机械系统动力学讨论课
机械工程基础教案
机械工程基础教案第一章：机械工程概述教学目标：1. 了解机械工程的定义、发展历程和应用领域。
2. 掌握机械工程的基本要素和设计原则。
3. 了解机械工程的重要性和对社会发展的贡献。
教学内容：1. 机械工程的定义和发展历程。
2. 机械工程的应用领域和基本要素。
3. 机械工程的设计原则和重要性。
4. 机械工程对社会发展的贡献。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械工程的定义、发展历程和应用领域。
2. 案例分析法：分析机械工程的成功案例，展示机械工程对社会发展的贡献。
教学评估：1. 课堂讨论：学生能积极参与讨论机械工程的基本要素和设计原则。
2. 小组项目：学生能分组完成一个机械工程设计项目，展示其对机械工程的理解和应用能力。
第二章：机械零件与材料教学目标：1. 了解机械零件的分类和功能。
2. 掌握机械零件的设计和选材原则。
3. 了解常用机械材料的特性和应用。
教学内容：1. 机械零件的分类和功能。
2. 机械零件的设计和选材原则。
3. 常用机械材料的特性和应用。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械零件的分类和功能，以及机械零件的设计和选材原则。
2. 实验法：学生通过实验了解常用机械材料的性能和应用。
教学评估：1. 课堂练习：学生能完成机械零件设计和选材的练习题。
第三章：机械制造工艺教学目标：1. 了解机械制造的基本工艺和方法。
2. 掌握机械制造工艺参数的计算和选择。
3. 了解机械制造过程中的质量控制和安全生产。
教学内容：1. 机械制造的基本工艺和方法。
2. 机械制造工艺参数的计算和选择。
3. 机械制造过程中的质量控制和安全生产。
教学方法：1. 讲授法：讲解机械制造的基本工艺和方法。
2. 案例分析法：分析机械制造过程中的成功案例，展示质量控制和安全生产的重要性。
教学评估：1. 课堂讨论：学生能积极参与讨论机械制造工艺参数的计算和选择。
2. 小组项目：学生能分组完成一个机械制造工艺设计项目，展示其对机械制造工艺的理解和应用能力。
天津大学 机械原理与机械设计 主编张策 第十一章 机械系统动力学 ppt课件
若忽略 Med 随等效构件角速度的变化，则
MedMer11TMer2 2
若Je、Me均为等效构件角位移的周期性函数，则在其变 化的公共周期内，Med与Mer作功相等，机械的动能增量 为零。
a a [M e( d) M e(r)d ] 1 2 J a a 2 1 2 J aa 2 0
经过Je与Me变化的一个公共周期，等效构件的角速度将 恢复到原来的数值。因此，在稳定运转阶段，等效构件
b)找到 Emax、Emin 及其所在位置后，即可求得 W n 。
Wn 的求解
飞轮设计
能量指示图
任取一点为起点，按一定的比例用矢量依次表示相应位置
处 Med 与 Mer 之间所包含的各块面积。盈功为正，箭头向上； 亏功为负，箭头向下。一个周期始末位置的动能相等，能量
指示图的首尾应在同一水平线上。显然，系统在 b 点动能最 小，而在 c 点动能最大；图中折线最高、最低点的距离 Amax 所代表的盈亏功即为 Wn 。
等效构件的等效质量(等效转动惯量)所具有的动能，应等 于机械系统的总动能；等效构件上的等效力(等效力矩)所 产生的功率，应等于机械系统的所有外力与外力矩所产生 的总功率。
等效力矩
等效转 动惯量
等效力
单自由度机械系 统的动力学分析
等效质量
定轴转动构件
直线移动构件
求出位移 S 或角位移 的变化规律，即可获得系统
外力与运动参数（位移、速度等）之间的函数关系式
一、拉格朗日方程
动能
势能
自由度
ddtqE i qEi U qi Fei (i 1 ,2 , ,N )
广义力
广义速度
广义坐标
多自由度机械系 统的动力学分析
ddtqE i qEi U qi Fei (i 1 ,2 , ,N )
《机械动力学》课程思政方案及实施案例
