【正文】 擰緊螺母時(shí)應(yīng)在螺旋中徑處施加的圓周力為 P?Qtan(???)。當(dāng)螺桿和螺母的螺紋之間作用有軸向載荷 Q時(shí)，擰動(dòng)螺桿或螺母，螺旋面之間將產(chǎn)生摩擦力。摩擦力是運(yùn)動(dòng)副反力的組成部分。 總反力 (total reaction force)— 計(jì)入摩擦力的約束反力。 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。對機(jī)構(gòu)而言，約束反力是 內(nèi)力 (internal force)；對構(gòu)件而言，約束反力是 外力 (external force)。 與構(gòu)件角速度方向相反的力矩稱為 阻力矩(resistance moment)。與構(gòu)件角速度方向一致的力矩稱為 驅(qū)動(dòng)力矩 (driving moment)。 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 。 對于高速 、 重載 、 大質(zhì)量的機(jī)械 ， 這種分析誤差可能直接影響到設(shè)計(jì)的安全性和可靠性 。 假定原動(dòng)件勻速運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析的局限性 分析結(jié)果與真實(shí)情況有差異 。 第六章機(jī)械動(dòng)力學(xué) 機(jī)械系統(tǒng)通常由原動(dòng)機(jī) 、 傳動(dòng)系統(tǒng) 、 執(zhí)行系統(tǒng)等組成 。 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 。 機(jī)械動(dòng)力學(xué) (dynamics of machinery)研究機(jī)械在運(yùn)動(dòng)中的力以及在各種力作用下的機(jī)械運(yùn)動(dòng) ， 分析和評價(jià)機(jī)械的動(dòng)力學(xué)性能 ， 研究提高機(jī)械動(dòng)力學(xué)性能的措施 。 同時(shí) ， 機(jī)械的運(yùn)動(dòng)也影響著機(jī)械的受力 。第六章機(jī)械動(dòng)力學(xué) 第一節(jié) 概述 一 、 機(jī)械動(dòng)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(dòng)的同時(shí)必然伴隨著力的傳遞和轉(zhuǎn)換 。 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) 。 機(jī)械系統(tǒng)中力和運(yùn)動(dòng)的相互作用決定了機(jī)械的工作狀態(tài) 。 這是機(jī)械系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的一個(gè)十分重要的內(nèi)容 。 研究機(jī)械中的摩擦及其對機(jī)械運(yùn)行和效率的影響 ， 通過合理設(shè)計(jì) ， 改善機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)性能 ， 提高機(jī)械效率 ， 是機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析的重要內(nèi)容 。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 。 這種假定對于低速 、 輕載的機(jī)械是允許的 。 實(shí)際工況 機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ， 絕大多數(shù)機(jī)械系統(tǒng) 主軸 (main shaft)的速度都是波動(dòng)變化的 。 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(dòng) (actual motion)規(guī)律分析與 速度波動(dòng)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(dòng)力 (driving force)— 驅(qū)使機(jī)械運(yùn)動(dòng)，力作用線與構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度方向夾角為銳角。 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 。 工作阻力類型舉例 常數(shù) 起重機(jī) 、 車床的工作阻力 執(zhí)行構(gòu)件位置的函數(shù) 曲柄壓力機(jī) 、 活塞式壓縮機(jī)的工作阻力 執(zhí)行構(gòu)件速度的函數(shù) 鼓風(fēng)機(jī)、離心泵的工作阻力 時(shí)間的函數(shù) 揉面機(jī)、球磨機(jī)的工作阻力 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 作用在運(yùn)動(dòng)副中的力 約束反力 (constrained force)— 作用在運(yùn)動(dòng)副元素上的力。 附加動(dòng)壓力 (additional kiic pressure)— 僅由慣性力(矩 )引起的約束反力。 切向力 (tangential ponent force)— 切于運(yùn)動(dòng)副元素表面的摩擦力。 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)件的相對運(yùn)動(dòng)。 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 (一 )移動(dòng)副中的摩擦 1 ? 2 n n 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 (一 )移動(dòng)副中的摩擦 v12 Ｑ P N21 F21 R21 ? 斜面摩擦 1. 滑塊等速上升 總反力 R21 Q ? R21 ? P ? 0 水平驅(qū)動(dòng)力 P ? Qtan(???) Q R21 P ??? 1 ? 2 Ｑ 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 (一 )移動(dòng)副中的摩擦 v?12 F?21 R?21 ? Q R?21 P? n n P? ??? 2. 滑塊等速下降 總反力 R?21 Q ? R?21 ? P ?? 0 水平阻力 P ?? Qtan(???) 斜面摩擦 考慮構(gòu)件慣性力的重要性 (二 )螺旋副中的摩擦 螺旋副為一種空間運(yùn)動(dòng)副，其接觸面為螺旋面。 可以將螺旋副的摩擦分析簡化為斜面摩擦來分析。擰緊螺母所需的驅(qū)動(dòng)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(dòng)時(shí) ， 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 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 )。 ? ? ? ? Q N? N? 速度波動(dòng)的有害影響 (三 )轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦 (1)徑向軸頸中的摩擦 速度波動(dòng)的有害影響 (三 )轉(zhuǎn)動(dòng)副中的摩擦 (2)止推軸頸中的摩擦 速度波動(dòng)的有害影響 (四 )高副中的摩擦 速度波動(dòng)的有害影響 (五 )考慮摩擦的機(jī)構(gòu)靜力分析 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行靜力分析考慮摩擦?xí)r ， 轉(zhuǎn)動(dòng)副中的反力不是通過回轉(zhuǎn)中心 ， 而是切于摩擦圓；移動(dòng)副中的反力不是與移動(dòng)方向垂直 ， 而是與接觸面的法向偏斜一個(gè)摩擦角 。 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 )。 解 (2)作二力桿反力的作用線 ?14 ? ? ?21 ?23 R12 R32 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 )。 解 (1)根據(jù)已知條件作摩擦圓 2 1 3 A B C