自锁与增力机构

1、Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:1/30关于自锁与增力机构第一页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:2/30本单元的学习目标是：本单元的学习目标是： 掌握掌握什么是自锁什么是自锁 ，合理利用自锁或避免自锁合理利用自锁或避免自锁 学学習習机械效率和自锁的关系机械效率和自锁的关系 学习自锁的应用和自锁条件学习自锁的应用和自锁条件第一单元：第一单元： 自锁机构自锁机构第二页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423

2、Page:3/30一、什么是机械的自锁？ 我们知道，任何一件物体，“只要是消除了沿X、Y、Z轴三个方向各自存在的一个平动和一个转动的自由度，总共6个自由度，这个物体的位置就是确定了的”。 所谓机械的自锁是指：自由度F1，从机构结构来讲原本可以运动的机械，在驱动力任意增大的情况下，都不能使之运动的现象。 机械的自锁对机械的性能有重要影响。有时我们需要克服自锁，有时我们又需要利用自锁。第三页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:4/30二、先举个例子说明：一个物体1在另一个斜面物体2上滑动F1FF2下滑力F1=F*SinA压力F

3、2=F*CosA摩擦力F3=F2*u=F*CosA*uF3F1时物体发生自锁，即F*CosA*uF*SinA,发生自锁条件是：TgA*u1物体1物体2A第四页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:5/30三、机械的效率三、机械的效率drWW 或或dfdfddrWWWWWWW 1 一、各种功及其相互关系一、各种功及其相互关系v驱动功驱动功Wd （输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。v有益功有益功Wr （输出功）：克服生产阻力所作的功。输出功）：克服生产阻力所作的功。v损耗功损耗功Wf

4、：克服有害阻力所作的功克服有害阻力所作的功WdWr Wf二、机械效率二、机械效率 机械效率是输出功和输入功的比值，它可以反映输入功在机械中有机械效率是输出功和输入功的比值，它可以反映输入功在机械中有效利用的程度。效利用的程度。第五页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:6/30v理想驱动力理想驱动力P0 ：理想机械中，克服同样的生产阻力理想机械中，克服同样的生产阻力Q，所需的所需的驱动力。驱动力。PQdrPvQvNN PQvPQv0 四、机械效率的计算四、机械效率的计算1 1.一般公式一般公式:v理想机械：不存在摩擦的机械。

5、理想机械：不存在摩擦的机械。100 PQvPQv PPPvvPPvQvPPPQ00 MM0 v理想机械的效率理想机械的效率 0等于等于1，即：，即：第六页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:7/30五、五、 机械的自锁机械的自锁一、机械的自锁一、机械的自锁 由于摩擦力的存在，无论驱动如何增大也无法使机械运动的现由于摩擦力的存在，无论驱动如何增大也无法使机械运动的现象。象。无论驱动力为多大，它所作的功（输入功）总是刚好等于摩擦阻力所作的功，没有多余的功可以变成机器的功能，所以机器总不能不运动，即发生自锁 二、自锁现象的意义二

6、、自锁现象的意义1）设计机械时，为了使机械实现预期的运动，必须避免机）设计机械时，为了使机械实现预期的运动，必须避免机械在所需的运动方向发生自锁；械在所需的运动方向发生自锁；2）一些机械的工作需要其具有自锁特性。）一些机械的工作需要其具有自锁特性。第七页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:8/30v垂直分力垂直分力Pn：所能引的摩擦力为所能引的摩擦力为六、发生自锁的条件六、发生自锁的条件1. 1. 滑块实例滑块实例 滑块滑块1与平台与平台2 组成移动副。组成移动副。P为作用于滑为作用于滑块块1上驱动力上驱动力 ，b b为力

7、为力P与滑块与滑块1和平台和平台2接触接触面的法线面的法线nn之间的夹角，之间的夹角， 为摩擦角。为摩擦角。v 力力P分解为水平分力分解为水平分力Pt和垂直分力和垂直分力Pn，v有效分力有效分力Pt：推动滑块推动滑块1 运动的分力。运动的分力。b bb btgntPsinPP v当当b b 小於小於 时，时，maxFtP-自锁现象自锁现象tgnPFmax滑块滑块1不会发生运动不会发生运动uPnF*max 第八页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:9/30六、发生自锁的条件（续）六、发生自锁的条件（续）2. 2. 转动副实例

8、转动副实例力力P为作用在轴颈上的单一外载荷。为作用在轴颈上的单一外载荷。v当力当力P的作用线在摩擦圆之内（的作用线在摩擦圆之内（ar r）时时力力P对轴颈中心的力矩对轴颈中心的力矩v力力P本身所能引起的最大摩擦力矩本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr r=Pr rv arar MMf 不论力不论力P如何增大，也不能驱使轴颈转动。如何增大，也不能驱使轴颈转动。M=Pa-自锁现象自锁现象第九页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:10/30六、发生自锁的条件（续）六、发生自锁的条件（续）3. 3. 一般条件一般条件 机械发生自锁

9、时，无论驱动力多么大，都不能超过由它所产机械发生自锁时，无论驱动力多么大，都不能超过由它所产生的摩擦阻力。生的摩擦阻力。dfdfddrWWWWWWW 1 0 0 当当 =0时，机械处于临界自锁状态；时，机械处于临界自锁状态； 当当 Fmc+FxhF1的输入功率大于或等于载荷的输入功率大于或等于载荷Q和和摩擦副产生的损失功率。摩擦副产生的损失功率。2）当在载荷）当在载荷Q的作用下向下运动时：载荷的作用下向下运动时：载荷Q为驱动力为驱动力F2+FxhFmc,F1的输入功率和的输入功率和载荷载荷Q产生的功率大于或产生的功率大于或等于摩擦副产生等于摩擦副产生的损失功率。的损失功率。aQF1F2FmcF

