【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的，因沒有多余的功可以轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械的動(dòng)能，機(jī)械肯定無法運(yùn)動(dòng)。 如果 AdAf， ?0，表明機(jī)械的輸入功不足以克服有害阻力所需的功，所以不論機(jī)械原來的運(yùn)動(dòng)情況如何，最終必將減速直至運(yùn)動(dòng)停止；原來是靜止不動(dòng)的機(jī)械，肯定不能再運(yùn)動(dòng)。機(jī)械出現(xiàn)上述狀態(tài)稱為機(jī)械 自鎖 (selflocking)。機(jī)械發(fā)生自鎖的條件可以表述為： ? ? 0 自鎖的工程意義 自鎖的工程意義 設(shè)計(jì)新機(jī)械時(shí)，應(yīng)避免在運(yùn)動(dòng)方向出現(xiàn)自鎖，而有些機(jī)械要利用自鎖進(jìn)行工作。 速度波動(dòng)的有害影響 自鎖現(xiàn)象和條件 速度波動(dòng)的有害影響 機(jī)械通?？梢杂?正行程 (drive， running)和 反行程(reverse drive， reverse running)。 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 。 反行程 將正行程的生產(chǎn)阻力作為驅(qū)動(dòng)力作用在原來的從動(dòng)件上 ， 而運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力向相反方向 (即從正行程的從動(dòng)件到原動(dòng)件 )傳遞時(shí)的行程 。 機(jī)械正行程和反行程的機(jī)械效率一般并不相等 。 自鎖機(jī)械設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求 正行程 ， 機(jī)械效率大于零 。 反行程 ， 根據(jù)使用場(chǎng)合既可使其機(jī)械效率大于零 ， 也可使其機(jī)械效率小于零 。 自鎖機(jī)械 — 反行程能自鎖的機(jī)械 。 各種夾具 、 螺栓連接 、 起重裝置 、 壓榨機(jī)等機(jī)械都具有自鎖特性 。 根據(jù)機(jī)械自鎖條件可以對(duì)自鎖機(jī)構(gòu)的幾何參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 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 。 偏心夾具設(shè)計(jì) 1 2r A 3 O 2 偏心夾具設(shè)計(jì) 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 。 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 。 反行程自鎖條件 esin(???) ?rsin? ?? 即 ? ? arcsin[(rsin???)/e]?? ? 第一節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析 第三節(jié) 機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析 主要目的 (1)確定運(yùn)動(dòng)副中的約束反力 。 (2)確定機(jī)構(gòu)在按給定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律條件下需要加在原動(dòng)件上的 平衡力 (balance force)或 平衡力矩 (trimming moment)。 分析內(nèi)容 對(duì)于低速機(jī)械 ， 可以在不計(jì)慣性力的條件下對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析 ， 即 靜力分析 (statics analysis)。 對(duì)于中 、 高速機(jī)械 ， 可以根據(jù)達(dá)朗貝爾原理將構(gòu)件運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力作為已知外力加在相應(yīng)的構(gòu)件上 ， 將動(dòng)態(tài)受力系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)靜力平衡系統(tǒng) ， 用靜力學(xué)的方法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析 ， 即 動(dòng)態(tài)靜力分析 (kiostatics analysis)。 分析方法 圖解法 將慣性力和慣性力矩作為已知外力加在相應(yīng)構(gòu)件的質(zhì)心上 ， 并在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中準(zhǔn)確地畫出其方向 ， 然后采用矢量圖解法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行受力分析 。 圖解法概念清楚 ， 也有一定的精度 ， 但圖解過程比較繁瑣 。 解析法 根據(jù)力的平衡條件 ， 列出機(jī)構(gòu)中已知力和待求力之間的力平衡關(guān)系式 ， 然后采用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法求解 。 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； ● 由外力全部為已知的構(gòu)件組開始進(jìn)行分析，逐步分析到平衡力作用的構(gòu)件。 一、構(gòu)件慣性力確定 一 、 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析的圖解法 慣性力分量 1. 構(gòu)件慣性力的確定 進(jìn)行新機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí) ， 當(dāng)通過方案設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)確定出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖尺寸后 ， 就可以對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析 。 