【正文】 部分）的任何一個構(gòu)件上的等效驅(qū)動力矩都近似為常數(shù)。飛輪的簡易計算的“簡易”二字的主要含義是指忽略等效轉(zhuǎn)動慣量的變量部分。這種忽略我們完全接受。飛輪簡易計算的公式是：JF＝△Amax/([δ]ωm2)－Jc，其中[δ]為已知或查表獲知，ωm（等效構(gòu)件的平均角速度）、Jc（ 系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量的常數(shù)部分，即傳動系統(tǒng)的等效部分），可容易求得。下面介紹最大盈虧功△Amax的計算方法。最大盈虧功△Amax是等效驅(qū)動力矩的功與等效阻力矩的功的差值（稱為剩余功，也是等效力矩功，更是所有外力個功）在一個周期內(nèi)的最大值與最小值之差。在課程設(shè)計所涉及的題目中，等效驅(qū)動力矩是常數(shù)。因此，要求出最大盈虧功△Amax，就得先求出等效阻力矩隨等效構(gòu)件轉(zhuǎn)角的變化曲線，進(jìn)而求出等效阻力功（曲線與橫軸間的面積）及其分布情況。等效阻力矩曲線以及等效阻力功的分布可通過解析法上機(jī)計算，是否用解析法計算上機(jī)由指導(dǎo)教師決定。而下面的例子是在滿足飛輪簡易計算假設(shè)條件和忽略條件下精確計算△Amax的徒手計算方法?！纠颗ｎ^刨床的切削行程H=，切削力F=4000N，切削行程對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角φ1＝ ，曲柄角速度ω＝，大皮帶輪角速度ω＝，電機(jī)的等效力矩為常數(shù)，試求飛輪裝分別在曲柄上和大皮帶輪上的轉(zhuǎn)動慣量JF。【解】一個循環(huán)內(nèi)，輸出功=切削功= 等效阻力矩M r 的功A r ：A r = FH = 4000 = 2000(J)（a）所示的等效等效阻力矩Mr的變化規(guī)律，但現(xiàn)在已經(jīng)知道了陰影面積所代表的功是2000(J)。又因?yàn)橐粋€循環(huán)內(nèi)等效驅(qū)動力矩Md的功與等效阻力矩Mr的功相等、電機(jī)的等效力矩為常數(shù)，所以可求出M d（b）所示虧功f可以求出：若飛輪裝在曲柄上，曲柄角速度ω＝Jc為系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動慣量的常數(shù)部分。若飛輪裝在大皮帶輪上，大皮帶輪的曲柄角速度ω＝（假設(shè)）M rT = 2πMφM dM rT = 2πMφfa）等效阻力矩的功 　　　 b）盈虧功10 部分零部件的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)設(shè)計牛頭刨床部分結(jié)構(gòu)參考圖。圖 牛頭刨床部分裝配圖圖 大齒輪結(jié)構(gòu)圖附錄：平面連桿機(jī)構(gòu)力分析子程序使用說明書一、 機(jī)構(gòu)力分析的方法在不考慮構(gòu)件的彈性變形時，平面機(jī)構(gòu)力分析屬于剛體平面運(yùn)動的動力學(xué)問題。常用的研究機(jī)構(gòu)力分析的方法有兩種：一是按作用于構(gòu)件或構(gòu)件組上的外力、構(gòu)件質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量及構(gòu)件的加速度，列出剛體平面運(yùn)動微分方程，通過求解方程組而求出運(yùn)動副中的約束反力或平衡力。另一種方法是按達(dá)郎伯原理將慣性力視為外力，加于產(chǎn)生該慣性力的構(gòu)件上，采用靜力學(xué)方法進(jìn)行受力分析。此稱為狀態(tài)靜力分析法，簡稱動靜法。后一種方法特別適用于力分析的圖解法。僅僅對于低速機(jī)械其慣性力甚小可以忽略不計時，才用靜力分析方法。機(jī)構(gòu)是由機(jī)架、原動件及若干基本桿組組成的?；緱U組總是力靜定的，因此可以對常用的各基本桿組進(jìn)行力分析，建立其力分析子程序。對具體的機(jī)構(gòu)進(jìn)行力分析時，只須從離作用有平衡力的構(gòu)件最遠(yuǎn)的基本桿組開始，調(diào)用相應(yīng)的力分析子程序，對基本桿組依次進(jìn)行分析，即可方便地完成整個機(jī)構(gòu)的力分析。