《机械系统动力学》课程教学大纲2013

1、机械系统动力学课程教学大纲一、课程名称机械系统动力学 Dynamics of mechanical system二、学时、学分32学时，2学分 三、预修课程 高等数学、理论力学、材料力学、线性代数。 四、面向对象授课对象：动力工程专业五、教学目的与要求 随着现代机械装备朝着高精度、高效、大功率的方向发展，其动态性能指标的优劣越来越受到广泛关注和高度重视。机械系统动力学已日益成为现代机械设计与制造工程领域不可或缺的基础知识。本课程着重培养学生对复杂机械系统动力学建模及分析的能力。通过本课程学习，要求学生掌握机械动力学分析的基本理论和方法，能够运用机械动力学原理和方法进行复杂机械系统的动力学分析与

2、优化，并为运用有限单元法，处理机械产品和工程结构的动力学问题打下基础。六、教学内容、学时分配及其基本要求第一章 绪论（2学时）1. 教学内容机械振动概述，课程的内容和要求，机械系统动力学分析的发展方向及前沿。2. 基本要求理解机械振动的概念，了解振动系统模型、激励与响应， 掌握振动的分类， 会分析振动问题并提出解决方法。第二章 单自由度系统的振动（4学时）1. 教学内容单自由度线性系统振动微分方程的建立，单自由度线性系统的自由振动，单自由度线性系统的强迫振动。2. 基本要求熟悉无阻尼和有阻尼系统的振动特征，掌握系统固有频率的计算方法以及系统对简谐激励、周期激励和任意激励的响应求解方法。第三章

3、多自由度系统的振动（6学时）1. 教学内容多自由度线性系统振动微分方程的建立，多自由度线性系统自由振动，多自由度线性系统强迫振动。2. 基本要求掌握多自由度系统运动微分方程，理解无阻尼自由振动、特征值问题、振型向量（模态向量）的正交性、展开定理，了解半正定系统、系统对初始条件的响应、振型叠加法。第四章 连续系统的振动（6学时）1. 教学内容弦的振动，杆的纵向振动，杆的扭转振动，梁的横向振动，薄板的横向振动，瑞利商。2. 基本要求了解弦的横向振动、杆的纵向振动、轴的扭转振动、梁的弯曲振动，理解振型函数的正交性，掌握连续系统的响应，振型叠加法。第五章 分析力学基础（2学时）1. 教学内容虚位移原理

4、，动能和势能，DAlembert原理，Lagrange方程，哈密尔顿原理。2. 基本要求理解质点系的概念，掌握质点系中的动量、能量和角动量定理。掌握理想约束，完整约束，广义坐标，虚功，对称性等基本概念。能够利用DAlembert原理、Lagrange方程、哈密尔顿原理建立机械系统动力学方程。第六章 振动的仿真（4学时）1. 教学内容振动的仿真，中心差分法，侯博特(Houbolt)法，威尔逊(Wilson-q)法，纽马克(Newmark-b)法等数值方法。2. 基本要求掌握常见机械系统动力学方程求解程序的编写。第七章 非线性振动（6学时）1. 教学内容非线性振动概述，非线性振动的定性分析方法，非

5、线性振动的近似解析方法，非线性振动的数值分析方法，分叉与混沌的概念。2. 基本要求了解非线性振动系统的分类及实例、非线性振动的稳定性、自激振动极限环， 掌握基本的摄动方法 、KBM法、强迫振动、次谐波响应与组合谐波响应。第八章 机械振动测试（2学时）1. 教学内容振动测试仪器，振动信号分析，机械振动测试技术。2. 基本要求了解振动测试仪器，理解振动信号分析基础知识，掌握机械振动测试技术和分析方法，了解机械振动的评价与规范。学时分配表序号内 容讲授学时1绪论22单自由度系统的振动：（1）单自由度线性系统振动微分方程的建立；（2）单自由度线性系统的自由振动；（3）单自由度线性系统的强迫振动43多自

6、由度系统的振动：（1）多自由度线性系统振动微分方程的建立；（2）多自由度线性系统自由振动；（3）多自由度线性系统自由振动 64连续系统的振动：（1）弦振动；（2）杆的纵向振动；（3）杆的扭转振动；（4）梁的横向振动；（5）薄板的横向振动；（6）瑞利商65分析力学基础：（1）虚位移原理；（2）动能和势能；（3）DAlembert原理；（4）Lagrange方程；（5）哈密尔顿原理26振动的仿真：（1）中心差分法；（2）侯博特(Houbolt)法；（3）威尔逊(Wilson-q)法；（4）纽马克(Newmark-b)法等数值方法47非线性振动：（1）非线性振动概述；（2）非线性振动的定性分析方法；（3）非线性振动的近似解析方法；（4）非线性振动的数值分析方法；（5）分叉与混沌的概念68机械振动测试：（1）振动测试仪器；（2）振动信号分析；（3）机械振动测试技术2七、使用教材及主要参考书 张义民，机械振动，清华大