【正文】 如果機(jī)械系統(tǒng)的等效力矩的變化也具有周期性 ， 系統(tǒng)的等效構(gòu)件將作周期性的變速運(yùn)動 ， 否則 ， 系統(tǒng)的主軸將作無規(guī)律的變速運(yùn)動 。 所以 ， 在計算精度要求不高時 ， 常?？梢院雎缘退龠\(yùn)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量 。 等效參數(shù)的一般表達(dá) 單自由度機(jī)械系統(tǒng)等效動力學(xué)參數(shù)的一般表達(dá) 取轉(zhuǎn)動構(gòu)件為等效構(gòu)件 ?? ?????????????????????? niiiii JvmJ12S2Se ??????????? ?????????????? niiiiii MvFM1e cos ????取移動構(gòu)件為等效構(gòu)件 ?? ?????????????????????? niiiii vJvvmm12S2Se????????? ?????????????? niiiiii vMvvFF1e cos?? 等效驅(qū)動力矩與等效阻力矩 分析 (1)各等效量不僅與作用于機(jī)械系統(tǒng)中的力 、 力矩以及各活動構(gòu)件的質(zhì)量 、 轉(zhuǎn)動慣量有關(guān) ， 而且和各構(gòu)件與等效構(gòu)件的速比有關(guān) ， 但與系統(tǒng)的真實(shí)運(yùn)動無關(guān) 。 每個構(gòu)件質(zhì)心上均假設(shè)作用有一個已知力 Fi和一個已知力偶矩 Mi。 ● 以每一個構(gòu)件為受力分析單元 ， 建立單元力平衡方程式 ，并將其表示成單元力平衡矩陣方程 。 偏心夾具設(shè)計 1 2r A 3 O 2 偏心夾具設(shè)計 1 2 2r A 3 O F 解 若總反力 R23與摩擦圓相割 ， 則夾具發(fā)生自鎖 。但如果 Ad?Af， ?=0，則 Ar必為零，說明械不能輸出功。擰緊螺母所需的驅(qū)動力矩為 Md?P?d/2?Qtan(???)?d/2 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 2 1 Q/2 Q/2 d d2 ? d1 v21 2 P ?d ? R12 l 1 ? Q n n 當(dāng)螺母順著力 Q的方向等速向下運(yùn)動時 ， 即放松螺母 ，則應(yīng)在螺旋中徑處施加的維持螺母等速下滑的圓周力為P??Qtan(???)。 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 本章討論的問題 ● 機(jī)構(gòu)的 摩擦 (friction)與 效率 (efficiency) ● 機(jī)械的平衡 (balancing of machinery) ● 機(jī)械的 真實(shí)運(yùn)動 (actual motion)規(guī)律分析與 速度波動調(diào) 節(jié) (speed fluctuation regulation) 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 二、機(jī)械中作用的力 按力對機(jī)械的影響分類 驅(qū)動力 (driving force)— 驅(qū)使機(jī)械運(yùn)動，力作用線與構(gòu)件運(yùn)動速度方向夾角為銳角。第六章機(jī)械動力學(xué) 第一節(jié) 概述 一 、 機(jī)械動力學(xué)的研究內(nèi)容及意義 機(jī)構(gòu)在傳遞和轉(zhuǎn)換運(yùn)動的同時必然伴隨著力的傳遞和轉(zhuǎn)換 。與構(gòu)件角速度方向一致的力矩稱為 驅(qū)動力矩 (driving moment)。 松開螺母時的維持力矩為 M?d?P??d/2?Qtan(???)?d/2 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 2 1 Q/2 Q/2 d d2 ? d1 v21 2 P ?d ? R12 l 1 ? Q n n 當(dāng) ??時 ， M?d為負(fù)值 ， 意味著要想使滑塊下滑 ， 必須施加一個反向力矩 M?d， 此時的 M?d稱為擰松力矩 。這時的機(jī)械如果原來在運(yùn)動，現(xiàn)在仍將維持原狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)動但不能對外做功，機(jī)械的這種運(yùn)動狀態(tài)稱為 空轉(zhuǎn) (free running)。 s s1 自鎖條件 s ?s1 ? ? s1?AC ?rsin? 在直角 ?ABC中 R23 B C B A C ? ? E e 在直角 ?OEA中 s ?OE E O ??? ?esin(??? ) ?稱為楔緊角 。 ● 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 ， 用計算機(jī)求解 。 根據(jù)動能定理 ，在 dt時間內(nèi) ， 系統(tǒng)動能的增量 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)動慣量 J JS2以及角速度 ? ?2和質(zhì)心速度 vS2，驅(qū)動力矩為 M1， 阻力 F3， 建立該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方程 。 因此 ， 可在機(jī)械真實(shí)運(yùn)動未知的情況下計算各等效量 。 解 等效動力學(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)動力矩 Md?M1， 整個傳動系統(tǒng)的等效力矩為 解 等效動力學(xué)參數(shù)計算例題 2 三、機(jī)械運(yùn)動方程及其求解 2ee1dd2MJ????? ????于是 三 、 機(jī)械運(yùn)動方程及其求解 利用等效動力學(xué)模型方法 ， 只要能解出等效構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律 ， 即可以用運(yùn)動分析方法求出整個系統(tǒng)中所有構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律 。 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生波動的原因 作用在機(jī)械上的外力或外力矩的變化 。 四、速度波動調(diào)節(jié) 第六節(jié) 機(jī)械系統(tǒng)速度波動及其調(diào)節(jié) 一 、 機(jī)械系統(tǒng)的盈虧功及速度波動 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 ， 等效轉(zhuǎn)動慣量也按一定的規(guī)律周期性的重復(fù)變化 。 r?3 2 1 3 2? M1 Fr 4 等效動力學(xué)參數(shù)例題 1 r?3 2 1 3 2? M1 Fr 4 解 等效轉(zhuǎn)動慣量 等效動力學(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)動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量在等效轉(zhuǎn)動慣量中占的比例大；低速運(yùn)動構(gòu)件在等效轉(zhuǎn)動慣量中占的比例小 。 具有等效質(zhì)量 ， 其上作用有等效力的等效構(gòu)件也稱為 等效動力學(xué)模型 。 設(shè)機(jī)械系統(tǒng)由 K個可動的剛性構(gòu)件組成 ， 每個構(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)動慣量為 JSi， 構(gòu)件的角速度為 ?i， 質(zhì)心速度為 vSi。 ● 將運(yùn)動副中的所有待求約束反力用平行于坐標(biāo)軸的兩個分量表示 。 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 。 質(zhì)量不變的機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時期 Ad=Ar+Af 機(jī)械效率 ?? ?1? Ar Ad Af Ad Q F F0 速度波動的有害影響 ?F vF r1 r2 Q0 ?Q vQ 用瞬時功率表示機(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 速度波動的有害影響 機(jī)械正常工作時， 0?1。 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 擰緊螺母時應(yīng)在螺旋中徑處施加