課程資訊
課程名稱
機器動力學
Dynamics of Machines 
開課學期
107-2 
授課對象
學程  全電化都會運輸系統基礎技術學分學程  
授課教師
蘇偉儁 
課號
ME7141 
課程識別碼
522EM3790 
班次
 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期二2,3,4(9:10~12:10) 
上課地點
工綜209 
備註
本課程以英語授課。全電化運輸學程-核心
限碩士班以上
總人數上限:40人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1072ME7141_ 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
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課程概述

本科目介紹與機構/機器相關的動力學理論,以及工程應用的分析與設計方法,瞭解機構/機器之動態現象,以及經由設計改善,達到較佳的動態表現與性能。本科目並會簡介電腦模擬方法與工具,探討其能力與限制,以為工程實務或進階設計研究之基礎。
本科目為設計組研究所的課程,亦為機械設計系列課程之一,內容延續大學部動力學與機動學,進一步的探討機構與機器運動與力學的理論以及工程實務之各種應用。
本科目內容之安排,首先由動力學出發,介紹基本概念與理論;其次探討機構運動與力學分析的理論基礎與方法;再來以解析方法以及數值模擬方法,完整的分析機器的運動動態;最後,探討機器運動時的各種特性,如搖撼力與搖撼力矩,以及改善之對策。本科目會介紹機構與機器設計時,針對動力學所需要之數學方法與技巧,經由實例討論及專題研究,使學生對機器設計有所了解,並能應用所學,解決機器於實際運用時的問題。期末針對一機器,以理論與模擬進行一完整的動力分析。

 

課程目標
培養學生具有分析機構與機器的動態以及力學的能力,瞭解與掌握機器運動時的性質,對機器設計有所了解,並能提出可能的設計與改善方案,解決機器於實際運用時的問題。

 
課程要求
課程大綱(Course Outlines)
1. Review of Dynamics
2. Static and Dynamic Force Analysis of Mechanisms
3. The principle of D'Alembert
4. Shaking Force and Shaking Moment
5. Static/Dynamic Balancing of Rigid Bodies and Linkages
6. Engine Dynamics
7. Lagrange's Equations

上課方式
a. 以教室演講為主,以教科書章節為範疇,依照教科書內容進行教學。但是上課時,會有些部分引用參考書,或是補充講義。
b. 有問題或不清楚、不明白之處,請即發問,建議做簡單的筆記。
c. 課堂中的討論,視為平時成績。
d. 期末專題,請就一動力機器,對其動態進行模擬分析與減震平衡的討論,需要有期中進度報告,投影片,以及期末口頭與書面報告。
e. 選讀一份期刊論文,就其主題、研究方法、結果,予以探討,準備書面摘報告與十五分鐘的口頭報告。

評分及考試:(此為基本原則,可以調整比例。)
作業(4-5次) 20%,
書報討論報告 5%
期中考 20%
期末考 25%
期末專題報告:期中(5%)與期末(25%)
 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
 
指定閱讀
1. “Kinematics and Dynamics of Machinery”, Robert L. Norton, 1st edition in SI units, McGraw Hill, 2009.
Part II Dynamics of Machinery
Chap 10 Dynamics Fundamentals
Chap 11 Dynamic Force Analysis
Chap 12 Balancing
Chap 13 Engine Dynamics
Chap 14 Multicylinder Engines

2. “Kinematic, Dynamics, and Design of Machinery”, Waldron and Kinzel 2nd edition.
相關參考部分:Chap 1 Introduction,Chap 5 Analytical linkage analysis,Chap 9 Spatial linkage analysis。
上課部分
Chap 13 Static force analysis of mechanisms
Chap 14 Dynamic force analysis
Chap 15 Shaking forces and Balancing
 
參考書目
1.“Engineering Mechanics: Dynmaics”, Sixth Edition, J.L. Meriam, and L.G. Kraige, John Wiley & Sons, Inc., 2006.
Chap 7 Introduction to three-Dimensional Dynamics of Rigid Bodies
Chap 8 Vibration and Time Response

Or, any college-level dynamics textbook with the basic concepts of Dynamics: Three-dimensional dynamics of rigid bodies, Vibration, Time response, Energy method.

2.“Mechanism Design, Volume I : Analysis and Synthesis”, 4th edition. Erdman, Sandor, & Kota, Prentice Hall, Inc., 2001.
Chap 5 Introduction to Dynamics of Mechanisms
Inertia forces
Kinetostatic Analysis
Superposition Method
the Matrix method
Time response of mechanisms
Differential Equation of Motion

3. “Advanced Mechanism Design, Volume II : Analysis and Synthesis”, 1st edition, Erdman & Sandor, Prentice Hall, Inc., 1984.
Chap 5 Dynamics of Mechanisms: Advanced concepts
Matrix method
Time response and modification
Virtual Work
Largrange Equation of Motion
Free and Forced Vibration
Rotor Balancing
Balancing of linkages
Shaking force and moment
Counterweight configuration on Balance
Elasticity, Damping, Stress, …

4. “Machine Dynamics”, H.J. Sneck, 1991, TJ170 S54.
Chap 3 Dynamics
Chap 4 Lagrange Equations
Chap 5 Machine Dynamics

 
評量方式
(僅供參考)
   
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
2/19  Course Introduction 
第2週
2/26  Dynamics Fundamentals, The principle of D'Alembert 
第3週
3/5  Simulink/Simscape – Multibody Tutorial 
第4週
3/12  Shaking Force and Shaking Moment 
第5週
3/19  Simulink/Simscape – Multibody Tutorial 2 
第6週
3/26  Static and Dynamic Force Analysis of Mechanisms 
第7週
4/2  Holiday* 
第8週
4/9  Static/Dynamic Balancing of Rigid Bodies and Linkages 
第9週
4/16  Midterm 
第10週
4/23  Engine Dynamics 
第11週
4/30  Lagrange's Equations - Fundamental and Derivation 
第12週
5/7  Proposal for the final project (<15 mins) 
第13週
5/14  Lagrange's Equations 
第14週
5/21  Lagrange's Equations - Linkages 
第15週
5/28  Seminar - Paper Presentation 
第16週
6/4  Final Exam 
第17週
6/11  Final Presentation