二、常用基本桿組的力分析在進(jìn)行力分析時，下列參量被認(rèn)為是已知參量：（1）基本桿組中任一構(gòu)件i及任一點(diǎn)N的幾何參量及運(yùn)動參量。例如：構(gòu)件尺寸Ri、角位置qi、角速度、角加速度及點(diǎn)N的坐標(biāo)Nx、Ny、線加速度、轉(zhuǎn)動副N鉸銷軸的直徑dN及移動副槽寬w等。（2）構(gòu)件的物理參量。例如構(gòu)件i的質(zhì)量mi，繞其質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量Ji及運(yùn)動副的當(dāng)量摩擦系數(shù)m0。（3）作用于構(gòu)件的已知外力（不包括平衡力），先向該構(gòu)件的質(zhì)心簡化，成為通過質(zhì)心的主矢SFi及主矩SMi。1. 第一類Ⅱ級組的力分析第一類Ⅱ級組如圖1所示，由3兩構(gòu)件及三鉸鏈NNN4 組成，N6及N7分別為構(gòu)件2及構(gòu)件3的質(zhì)量中心。除簡化至質(zhì)心的已知外力主矢SFSF3及主矩SMSM3外，基本桿組外接鉸鏈N2中的約束反力f12為外接構(gòu)件1作用于構(gòu)件2的反力。外接鉸鏈N4中的約束反力f43為外接構(gòu)件4作用于構(gòu)件3的反力。由于f43= f34，為方便起見，f43 以 f43表之，使約束反力fij中下標(biāo) i 的值總是小于下標(biāo) j 的數(shù)值。力分析的任務(wù)是確定運(yùn)動副中的約束反力f1f23 及 f34。2. 第二類Ⅱ級組的力分析這種基本桿組由構(gòu)件2及3組成，如圖2所示。構(gòu)件3與外接構(gòu)件組成移動副，該移動副在結(jié)構(gòu)上有兩種型式。圖a中的構(gòu)件3為包容件，另一種型式是滑塊3為被包容件，它置于外接槽形構(gòu)件之內(nèi)，如圖b所示。這兩種不同的結(jié)構(gòu)影響到移動副將在哪一側(cè)接觸，今置一變量z1加以區(qū)別，對于前者賦z1= 1，對于后者賦z1=1。N6及N7分別為構(gòu)件2及構(gòu)件3的質(zhì)心。3. 第三類Ⅱ級組的力分析第三類Ⅱ級組由構(gòu)件2及3組成，如圖3所示。構(gòu)件3與外接構(gòu)件組成移動副，該移動副在結(jié)構(gòu)上有兩種型式。圖a中的構(gòu)件3為包容件，另一種型式是滑塊3為被包容件，它置于外接槽形構(gòu)件之內(nèi)，如圖b所示。這兩種不同的結(jié)構(gòu)影響到移動副將在哪一側(cè)接觸，今置一變量加以區(qū)別，對于前者賦，對于后者賦。及分別為構(gòu)件2及構(gòu)件3的質(zhì)心。4．曲柄的力分析圖4T1N2SM1N51q2lNSF1f01fl521如圖4所示，曲柄的質(zhì)心位于N5。鉸鏈中的約束反力f12已由與N2外接的基本構(gòu)件組的力分析求得。簡化至質(zhì)心的已知外力主矢SF1及主矩SM1中不包括平衡力及慣性力。待求的未知量有鉸鏈N1中的約束反力f01及平衡力偶矩T1。三、力分析子程序下列變量及數(shù)組在各子程序中為公共變量及數(shù)組，故設(shè)為外部變量及數(shù)組：static float p[30][2]，vp[30][2]，ap[30][2]；static float m[20]，i[20]，cf[30][2]，cm[20]，d[30]，mu0[30]，f[30][2]，wi[20]，eps，ep；int isw，mu；p——存放機(jī)構(gòu)各點(diǎn)的兩個坐標(biāo)分量的二維數(shù)組，設(shè)（30180。2）個元素。vp——存放機(jī)構(gòu)各點(diǎn)速度的兩個分量的二維數(shù)組，設(shè)（30180。2）個元素。ap——存放機(jī)構(gòu)各點(diǎn)加速度的兩個分量的二維數(shù)組，設(shè)（30180。2）個元素。m——存放機(jī)構(gòu)各構(gòu)件質(zhì)量的一維數(shù)組，設(shè)20個元素。i——存放機(jī)構(gòu)各構(gòu)件對其自身質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量的一維數(shù)組，設(shè)20個元素。