【正文】 的重要性 2. 三角形螺紋螺旋副中的摩擦 研究三角形螺紋的摩擦?xí)r ， 可把螺母在螺桿上的運(yùn)動(dòng)近似地認(rèn)為是楔形滑塊沿斜槽面的運(yùn)動(dòng) ， 斜槽面的夾角為2?(??90???， ?稱為牙型半角 )。 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 第二節(jié) 機(jī)械中的摩擦與效率 一、機(jī)構(gòu)中的摩擦 在構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件中，摩擦力阻止兩構(gòu)件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)力類型舉例 常數(shù) 重力 Fd?C 位移的函數(shù) 彈簧力 Fd?Fd(s)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩 Md?Md(s) 速度的函數(shù) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩 Md? Md(?) 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 阻力 (resistance force)— 力作用線與構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度方向夾角為鈍角 。一般來說 ， 原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)不是勻速的 ， 其運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量 、 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及作用在機(jī)械上的各種外力 。 機(jī)械在工作過程中受到不同性質(zhì)的力的作用 ， 這些力影響著機(jī)械的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 。 第七章 機(jī)械動(dòng)力學(xué) 第六章機(jī)械動(dòng)力學(xué) 機(jī)械在運(yùn)動(dòng)中始終存在摩擦 ， 其運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力是一種有害阻力 ， 它不僅造成動(dòng)力的浪費(fèi) ， 降低機(jī)械效率 ， 而且使運(yùn)動(dòng)副元素受到磨損 ， 削弱零件的強(qiáng)度 ， 導(dǎo)致機(jī)械運(yùn)動(dòng)精度和工作可靠性降低 ， 縮短機(jī)械的壽命 。 過大的速度波動(dòng)會(huì)影響機(jī)器的正常工作 ， 增大運(yùn)動(dòng)副中的動(dòng)負(fù)荷 ， 加劇運(yùn)動(dòng)副的磨損 ， 降低機(jī)器的工作精度和傳動(dòng)效率 ， 縮短機(jī)器的使用壽命 ， 激發(fā)機(jī)器振動(dòng) ， 產(chǎn)生噪音等 。 約束反力類型 法向力 (normal ponent force)— 垂直于運(yùn)動(dòng)副元素表面的不作功的約束反力。 2 1 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 1. 矩形螺紋螺旋副中的摩擦 Q/2 Q/2 d d2 ? d1 v21 2 P ?d ? R12 l 1 ? Q n n tan??l/?d?zp/?d 擰緊螺母時(shí)應(yīng)在螺旋中徑處施加的圓周力為 P?Qtan(???)。 解 (1)根據(jù)已知條件作摩擦圓 A 2 3 G C B D 4 1 Md A 2 3 G C B D 4 1 Md 考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的靜力學(xué)分析例題 1 例 1 已知機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸 、 各轉(zhuǎn)動(dòng)副的半徑 r和當(dāng)量摩擦系數(shù) fv、 作用在構(gòu)件 3上的工作阻力 G及其作用位置 ， 求作用在曲柄 1上的驅(qū)動(dòng)力矩 Md(不計(jì)各構(gòu)件的重力和慣性力 )。 質(zhì)量不變的機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期 Ad=Ar+Af 機(jī)械效率 ?? ?1? Ar Ad Af Ad Q F F0 速度波動(dòng)的有害影響 ?F vF r1 r2 Q0 ?Q vQ 用瞬時(shí)功率表示機(jī)械效率 ??Pr/Pd?QvQ/FvF 沒有摩擦的理想機(jī)械 ??100% ??Q0vQ/FvF?1 或 vQ/vF?F/Q0 ??QvQ/F0vF?1 或 vQ/vF?F0/Q ??F0/F?Q/Q01 速度波動(dòng)的有害影響 機(jī)械正常工作時(shí)， 0?1。 正行程 當(dāng)驅(qū)動(dòng)力作用在原動(dòng)件上 ， 而運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力從原動(dòng)件到從動(dòng)件傳遞時(shí)的行程 。 斜面壓榨機(jī) 例 3 已知偏心夾具的幾何尺寸 ， 偏心軸頸的摩擦圓半徑為?， 摩擦角為 ?， 分析該夾具反行程的自鎖條件 。 圖解法概念清楚 ， 也有一定的精度 ， 但圖解過程比較繁瑣 。 ● 將運(yùn)動(dòng)副中的所有待求約束反力用平行于坐標(biāo)軸的兩個(gè)分量表示 。 R?ij ? j Rij i ?0rRij 移動(dòng)副中的摩擦力 220 )()( yijxij RR ?? 移動(dòng)副中的摩擦力 設(shè)滑塊相對(duì)于導(dǎo)軌的速度 vji的方向與 x軸正向的夾角為?， 約束反力 Rij產(chǎn)生的摩擦力在 x方向和 y方向的分量分別為 含有摩擦力和摩擦力偶矩的非線性方程組中的待求機(jī)構(gòu)約束反力項(xiàng) 和 yijxij RR 、和 逼近法解題步驟 應(yīng)用逼近法對(duì)方程組進(jìn)行求解的步驟 (1)令 ?0?0， 求出理想機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)副反力 。 