![機械動力學[10]](/img/5/ad1/nBnauM3X0IDMxQDNzMDO0YTO1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzgzL0MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg "機械動力學[10]")
簡介
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。
機械動力學相關書籍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， 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。
研究內容
機械動力學研究的內容包括6個方面。 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 ；分析機械運動過程中各構件之間的相互作用力；研究迴轉構件和機構平衡的理論和方法；機械振動的分析；以及機構的分析和綜合等等。
相關書籍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。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 研究迴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。最佳化技術套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係。這包括：機械效率的計算和分析；調速器的理論和設計；飛輪的套用和設計等。
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。
分類
按其將自然界中不同能量轉變為機械能的方式可以分為風力機械、水力機械和熱力發動機3大類。
機械動力學風力機械
有風帆、風車（風力機）、風磨等。20世紀出現直接套用風力的發電裝置，但受到自然風區分布的限制。一般認為風速應大於 4米／秒才有利用價值。據估計，地球上蘊有風能約達10吉瓦，已經利用的不及百分之一，故風能大有開發的前景。
水力機械
有水車、水磨、水輪機等。20世紀以來，利用水輪機發電的水電站日益增多，因為水電站具有運行費用低、無污染、取用不竭等優點。但是興建水庫、水壩，初始投資較大、建設時間較長，而且對生態平衡、地質力態平衡也有影響。中國水能蘊藏量約為 680兆瓦，居世界之首，很有開發和利用的餘地。
熱力發動機
熱力發動機包括蒸汽機、汽輪機、內燃機(汽油機、柴油機、煤氣機等)、熱氣機、燃氣輪機、噴氣式發動機等。在工業、農業、交通、採礦、兵工等部門，內燃機的套用最為廣泛。船舶、機車、汽車、拖拉機、物料搬運機械、土方機械、坦克、排灌機械、機車、電影放映機、航空模型、小型發電裝置無不以內燃機為動力。
①汽油機：以汽油為燃料，採用電點火，轉速一般在3000～6000轉／分，甚至高達每分萬轉。功率由幾百瓦至幾百千瓦。在農林方面廣泛用作採茶機、割草機、機鋤、噴藥機、割灌機、機鋸等的動力；在交通方面用作機車、汽車、小艇的動力。此外，用於通信和電影放映機的小型發電機組，採礦用鑿岩機、建築用打夯機等，無不以小型汽油機作動力。早期的飛機曾以大型汽油機為動力，後已基本上為渦輪機，特別是噴氣式發動機所取代。汽油機的排放物對人類環境的污染毒害十分嚴重。
②柴油機：以柴油為燃料，利用壓縮熱自燃，轉速一般在百餘轉至五、六千轉每分，功率由幾千瓦至數萬千瓦。廣泛用作汽車、拖拉機、坦克、船舶、軍艦、機車、發電機組、物料搬運機械、土方機械等的動力。60年代以來，由於世界性的石油危機，以及柴油機具有較高的熱效率，柴油機的套用範圍也日益擴大。一些過去採用汽油機的領域，如小轎車、輕型卡車等採用柴油機作動力的日漸增多。
③煤氣機：以煤氣、天然氣和其他可燃氣體為燃料，有採用電點火的，也有採用噴入少量柴油壓燃引火的。由於氣體燃料來源的限制，加上煤氣機本身體積大、攜帶困難等原因，它的套用遠不及汽油機、柴油機廣泛。煤氣機大多套用於固定式動力裝置，但也有將氣體燃料裝囊，或液化裝瓶以用於運輸車輛的，但因使用不便，未能推廣。
④蒸汽機：把蒸汽中的熱能轉化為機械能的熱力裝置。
發展展望
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 (KED)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。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。
