機械原理的主要組成部分。它研究機械在運轉過程中的受力、機械中各構件的品質與機械運動之間的相互關係,是現代機械設計的理論基礎。

  內容 機械動力學研究的內容包括6個方面。

  ① 在已知外力作用下求具有確定慣性參量的機械系統的真實運動規律。為瞭簡化問題,常把機械系統看作具有理想、穩定約束的剛體系統處理。對於單自由度的機械系統,用等效力和等效品質的概念可可以把剛體系統的動力學問題轉化為單個剛體的動力學問題;對多自由度機械系統動力學問題一般用拉格朗日方程求解。機械系統動力學方程常常是多參量非線性微分方程,隻在特殊條件下可直接求解,一般情況下需要用數值方法迭代求解。許多機械動力學問題可借助電子計算機分析。計算機根據輸入的外力參量、構件的慣性參量和機械系統的結構信息,自動列出相應的微分方程並解出所要求的運動參量。

  ② 分析機械運動過程中各構件之間的相互作用力。這些力的大小和變化規律是設計運動副的結構、分析支承和構件的承載能力以及選擇合理潤滑方法的依據。在求出機械真實運動規律後可算出各構件的慣性力,再依據達朗伯原理用靜力學方法求出構件間的相互作用力。

  ③ 研究回轉構件和機構平衡的理論和方法。平衡的目的是消除或減少作用在機械基礎上周期變化的振顫力和振顫力矩。對於剛性轉子的平衡已有較成熟的技術和方法:對於工作轉速接近或超過轉子自身固有頻率的撓性轉子平衡問題,不論是理論和方法都需要進一步研究。

  平面或空間機構中包含有往復運動和平面或空間一般運動的構件。其質心沿一封閉曲線運動。根據機構的不同結構,可以應用附加配重或附加構件等方法全部或部分消除其振顫力。但振顫力矩的全部平衡較難實現。優化技術應用於機構平衡領域已經取得較好的成果。

  ④ 研究機械運轉過程中能量的平衡和分配關系。這包括:機械效率的計算和分析;調速器的理論和設計;飛輪的應用和設計等。

  ⑤ 機械振動的分析研究是機械動力學的基本內容之一。它已發展成為內容豐富、自成體系的一門學科。

  ⑥ 機構分析和機構綜合一般是對機構的結構和運動而言,但隨著機械運轉速度的提高,機械動力學已成為分析和綜合高速機構時不可缺少的內容。

  展望 近代機械發展的一個顯著特點是自動調節和控制裝置日益成為機械不可缺少的組成部分。機械動力學的研究對象已擴展到包括不同特性的動力機和控制調節裝置在內的整個機械系統,控制理論已滲入到機械動力學的研究領域。在高速、精密機械設計中,為瞭保證機械的精確度和穩定性,構件的彈性效應已成為設計中不容忽視的因素。一門把機構學、機械振動和彈性理論結合起來的新的學科──運動彈性體動力學(KED)正在形成,並在高速連桿機構和凸輪機構的研究中取得瞭一些成果。考慮運動副中間隙和摩擦的機械動力學問題,有待於進一步深入研究。在某些機械的設計中,已提出變質量的機械動力學問題。各種模擬理論和方法以及運動和動力參數的測試方法,日益成為機械動力學研究的重要手段。

參考書目

 H.H.Mabie and F.W.Ocvirk,Mechanisms and Dynamics of Machinery,John Wiley and Sons,New York,1978.

 B.Paul,Kinematics and Dynamics of PlanarMachinery,Prentice-Hall Inc.,Englewood Cliffs,1979.