机械系统动力学绪论资料.ppt

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1、机械动力学第一章绪论§1－1机器动态性能广义讲：动刚度动精度热稳定性习惯讲：动力特性动刚度具体讲：抵抗振动的能力抗振性加工质量稳定性切削效率[1-1]§1－2机械动力学的基本内容屈维德说：振动设计、系统识别和环境预测三者可概括为现代机械动力学研究的基本内容1.振动设计（动态设计）：已知激励，规定响应要求，设计系统的振动特性●又称动力学的逆问题●反复试凑修改的过程[1-2]2.系统识别：已知激励，给定系统，测试响应用测试数据与数学分析相结合方法确定振动系统数学模型●已知机械结构运动方程一般形式时，系

2、统识别简化为参数识别●又称动力学的正问题●系统识别属动力分析范围●动力分析研究三方面问题：固有特性问题（系统识别参数识别）动力响应问题动力稳定性问题[1-3]3.环境预测：已知系统（特性）、响应，研究激励（振源分析故障诊断）§1－3动态问题的特点1.振动学科：物理或力学分枝基础学科解决工程中动力学问题--工程学科--振动工程2.振动工程：解决工程中动态问题3.动态问题：动态载荷作用于动态系统，构成动态问题[1-4]4. 动态载荷：迅速变化（交变突变）的载荷5. 工程中许多问题必须作为动态问题处理6

3、.动态问题的特点a.复杂性：载荷作用的“后效性”响应对过去载荷经历的“记忆性”静载荷静变形与加载过程无关[1-5]b.危险性：共振现象自激振动（颤振）c.超常性：其现象、规律及防治方法超越生活常识（削边镗杆动力减振器）先有严谨完善理论后有工程应用参考书昆明工学院《机床动力学》ⅠⅡ清华大学《机械振动》S．A．TOBAIS《机床动力学》WILLIAMT.THOMSON《TheoryofVibrationwithApplications》师汉民等《机械振动系统》[1-6]§1－5振动的控制一.振动控制实

4、现途径1.振动工程重要分支出发点和归宿2.振动控制：利用抑制3.振动控制的五个环节(1).确定振源特征：振源位置激励特性振动特征：受迫自激振动(2)确定振动控制水平:衡量振动水平的指标（位移速度加速度应力）量（最大值均方根值）确定振动控制方法：隔振吸振阻振消振结构修改(4)振动分析与设计：建立受控对象和控制装置的力学模型，设计控制装置参数和结构控制装置：吸振器隔振器阻尼器等(5)实现[1-7]机床的振源分析框图[1-8]二.振动控制的分类1.按不同性质的振动分(1)动力响应的控制：受迫振动的控制（

5、共振）(2)动力稳定性的控制：自激振动的控制2.按不同抑制振动手段分（5种）(1)消振：消除或减弱振源（治本）●动平衡方法消除质量不平衡引起的离心力及力矩●车刀颤振冷却剂减少车刀后刀面与工件间磨擦力（破坏产生颤振的条件）●抵消振动：由控制引起的振动抵消未加控制的原振动(2)隔振：振源与受控对象之间串加一个子系统(3)吸振：动力吸振—-受控对象上附加一个子系统[1-9](4)阻振：阻尼减振---受控对象上附加阻尼器或阻尼元件（消耗能量）(5)结构修改：修改受控对象的动力学特征参数（质量刚度阻尼参数）

6、实际存在的受控对象：结构修改问题设计阶段的受控对象：动态设计问题3.按是否要能源分(1)无源控制：被动控制(2)有源控制：主动控制[1-10]三、振动主动控制1.两类控制方式：开环闭环开环控制闭环控制开环控制：控制器中的控制规律是预先设置好，与振动状态无关闭环控制：控制器按受控对象的振动状态为反馈信息而工作2.振动主动控制系统的组成受控对象：控制对象（产品结构或系统的总称）(2)作动器：又称作动机构。提供作用力（或力矩）的装置[1-11]直接施加在受控对象或通过附加子系统作用受控对象常用作动器：伺

7、服液压式伺服气动式电磁式电动式电压式(3)控制器：核心环节实现所需的控制律其输出是驱动作动器动作的指令开环：其输入是按程序预先设置闭环：其输入通过测量系统感受受控对象的振动信息控制律：模拟电路----模拟控制数字计算机----数字控制(4)测量系统：振动信息转换并传输到控制器（传感器适调器放大器滤波器）(5)能源：为作动器提供外界能量（液压油源气源电源）(6)附加子系统：有些系统没有[1-12]3.两类振动主动控制问题:动力响应的主动控制动稳定性的主动控制四、振动主动控制的应用简介1.二十世纪20

8、年代电磁阀控制的缓冲器（雏型）2.1960年前后出现复杂振动主动控制系统---解决航空工程的振动问题59年对B—52型飞机机身侧向弯曲模态进行主动控制美国空军飞行动力实验室两项结构模态控制的研究，一项66年开始“载荷减轻与模态镇定”另一项67年开始“突风减缓与结构动力增稳系统”为飞机颤振主动抑制的研究创造了条件3.1971年9月止,B-52G、H型飞机都装上了抑制低频结构模态振动的系统.4.1980年振动主动控制的研究从航空工程扩展到其它工程领域航天工程领域：大柔性结构(大型天线太