机械系统动力学（第二版）ppt培训课件

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1、第七章机械动力学一、机械动力学的研究内容及意义低速、轻载的机械进行运动分析和受力分析时，假定机构的原动件作匀速运动——静力分析。高速、重载、大质量的机械，上述分析误差大，可能直接影响到设计的安全性和可靠性。在实际工况中，作用在机器执行构件的生产阻力绝大多数是变化的，作用在构件上的摩擦力和摩擦力矩随着机器的运转也在不断变化。第一节概述本章研究内容：外力作用下机械的真实运动规律及机械速度波动的调节。研究目的:机器的真实运动；机械的转速在允许范围内波动。二、机械中作用的力研究机械的真实运动规律时，必须知道作用在机械上的力及

2、其变化规律。绝大多数机械系统运转时，其主轴的速度是波动的。机器主轴速度过大的波动变化会影响机器的正常工作，增大运动副中的动载荷，加剧运动副的磨损，降低机器的工作精度和传动效率，激发机器振动，产生噪声。驱动力：常数如重力FdC位移的函数如弹簧力FdFd(s)内燃机驱动力矩MdMd(s)速度的函数如电动机驱动力矩MdMd()1.作用在机械上的驱动力和生产阻力生产阻力：常数如起重机、车床的生产阻力执行机构位置的函数如曲柄压力机、活塞式压缩机的生产阻力执行构件速度的函数如鼓风机、离心泵的生产阻力时间的函数如揉面机、

3、球磨机的生产阻力驱动力和生产阻力的确定，涉及许多专业知识，本课程认为所有外力都是已知的。一、机构中的摩擦1.移动副中的摩擦力和总反力F21F21=N21（1）平面移动副N21=QF21=N21N2121v12QP第二节机械中的摩擦与效率θθ①②F21=N21N21=Q/sinθ=(/sinθ)Q=oQo─当量摩擦系数。（2）V形槽移动副QQ=(N21/2)sinθ+(N21/2)sinθ─通式，适用于移动副、滑动高副、滑动轴承。F21=oN21F21=oN21简单平面移动副o=V形槽移动副o=

4、/sin三角螺旋副o=/cos—牙形角Q根据运动副元素的几何形状，采用当量摩擦系数计算摩擦力，为运动副元素是复杂曲面的摩擦力的计算提供了方便。F21=oN21三角带o=/sinθθQ转动副/圆柱副o＝1.57(非跑合)o＝1.27(跑合)R21=N21+F21tg=o摩擦锥----以R21为母线所作圆锥。移动副的总反力(o,v)─当量摩擦角。N21F21R21Qv1221PR21与v12夹钝角(90+)R21恒切于摩擦锥。总外力落在摩擦锥以内则自锁。v1221N21F21

5、φR21QP90+●总反力●自锁2.转动副中的摩擦与总反力两构件形成转动副时，转轴上被支承的部份称为轴颈。按轴颈受力状态分，轴颈可分为两种：载荷沿直径方向作用的轴颈，称为径向轴颈。径向轴颈是转动副最常见的结构形式。载荷沿轴方向作用的轴颈，称为止推轴颈。（1）径向轴颈中的摩擦设轴颈1上作用有载荷Q，在驱动力矩Md的作用下，轴以等角速度12相对轴承2转动。轴承对轴颈的法向反力分布复杂，采用μ0计算轴颈上的F21：F21＝Qμ0摩擦力矩Mf：Mf＝F21r＝Qμ0r=－Md设为R21与轴的回转中心的距离R21ρ=M

6、f=Qμ0r∵Q=－R21∴ρ=μ0r＝C半径为的园称为摩擦圆。当轴上载荷的方向改变时，总反力R21的方向也将发生改变，但R21与轴的回转中心距离不会改变。结论：总反力R21始终与摩擦圆相切。Q+N21F21R21R21Aρ把作用于轴颈上的所有外力合并成一个合力Q，根据合外力作用线和摩擦圆的相对位置确定轴颈的运动状态。（1）如果合力的作用线与摩擦圆相切，则驱动力矩等于摩擦力矩，轴颈处于平衡状态。（2）如果合力的作用线与摩接圆相割，即驱动力矩小于最大摩擦力矩，轴颈发生自锁。（3）如果合力的作用线落在摩擦圆之外，则驱

7、动力矩大于摩擦力矩，轴颈将加速转动。例：分析图示偏心夹具自锁条件。作用在手柄上的P力卸掉后，偏心园盘3能将工件2继续夹紧，工件给偏心圆盘的总反力R23应作用在偏心圆盘上转动副的摩擦圆内，使机构自锁。夹具设计的几何条件为：R23BCD例1图示为一四杆机构中，曲柄1为主动件，在力矩M的作用下沿方向转动，试求转动副B及A中作用力的方向线的位置。图中虚线小圆为摩擦圆。(不考虑构件的自重及惯性力)ω32ω34R043R023R23R43求解步骤：（1）在不考虑摩擦的情况下，连杆是二力杆，为受拉杆；（2）确定连杆相对2，4的相

8、对运动方向（3）总反力应与摩擦圆相切，且R23和R34对其回转中心之矩与相对角速度32、34的方向相反。问题:当原动件2转到2象限、3象限、4象限时，连杆的受力又如何？（2）止推轴颈的摩擦轴上承受轴向载荷的部分称为轴端。如图示，轴1的轴端和承受轴向载荷的止推轴承2构成一转动副。当轴转动时．轴的端面将产生摩擦力矩Mf。止推轴颈的摩擦计算自学。