(限选)机械动力学课程教学大纲

PAGEPAGE7《机械动力学》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称机械动力学课程编号410030079课程性质专业选修课课程类别学科专业方向课开课单位车辆工程教研室授课学期第6学期学分/学时2/32课内学时32理论授课18上机学时14课内实践0实验学时0课外学时16适用专业车辆工程是否双语否先修课程机械设计基础、高等数学、理论力学后续课程毕业设计二、课程简介《机械动力学》是车辆工程专业的专业方向课，它研究机械在力作用下的运动和机械在运动中产生的力，并从力与运动相互作用的角度进行机械的设计和改进。借助ADAMS软件对机械系统进行静力分析、运动学分析和动力学分析仿真，研究整个机械系统的工作性能，可以在设计的早期阶段生成虚拟样机，再真实地预测机械系统的工作性能，实现系统的最优化设计。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1（知识目标）.通过课程学习，使学生了解并掌握机械动力学分析的基本理论及相关概念，能使用动力学分析软件对一般的机械系统建立动力学仿真模型并进行数据处理，掌握参数化模型和优化设计的方法。课程目标2（能力目标）.通过课程学习，使学生具备对复杂机械系统进行动态特性研究及优化分析的能力，提高分析和解决工程实际问题的能力。课程目标3（价值塑造）.通过课程学习，使学生养成综合分析、全面考虑问题的习惯，引导学生运用科学分析问题的方法进行工程问题的观察和分析，做到理论和实际的紧密结合，激发学生求知热情、探索和创新精神，使学生善于思考，乐于创新，勇于实践。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1、31.3学习专业基础知识，掌握解决复杂车辆工程问题的基本思路和方法1.工程知识课程目标2、35.2能够开发或应用满足特定需求的现代工具，对车辆工程领域复杂工程问题进行模拟与预测，并能够理解其局限性5.使用现代工具四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论（学时数：1学时）1.课程主要内容本课程的研究对象和内容；本课程的地位、作用和任务。2.重点本课程的研究对象和内容3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明机械系统概念及其分类，机械动力学分析方法丰富学生基本知识结构；通过师生讨论，使学生认识本课程的地位、作用和任务；通过上机实践，使学生了解仿真软件功能和特色。4.学生学习预期成果掌握机械系统概念及其分类，了解机械动力学分析方法及其分类，机械动力学的研究方向，了解仿真软件功能和特色。5.支撑课程目标通过本单元的主要内容学习，达到课程目标1。第二单元力学基础（学时数：3学时）1.课程主要内容振动系统的力学模型及自由度的概念；弹性元件的形式和刚度；振动微分方程的推导；无阻尼自由振动；粘性阻尼对自由振动的影响；无阻尼受迫振动；具有粘性阻尼的受迫振动；单自由度系统振动的利用及振动分析；单自由度系统的减振。2.重难点重点：无阻尼自由振动；无阻尼受迫振动。难点:具有粘性阻尼的受迫振动3.教学方法通过案例教学，使学生掌握机械振动相关的基本概念；通过多媒体课件和传统教学相结合，使学生理解单自由度系统振动微分方程的推导；通过师生讨论，使学生了解单自由度系统自由振动、受迫振动的特点及规律，通过深度引导，拓展学生对于振动理论在工程上的应用的理解。4.学生学习预期成果掌握机械振动基本概念，理解并掌握单自由度系统振动模型，理解并掌握固有频率的含义，掌握单自由度系统自由振动、受迫振动的特点及规律，阻尼对振动的影响。了解单自由度振动理论的工程应用。5.支撑课程目标通过本单元的主要内容学习，达到课程目标1。第三单元机械系统仿真建模基础（学时数：6学时）1.课程主要内容ADAMS软件的基本工作环境；建模常用设置、操作，对几何体赋予物理属性的设置；常用几何模型、约束驱动、外部载荷、力的添加。2.重难点重点：常用几何模型、约束驱动、外部载荷、力的添加。难点：正确添加约束。3.教学方法通过案例教学，使学生理解仿真建模的过程；通过上机练习，使学生熟悉软件工作环境，能够对常用设置进行操作，能够熟练运用几何建模方法、约束和驱动添加方法、外部载荷施加方法正确建立机械系统模型，并仿真运行。4.学生学习预期成果掌握常用几何模型、约束驱动、外部载荷、力的添加方法，能对一般的机械系统进行建模与仿真。5.支撑课程目标通过本单元的主要内容学习，达到课程目标1。第四单元仿真分析与结果后处理（学时数：4学时）1.课程主要内容样机仿真输出设置与分析、样机模型检验、样机调试等技术；后处理程序及其基本操作，重现仿真过程、绘制仿真结果曲线等应用技术；传感器的使用。2.重难点重点：样机仿真输出设置与分析、样机模型检验、样机调试等技术；后处理程序及其基本操作；传感器的定义和创建脚本仿真。难点：调试样机、传感器的定义。3.教学方法通过上机演示和巡回指导，使学生理解样机仿真输出的相关设置、调试、数据处理等操作。通过案例分析使学生理解仿真分析过程，进一步掌握样机调试和控制方法。4.