的运动规律、力学特性以及能量转换等问题。机械运动传动系统的动力学研究对于设计优化传动系统、提高传动效率、探索新的传动方式等具有重要意义。
动力学研究中的一个关键问题是系统的运动学分析,即确定系统中各个零件的位置、速度和加速度等运动参数。在机械运动传动系统中,常见的传动方式包括齿轮传动、皮带传动、链条传动等。在这些传动系统中,通过分析各个传动部件的运动学特征,我们可以得到参与传动的零件之间的转角、线速度、角速度和加速度等信息。这些信息对于系统的动力学分析和优化设计具有重要意义。
动力学研究的另一个重要问题是系统的动力学分析,即确定系统在给定外力作用下的运动规律和力学特性。在机械运动传动系统中,外力包括由驱动装置提供的输入动力和由系统内部摩擦、惯性产生的阻力。通过分析系统各个部件之间的力学关系,我们可以得到各个部件之间的相对运动规律,并进而计算出系统的总体运动规律和力学特性。这些信息对于系统的性能评估、传动效率的提高、故障分析等具有重要意义。
在动力学研究中,需要应用到许多基本的力学原理和概念。其中,牛顿第二定律是动力学分析的基础,它描述了物体的运动状态和力的关系。通过分析每个零件所受的合力和力矩,我们可以得到各个零件的运动状态和受力情况。此外,虚功原理也是动力学分析的重要工具之一,它描述了力与位移之间的关系。通过应用虚功原理,我们可以得到系统内部各个部件之间的力学关系,并通过求解方程组来确定未知的运动参数。
机械原理论文
机械原理论文
在机械原理研究中,标题的使用是非常重要的。标题的设计应该精准地描述论文内容,吸引读者的兴趣并准确传达研究主题。然而,您提出的要求是在文中不能有标题相同的文字,这是一个具有挑战性的要求,因为标题经常被用于引出论文的各个部分和段落。
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摘要
本研究旨在探讨机械原理在xxx领域的应用。通过分析xxx现象的原因和机制,我们提出了一种创新的解决方案以改善xxx
的性能。利用理论模型和实验方法,我们对该解决方案的可行性进行了验证。结果显示,我们提出的方法在提高xxx方面取得了显著的效果。此外,我们采用了领域之外的案例研究来验证该方法的适用性。
引言
机械原理是一个关键的研究领域,它涉及各种力学和动力学原则的应用。我们的研究旨在探索机械原理在xxx领域的潜在应用,以填补现有研究的空白。我们的目标是提供一种新颖的方法来解决xxx问题,从而改善相关设备的性能。
方法
我们首先对xxx进行深入的调查和分析,以了解其根本原因和影响因素。基于这些结果,我们开发了一种新的机械原理模型,用于解决xxx问题。该模型结合了xxx的特征和机械原理的基本原则,以提供准确而高效的解决方案。我们还设计了一系列实验来验证模型的可行性,并进行了详细的数据分析。
结果
通过实验和数值模拟,我们验证了我们提出的创新方法在改善xxx方面的有效性。实验结果表明,在采用该方法后,xxx的
机械 论文
机械论文
机械工程是一门应用科学,主要研究制造、设计和操作机械的原理和技术。机械工程师通过运用科学和数学原理,研究并解决生产和工程领域的问题,提高生产力和效率。
机械工程的研究领域很广泛,包括机械设计、材料工程、流体力学、热力学、自动控制等方面。机械工程师根据需求和目标,设计和制造各种机械设备和系统,如发动机、飞机、汽车、机械制造设备等。
机械工程师在进行设计时,通常会使用计算机辅助设计软件。这些软件可以帮助工程师进行设计和分析,减少设计周期。机械工程师还需要具备一定的计算机编程和数学建模能力,以便进行系统仿真和优化。
机械工程师还需要了解材料科学,以便选择合适的材料和制造工艺。不同的材料具有不同的力学性能和耐久性,正确选择和处理材料可以提高机械设备的寿命和性能。
机械工程师的另一个重要任务是进行性能测试和故障诊断。他们使用各种工具和设备来测试和评估机械设备的性能。如果设备出现故障,机械工程师需要分析故障原因,并采取适当的措施进行修复。
