重庆大学考研机械原理006要点.ppt

第六章 机械动力学 第一节 机构的动态静力分析 直角坐标法的主要步骤 ● 建立一平面直角坐标系，将各构件上所有的已知力，向各自的质心简化为一个通过质心的合力(Combined force)和一个合力偶(Combined couple of forces)，并将该合力用平行于坐标轴的两个分量表示。 ● 将运动副中的所有待求约束反力用平行于坐标轴的两个分量表示。 ● 以每一个构件为受力分析单元，建立单元力平衡方程式，并将其表示成单元力平衡矩阵方程。 ● 根据约束力与约束反力大小相等、方向相反的原则，最后将各单元力平衡矩阵方程 “组装”成机构力平衡矩阵方程，用计算机求解。 机构动态静力分析力平衡矩阵方程的建立 　 机构动态静力分析方程组的表示 　　设已知力列阵为{F}，待求力列阵为{R}，待求力系数矩阵为[A]，机构动态静力分析方程组可以统一表示为 [A]{R}?{F}　　 四、考虑运动副摩擦的受力分析 　　力平衡方程的待求力部分包括运动副中的摩擦力。摩擦力与作用在运动副中的约束反力和运动副元素间的当量摩擦系数?0有关，可以把摩擦力和摩擦力矩表示为约束反力的函数。 第二节 机械的平衡 　 (二)刚性转子的平衡实验 　　1. 刚性转子的静平衡实验 　　 (一)平面机构惯性力的完全平衡 　　实现平面机构惯性力的完全平衡，需使机构的质心保持静止不动。 平面机构惯性力的完全平衡 　　 (二)平面机构惯性力的部分平衡 平面机构惯性力的部分平衡 第三节 机械的运转及其速度波动的调节 　 二、单自由度机械系统的等效动力学模型 研究机械系统的真实运动规律，必须分析系统的功能关系，建立作用于系统上的外力与系统动力参数和运动参数之间的关系式，即机械运动方程。 　　理论依据 　　机械系统在时间?t内的的动能增量?E应等于作用于该系统所有各外力的元功?W。 　　微分形式 dE?dW 机械运动方程的一般表达式 　 研究对象的简化 　　对于单自由度机械系统，只要知道其中一个构件的运动规律，其余所有构件的运动规律就可随之求得。因此，可以把复杂的机械系统简化成一个构件，即等效构件(Equivalent link)，建立最简单的等效动力学模型(Dynamically equivalent model)。 机械系统的等效动力学模型 　 等效转动惯量、等效力矩以及等效质量、等效力，是建立等效动力学模型的重要参数。 　　为了分析方便，常将系统的等效力矩用等效驱动力矩和等效阻力矩之和表示，等效力用等效驱动力和等效阻力之和表示。即 Me?Med?Mer Fe?Fed?Fer 选取等效构件时考虑的因素 　　⑴ 便于计算等效构件的等效动力学参数。 ⑵ 便于计算等效构件的运动周期和运动位置。 　　⑶ 便于在等效构件的运动分析完成后求解其他构件的运动参数。 　　通常选取机构中作转动的原动件或机器的主轴作为等效构件。 解　 等效转动惯量 　例 2 齿轮－连杆机构的等效转动惯量和等效力矩计算 　齿轮－连杆机构的等效转动惯量和等效力矩计算 基本要求 ● 明确认识惯性力、惯性力矩对机械工作的稳定性、动载荷和输入力矩的影响，了解机构动态静力分析的方法。 ● 了解机械平衡的目的及其分类，掌握机械平衡的方法。熟练掌握刚性转子的平衡设计方法，了解平衡试验的原理及方法，了解平面机构惯性力平衡的方法。 ● 掌握机械运转过程的三个阶段，机械系统的功、能量和原动件运动速度的特点。了解作用在机械中的力与某些运动参数之间的函数关系。 基本要求 ● 掌握建立单自由度机械系统等效动力学模型以确定机械的真实运动规律的基本思路及建立运动方程式的方法，能求解等效力矩和等效转动惯量均是机构位置函数时机械的运动方程式。 ● 了解周期性速率波动的调节方法，掌握飞轮调速原理及飞轮的设计方法，能求解等效力矩是机构位置函数时飞轮的转动惯量。 第六章习题 6-1、6-4、6-5、6-7、6-8、6-11、6-14 　　单自由度机械系统等效动力学模型的一般表达　　 取转动构件为等效构件 取移动构件为等效构件 　　 例 1 图示机床工作台传动系统，已知各齿轮的齿数分别为：z1=20，z2?60，z2??20，z3?80。齿轮3与齿条4啮合的节圆半径为r?3，各轮转动惯量分别为J1、J2、J2?和J3，工作台与被加工件的重量和为G，齿轮1上作用有驱动矩Md，齿条的节线上水平作用有生产阻力Fr。求以齿轮1为等效构件时系统的等效转动惯量和等效力矩。 1 3 2 r?3 2? Md Fr 4 代入已知值 整个传动系统的等效力矩为 系统的等效转动惯量为常数,高速运动构件的转动惯量在等效转