設(shè)機(jī)械系統(tǒng)由 K個(gè)可動(dòng)的剛性構(gòu)件組成 ， 每個(gè)構(gòu)件的質(zhì)心為 Si， 集中在質(zhì)心處的質(zhì)量為 mi， 繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 JSi， 構(gòu)件的角速度為 ?i， 質(zhì)心速度為 vSi。 等效力矩 (equivalent moment of force)— 作用在等效構(gòu)件上的力矩 。 具有等效質(zhì)量 ， 其上作用有等效力的等效構(gòu)件也稱為 等效動(dòng)力學(xué)模型 。Mer與 ?方向相反 ， 做負(fù)功 。 r?3 2 1 3 2? M1 Fr 4 等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)例題 1 r?3 2 1 3 2? M1 Fr 4 解 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)例題 1 r?3 2 1 3 2? M1 Fr 4 代入各輪齒數(shù)及 r?3， 得到 高速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中占的比例大；低速運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量中占的比例小 。 此外 ， 等效量也可以用函數(shù)表達(dá)式 、 曲線或數(shù)值表格等不同的形式給出 。 四、速度波動(dòng)調(diào)節(jié) 第六節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)速度波動(dòng)及其調(diào)節(jié) 一 、 機(jī)械系統(tǒng)的盈虧功及速度波動(dòng) 構(gòu)件質(zhì)量不變的機(jī)械系統(tǒng) ， 隨著機(jī)構(gòu)周期性地重復(fù)運(yùn)動(dòng) ， 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也按一定的規(guī)律周期性的重復(fù)變化 。 第七章習(xí)題 7 7 7 7 7 71 714 習(xí)題 。 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生波動(dòng)的原因 作用在機(jī)械上的外力或外力矩的變化 。 三、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程及其求解 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程的求解舉例 當(dāng)?shù)刃?gòu)件為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件 ， 等效力矩和等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均為等效構(gòu)件角位移的函數(shù)時(shí) ， 采用能量形式的運(yùn)動(dòng)方程式求解比較方便 。 解 等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)例題 1 r?3 2 1 3 2? M1 Fr 4 等效阻力矩為 等效驅(qū)動(dòng)力矩 Md?M1， 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的等效力矩為 解 等效動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算例題 2 三、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程及其求解 2ee1dd2MJ????? ????于是 三 、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程及其求解 利用等效動(dòng)力學(xué)模型方法 ， 只要能解出等效構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ， 即可以用運(yùn)動(dòng)分析方法求出整個(gè)系統(tǒng)中所有構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 。 (2)便于計(jì)算等效構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)周期和運(yùn)動(dòng)位置 。 因此 ， 可在機(jī)械真實(shí)運(yùn)動(dòng)未知的情況下計(jì)算各等效量 。 具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ， 其上作用有等效力矩的等效構(gòu)件稱為 等效動(dòng)力學(xué)模型 (dynamically equivalent model)。 根據(jù)動(dòng)能定理 ，在 dt時(shí)間內(nèi) ， 系統(tǒng)動(dòng)能的增量 dE應(yīng)該等于作用于該系統(tǒng)的外力所作的元功和 dW， 即 dE?dW ?Pdt 1 2 3 A C ?1 B 機(jī)械系統(tǒng)等效動(dòng)力學(xué)模型 F3 vS2 v3 例 5 圖示活塞式壓力機(jī) ， 設(shè)已知各構(gòu)件的質(zhì)心位置 Si、 質(zhì)量 m m 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J JS2以及角速度 ? ?2和質(zhì)心速度 vS2，驅(qū)動(dòng)力矩為 M1， 阻力 F3， 建立該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程 。 相鄰兩次計(jì)算出的約束反力誤差滿足分析精度要求 ， 則以最后一次計(jì)算結(jié)果作為力分析的最終結(jié)果 ， 否則重復(fù)上述過程 ， 直到滿足分析精度要求為止 。 ● 根據(jù)約束力與約束反力大小相等 、 方向相反的原則 ， 最后將各單元力平衡矩陣方程 “ 組裝 ” 成機(jī)構(gòu)力平衡矩陣方程 ， 用計(jì)算機(jī)求解 。 分析步驟 ● 求出各構(gòu)件的慣性力，并把它們視為外力加于產(chǎn)生這些慣性力的構(gòu)件上； ● 根據(jù)靜定條件將機(jī)構(gòu)分解為若干個(gè)構(gòu)件組和平衡力作用的構(gòu)件；