机械动力学

1·什么是机械动力学？研究机械动力学的目的是什么
答：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过程中产生的力，并从力和运动相互作用的角度进行机械的设计与改进的科学。

研究目的：分析和综合两个方面，分析：研究现有的机械；综合：设计新机械使之达到给定的运动学,动力学要求
2·什么是机械动力学的正问题？什么是机械动力学的反问题？
正问题：给定机械的输入力合阻力的变化规律，求解机器的实际运动规律
反问题：已知机构的运动和阻力，求解应施加于原动构件上的平衡力，以及各运动副的反力 3·什么是动态静力分析？
答：根据达朗贝尔原理，将惯性力计入静力平衡方程，来求出为平衡静载荷和动载荷而需要在驱动构件上施加的输入力或力矩，以及各运动副中的反作用力，这种分析方法为动态静力分析
4·什么是机械的平衡？平衡的目的？惯性力对机械的不良作用？
答：使机械中的惯性力得到平衡，这个平衡为机械的平衡
平衡目的：消除或者部分消除惯性力对机械的不良作用，从而减轻机械振动，改善机械工作性能，提高机械工作质量，延长机械使用寿命，减轻噪音污染
不良作用包括：（1）惯性力在机械各运动副中产生附加的动压力增加运动副的摩擦磨损从而降低机械的效率和寿命
（2）惯性力的大小和方向产生周期性的变化引起机械及基础发生振动使机械工作精度和可靠性下降，也造成零件内部的疲劳损坏。

当振动频率接近振动系统的固有频率时会产生共振，从而引起其机器和厂房的破坏甚至造成人员伤亡
5·什么是摆动力和摆动力矩
答：摆动力为机构所有运动构件惯性力之合力。

摆动力矩为机构所有运动构件惯性载荷的合力矩
6·什么是静代换？什么是动代换？
答：使惯性力保持不变的代换为静代换;使惯性力和惯性力矩均保持不变的代换为动代换 7·质量代换三个条件：1.各代换质量综合应等于原来构件的质量2.各代换质量的总质心应与原来的质心相重合 3.各代换质量对坐标原点的转动惯量之和应等于原构件对坐标原点的转动惯量
8·机械的不完全平衡：只考虑惯性力平衡，而不考虑惯性力矩平衡的平衡方法
机械的完全平衡：使摆动力和摆动力矩均为零的平衡方法
完全平衡的条件：
n x i i i=1m x =0F =-∑ ； ..
n y i=1F 0y i m i =-=∑；n-1......
i z i i i i=1F x y y )0i i i m x J =--+∅=∑【（】
达到完全平衡的方法：利用机构对称平衡和平衡质量平衡
完全平衡优点：减少惯性载荷的影响 缺点：导致机械结构复杂，机械质量大为增加 9·机械的开始运动到终止运动分为哪三个阶段，各是什么特点
1） 启动阶段 驱动力功大于阻力功，机械的动能增加，速度加快
2） 稳定运行阶段 在这个运动循环中驱动力功等于阻力功，动能的总变化等于零。

机械
系统的速度在某平均值上做周期性波动
3） 停车阶段 驱动力等于零，驱动力功小于阻力功，启动时积累的动能减少到零，机械
系统的速度下降到零
10·什么是机械系统的运动方程，其用途是什么？说明多自由度机械系统运动微分方程的建设
答：建立机械系统的运动规律的函数式称为机械系统运动方程。

用于研究机械系统在外力作用下的运动规律及其速度调节原理。

建立多自由度机械系统运动微分方程时通常用拉格朗日方程进行动力学分析，即先选定系统的广义坐标，然后列出系统动能，势能和广义力的表达式，代入到拉格朗日方程中，即可导出系统的动力学方程
11·什么是机械系统的质量（等效惯量）·等效驱动力（或力矩）和等效阻力（阻力矩）答：在机械系统中选一个构件，根据质点系动能定理把该系统视为一个整体。

将作用于该系统的所有外力及所有质量和转动惯量向所选构件转化，这个构件称为等效构件。

转化到这个构件上的质量或者转动惯量称为等效质量或等效转动惯量；转化到这个构件上驱动力（或驱动力矩）和（或阻力矩）称为等效驱动力（或等效驱动力矩）和等效阻力（或等效阻力矩）12·建立等效构件所遵循的原则是：1）等效构件具有的动能应等于机械中各构件所具有的动能综合
2）作用在等效构件上的等效力和等效力矩所作的功应等于作用在各构件上的外力和外力矩所作的功之和
13·等效动力学模型：由等效构件和机架组成，在功和动能方面与实际机械系统全面等效的模型
14·机械系统速度波动如何调节？
答周期性速度波动的机械系统通常采用飞轮调节
调节目的：保证机械的稳定运转，消除动载荷的影响
15·采用飞轮调速是否能完全消除速度波动？试举出几种因速度波动产生不良影响的实例答：采用飞轮不能完全消除机械系统的的周期性速度波动。

因为飞轮是一个转动惯量较大的盘形零件，可以起到储能和释放能量的作用，可以对周期性速度波动幅度加以调节，调节的能力取决于飞轮转动惯量的大小，而在理论上当转动惯量无穷大时，速度波动变化才能无限小，所以不能完全消除只是调节
例如：数控车床主轴速度，碎石机，金属切削机床
16·什么是盈功，亏功，最大盈亏功，求最大盈亏功在飞轮设计中的用途是什么
盈功：当驱动功大于阻抗功时，驱动功比阻抗功多余的部分称为盈功。

当阻抗功大于驱动功时，驱动功比阻抗功少的部分称为亏功。

最大盈亏功时在整个周期中最大盈功与最大亏功之差称为最大盈亏功
用途：在已知平均角速度和速度不均匀系数时，据最大盈亏功，可求得等效构件上所需要的等效转动惯量，最后求得飞轮所需的转动量来设计飞轮
17·什么是平均速度？什么是不均匀系数，不均匀系数是否选的越小越好？
答：最大最小速度的平均值。

周期性速度波动的程度通常用运转不均匀系数表示。

不是，因为过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重，而且不均匀系数不可能为零，即安装飞轮后机械的速度仍有波动，只是幅度有所减小而已。

18·为什么要研究机械系统的弹性动力学？
答：随着机械向轻量化方向发展，构件的柔度加大，随着机械向高速化方向发展，惯性力急剧增大。

在这种情况下，构件的弹性变形可能给机械的运动输出带来误差，对于一些高精度的机械，就必须计入这种弹性变形对精度的影响。

在这种情况下，传统的把构件视为刚体的分析方法已不能满足要求，因此必须研究计入构件弹性的动力分析方法---弹性动力学19·建立对自由度振动系统微分方程的常用方法有哪些？
建立多自由度振动系统微分方程的方法有很多，最常用的是根据牛顿定律来建立振动方程和用拉格朗日方程来导出振动方程两种方法。