哈工大机械动态设计课程总结

HarbinInstituteofTechnology机械动态设计课程总结课程名称：机械动态设计院系：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班号：1208108姓名：学号：1208108指导老师：日期：2015年11月26日哈尔滨工业大学机械动态设计课程总结在本学期我学习了机械动态设计这门课程，此课程内容设置独特合理，在整个课程过程中需要学生动手做实验、展示PPT并进行讲解、还有张老师在课堂上耐心生动地对课程的讲解。不仅使自己在实验中锻炼了动手能力，而且通过站在讲台上自己来讲解PPT，为大家来展示自己整理的知识点，更是锻炼了自己的表达能力，当然最重要的还是在课堂上学到的理论知识，这将伴随我在未来的学业中，使自己受益匪浅。首先在PPT展示阶段，我搜集了有关切削加工振动及其控制技术方面的资料，因为在大三学年中的机械制造等课程中，接触了很多切削方面的知识，但是对于加工过程中所产生的的振动及其控制方法所知甚少。振动是金属切削加工过程中经常遇到的一种干扰了正常的切削过程的现象,也是影响零件加工质量和限制生产率提高的主要因素之一,还会缩短机床及刀具使用寿命,由振动产生的噪音甚至可能影响到操作者的工作情绪,对正常工作的开展带来一定的负面影响。为了减小或消除切削过程中产生的振动,可采用以下三种途径，第一是减小切削力至最小，第二是尽量增强刀具系统或者夹具与工件的静态刚性，第三则是在刀杆内部再制造一个振动去打乱外激切削力的振频，从而消除刀具振动。其次在课堂理论知识学习过程中，张老师总共讲授了六章内容。第一章主要讲解一些动力学的基本概念以及机械动力学的研究任务和内容。第二章为振动分析基础，主要介绍了单自由度系统和多自由度系统的运动方程及其模态特性等内容。第三章为机械装备动态性能测试与实验，主要介绍了振动测试与实验的基本知识、任务、方法、分类及一些测试设备。第四章为机械装配中的受迫振动，机械装备中的受迫振动是普遍存在且不可避免。控制受迫振动的途径主要有：提高装备本身的抗振能力、减小振源的激振力、合适的减振装置、合适的隔振措施。受迫振动的振源：机外振源—经由地基传来的、机内振源—机器零、部件工作时产生的，这一章讲的就是如何控制受迫振动。减振的方法有：动力减振和阻尼减振，前者是将主系统的振动能量转移到附加的减振器系统上，而实现减少主系统振动的目的；后者是在振动系统中加入阻尼，以消耗振动能量，从而达到抑制振动的目的。隔振分为主动隔振和被动隔振，主动隔振是对于本身是振源的设备，为了降低它对周围其它设备的影响，将它与支承隔离开来，以减小动力的传递；被动隔振是对于需要防振的设备，为了降低周围振源对它的影响，将它与支承隔离开来，以减小运动的传递。第五章为机械系统自激振动。自激振动的基本概念：导轨爬行现象；机床进行切削加工时，在没有周期性外力的作用下，刀具与工件之间也可能产生强烈的相对振动。这样的自激振动都应予以避免和抑制。自激振动，是不是就不需要外界激励，而自行起振的呢，自激振动的主要特征：与自由振动相比，都是在没有周期性外力作用下产生的，但自激振动会从振动中不断吸取能量，补偿阻尼的消耗以维持系统作稳定的等幅振动，这相当于引入一个负阻尼以抵偿系统原有的正阻尼。可见，自振系统中必定有一个能量输入环起到负阻尼的作用。第六章介绍的是各种隔振装置，分为：阻尼减振器、动力减振器、摩擦减振器、冲击减振器。此章主要介绍的是动力减振器，动力减振器又分为：有阻尼动力减振器和无阻尼动力减振器。在设计无阻尼动力减振器时，应综合考虑以下问题来决定其参数：(1)减振器应消除主振系统的共振振幅(2)扩大减振器的减振频带(3)使减振器振幅能满足结构要求。而有阻尼动力减振器的设计步骤则大致如下：(1)根据主系统所受激振力大小及允许的振幅(2)选取合适的质量比μ从而得出辅助质量的大小(3)求出最佳固有频率比α，得出m2,k2(4)算出减振器的最佳阻尼比及相应的阻尼系数(5)根据减振器弹性元件的最大位移验算其强度。本章还对两种动力减振器进行了一系列的介绍和分析，让我更加深入的学习了减振器。此外，机械产品和机械设备日益朝着高速、高效、精密、轻量化及自动化的方向发展，产品结构日趋复杂，产品更新换代的速度日益加快，对产品的性能要求越来越高，这要求产品或设备的结构系统具有良好的静态和动态特性。如何降低产品或设备在工作情况下的振动和噪声，保护操作者的身心健康以及设备本身，同时尽量不影响周围的环境，成为一个必须解决的问题。传统的静态理论规范越来越难以满足市场的迅速变化，同时，传统的设计方法，很难综合考虑各方面的约束条件，得到的往往只是复杂问题的可行方案，而非最优方案，也难以很好的满足机械设备动态特性要求。对产品进行动态优化设计，可以在很大程度上解决此类问题，特点是把问题解决在设计阶段；其优点是代价较小，能够适应当前激烈的市场竞争的需要。机械动态优化设计主要是指系统参数的数值优化，其研究内容是将数学规划理论、机械振动理论和数值计算方法结合起来，以计算机为工具,建立一整套科学的、系统的、可靠而又高效的方法。其主要内容有:(1)建立符合实际情况的结构动力学模型。(2)选择有效的结构动态优化设计方法。本质是在产品的设计阶段就将系统的动态特性问题考虑进去，从而取代传统设计中所使用的先依据静态设计规范及理论设计出样品或样机，再不断进行修改的设计方法，即进行动态优化设计。其目的是在产品的开发阶段就对产品的动态性能进行优化，这是一项正在迅速发展的技术，它涉及到现代动态分析、计算机技术、产品结构动力学理论、设计方法等许多学科，由于其涉及问题的复杂性，迄今为止还没有提出一套完整的动态优化设计理论、方法和体系。系统的动态设计问题有如下特点:(1)目标函数和约束条件都是系统微分方程解的函数，每一次优化迭代都需要求解系统动力学微分方程，因而计算量很大。(2)对于包括非线性因素的机械系统，因其响应特性的复杂性，在优化过程中，即使优化方法是收敛的，也可能由于系统振动响应的原因而难以得到最佳结果。(3)对于具体问题,有时写出目标函数、约束条件方程并不容易，并且需要将建立模型与求解模型综合考虑。总的来说，在整个学习过程中，通过各个章节的学习，让我懂得了更多的振动的知识。除了以前学习到的一些关于振动的基本知识基本概念，如固有频率、阻尼、自由振动、受迫振动和自激振动的基本概念等，还让我学习到了一些工程当中解决工程振动的方法，例如理论分析计算方法和实验方法。在未来的学习之中，我也将会继续学习机械动态设计方面的知识，将理论与实际相结合，不断攻克实际问题，发挥自己在这门课程中学到的重要知识。