機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)緒論資料.ppt

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1、機(jī)械動(dòng)力學(xué)第一章緒論§1－1機(jī)器動(dòng)態(tài)性能廣義講：動(dòng)剛度動(dòng)精度熱穩(wěn)定性習(xí)慣講：動(dòng)力特性動(dòng)剛度具體講：抵抗振動(dòng)的能力抗振性加工質(zhì)量穩(wěn)定性切削效率[1-1]§1－2機(jī)械動(dòng)力學(xué)的基本內(nèi)容屈維德說：振動(dòng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)識(shí)別和環(huán)境預(yù)測三者可概括為現(xiàn)代機(jī)械動(dòng)力學(xué)研究的基本內(nèi)容1.振動(dòng)設(shè)計(jì)（動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)）：已知激勵(lì)，規(guī)定響應(yīng)要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的振動(dòng)特性●又稱動(dòng)力學(xué)的逆問題●反復(fù)試湊修改的過程[1-2]2.系統(tǒng)識(shí)別：已知激勵(lì)，給定系統(tǒng)，測試響應(yīng)用測試數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)分析相結(jié)合方法確定振動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型●已知機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程一般形式時(shí)，系

2、統(tǒng)識(shí)別簡化為參數(shù)識(shí)別●又稱動(dòng)力學(xué)的正問題●系統(tǒng)識(shí)別屬動(dòng)力分析范圍●動(dòng)力分析研究三方面問題：固有特性問題（系統(tǒng)識(shí)別參數(shù)識(shí)別）動(dòng)力響應(yīng)問題動(dòng)力穩(wěn)定性問題[1-3]3.環(huán)境預(yù)測：已知系統(tǒng)（特性）、響應(yīng)，研究激勵(lì)（振源分析故障診斷）§1－3動(dòng)態(tài)問題的特點(diǎn)1.振動(dòng)學(xué)科：物理或力學(xué)分枝基礎(chǔ)學(xué)科解決工程中動(dòng)力學(xué)問題--工程學(xué)科--振動(dòng)工程2.振動(dòng)工程：解決工程中動(dòng)態(tài)問題3.動(dòng)態(tài)問題：動(dòng)態(tài)載荷作用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)成動(dòng)態(tài)問題[1-4]4.?動(dòng)態(tài)載荷：迅速變化（交變突變）的載荷5.?工程中許多問題必須作為動(dòng)態(tài)問題處理6

3、.動(dòng)態(tài)問題的特點(diǎn)a.復(fù)雜性：載荷作用的“后效性”響應(yīng)對(duì)過去載荷經(jīng)歷的“記憶性”靜載荷靜變形與加載過程無關(guān)[1-5]b.危險(xiǎn)性：共振現(xiàn)象自激振動(dòng)（顫振）c.超常性：其現(xiàn)象、規(guī)律及防治方法超越生活常識(shí)（削邊鏜桿動(dòng)力減振器）先有嚴(yán)謹(jǐn)完善理論后有工程應(yīng)用參考書昆明工學(xué)院《機(jī)床動(dòng)力學(xué)》ⅠⅡ清華大學(xué)《機(jī)械振動(dòng)》S．A．TOBAIS《機(jī)床動(dòng)力學(xué)》WILLIAMT.THOMSON《TheoryofVibrationwithApplications》師漢民等《機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)》[1-6]§1－5振動(dòng)的控制一.振動(dòng)控制實(shí)

4、現(xiàn)途徑1.振動(dòng)工程重要分支出發(fā)點(diǎn)和歸宿2.振動(dòng)控制：利用抑制3.振動(dòng)控制的五個(gè)環(huán)節(jié)(1).確定振源特征：振源位置激勵(lì)特性振動(dòng)特征：受迫自激振動(dòng)(2)確定振動(dòng)控制水平:衡量振動(dòng)水平的指標(biāo)（位移速度加速度應(yīng)力）量（最大值均方根值）確定振動(dòng)控制方法：隔振吸振阻振消振結(jié)構(gòu)修改(4)振動(dòng)分析與設(shè)計(jì)：建立受控對(duì)象和控制裝置的力學(xué)模型，設(shè)計(jì)控制裝置參數(shù)和結(jié)構(gòu)控制裝置：吸振器隔振器阻尼器等(5)實(shí)現(xiàn)[1-7]機(jī)床的振源分析框圖[1-8]二.振動(dòng)控制的分類1.按不同性質(zhì)的振動(dòng)分(1)動(dòng)力響應(yīng)的控制：受迫振動(dòng)的控制（

