機械動態(tài)設計

1、，機械動態(tài)設計機電工程學院機械制造和自動化系2015年11月9日，隨著現(xiàn)代機器越來越大、高速、精密和高效率的方向進行，機械系統(tǒng)的振動問題越來越突出，優(yōu)秀機械系統(tǒng)的動態(tài)性能成為產(chǎn)品開發(fā)設計中的重要優(yōu)化目標之一。2020/6/25，2，Harbin institute of technology，2020/6/25，* 3，Harbin institute of technology概述所謂的“動態(tài)設計”，是指在圖形的設計階段，必須充分考慮機械結構和機械系統(tǒng)的動態(tài)性能。整個設計過程基本上旨在使用動態(tài)分析技術、計算機分析、計算機輔助設計和仿真來縮短設計周期，提高設計效率和設計水平。機械系統(tǒng)的動態(tài)特性

2、表示機械系統(tǒng)本身的固有頻率、阻尼特性和每個階固有頻率對應的振型和動態(tài)載荷下機械的響應。2020/6/25，*，4，Harbin institute of technology，機械系統(tǒng)動態(tài)設計主要包括兩個方面：1)實際機械系統(tǒng)動態(tài)力學模型，為機械系統(tǒng)動態(tài)機械特性分析提供條件。2)選擇有效的機械系統(tǒng)動態(tài)優(yōu)化設計方法，獲得機械系統(tǒng)動態(tài)性能良好的產(chǎn)品結構設計方案。2020/6/25，* 5，Harbin institute of technology，動態(tài)分析的主要理論基礎是模態(tài)分析和模態(tài)合成理論。使用的主要方法是有限元分析方法、模型試驗方法和傳遞函數(shù)分析。模態(tài)分析包括兩個方面：系統(tǒng)特有的性質分析和

3、動態(tài)回應分析。系統(tǒng)固有特性包括系統(tǒng)的固有頻率、模態(tài)模式和模態(tài)阻尼比等參數(shù)。固有特性分析旨在防止系統(tǒng)在運行過程中產(chǎn)生共振或有害模式形狀，并準備系統(tǒng)的進一步響應分析。動態(tài)響應分析是計算系統(tǒng)根據(jù)外部激振力(例如位移響應、速度響應和加速度響應)的各種響應，并在一定范圍內(nèi)進行控制。對于外部激振響應的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生動態(tài)應力和動態(tài)位移，可能影響產(chǎn)品的壽命和工作性能，也可能產(chǎn)生大噪音。2020/6/25、*、6、Harbin institute of technology、和機械系統(tǒng)的建模方法分為兩大類別。理論建模方法實驗建模方法(1)理論建模方法根據(jù)機械系統(tǒng)采用不同的技術，因此有多種方法(通常是有限元法

4、和傳遞矩陣法)。(2)實驗建模是通過對機械系統(tǒng)(物理或模型)進行激發(fā)(輸入)、測量和計算表示機械系統(tǒng)動態(tài)特性的參數(shù)(輸出)來利用、分析和處理來構建系統(tǒng)的數(shù)學模型。2 .軸的臨界速度機械系統(tǒng)或機械傳動部件的軸系統(tǒng)是具有無限自由度的彈性系統(tǒng)，因此固有頻率是無限的。如果軸的旋轉角速度與系統(tǒng)的某個自然頻率匹配，則會發(fā)生共振，傳動部件和支持它的固定部件承受的載荷太大，甚至可能發(fā)生過大的變形，導致密封、軸承等失敗。一般來說，發(fā)生共振時的速度稱為臨界速度。2020/6/25，* 7，Harbin institute of technology，影響旋轉軸臨界速度的因素主要包括：(1)軸的結構特征，即軸的幾何尺寸、支承之間的跨度、材料的彈性系數(shù)、聯(lián)接的質量和剛度、支承石、底板、基礎的動態(tài)剛度、軸承、密封的動態(tài)特性等，影響旋轉軸的臨界速度。(2)轉子之間的連接條件。2020/6/25，*，8，Harbin institute of technology，2020/6/25，*，9，Harbin institute of軸的橫向彎曲剛度為：在公式中，E是軸的彈性系數(shù)。根據(jù)牛頓第二定律，得到m 圓盤質量，kg的x的運動方程。 軸旋轉角速度，rad/s .2020/6/25，* 10，Harbin institute of