自锁与增力机构

关于自锁与增力机构第1页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三本单元的学习目标是：☆

掌握什么是自锁，合理利用自锁或避免自锁

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学習机械效率和自锁的关系☆

学习自锁的应用和自锁条件第一单元：

自锁机构第2页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三一、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F≥1，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3页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三二、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F2=F*CosA摩擦力F3=F2*u=F*CosA*uF3<F2物体1沿斜面下滑F3>F1时物体发生自锁，即F*CosA*u>F*SinA,发生自锁条件是：TgA*u>1物体1物体2A第4页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三三、机械的效率或一、各种功及其相互关系驱动功Wd（输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。有益功Wr（输出功）：克服生产阻力所作的功。损耗功Wf：克服有害阻力所作的功Wd＝Wr＋Wf二、机械效率h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。第5页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三理想驱动力P0

：理想机械中，克服同样的生产阻力Q，所需的驱动力。四、机械效率的计算1.一般公式:理想机械：不存在摩擦的机械。理想机械的效率

h0等于1，即：第6页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三五、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1）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；2）一些机械的工作需要其具有自锁特性。第7页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三垂直分力Pn：所能引的摩擦力为六、发生自锁的条件1.滑块实例滑块1与平台2组成移动副。P为作用于滑块1上驱动力

，b为力P与滑块1和平台2接触面的法线nn之间的夹角，为摩擦角。力P分解为水平分力Pt和垂直分力Pn，有效分力Pt：推动滑块1运动的分力。当b

小於j时，-----------自锁现象滑块1不会发生运动第8页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三六、发生自锁的条件（续）2.转动副实例力P为作用在轴颈上的单一外载荷。当力P的作用线在摩擦圆之内（a<r）时力P对轴颈中心的力矩力P本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr=Pr

a<r

M<Mf

不论力P如何增大，也不能驱使轴颈转动。M=Pa------自锁现象第9页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三六、发生自锁的条件（续）3.一般条件

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。

h0当h=0时，机械处于临界自锁状态；当h<0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。驱动力所作的功，总是小于或等于由它所产生的摩擦阻力所作的功。

第10页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三1）当逆着载荷Q向上运动时：要施加力矩F1，克服载荷Q的分力Fmc和Fxh,F1>Fmc+FxhF1的输入功率大于或等于载荷Q和摩擦副产生的损失功率。2）当在载荷Q的作用下向下运动时：载荷Q为驱动力F2+Fxh>Fmc,F1的输入功率和载荷Q产生的功率大于或等于摩擦副产生的损失功率。QF1F2FmcFxh六、发生自锁的条件（续）1）螺旋千斤顶实例第11页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为：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。六、发生自锁的条件（续）第12页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三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13页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三六、发生自锁的条件（续）2）斜面压榨机

第14页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三六、发生自锁的条件（续）3）偏心夹具的自锁条件应满足的条件：由几何关系得：（1）将s、s1的值带入(1)式可得偏心夹具的自锁条件为：第15页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三六、发生自锁的条件（续）5.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。2）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、或驱动力所能克服的阻抗力等于小于零的方法来解决。第16页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三本单元的学习主要内容有: 1.杠杆机构. 2.楔形(斜面)机构. 3.螺纹(螺杆)机构. 4.增压增力. 6.滑轮增力. 7.齿轮增力. 8.离心增力. 9.曲柄连杆增力.第二单元：增力机构第17页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三杠杆机构阿基米得:“给我一个支点,我就可以撬动地球”

F1*L1=F2*L2=>F1=F2*L2/L1当L2/L1→∞时,F1→∞L1L2F1F2第18页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三杠杆机构(1)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:要点:1.夹紧行程小.2.可实现自锁.第19页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三楔形(斜面)机构F1F2α12F1F1’αF1’’F1’F2α物1的受力分析:物2的受力分析:第20页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三楔形(斜面)机构物1的受力分析:物2的受力分析:F1F1’αF1’’F1’F2αF1’=F1/CosαF2=F1’*Sinα=>F1’=F2/Sinα=>F1/Cosα=F2/Sinα=>F2=F1*Ctgα

当0∘≦α≦45∘F2≧F1

当45∘≦α≦90∘F2≦F1

当α→0∘时F2→∞

当α→90∘时F2→0第21页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三楔形(斜面)机构(1)自动插针机Base

加紧机构:(2)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.α角度<45∘.4.两工件接触面滚动时最佳. 5.可作为微调机构. 6.可实现自锁.第22页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三螺纹(螺杆)机构360∘Pitch度mmα展开=>螺杆螺纹展开后相当于斜面,当0∘≦α≦45∘F2≧F1当45∘≦α≦90∘F2≦F1当α→0∘时F2→∞当α→90∘时F2→0F1F2第23页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三增压增力机构增压油缸示意图D1D2D3PFP1Pπ(D1/2)²=P1π(D2/2)²P1=P(D1/D2)²F=P1(D3/2)²=P(D1/D2)²(D3/2)²计算公式:第24页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三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25页，讲稿共28页，2023年5月2日，星期三齿轮增力减速箱涡轮涡杆说明