《机械动力学》课程思政方案及实施案例1. 课程简介《机械动力学》作为机械工程及相关专业的一门重要基础课程，主要研究机械系统的运动规律、受力分析及其动态性能。
课程内容涉及物理、数学、力学等多个领域，对于培养学生的科学素养、创新能力和工程实践能力具有重要意义。
2. 思政目标在《机械动力学》的教学过程中融入思想政治教育，旨在：- 加强学生社会主义核心价值观的教育，培养学生的国家使命感和社会责任感。
- 激发学生对科学研究的热情，树立正确的研究态度和学术道德。
- 培养学生团结协作、勇于创新的精神，提高解决复杂工程问题的能力。
- 引导学生将个人发展与国家需求相结合，为社会主义现代化建设贡献力量。
3. 思政方案3.1 教学内容与思政元素的融合在教学内容中嵌入思政元素，将专业知识与思想政治教育相结合。
例如：- 在讲述牛顿运动定律时，引入我国航天事业的发展历程，强调科学理论对国家科技进步的重要性。
- 在讲解动力学方程求解时，结合国家战略需求，例如高铁、飞机等交通工具的动态性能优化。
3.2 教学方法与思政教育的融合采用案例教学、讨论式教学等方法，引导学生主动思考、分析问题。
例如：- 通过分析机械系统在实际应用中的故障案例，培养学生严谨的科学态度和工程伦理意识。
- 组织学生讨论国内外先进制造技术的发展趋势，启发学生关注国家产业升级和创新驱动发展战略。
3.3 实践活动与思政教育的融合开展形式多样的实践活动，提高学生的实践能力和创新意识。
例如：- 组织学生参与科研项目或实验设计，培养学生的团队合作精神和科研能力。
- 开展机械设计竞赛等活动，鼓励学生将所学知识应用于实际问题，提升解决复杂工程问题的能力。
4. 实施案例4.1 案例一：社会主义核心价值观教育在讲解质点运动规律时，引入“两弹一星”精神，讲述科学家们为国家和人民利益而奋斗的故事，强调爱国主义、集体主义和社会主义价值观。
4.2 案例二：学术道德与科研精神培养在动力学方程求解环节，强调学术诚信的重要性，引导学生正确引用文献，尊重他人成果。
机械系统动力学特性的模态分析
机械系统动力学特性的模态分析机械系统动力学是研究物体在受到外力作用下的运动规律和机械系统动态特性的学科。
其中，模态分析是一种重要的方法，用于研究机械系统的固有振动特性。
本文将介绍机械系统动力学特性的模态分析方法及其应用。
一、模态分析的基本概念模态分析是研究机械系统振动模态的一种方法。
模态是指机械系统在自由振动状态下的振动形式和频率。
模态分析通过分析机械系统的初始条件、约束条件和外力等因素，确定机械系统的固有频率和振型，并进一步得到机械系统的振荡特性。
二、模态分析的基本步骤模态分析一般包括以下几个步骤：1. 系统建模：根据实际情况，将机械系统抽象为数学模型，包括质量、刚度、阻尼等参数。
2. 求解特征值问题：通过求解系统的特征值问题，得到系统的固有频率和振型。
3. 模态验算：将得到的固有频率和振型代入原始方程，验证其是否满足振动方程。
4. 模态分析：通过对系统的振动模态进行进一步分析，得到系统的动态响应和振动特性。
三、模态分析的应用模态分析在机械工程领域有广泛的应用。
主要包括以下几个方面：1. 结构优化设计：通过模态分析，可以评估机械系统的固有频率和振型，判断系统是否存在共振现象或其他异常振动情况，为结构设计提供依据。
2. 动力学特性分析：通过模态分析，可以了解机械系统的振动特性，包括固有频率、阻尼特性和模态质量等指标，为系统的动力学性能评估和优化提供依据。
3. 故障诊断与预测：模态分析可以用于机械系统的故障诊断和预测。
通过对机械系统振动模态的变化进行监测和分析，可以判断系统是否存在故障，并提前发现潜在的故障。
4. 振动控制技术：通过模态分析，可以了解机械系统振动的特征，并采取相应的振动控制措施。
比如调节系统的阻尼、改变系统的刚度等，来减小系统的振动幅度，提高系统的稳定性和工作性能。
四、模态分析存在的问题与挑战模态分析作为一种成熟的技术方法，仍然面临一些问题和挑战。
例如，模态分析需要对机械系统进行精确的建模，包括质量、刚度和阻尼等参数的准确度和全面性。
《机械设计基础》教案
