Курсовая работа: Численное и графическое моделирование и исследование кинематических и динамических характеристик механической системы

Содержание
Введение
1.Постановка задачи
2. Модели механической системы
2.1Физическая модель системы
2.2 Процесс работы и силы, возникающие в системе
2.3 Упрощенная физическая модель всей системы
2.4 Упрощенные физическая и геометрическая модели упругого колеса
2.5 Физические законы, описывающие процессы в системе
2.6 Математическая модель задачи
3. Этапы выполнения курсовой работы
3.1 Этап 1. Расчет координат центра упругого колеса и скорости их изменения по участкам траектории центра жесткого колеса
3.2 Этап 2. Расчет динамических характеристик механической системы
3.3 Этап 3. Исследование зависимости избыточного ускорения массивного тела от одного из параметров системы

Введение
В курсе «Информатика» изучались следующие разделы:
1. Принципы алгоритмизации и программирования.
2. Элементы численных методов, используемых в инженерных расчетах.
3. Работа пользователя в программных средах Microsoft Office, MathCAD, Excel и др. на примерах реализации численных методов.
4. Оформление результатов расчетов в указанных программных продуктах, в редакторе MicrosoftOffice, 3D-САПР Autodesk Inventor и др.
В данной курсовой работе на примере упрощенной инженерной задачи о механической системе применены знания, полученные при изучении указанных разделов и умение их применить в конкретных задачах.
Задача, поставленная в данной курсовой работе, не требует каких-либо специальных знаний, кроме уже изученных в курсе физики (законов механики) в математическом анализе:
1. элементарные теоремы геометрии для треугольников и окружностей;
2. законы механики Ньютона;
3. закон Гука для упругой пружины;
4. закон сопротивления движению в вязких жидкостях;
5. сведения о простейших дифференциальных уравнениях.



1. Постановка задачи
В данной работе рассматривается задача расчета и исследования кинематических и динамических характеристик механической системы, схема которой изображена на рисунке 1.
Рис. 1. Кинематическая схема механической
системы и траектория центра жесткого колеса
Система содержит:
- массивное жесткое тело массой m;
- жесткую опору и жесткое неподвижное препятствие;
- упругое колесо радиусом R;
- пружинно-демпферный амортизатор, состоящий из параллельно соединенных пружины и демпфера; амортизатор жестко соединен с массивным телом и шарнирно соединен с колесом.
Основные допущения:
1. Массы всех частей амортизатора и колеса значительно меньше массы мас­сивного тела, поэтому их массами можно пренебречь.
2. Вся система перемещается по горизонтали с малой постоянной скоростью, а по вертикали – с переменной скоростью без вращения вокруг любых точек или осей за счет дополнительных связей, не изображённых на рисунке 1.
При малой горизонтальной скорости