10、xh六、发生自锁的条件（续）六、发生自锁的条件（续）1）螺旋千斤顶螺旋千斤顶实例实例第十一页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:12/30该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：aatgtg)( 0 令令0)( a atg a a 此即该千斤顶在物体重力作用下此即该千斤顶在物体重力作用下不致于自行反转的自锁条件。不致于自行反转的自锁条件。六、发生自锁的条件（续）六、发生自锁的条件（续）第十二页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PG

11、A370S/423Page:13/30为什么螺纹在振动的情况下会发生松动？原因在于现实中的内外螺纹，其表面不是绝对光滑，牙型角、整个螺纹副的牙型不是绝对吻合；其配合面总是“点阵”接触，遇到振动，就会产生塑性变形。它起码是不能消除内外螺纹间的径向间隙，即内外螺纹大径之间的间隙，螺纹副在横向载荷的情况下，必然出现松动失效。在单一的轴向力的作用下，是不会发生松动的 第十三页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:14/30六、发生自锁的条件（续）六、发生自锁的条件（续）2）斜面压榨机斜面压榨机 第十四页，共28页幻灯片Confide

12、ntial 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:15/30六、发生自锁的条件（续）六、发生自锁的条件（续）3）偏心夹具的自锁条件）偏心夹具的自锁条件v应满足的条件：应满足的条件：r1ss2/ )sin(1 DACs )sin( eOEsr2/ )sin()sin(De由几何关系得：由几何关系得：（1）将将s、s1的值带入的值带入(1)式可得偏心夹具的自锁条件为：式可得偏心夹具的自锁条件为：第十五页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:16/30六、发生自锁的条件（续）六、发生自锁的条件（续）5.

13、 5. 结论结论1）所谓机械具有自锁性，是说当它所受的驱动力作用于其某处所谓机械具有自锁性，是说当它所受的驱动力作用于其某处或按某方向作用时是自锁的，而在另外的情况下却是能够运动或按某方向作用时是自锁的，而在另外的情况下却是能够运动的。的。2）判定机构是否会自锁和在什么条件下发生自锁，可根据判定机构是否会自锁和在什么条件下发生自锁，可根据具体情况，视方便运用分析驱动力是否作用于摩擦角之内具体情况，视方便运用分析驱动力是否作用于摩擦角之内、或驱动力所能克服的阻抗力等于小于零的方法来解决。、或驱动力所能克服的阻抗力等于小于零的方法来解决。第十六页，共28页幻灯片Confidential 04/15

14、/1999 Page:2PGA370S/423Page:17/30本单元的学习主要内容有本单元的学习主要内容有:1.1.杠杆机构杠杆机构. .2.2.楔形楔形( (斜面斜面) )机构机构. .3.3.螺纹螺纹( (螺杆螺杆) )机构机构. .4.4.增压增力增压增力. .6.6.滑轮增力滑轮增力. .7.7.齿轮增力齿轮增力. .8.8.离心增力离心增力. . 9.9.曲柄连杆增力曲柄连杆增力. .第二单元：第二单元： 增力机构增力机构第十七页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:18/30杠杆机构杠杆机构阿基米得阿基米得:

15、 “给我一个支点给我一个支点,我就可以撬动地球我就可以撬动地球” F1*L1=F2*L2 = F1= F2*L2/L1当L2/L1 时,F1 L1L2F1F2第十八页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:19/30杠杆机构杠杆机构(1)折弯机杠杆折弯机杠杆:要点: 1.中间为转动点,需定位,两头为 腰形,方便滑动. 2.Stopper位置,在力量小处最佳.(2)偏心轮偏心轮:要点: 1.夹紧行程小. 2.可实现自锁.第十九页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Pa

16、ge:20/30楔形楔形(斜面斜面)机构机构F1F212F1F1F1F1F2物物1的受力分析的受力分析:物物2的受力分析的受力分析:第二十页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:21/30楔形楔形(斜面斜面)机构机构物物1的受力分析的受力分析:物物2的受力分析的受力分析:F1F1F1F1F2F1=F1/CosF2 =F1*Sin=F1=F2/Sin=F1/Cos =F2/Sin=F2=F1*Ctg 当0 45 F2 F1 当45 90 F2 F1 当 0 时F2 当 90 时F2 0第二十一页，共28页幻灯片Confiden

17、tial 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:22/30楔形楔形(斜面斜面)机构机构(1)自动插针机自动插针机Base 加紧机构加紧机构:(2)辅助支撑辅助支撑:说明: 1.两运动方向垂直时最佳. 2.保证良好润滑. 3.角度螺杆螺纹展开后相当于斜面,当0 45 F2 F1当45 90 F2 F1当 0 时F2 当 90 时F2 0 F1 F2第二十三页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:24/30增压增力机构增压增力机构增压油缸示意图D1D2D3PFP1P(D1/2) =P1 (D2/2) P1=P (D1/D2) F= P1 (D3/2) =P (D1/D2) (D3/2) 计算公式:第二十四页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:25/30增压增力机构增压增力机构快速双行程增压示意图说明:图1为快速行程部分. 图2为增力行程部分. 图3为回退.123第二十五页，共28页幻灯片Confidential 04/15/1999 Page:2P