《机械设计基础》教案一、教学目标1. 知识与技能：（1）了解机械设计的基本原理和方法；（2）掌握机械零件的主要参数和选型依据；（3）熟悉机械系统的运动分析和动力分析；（4）能够运用机械设计软件进行简单的机械设计。
2. 过程与方法：（1）通过案例分析，培养学生的创新意识和解决问题的能力；（2）利用模拟实验和实际操作，提高学生的动手能力和实践能力；（3）采用小组讨论和课堂讲解，培养学生的团队协作和沟通能力。
3. 情感态度与价值观：（1）培养学生对机械设计的兴趣和热情；（2）增强学生对机械工程领域的认同感和责任感；（3）培养学生追求卓越、精益求精的职业精神。
二、教学内容第1课时：机械设计概述1. 机械设计的意义和任务2. 机械设计的过程和方法3. 机械设计师的要求和素质第2课时：机械零件的设计方法1. 机械零件的设计原则2. 机械零件的选材和加工3. 机械零件的强度计算和校核第3课时：机械系统的运动分析1. 机械系统的自由度和平衡条件2. 机械系统的运动学分析3. 机械系统的动力学分析第4课时：机械系统的动力分析1. 机械系统的动力源和动力传递2. 机械系统的负载分析和计算3. 机械系统的动力性能优化第5课时：机械设计实例分析1. 机械设计案例介绍2. 机械设计案例分析3. 机械设计案例总结和启示三、教学资源1. 教材：《机械设计基础》2. 辅助材料：PPT课件、教学图样、设计软件教程3. 实验设备：机械设计实验台、测量工具、模拟实验器材四、教学过程1. 导入：通过展示实际机械产品，引发学生对机械设计的兴趣，激发学习动机。
2. 讲解：结合PPT课件和教材，讲解本节课的重点内容，引导学生主动思考和提问。
3. 案例分析：分析机械设计实例，让学生了解机械设计的过程和方法，培养学生的创新意识和解决问题的能力。
4. 实践操作：安排学生进行模拟实验或实际操作，巩固所学知识，提高学生的动手能力和实践能力。
5. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，分享学习心得和设计思路，培养学生的团队协作和沟通能力。
机械装备原理课程设计
机械装备原理课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握机械装备的基本原理，包括力学、运动学及动力学基础知识。
2. 学生能描述常见机械传动装置的类型及工作原理，如齿轮传动、皮带传动等。
3. 学生能解释机械装备中常用材料的特点及应用。
技能目标：1. 学生能运用所学的机械原理，分析和解决简单的机械装备问题。
2. 学生能设计简单的机械装置，并进行模拟实验，验证其功能。
3. 学生能运用计算机辅助设计软件（如CAD）绘制机械装备的零部件及装配图。
情感态度价值观目标：1. 学生能培养对机械装备及工程技术的兴趣，增强探究精神。
2. 学生能认识到机械装备在国民经济和生活中的重要性，树立正确的工程观念。
3. 学生能在团队合作中发挥个人优势，培养沟通协作能力和责任感。
课程性质：本课程为机械工程专业的一门专业基础课程，旨在让学生掌握机械装备的基本原理和设计方法。
学生特点：学生处于大学二年级阶段，已具备一定的物理和数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强调学生的主动参与和实际操作，培养解决实际问题的能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 机械装备基本原理：包括力学基础、运动学基础、动力学基础，涉及质点、刚体运动分析，力的合成与分解，牛顿运动定律等。
教材章节：第一章 机械原理基础2. 机械传动装置：介绍齿轮传动、皮带传动、链传动等常见传动装置的工作原理、类型及设计计算方法。
教材章节：第二章 常见机械传动装置3. 机械装备材料：分析金属材料、非金属材料、复合材料等在机械装备中的应用及选择原则。
教材章节：第三章 机械装备材料及选用4. 机械装备设计方法：讲解机械装置的设计步骤、设计原则，以及计算机辅助设计软件在机械设计中的应用。