学生学习预期成果掌握机械系统仿真分析与结果后处理方法。5.支撑课程目标通过学习样机仿真输出的相关设置、调试、数据处理等操作，达到课程目标1；通过学习仿真分析过程和样机调试、控制方法，达到课程目标2、3。第五单元函数的应用（学时数：6学时）1.课程主要内容ADAMS/View中常用设计函数和运行函数的创建和使用方法，包括STEP函数、IF函数、SPLINE函数等。2.重难点函数的构造。3.教学方法通过上机演示和讲授，使学生理解函数的构造方法，通过案例实践使学生掌握常用函数的应用。4.学生学习预期成果掌握常用函数的使用。5.支撑课程目标通过本单元的主要内容学习，达到课程目标1。第六单元参数化建模与优化设计（学时数：6学时）1.课程主要内容参数化建模基本方法；设计变量的应用；优化的概念，简单机构的优化设计。2.重难点重点：参数化建模基本方法、机构的优化设计。难点：机构的优化设计3.教学方法通过案例分析使学生理解参数化建模流程，通过上机实践使学生理解优化的概念，掌握优化设计的方法。4.学生学习预期成果掌握机械系统参数化建模基本方法、机构的优化设计方法。5.支撑课程目标通过学习参数化建模基本方法，达到课程目标1；通过学习优化设计方法，达到课程目标1、2；通过实例应用，达到课程目标2、3。第七单元柔性体建模及系统振动特性分析（学时数：6学时）1.课程主要内容简单柔性体建模方法；机械振动的基本概念，系统振动模型建立和振动特性分析。2.重难点系统振动模型建立和振动特性分析。3.教学方法通过上机演示和讲授，使学生理解离散柔性体创建过程，振动仿真分析模型的建立流程，通过案例教学和巡回指导，使学生掌握离散柔性体建模方法，掌握振动仿真分析模型建立方法和初步的振动分析方法。4.学生学习预期成果初步掌握机械系统柔性体建模及系统振动特性分析方法。5.支撑课程目标通过本单元的主要内容学习，达到课程目标1。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元绪论讲授法、上机实践课程目标111：0.5第二单元力学基础讲授法课程目标131：0.5第三单元机械系统仿真建模基础上机实践、案例教学课程目标161：0.5第四单元仿真分析与结果后处理上机实践、案例教学课程目标2、341：0.5第五单元函数的应用上机实践、案例教学课程目标161：0.5第六单元参数化建模与优化设计上机实践、案例教学课程目标1、2、361：0.5第七单元柔性体建模及系统振动特性分析上机实践、案例教学课程目标161：0.5合计321：0.5五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核各考核环节所占分值比例可根据具体情况进行调整，建议值及考核细则如下。课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩60%作业50采集课堂作业成绩不少于4次，主要考核对各单元基本知识、基本技能的掌握程度，每次作业按10分制单独评分。按照提交时间、作业正确率等评分。该项分值=0.5*作业平均成绩*10随堂练习40采集随堂练习成绩不少于2次，主要考核对各单元基本知识、基本技能的应用能力，每次练习按10分制单独评分。该项分值=0.4*随堂练习平均成绩*10课堂表现10课堂听课态度、互动状态及出勤率等课堂表现，10分制。该项分值=0.1*课堂表现平均成绩*10期末测验40%综合应用100考核对工程问题的观察与分析能力，各单元知识的迁移、运用能力，考试题型为典型机构的综合建模和仿真分析，100分制该项分值=1*测验成绩（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元绪论1绪论课堂表现课程目标1第二单元力学基础…2力学基础作业，课堂表现课程目标1第三单元机械系统仿真建模基础3-1ADAMS/View界面与工作环境设置3-2刚性体建模与定义运动副3-3施加驱动和载荷作业，随堂练习，期末测验课程目标1第四单元仿真分析与结果后处理4-1仿真控制与后处理4-2传感器随堂练习，期末测验课程目标2、3第五单元函数的应用5-1IF函数5-2STEP函数5-3SPLINE函数作业，随堂练习，期末测验课程目标1第六单元参数化建模与优化设计6-1参数化设计6-2优化设计作业，随堂练习课程目标1、2、3第七单元柔性体建模及系统振动特性分析6-1简单柔性体建模6-2系统振动特性分析作业，课堂表现课程目标1六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材郭卫东主编：《虚似样机技术与ADAMS应用实例教程》，北京航空航天大学出版社，2018年版（二）相关推荐书目1.李增刚主编：《ADAMS入门详解与实例》，清华大学出版社，2021年版；2.杨义勇，金德闻主编：《机械系统动力学》，清华大学出版社，2009年版；2.宋少云主编：《ADAMS在机械设计中的应用》，国防工业出版社，2017年版。（三）课程资源1.中国大学MOOC，力学与现代生活——开启科学人生，暨南大学，吕广庆，/course/JNU-10025310242.中国大学MOOC，振动力学，上海交通大学，蔡国平，/course/SJTU-12057798163.中国大学MOOC，机