机械工程师还需要具备团队合作和沟通能力。他们通常与其他工程师、制造商和供应商合作,以确保项目的成功完成。此外,机械工程师还需要关注安全和环保问题,设计和制造安全可靠
的机械设备。
总之,机械工程是一门重要且广泛应用的学科,涵盖了多个研究领域。机械工程师使用科学和技术原理,设计和制造各种机械设备和系统,提高生产效率和质量。机械工程师还需要具备团队合作和沟通能力,关注安全和环保问题,以促进社会和经济的发展。
机械运动传动系统的动力学研究
机械运动传动系统的动力学研究
机械运动传动系统是现代工业中不可或缺的一部分。它们将动力从一个位置传递到另一个位置,使得各种机械装置得以正常工作。在设计和优化机械运动传动系统时,动力学研究是至关重要的,它能够帮助我们理解机械系统中的力和运动之间的关系。
一、动力学基础
首先,让我们了解一下机械运动传动系统的一些基本概念。动力学研究主要关注系统内部的力和运动之间的相互作用。在机械系统中,力是由运动传递的,同时运动也会受到力的作用。
动力学的核心是牛顿第二定律,它揭示了力和运动之间的数学关系。根据牛顿第二定律,物体的加速度与作用在物体上的力成正比,与物体的质量成反比。这个定律可以用以下公式表示:F = m * a,其中F是作用力,m是物体的质量,a是物体的加速度。
二、运动传动的类型
机械运动传动系统可以分为几种类型,包括直线运动传动和旋转运动传动。直线运动传动是指通过不同构件间的直线运动来传递动力。例如,滑块、连杆和齿轮等构件可用于直线运动传动。
旋转运动传动是将动力通过旋转运动传递。例如,齿轮、传动带和链条等构件常常被用于旋转运动传动。这些传动系统可以帮助改变速度和扭矩,以满足不同的机械需求。
三、动力学分析
要进行机械运动传动系统的动力学研究,我们需要进行动力学分析。在动力学分析中,我们需要了解机械系统的运动特性、力的大小和方向以及力的传递方式。
在分析机械系统的运动特性时,我们通常会使用运动学。运动学研究物体在空
间中的位置、速度和加速度变化。通过对物体的运动学分析,我们可以得到关于它们在机械系统中的位置和运动速度的信息。
(动力机械及工程专业论文)车用发动机动态试验方法与动态性能的研究
伽仞佃邮∞棚∞o 功
冒邑基
对发动机转矩估计可以实时在线进行,也可以针对混合动力系统中使用的发动机,将其转矩以MAP形式存入ECU中,以便即时调用。可以根据设定的人工神经网络模型的结构和参数,构建发动机动态转矩神经网络预测模型。运用己训练好的神经网络预测模型,按照设定工况点,进行发动机动态输出转矩估计。如图6一15为发动机加载时,节气门开度变化率为100%/s的输出转矩估计。
图6—15节气门开度增加变化率为100%/s时动态工况转矩估计MAP
通过第5章所述的发动机动态性能试验,可以为发动机动态转矩神经网络预测模型的构建提供基础数据,同时也可以对该模型进行试验的验证。如图6一17为实际发动机加载试验时,节气门开度交化率为100%/s的输出转矩。
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图6—16节气门开度增加变化率为100%/s时的发动机转矩MAP
ห้องสมุดไป่ตู้ 图6一I发动机稳态转矩输出MAP
混合动力汽车的核心技术是混合动力系统的设计与控制。并联混合动力系统在各个工作模式切换过程中有可能造成发动机和电机的目标转矩突变,需要研究在发动机和电机达到各自的目标转矩之前,如何控制发动机和电机协调工作,从而保证发动机和电机输出的转矩之和不产生较大的波动,并符合驾驶员对驱动转矩的需求,满足车辆的动力性和驾驶舒适性嘲。当系统以并联式混合动力系统工作时,其控制中的难点问题之一是状态切换过程中如何使发动机和电动机协调工作从而保持动力传递平稳。利用电动机转矩补偿发动机转矩的方法可以很好地减小状态切换过程中发动机和电动机转矩之和的波动以及车速加速度的波动,并保证状态切换过程中动力传递的平稳性。因此要实时、准确的对发动机转矩进行估计∞’删.