cm——存放作用于機(jī)構(gòu)各構(gòu)件上的外力矩的一維數(shù)組，設(shè)30個元素。d——存放機(jī)構(gòu)中各轉(zhuǎn)動副軸頸直徑的一維數(shù)組，設(shè)30個元素。wi——存放機(jī)構(gòu)中各滑動副槽寬尺寸的一維數(shù)組，設(shè)20個元素。mu0——存放機(jī)構(gòu)各運(yùn)動副中兩接觸構(gòu)件接觸面間的當(dāng)量擦系統(tǒng)的一維數(shù)組，設(shè)30個元素。cf——存放作用于機(jī)構(gòu)中任一構(gòu)件重心上的外力的兩個分量的二維數(shù)組；設(shè)30個元素。f——存放機(jī)構(gòu)中各運(yùn)動副中反力的兩個分量的二維數(shù)組，設(shè)（30180。2）個元素。f0——存放當(dāng)考慮摩擦?xí)r前一次求解的基本構(gòu)件組中各運(yùn)動副中總反力的一維數(shù)量，設(shè)6個元素，第一次求解時均賦值為零。a——存放基本構(gòu)件組力分析標(biāo)量方程組中各未知量的系數(shù)的二維數(shù)組，設(shè)（6180。6）個元素。b——存放基本構(gòu)件組力分析標(biāo)量方程組中各方程的常數(shù)項(xiàng)的一維數(shù)組，設(shè)6個元素。eps——高斯列主元消去法子程序中的控制常量，一般情況定為1e07。在主程序中應(yīng)先賦值。isw——整型變量，當(dāng)高斯子程序中列主元的絕對值小于eps時，isw=0，否則isw=1。ep——考慮各運(yùn)動副中摩擦?xí)r，前后兩次求得的鉸鏈反力相對差值的控制變量，可根據(jù)具體情況的精度要求而定。（，即該相對差值小于5%時則認(rèn)為所求得的運(yùn)動副中反力和精度已能滿足要求）。在主程序中也先賦值。mu——整型控制變量，當(dāng)mu=1時，表示要計及摩擦的影響，當(dāng)mu=0時，表示忽略摩擦的影響，設(shè)了該控制量后，當(dāng)不計及摩擦?xí)r，對各運(yùn)動副中的當(dāng)量摩擦系數(shù)可以不賦值，否則，對所用到的mu0數(shù)組均要賦“0”值。所以,設(shè)此控制變量后,當(dāng)不考慮摩擦?xí)r，不僅可使主程序中需要輸入的初值減少，而且也減少了不必要的計算。2．第一類Ⅱ級桿組力分析子程序forc21（1）功能——用以計算該類基本桿組中各轉(zhuǎn)動副中反力的兩個分量（包括考慮摩擦的情況）（2）子程序中的形式參數(shù)及變量名和數(shù)組名 n2—— 該基本桿組中的一個外接鉸鏈。 n4—— 該基本桿組中的另一個外接鉸鏈。n3—— 該基本桿組的一個內(nèi)接鉸鏈。N6—— 外接鉸鏈n2所在構(gòu)件的重心。參看圖1。n7——外接鉸鏈n4所在構(gòu)件的重心。參看圖1。j2——外接鉸鏈n2所在構(gòu)件的編號。j3——外接鉸鏈n4所在構(gòu)件的編號。w1——在外接鉸鏈n2處與構(gòu)件j2相連接的構(gòu)件的角速度。w2——構(gòu)件j2的角速度。w3——構(gòu)件j3的角速度。w4——在外接鏈n3處與構(gòu)件j3相連接的構(gòu)件的角速度。a2——構(gòu)件j2的角加速度。a3——構(gòu)件j3的角加速度。fm2——轉(zhuǎn)動副n2中的摩擦力矩（作用于j2構(gòu)件上）fm3——轉(zhuǎn)動副n3中的摩擦力矩（作用于j2構(gòu)件上）fm4——轉(zhuǎn)動副n4中的摩擦力矩（作用于j3構(gòu)件上）（3）子程序forc21的調(diào)用語句：forc21(int n2，int n3，int n4，int n6，int n7，int j2，int j3，float w1，float w2，float w3，float w4，float a2，float a3)3．第二類Ⅱ級構(gòu)件組力分析子程序forc22（1）功能——用以計算該類基本構(gòu)件組中各運(yùn)動副中的反力的兩個分量（包括考慮摩擦的情況）（2）子程序中的形參及變量名數(shù)組名 n2——該基本構(gòu)件組中的一個外接鉸鏈。 n3——該基本構(gòu)件組中的一個內(nèi)接鉸鏈。 n4——該基本構(gòu)件組中另一個外接滑動副中反力的作用點(diǎn)。 