自锁与增力机构

1、机械自锁和增力机构,Rev. A,日期：7/2106,教材编号：GHMB1.4.11N01B,开课目的：通过该课程的学习,使自动化设计职系人员掌握自锁和增力知识，合理利用自锁和增力机构 上课对象：自动化设计职系师1师3 讲師：自动化设计职系师4（含）以上资位 上课时间：共2小时.,课 程 大 纲,第一单元 自锁机构 1 hr 第二单元 增力机构 1 hr,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 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,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

2、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。,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,F1,F,F2,下滑力F1=F*SinA 压力F2=F*CosA 摩擦力F3=F2*u =F*CosA*u F3F2物体1沿斜面下滑,F3F1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2,A,三、机械的效率,或,一、各种功及其

3、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,WdWr 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。,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：,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

4、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。,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,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

5、在摩擦圆之内（ar）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,ar, MMf,不论力P如何增大，也不能驱使轴颈转动。,M=Pa,-自锁现象,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。,h 0,当h=0时，机械处于临界自锁状态； 当h0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。,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+Fxh F1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

6、作用下向下运动时：载荷Q为驱动力 F2+FxhFmc,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。,Q,F1,F2,Fmc,Fxh,六、发生自锁的条件（续）,1）螺旋千斤顶,实例,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）,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

7、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,六、发生自锁的条件（续）,2）斜面压榨机,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：,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。,本单元的学习主要内容有: 1.杠杆机构.

8、 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,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 ,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.,楔形(斜面)机构,物1的受力分析:,物2的受力分析:,楔形(斜面)机构,物1的受力分析:,物2的受力分析:,当0

9、45 F2 F1 当45 90 F2 F1 当 0 时F2 当 90 时F2 0,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.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.,螺纹(螺杆)机构,展开=,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,增压增力机构,增压油缸示意图,D1,D2,D3,P,F,P1,计算公式:,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.,1,2,3,齿轮增力,减速箱,涡轮