由于動(dòng)態(tài)靜力分析要計(jì)入構(gòu)件的慣性力和慣性力矩 ， 而此時(shí)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀 、 剖面尺寸 、 構(gòu)件的質(zhì)量 、 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和質(zhì)心位置均未確定 。 因此 ， 在對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析前 ，只能憑借經(jīng)驗(yàn)或?qū)C(jī)構(gòu)作簡(jiǎn)單的靜力分析的基礎(chǔ)上對(duì)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和剖面尺寸作出初略的估算 ， 由此定出各構(gòu)件的質(zhì)量 、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和質(zhì)心位置 ， 在此基礎(chǔ)上 ， 假定機(jī)構(gòu)原動(dòng)件按某種運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng) (一般按勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 )， 通過對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析 ， 計(jì)算質(zhì)心的加速度和構(gòu)件的角加速度 ， 從而算出各構(gòu)件的慣性力和慣性力矩 。 慣性力分量 用解析法對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí) ， 常采用分量的形式表示慣性力 。 施加在構(gòu)件 i的質(zhì)心 Si上的慣性力 Fi在 x、 y方向上的分量為 ?????????iiyiiixiymFxmFSS????SSar c t an ar c t ani i iii i im y ym x x?? ? ? ????? ? ? ? ?? ? ? ? 慣性力的方向用慣性力在坐標(biāo)系中的方位角 ?i表示為 慣性力的大小為 iiiiii amyxmF S2S2S ????? ???? 慣性力矩的大小為 一、構(gòu)件慣性力確定 二、動(dòng)態(tài)靜力分析解析法慣性力分量 例 4 用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析舉例 直角坐標(biāo)法主要步驟 二 、 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析的解析法 矩陣法的主要步驟 ● 建立一平面直角坐標(biāo)系 ， 將各構(gòu)件上所有的已知力 ， 向各自的質(zhì)心簡(jiǎn)化為一個(gè)通過質(zhì)心的 合力 (bined force)和一個(gè) 合力偶 (bined couple of forces)， 并將該合力用平行于坐標(biāo)軸的兩個(gè)分量表示 。 ● 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 。 ● 以每一個(gè)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 。 ● 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 。 動(dòng)態(tài)靜力分析方法舉例 分析方程組表示 求出機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的全部約束反力后 ， 可以根據(jù)約束反力中的最大值對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度或剛度條件進(jìn)行校核 ， 若校核結(jié)果不滿足要求 ,應(yīng)重新修改設(shè)計(jì) ， 直至滿足設(shè)計(jì)要求 。 根據(jù)平衡力矩計(jì)算結(jié)果的最大值和變化規(guī)律 ， 結(jié)合機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率和工作阻力的特點(diǎn) ， 可以選擇原動(dòng)機(jī)的類型和功率 。 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析方程組的表示 設(shè)已知力列陣為 {F}， 待求力列陣為 {R}， 待求力系數(shù)矩陣為 [A]， 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析方程組可以統(tǒng)一表示為 [A]{R}?{F} 四、考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的受力分析 220 )( yijxij RRr ?）（? 轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦力偶矩 將切于半徑為 ???0r的摩擦圓的約束反力 Rij向轉(zhuǎn)動(dòng)副中心簡(jiǎn)化 ， 得到大小和方向與 Rij相同的總反力 R?ij和一個(gè)摩擦力偶矩 ?0rRij， 其方向與 ?ij方向相同 。 待求力的分量形式 ?ij i j Rxij R?ij Mf Ryij 三 、 考慮運(yùn)動(dòng)副摩擦的受力分析 力平衡方程的待求力部分包括運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力 。 摩擦力與作用在運(yùn)動(dòng)副中的約束反力和運(yùn)動(dòng)副元素間的當(dāng)量摩擦系數(shù) ?0有關(guān) ， 可以把摩擦力和摩擦力矩表示為約束反力的函數(shù) 。 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