n6——外接鉸鏈n2所在構(gòu)件的重心。 n7——該基本構(gòu)件組中滑動副所在構(gòu)件的重心。 j2——外接鉸鏈n2所在構(gòu)件的編號。 j3——該基本構(gòu)件組中滑動副所在構(gòu)件的編號。 w1——在外接鏈n2處與構(gòu)件j2相連接的構(gòu)件的角速度。 w2——構(gòu)件j2的角速度。 w3——構(gòu)件j2的角加速度。 z1——構(gòu)件j3為被包容件或包容件的區(qū)別符號，當(dāng)為被包容件時，取z1等于1，反之則取z1等于1。 l——基本構(gòu)件組中內(nèi)接鉸鏈n3點(diǎn)至滑動副中正反力作用線的距離。 beta，vbeta，abeta，vr3——與運(yùn)動分析中“ka22”子程序中相應(yīng)的這些數(shù)組名組名的含義相同。fm2，fm3——均為變量名，與“forc21”子程中這些變量名的含義完全相同。pf3——變量名，與構(gòu)件j3（滑塊）相連接成滑動副的構(gòu)件（導(dǎo)桿）對構(gòu)件j3的摩力。（3）子程序forc22的調(diào)用語句：forc22 (int n2，int n3，int n4，int n6，int n7，int j2，int j3，float beta，float vbeta，float abeta，float w1，float w2，float vr3，float a2，float z1，float l)4．第三類Ⅱ級構(gòu)件組力分析子程序forc23（1）功能——用以計算該類基本構(gòu)件組中各運(yùn)動副中反力的兩個分量（包括考慮摩擦的情況）（2）子程序中的形參及變量名和數(shù)組名n2，n3，n4，n6，n7，j2，j3，z1，l——均為變量名，與“forc22”子程序中這些變量名的涵義完全相同。w1，w2，w4——均為變量名，與“forc21”子程序中這些變量名的涵義完全相同。a2——構(gòu)件j2的角加速度。th2，vr3——均為變量名，分別運(yùn)動分析子程序中“ka23”的變量名theta、vr2的涵義完全相同。fm2，fm3——均為變量名，與“forc21”子程序中這些變量名的涵義完全相同。fr——中間變量，第一次求解時賦值以0。pf2——變量名，構(gòu)件j3（滑塊）對構(gòu)件j2的摩擦力。（3）子程序forc23的調(diào)用語句： forc23(int n2，int n3，int n4，int n6，int n7，int j2，int j3，float th2，float w2，float a2，float w1，float vr3，float w4，float z1，float l)5．曲柄力分析子程序fcrank（1）功能——用以計算曲柄轉(zhuǎn)動副中反力的兩個分量以及應(yīng)加于曲柄上的平衡力矩。（2）子程序中的虛元及變量名和數(shù)組名n1——曲柄的固定鉸鏈中心點(diǎn)。n2——曲柄銷鉸鏈中心點(diǎn)。n5——曲柄的重心。j1——曲柄構(gòu)件的編號。w0——與曲柄相連接的機(jī)架的角速度。w1——曲柄的角速度。w2——與曲柄要曲柄銷處相連接的構(gòu)件的角速度。a1——曲柄的角速度。fmi——曲柄的固定鉸鏈中機(jī)架對曲柄的摩擦力矩。fm2——曲柄銷轉(zhuǎn)動副中與曲柄相連接的構(gòu)件對曲柄的摩擦力矩。t1——作用在曲柄上的平衡力矩。（3）子程序fcrank的調(diào)用語句：fcrank(int n1，int n2，int n5，int j1，float w0，float w1，float w2，float a1)6．力簡化子程序fsimpl(1)功能——用以把作用于任一構(gòu)件任意點(diǎn)的力向其構(gòu)件重心簡化，簡化結(jié)果為通過該構(gòu)件重心的一個力（以兩個分量表示）和一個力偶矩。如果原來該構(gòu)件重心上已作用有外力，力簡化結(jié)果會自動地把這兩部分相加起來。(2)子程序中的虛元及變量名和數(shù)組名n1——構(gòu)件的重心點(diǎn)。n2——為欲簡化的力在該構(gòu)件上作用點(diǎn)。 j——該構(gòu)件在機(jī)構(gòu)中中編號。(3)子程序fsimpl的調(diào)用語句： fsimpl(int n1，int n2，i