机械系统动力学分析
机械系统动力学分析
随着科技的不断发展,机械系统在现代工业中扮演着重要的角色。机械系统动力学分析是研究机械系统运动过程中各种力学量关系的一门学科。它通过建立和求解系统的运动方程,从而揭示机械系统的运动规律和性能。
机械系统动力学分析的核心是运动方程的建立。首先需要假设机械系统为刚体或柔体,然后利用牛顿第二定律或拉格朗日方程等方法,建立系统的运动方程。这一过程需要考虑到各种力的作用,如重力、摩擦力、弹簧力等。同时,还需考虑到系统的几何形状和质量分布等因素。通过建立系统的运动方程,我们可以了解到系统的力学特性,如系统是否稳定、是否满足动能守恒定律等。
其次,机械系统动力学分析需要进行求解运动方程的过程。对于简单的系统,可以直接求解解析解。然而,对于复杂的系统,往往需要借助于计算机仿真等方法来求解近似解。计算机仿真可以通过数值方法,如欧拉法或龙格库塔法,离散化系统的运动方程,并进行数值求解。仿真的结果可以为系统的设计和优化提供参考。
除了求解运动方程,机械系统动力学分析还需要考虑系统的振动特性。振动是机械系统中常见的现象,它对于系统的性能和稳定性有重要影响。为了了解系统的振动特性,可以通过频率分析来得到系统的自然频率和共振频率。自然频率是指系统在没有外部激励下,自发产生振动的频率。共振频率则是指系统在外部激励下,振动响应最大的频率。通过研究自然频率和共振频率,我们可以判断系统是否具有足够的稳定性,并设计合适的减振措施。
此外,机械系统动力学分析还需要考虑系统的动态响应。动态响应是指系统对于外界激励的响应情况。在系统受到外界激励时,系统的运动方程会发生变化,此时需要重新建立新的方程来进行分析。通过研究系统的动态响应,我们可以了解到系统的稳定性、阻尼特性和响应时间等指标。这些指标可以为系统设计和控制提供重要的依据。
机械系统动力学论文
基于拉格朗日方程的受控五杆机构动力学分析
2009125031 甄伟
摘要:分析平面刚性受控五杆机构实现任意给定运动时的补偿运动及运动动力学特性,并建立基于拉格朗日方程的受控五杆机构动力学模型。通过给定精确实现的运动,求的其补偿位移、速度、加速度,然后利用该动力学模型求出实际给定运动时曲柄所需的平衡力矩和受控原动件所需推力,为控制系统驱动原件的选择提供依据。
关键词:受控五杆机构 拉格朗日方程 动力学模型 动力学分析
我们所研究的力学问题,基本上以牛顿运动定律来求解的。但是,用牛顿定律来求质点系的运动问题时,往往需要解算大量的微分方程组,如果质点受到约束,则因约束力都是未知的,因此增加了问题的复杂性。随着工业革命的发展,在工程技术上迫切需要解决这类问题的方法,于是,便诞生了拉格朗日等人开创的一系列处理力学问题的新方法—分析力学,其中,包括虚功原理、拉格朗日方程、哈密顿原理等。
具有一个受控原动件的五杆机构是一个二自由度机构,让其中的一个原件作匀速运动,而控制另一个原动件使其按给定要求做补偿运动,从而精确实现任意给定的运动。本文将深入分析平面刚性受控五杆机构的运动动力学特性,建立基于拉格朗日方程的系统动力学模型。
1 受控五杆机构的机构综合与补偿运动分析
要精确实现任意给定运动首先必须利用给定的函数或轨迹用最优综合的方法给出一个初始四杆机构。
在初始四杆机构的基础上,引进受控原动件,并按照给定运动计算受控运动件的补偿运动,进一步求得补偿运动的位移s 以及曲柄在一定转速下的补偿运动的速度v 、加速度a 。
机械系统的动力学分析
机械系统的动力学分析
机械系统是由各种部件组成的复杂结构,它们间的相互作用决定了机械系统的
运动和性能。为了更好地了解和优化机械系统的运行,我们需要进行动力学分析。动力学分析是研究机械系统在外力作用下的运动规律和力学性质的重要方法。
动力学分析的基础概念是力和运动。力是机械系统中最基本的因素之一,它的
作用可以使机械系统发生位移或变形。而运动是机械系统的一种状态,描述了机械系统中各个部件之间的相对运动方式和位置关系。
在进行动力学分析时,我们需要建立数学模型来描述机械系统的运动和力学行为。其中,最常用的方法就是拉格朗日动力学和牛顿动力学。
拉格朗日动力学是以拉格朗日函数为基础的动力学分析方法。拉格朗日函数考
虑了系统的动能和势能,并通过最小作用量原理确定了系统的运动方程。通过求解拉格朗日方程,可以得到系统的运动轨迹和各个部件受力情况。
而牛顿动力学是以牛顿第二定律为基础的动力学分析方法。牛顿第二定律描述
了力对物体运动的影响,它告诉我们力等于质量乘以加速度。通过应用牛顿第二定律,可以得到系统的运动方程和受力情况。
动力学分析还需要考虑机械系统的约束条件。约束条件是指机械系统中各个部
件之间的约束关系,包括几何约束和运动约束。几何约束描述了部件之间的位置关系,如平面约束、直线约束等;而运动约束描述了部件之间的相对运动关系,如滚动约束、滑动约束等。通过考虑约束条件,可以得到系统的约束运动方程和约束受力情况。
不同的机械系统有不同的动力学特点。例如,杆件系统是一种常见的机械系统,它由多个连杆和关节组成。对于杆件系统的动力学分析,可以利用杆件体系的运动方程和受力条件,求解系统的运动轨迹和关节的受力情况。
