机械系统动力学及仿真

机械系统动力学及仿真

1)机械系统动力学及仿真解决什么问题？

解决运动学、（正向/反向）动力学、静平衡问题

2)ADAMS建模时分为哪几个阶段？

物理建模→数学建模→问题求解→结果处理

3)机械系统有哪几类（部分）组成？

零部件、约束、弹簧阻尼器、负载、驱动

4)描述系统质量特性的参数

质量、质心、转动惯量、惯性积

5)何为阻尼？怎样分类？单位？

阻尼是阻碍系统运动，消耗系统能量的各种因素的总称。分为粘性阻尼和非粘性阻尼。

单位：N.S/m（F=CV→C=F/V）

6)系统运动激励分为哪两类？

周期激励和非周期激励

7)什么是广义坐标？

系统运动能够用一组独立的坐标来描述，这一组独立的坐标成为广义坐标。

【能够完备地描述系统运动的一组独立参变量，称为广义坐标。广义坐标具有两个特性，一是完备性，即能够完全地确定系统在任意时刻的位置或形状；二是独立性，即各个坐标都能在一定范围内任意取值，其间不存在函数关系。】

8)牛顿第二定律建模时包括哪几个元件？

惯性元件、弹性元件、阻尼元件

9)何为阻尼比？是否有单位？

相对阻尼的系数称为阻尼比，是无量单位。【ξ=

2√mk

】

10)无阻尼的弹簧质量系统的振动周期由何决定？

刚度K、质量m 【f=√k

m T=1

f

】

11)简单模型指几何形状简单的模型，复杂模型指几何形状复杂的模型。对错？为何？

错。简单模型指物理特性简单，复杂模型指物理特性复杂。

12)质量、弹簧、阻尼系统在一定初始条件下产生的运动与阻尼比有何关系？

P73

13)牛顿第二定律建立质量、弹簧组成的系统建模中，坐标原点取平衡位置与原长有何区别？

为何？

P166

14)刚度K确定

1 K =

1

K1

+

1

K2

K =K 1+K 2 15) 确定广义坐标

广义坐标的完备性和独一性决定了广义坐标的数量与系统自由度是一致的。 16) 拉格朗日建模时，零势能点的确定是否会影响结果？为何？

P168 17) 三线摆法测量转动惯量的原理是什么？误差由何产生？如何消除？

])[(42002102

01T m T m m H gRr

J J J -+=

-=π

通过长度、质量和时间的测量，便可求出刚体绕某轴的转动惯量。

误差为三线摆系统误差、测量时产生的误差如上下圆盘的半径、物体的质量、周期。 消除方法：【1】增加三线摆长、控制下圆盘的摆幅，减小因近似而产生的误差。【2】保证下圆盘为定轴摆动，限制因测量产生的误差。【3】在同一摆上测量与测量与复杂构件高度相仿、质量相同，且形状规则（可以利用理论公式来求得其转动惯量）、质量分布均匀砝码的转动惯量，与理论结果进行比较，对测量结果进行标定、修正。 18) ADAMS 中形位描述连中连体坐标与基坐标的关系？（画图说明）

19)ADAMS中约束方程分为哪几类？

运动学约束方程、驱动约束方程、速度和加速度约束方程

20)等效转动惯量是什么？与类速度的关系？

在动能相等的条件下，机构各构件转动惯量可用等效构件所具有的绕其转动轴线的假想转动惯量来代替，此假想转动惯量称为机构的等效转动惯量。

类速度是位移函数对广义坐标的导数。

21)机械系统动力学的研究意义：

研究机械系统动力学是为了满足机械产品高速化、精密化、轻量化的设计要求。高速化是现代机械产品最为突出的特征之一，为了满足高速化机械产品的设计质量，动力学分析方法从动态静力分析发展到动力分析和弹性动力分析，分析的复杂程度也越来越高；

精密化要求机械的实际运动尽可能与期望运动相一致，满足在高速运动下的精确定位；

现代机械产品对节能，节材的要求十分严格，而材质的改善和产品的轻量化，可在满足高速化和精密化之下节约成本。

22)机械系统动力学的研究任务：

运动学、静力学、静平衡。

23)机械系统动力学可解决的问题：

振动问题：确定系统的固有频率，预防共振的发生；

计算系统的动力响应：确定机械或结构受到的动载荷或振动的能量水平；

隔振、消振：消除振动的影响；

控制振动：研究自激振动及其他不稳定振动产生的原因，从而有效地加以控制。

计算题

1)牛顿第二定律建立简单机械系统微分方程。（求解二阶常微分方程）

①弹簧、质量、阻尼

P56 P73

②单摆

P38 P46 无需自己总结

2)牛顿第二定律建立复杂机械系统微分方程。（取分离体列方程，不求解）

P129

3)拉格朗日方程（平面质点系）

P37

4)拉格朗日方程（平面刚体——齿轮传动）【位置函数→类速度→等效转动惯量→能量】

5)齿轮等效转动惯量求解