機構動力學

研究對象

機構動力學是研究構成機構要素的慣性和機構中各元、部件的剛性引起振動的一門學科。

為了簡化問題，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，用等效力和等效質量的概念，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，只在特殊條件下可直接求解，一般情況下需要用數值方法疊代求解。許多機械動力學問題可藉助電子計算機分析。

機械運動過程中，各構件之間相互作用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，再依據達朗貝爾原理，用靜力學方法求出構件間的相互作用力。

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，可以套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。

機械運轉過程中能量的平衡和分配關係包括：機械效率的計算和分析，調速器的理論和設計，飛輪的套用和設計等。

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

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。

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，為了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——運動彈性體動力學正在形成，並在高速連桿機構和凸輪機構的研究中取得了一些成果。

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。