[整理]动力学论文
机械动力学的产生现状及发展前沿
机械动力学是研究机械在运转过程中的受力、机械中各构件的质量与机械运动之间的相互关系,是现代机械设计的理论基础,同时也研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系。
人类成为“现代人”的标志是制造工具。石器时代的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单粗糙的工具是后来出现的机械的先驱。从制造简单工具演进到制造由多个零件、部件组成的现代机械,经历了漫长的过程。早在公元前,中国已在指南车上应用复杂的齿轮系统,在被中香炉中应用了能永保水平位置的十字转架等机件。古希腊已有圆柱齿轮、圆锥齿轮和蜗杆传动的记载。但是,关于齿轮传动瞬时速比与齿形的关系和齿形曲线的选择,直到17世纪之后方有理论阐述。
动力是发展生产的重要因素。17世纪后期,随着各种机械的改进和发展,随着煤和金属矿石的需要量的逐年增加,人们感到依靠人力和畜力不能将生产提高到一个新的阶段。1765年瓦特发明了有分开的凝汽器的蒸汽机,降低了燃料消耗率。1781年瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机,扩大了蒸汽机的应用范围。蒸汽机的发明和发展,使矿业和工业生产、铁路和航运都得以机械动力化。蒸汽机几乎是19世纪唯一的动力源。20世纪初,电动机已在工业生产中取代了蒸汽机,成为驱动各种工作机械的基本动力。生产的机械化已离不开电气化,而电气化则通过机械化才对生产发挥作用。
19 世纪英国数学家汉密尔顿用变分原理推导出汉密尔顿正则方程,此方程是以广义坐标和广义动量为变量,用汉密尔顿函数来表示的一阶方程组,其形式是对称的。用正则方程描述运动所形成的体系,称为汉密尔顿体系或汉密尔顿动力学,它是经典统计力学的基础,又是量子力学借鉴的范例。汉密尔顿体系适用于摄动理论,例如天体力学的摄动问题,并对理解复杂力学系统运动的一般性质起重要作用。拉格朗日动力学和汉密尔顿动力学所依据的力学原理与牛顿的力学原理,在经典力学的范畴内是等价的,但它们研究的途径或方法则不相同。直接运用牛顿方程的力学体系有时称为矢量力学;拉格朗日和汉密尔顿的动力学则称为分析力学。动力学的基本内容动力学的基本内容包括质点动力学、质点系动力学、刚体动力学、达朗贝尔原理等。
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上海大学2015 ~2016学年秋季学期研究生课程考试
课程名称:机械动力学课程编号: 09Z078001 论文题目: 机械动力学在机械行业的应用与发展
研究生姓名: 学号:
论文评语:
成绩: 任课教师: 刘树林
评阅日期:
机械动力学在机械行业中的应用及发展
(上海大学机电工程与自动化学院,上海200072)
摘要:机械动力学在实际中的应用有很多方面,应用在机械行业是一个主要方向。机械动力学是数控机床和机器人实现智能化发展的基础之一。本文在阐述机械动力学发展的基础上,结合机器人中的实际应用重点分析。另外,引用最优控制理论的分析方法将会对机械动力学分析有着很大的促进作用。
关键字:机械动力学,机器人,智能化,最优控制
The application and development of mechanical dynamics
in machinery industry
(Mechanical and electrical engineering and automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China)
Abstract: Mechanical dynamics in the actual application has many aspects, the application in the machinery industry is a main direction.Mechanical dynamics is one of the foundation for the development of the intelligence of NC machine and robots.In this paper, on the basis of the mechanical dynamics development, we are talking about robots combined with actual application.In addition,the reference analysis method of the optimal control theory will play great role in promoting of mechanical dynamics analysis.