教材章节：第四章 机械装备设计方法5. 机械装备实例分析：通过对典型机械装备的案例分析，使学生掌握机械装备的组成、工作原理及设计方法。
高级技工学校理论课教案
高级技工学校理论课教案第一章：机械原理1.1 教学目标让学生了解和掌握机械原理的基本概念和原理。
培养学生运用机械原理分析和解决实际问题的能力。
1.2 教学内容机械原理的定义和发展历程。
机构的分类和特点。
传动机构的原理和应用。
机械系统的动力学分析。
1.3 教学方法采用讲授法和案例分析法，结合实际图片和模型进行讲解。
引导学生参与讨论和思考，提高分析和解决问题的能力。
1.4 教学评估进行课堂提问和讨论，了解学生对机械原理的理解程度。
布置课后习题和案例分析，检查学生运用机械原理解决实际问题的能力。
第二章：电子技术基础2.1 教学目标让学生掌握电子技术的基本概念和原理。
培养学生运用电子技术分析和解决实际问题的能力。
2.2 教学内容电子元件的功能和特点。
电路的基本连接方式和电路定律。
放大电路的原理和应用。
数字电路的基本概念和逻辑门电路。
2.3 教学方法采用讲授法和实验法，结合实物和电路图进行讲解。
引导学生参与实验和观察，提高动手操作和分析问题的能力。
2.4 教学评估进行课堂提问和实验操作，了解学生对电子技术基础的理解程度。
布置课后习题和实验报告，检查学生运用电子技术解决实际问题的能力。
第三章：工程材料3.1 教学目标让学生了解和掌握工程材料的基本概念和性质。
培养学生运用工程材料的知识分析和解决实际问题的能力。
3.2 教学内容工程材料的分类和特点。
金属材料的组织和性能。
非金属材料的特点和应用。
复合材料的概念和制备方法。
3.3 教学方法采用讲授法和实物展示法，结合实物和图片进行讲解。
引导学生参与讨论和观察，提高分析和解决问题的能力。
3.4 教学评估进行课堂提问和实物观察，了解学生对工程材料的理解程度。
布置课后习题和实验报告，检查学生运用工程材料知识解决实际问题的能力。
第四章：机械制造工艺4.1 教学目标让学生了解和掌握机械制造工艺的基本概念和方法。
培养学生运用机械制造工艺分析和解决实际问题的能力。
4.2 教学内容机械制造工艺的定义和作用。
机械原理课程设计完整版
机械原理课程设计完整版一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握机械原理的基本概念、原理和应用，培养学生的创新意识和实践能力。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：（1）了解机械系统的基本组成部分及其相互关系；（2）掌握机械原理的基本原理和定律；（3）熟悉机械设计的基本方法和步骤；（4）了解机械原理在工程实际中的应用。
2.技能目标：（1）能够运用机械原理解决实际问题；（2）具备简单的机械设计能力；（3）学会使用相关工具和软件进行机械设计。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的团队合作意识和沟通能力；（2）增强学生对机械工程的兴趣和热情；（3）培养学生关注社会发展和科技进步的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.机械原理概述：介绍机械系统的基本组成部分，如机械元件、机械结构、机械系统等，并分析它们之间的相互关系。
2.机械原理的基本原理和定律：讲解力学、动力学、热力学等基本原理，以及能量守恒、功的计算、摩擦力等基本定律。
3.机械设计的基本方法和步骤：介绍机械设计的方法和步骤，如设计原则、设计流程、设计规范等。
4.机械原理在工程实际中的应用：通过案例分析，使学生了解机械原理在工程实际中的应用，如机械传动、机械控制系统等。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握机械原理的基本概念、原理和应用。
2.讨论法：学生进行分组讨论，促进学生思考和交流，提高学生的理解能力。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解机械原理在工程实际中的应用。
