机械原理第七章章末总结.doc

《第七章 机械动力学》知识总结 小组成员：何春江 陈彦智 陈肯 第一节 概述 一、机械动力学的研究内容及意义 本章将主要以研究机械动力学为主线讨论下列问题： 1）机构的摩擦与效率 2）机械的平衡； 3）机械的真实运动规律分析与速度波动的调节。 二、机械中作用的力 机械是在各种力的作用（或约束）下进行工作的。力的性质及其作用规律对机械的工作与运动状态有着直接的影响。 按力对运动的影响分，作用在机构上的力可分为驱动力和阻力两大类。 平面运动构件上凡是与构件运动速度方向夹锐角的力称为驱动力，与运动角速度方向一致的力矩称为驱动力矩。 平面运动构件上凡是与构件运动速度方向夹钝角的力称为阻力，与构件角速度方向相反的力矩称为阻力矩。阻力（矩）分为工作阻力和有害阻力。 第二节 机械中的摩擦与效率 一、机构中的摩擦可分为 （一）移动副中的摩擦力和总反力 （二）转动副中的摩擦力和总反力其中又包括（1）径向轴颈中的摩擦；（2）止推轴颈中的摩擦 （三）考虑摩擦的机构静力分析 与前面力分析不同的是考虑摩擦时转动副中的反力不是通过回转中心，而是切于摩擦圆，移动副中的反力不是与移动方向垂直而是与接触面的法向偏一个摩擦角。 二、机械的效率 （一）机械效率与自锁的概念 工程中把克服工作阻力所作的有益功与输入功的比值称为机械效率。这是衡量机械对输入功的有效利用程度的一个重要性能指标。机械效率等于在工作阻力Q不变的条件下，同一机械计及摩擦时的驱动力P与不计摩擦时的驱动力P0的比值；或者说，在驱动力P不变的条件下，同一机械不计摩擦时能克服的生产阻力Q0与计及摩擦时能克服的生产阻力Q的比值。 当( ( 0 时，机械的驱动功尚不足克服有害阻力所需的功，所以不论机械原来的运动情况如何，最终必将减速直至运动停止，机械出现上述状态称为机械自锁。 （二）斜面及螺旋机构中的摩擦与效率 1．斜面的摩擦与效率 斜面机构具有两个主要特征： 当斜角时，斜面机构在垂直力的作用下将会单向（下滑行程）自锁，而上升行程不自锁。 上升行程，，若很小则用较小的力P可克服较大的载荷Q，具有明显的力增益。 a） b） c） 图7-12 螺旋机构 a)矩形螺纹 b）受力分析图 c) 三角形螺纹 2．螺旋机构的摩擦与效率 图7(12所示螺旋机构（也称为螺旋副）广泛应用于传动和联结中。它由螺杆和螺母组成，其摩擦与效率分析与斜面完全相同。 设螺旋的中径为d，螺旋升角为： L为螺旋的导程，z为螺旋的头（线）数，p为螺距。 螺旋机构的主要特征： 1）当螺旋升角时，正反行程均可实现，且需要施加一定的力矩； 2）若螺旋升角时，，反行程将自锁。即在Q力作用下重物不会自动下落，连接不会自行松脱，要使其下降或松脱，还必须加一反向力矩Md。 对于图7(12c）所示的三角形螺纹分析可得三角形螺纹的自锁性能高于矩形螺纹。 第三节 机构的动态静力分析 机构受力分析的目的主要有：一是确定运动副中的约束反力，这些力的大小和性质决定了各构件满足设计要求应具有的强度和刚度；决定了运动副中摩擦与磨损，从而决定了机构的寿命与传动效率。二是确定在按给定的运动规律运动时需加在原动件上的平衡力(矩)，这是选择维持机器正常运转所需原动机的型号、功率的重要技术依据。 对于低速机械，惯性力对上述分析内容的结果影响不大，故可以在不计惯性力的条件下对机构进行静力分析。中、高速运动的机械其构件在运动时产生的惯性力往往很大，在对机构进行受力分析时，如果机构中的惯性力达到或超过驱动力或生产阻力的1/10就必须在分析中计入惯性力。在这种情况下进行力分析时，可根据达朗贝尔原理将构件运动时产生的惯性力作为已知外力加在相应的构件上，将动态受力系统视为为瞬时静力平衡系统，用静力学的方法对机构进行受力分析。这种将动力学问题转化为静力学问题的分析方法称为机构的动态静力分析。 机构的动态静力分析方法有图解法和解析法两种。图解法概念清楚，也有一定的精度，但图解过程比较繁琐；解析法主要有：矢量方程解析法、基本杆组法和直角坐标法。 一、动态静力分析的图解法 首先求出各构件的惯性力，并把它们视为外力加于产生这些惯性力的构件上。然后再根据静定条件将机构分解为若干个构件组和平衡力作用的构件。而进行力分析的顺序一般是先由离平衡力作用的构件最远的构件组(即外力全部为已知的构件组)开始，逐步推算到平衡力作用的构件。 1．构件惯性力的确定 凭借经验或对机构作简单的静力分析的基础上对构件的结构和剖面尺寸作出初略的估算，由此定出各构件的质量、转动惯量和质心位置，在此基础上，假定机构原动件按某种运动规律运动（一般按匀速运动规律），通过对机构进行运动分析，计算质心的加速度和构