Key words: mechanical dynamics; robots; the intelligence;the optimal control
德国政府于2013年提出“工业4.0”的概念(1),推出不久,便引起了全球广泛的关注。“工业4.0”的三大主题:智能工厂、智能生产、智能物流。都离不开智能二字,未来的工业发展的目标也是智能化。中国也在加紧制定自己未来“工业4.0”的发展规划。那么,说到智能工厂、智能生产具体到实际中就是数控机床和机器人的智能化发展。而机械动力学是实现上述规划的发展动力和基础。
1 引言
随着工业的不断发展,机械行业在不断进步的同时(2),也呈现出了一些显著特点是,自动调节和控制装置日益成为机械不可缺少的组成部分。机械动力学的研究对象已扩展到包括不同特性的动力机构和控制调节装置在内的整个机械系统,控制理论已渗入到机械动力学的研究领域。高速、精密机械设计也都呈现了不同的特点,为了保证机械的精确度和稳定性,构件的弹性效应已成为设计中不容忽视的因素。例如,数控机床、机器人、车辆等设计。在某些机械的设计中,已提出变质量的机械动力学问题。各种模拟理论和方法以及运动和动力参数的测试方法,日益成为机械动力学研究的重要手段。
1.1 机械动力学研究的内容
任何机械,在存在运动的同时,都要受到力的作用。所谓机械动力学就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。详细的机械动力学研究方向可以分为以下六点:
(1)在已知外力作用下,求具有确定惯性参量的机械系统的真实运动规律;分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力;研究回转构件和机构平衡的理论和方法;机械振动的分析;以及机构的分析和综合等等。
为了简化问题,常把机械系统看作具有理想、稳定约束的刚体系统处理。对于单自由度的机械系统,用等效力和等效质量的概念,可以把刚体系统的动力学问题转化为单个刚体的动力学问题;对多自由度机械系统动力学问题一般用拉格朗日方程(Lagrange)求解。机械系统动力学方程常常是多参量非线性微分方程,只在特殊条件下可直接求解,一般情况下需要用数值方法迭代求解许多机械动力学问题可借助电子计算机分析计算机根据输入的外力参量、构件的惯性参量和机械系统的结构信息,自动列出相应的微分方程并解出所要求的运动参量。
(2)分析机械运动过程中各构件之间的相互作用力。这些力的大小和变化规律是设计运动副的结构、分析支承和构件的承载能力以及选择合理润滑方法的依据。在求出机械真实运动规律后可算出各构件的惯性力,再依据达朗伯原理用静力学方法求出构件间的相互作用力。(3)研究回转构件和机构平衡的理论和方法。平衡的目的是消除或减少作用在机械基础上周期变化的振颤力和振颤力矩。对于刚性转子的平衡已有较成熟的技术和方法:对于工作转速接近或超过转子自身固有频率的挠性转子平衡问题,不论是理论和方法都需要进一步研究。
平面或空间机构中包含有往复运动和平面或空间一般运动的构件。其质心沿一封闭曲线运动。根据机构的不同结构,可以应用附加配重或附加构件等方法全部或部分消除其振颤力但振颤力矩的全部平衡较难实现优化技术应用于机构平衡领域已经取得较好的成果。
(4)研究机械运转过程中能量的平衡和分配关系。这包括:机械效率的计算和分析;调速器的理论和设计;飞轮的应用和设计等。
(5)机械振动的分析研究是机械动力学的基本内容之一。它已发展成为内容丰富、自成体系的一门学科。
(6)机构分析和机构综合一般是对机构的结构和运动而言,但随着机械运转速度的提高,机械动力学已成为分析和综合高速机构时不可缺少的内容。
1.2 机械动力学在现代机械系统中的发展
现代机械系统中应用分析、仿真设计和控制越来越多,使得机械动力学的研究范围在不断扩大,形成了许多的分支领域,如:机床动力学、车辆动力学、转子动力学、机器人动力学、弹性机构动力学等。
(1)机床动力学。对精密机床来说,加工精度时很重要的一个指标,而机床的震动则严重破坏了机床的加工精度。切削过程中产生的复杂的激振力,传动系统中的齿轮、滚动轴承等则是机床的内部振动源。机床动力学的研究内容为:机床的动力源分析、机床振动的动力学模型和振动分析,及机床的动态设计。
(2)车辆动力学。随着车辆的高速化,安全性和舒适性变得十分重要。而出现了许多独有的动力学问题,例如:带有锥度的车轮子铁轨上的振动会导致列车的蛇形运动,它会激发车辆的横向运动;高速列车在大区率弯道上的运动时涉及车辆安全的重大课题;为提高轿车的舒适性,最新的研究趋向时车架振动的主动控制,即根据每时刻的路面激励情况和运动状态,随时调整振动系统元件的参数,使其永远处于最佳的减震状态。
(3)转子动力学。汽轮机、发电机、电动机、离心机等旋转机械,转子是其工作的主体。为了提高机械的工作效率和容量,这类机械的转速日益提高。抑制转子系统的振动时关键问题。特别是大型汽轮发电机组转子,由于振动造成的破坏会给国民经济造成重大损失。