4.实验法：安排学生进行实验，培养学生动手能力和实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的多媒体课件，提高学生的学习兴趣。
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机械系统动力学讨论课 Prepared on 22 November 2020
机械系统动力学讨论课
指导老师：胡波
小组成员：班级：机电1班
完成时间：2015年7月4日
1 简述所学几种机械系统动力学建模方法的特点和区别
答：数学代码建模。
特点：1）、通过数学代码建立模型，适合对模型进行理论分析。
2）、它能在同一画面上进行灵活操作，快速排除输入程序中的书写错误、语法错误以至语义错误，从而我们加快了修改和调试程序的速度。
实体建模。
特点：1）、强大的基于特征的实体建模功能属于用来验证理论的正确性。
2）、建立的模型真实可靠，形象生动。
3）、使用方便，适合初学者使用。
坐标建模分析。
特点：1）、适合用来验证理论的正确性。
2）、使用方便，适合初学者使用。
2 机械系统动力学建模过程中，广义坐标应如何选取，对结果有何影响答：1、广义坐标是表示力学体系位置的独立坐标，它的个数是由力学系统的自由度数来确定的，在系统受几何约束的情况下，系统的广义坐标数目与其自由度的数目相等。
广义坐标可以是长度、角度、或者用长度的二次方的量。
无论是哪种，度必须符合独立的原则，否则计算结果就不准确。
例如，选取角度时应该选取运动副的转动角度为广义坐标，而不是与自然坐标的夹角。
前一种情况，和simulink是一致的，仿真的结果更加符合理
论结果。
后一种情况，在求导的时候，各个坐标都是关联的，求导时容易出错，所以广义坐标的选取很重要。
3 为确保机械系统动力学计算和仿真对比吻合，应注意哪些因素
为确保机械系统动力学计算和仿真对比吻合必须注意以下几点：（1）SolidWorks仿真：保证装配体的三个基准面和某个零件的三个基准面重合，例如，滑道的三个基准面和装配体的三个基准面重合，大多数情况下还带插入一个基准面，配合使其与装配体的基准面重合；注意各个数据单位的转换，例如，弹性系数在SolidWorks中的单位是N/mm；通过计算，选择合适的参数，例如，阻尼的大小、弹簧的长度、受迫振动的频率、幅值等等；选择合适的初始位置，有时候初始位置选择的不合理，会给计算，MATLAB的仿真带来很大麻烦。
（2）MATLAB仿真：合理的选择各个模块，根据设计原则，选择所要要的块；注意body模块中的坐标填写；同时body质量也要和SolidWorks中的质量一致；
（3）MATLAB编程：运用合理的方法推导出正确的运动方程，质量，刚度系数，阻尼等各个参数都必须与上述参数相一致，另外，要特别注意，最终结果中未知参数是根据初始条件计算的。
初始条件必须带入最终结果。
4 结合所做三级项目谈谈弹性系统参数(质量，刚度系数，阻尼等)对机械系统的影响。
质量会影响振动系统的振动频率，质量越大，振动频率越低，但他不影响幅值；刚度系数也会影响振动频率，刚度系数越大，振动频率越高；阻尼越大，振动系统会越快达到平稳或静止。
5 弹性系统计算和仿真过程中遇到哪些困难如何解决
（1）图形的幅值对不上，发现时单位为转换的问题。
转换单位后问题得到解决。
（2）在SolidWorks建模时弹簧的刚度、长度及物块的重量不容易确定。
通过运算粗略的估计范围然后通过仿真调试确定具体数值。
（3）有的图像需要关于x轴对称，但是在SolidWorks软件中仿真出来之后发现图像在x轴上方。
因为装配体的三视面与物块的三视面不重合。
通过调整三视面即可解决问题。
（4）每个物块坐标的确定、系数的确定。
如弹性系数、刚度、物块的质量，特别是未输入质量时，图形无法吻合。
（5）用MATLAB simulink仿真时，有好多图形很相似，有时候选错图形直接造成仿真不成功。
选图形时一定要看仔细。
（6）MATLAB编程时初始位置的确定。
初始数据一定要带到最后的最终公式里。