5、共振）(2)動(dòng)力穩(wěn)定性的控制：自激振動(dòng)的控制2.按不同抑制振動(dòng)手段分（5種）(1)消振：消除或減弱振源（治本）●動(dòng)平衡方法消除質(zhì)量不平衡引起的離心力及力矩●車刀顫振冷卻劑減少車刀后刀面與工件間磨擦力（破壞產(chǎn)生顫振的條件）●抵消振動(dòng)：由控制引起的振動(dòng)抵消未加控制的原振動(dòng)(2)隔振：振源與受控對(duì)象之間串加一個(gè)子系統(tǒng)(3)吸振：動(dòng)力吸振—-受控對(duì)象上附加一個(gè)子系統(tǒng)[1-9](4)阻振：阻尼減振---受控對(duì)象上附加阻尼器或阻尼元件（消耗能量）(5)結(jié)構(gòu)修改：修改受控對(duì)象的動(dòng)力學(xué)特征參數(shù)（質(zhì)量剛度阻尼參數(shù)）

6、實(shí)際存在的受控對(duì)象：結(jié)構(gòu)修改問題設(shè)計(jì)階段的受控對(duì)象：動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)問題3.按是否要能源分(1)無源控制：被動(dòng)控制(2)有源控制：主動(dòng)控制[1-10]三、振動(dòng)主動(dòng)控制1.兩類控制方式：開環(huán)閉環(huán)開環(huán)控制閉環(huán)控制開環(huán)控制：控制器中的控制規(guī)律是預(yù)先設(shè)置好，與振動(dòng)狀態(tài)無關(guān)閉環(huán)控制：控制器按受控對(duì)象的振動(dòng)狀態(tài)為反饋信息而工作2.振動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)的組成受控對(duì)象：控制對(duì)象（產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)的總稱）(2)作動(dòng)器：又稱作動(dòng)機(jī)構(gòu)。提供作用力（或力矩）的裝置[1-11]直接施加在受控對(duì)象或通過附加子系統(tǒng)作用受控對(duì)象常用作動(dòng)器：伺

7、服液壓式伺服氣動(dòng)式電磁式電動(dòng)式電壓式(3)控制器：核心環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)所需的控制律其輸出是驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器動(dòng)作的指令開環(huán)：其輸入是按程序預(yù)先設(shè)置閉環(huán)：其輸入通過測量系統(tǒng)感受受控對(duì)象的振動(dòng)信息控制律：模擬電路----模擬控制數(shù)字計(jì)算機(jī)----數(shù)字控制(4)測量系統(tǒng)：振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換并傳輸?shù)娇刂破鳎▊鞲衅鬟m調(diào)器放大器濾波器）(5)能源：為作動(dòng)器提供外界能量（液壓油源氣源電源）(6)附加子系統(tǒng)：有些系統(tǒng)沒有[1-12]3.兩類振動(dòng)主動(dòng)控制問題:動(dòng)力響應(yīng)的主動(dòng)控制動(dòng)穩(wěn)定性的主動(dòng)控制四、振動(dòng)主動(dòng)控制的應(yīng)用簡介1.二十世紀(jì)20

8、年代電磁閥控制的緩沖器（雛型）2.1960年前后出現(xiàn)復(fù)雜振動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)---解決航空工程的振動(dòng)問題59年對(duì)B—52型飛機(jī)機(jī)身側(cè)向彎曲模態(tài)進(jìn)行主動(dòng)控制美國空軍飛行動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室兩項(xiàng)結(jié)構(gòu)模態(tài)控制的研究，一項(xiàng)66年開始“載荷減輕與模態(tài)鎮(zhèn)定”另一項(xiàng)67年開始“突風(fēng)減緩與結(jié)構(gòu)動(dòng)力增穩(wěn)系統(tǒng)”為飛機(jī)顫振主動(dòng)抑制的研究創(chuàng)造了條件3.1971年9月止,B-52G、H型飛機(jī)都裝上了抑制低頻結(jié)構(gòu)模態(tài)振動(dòng)的系統(tǒng).4.1980年振動(dòng)主動(dòng)控制的研究從航空工程擴(kuò)展到其它工程領(lǐng)域航天工程領(lǐng)域：大柔性結(jié)構(gòu)(大型天線太