自鎖與增力機(jī)構(gòu)

1、Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:1/30關(guān)于自鎖與增力機(jī)構(gòu)第一頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:2/30本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)是： 掌握掌握什么是自鎖什么是自鎖 ，合理利用自鎖或避免自鎖合理利用自鎖或避免自鎖 學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)機(jī)械效率和自鎖的關(guān)系機(jī)械效率和自鎖的關(guān)系 學(xué)習(xí)自鎖的應(yīng)用和自鎖條件學(xué)習(xí)自鎖的應(yīng)用和自鎖條件第一單元：第一單元： 自鎖機(jī)構(gòu)自鎖機(jī)構(gòu)第二頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423

2、Page:3/30一、什么是機(jī)械的自鎖？ 我們知道，任何一件物體，“只要是消除了沿X、Y、Z軸三個(gè)方向各自存在的一個(gè)平動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，總共6個(gè)自由度，這個(gè)物體的位置就是確定了的”。 所謂機(jī)械的自鎖是指：自由度F1，從機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)來(lái)講原本可以運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，在驅(qū)動(dòng)力任意增大的情況下，都不能使之運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。 機(jī)械的自鎖對(duì)機(jī)械的性能有重要影響。有時(shí)我們需要克服自鎖，有時(shí)我們又需要利用自鎖。第三頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:4/30二、先舉個(gè)例子說(shuō)明：一個(gè)物體1在另一個(gè)斜面物體2上滑動(dòng)F1FF2下滑力F1=F*SinA壓力F

3、2=F*CosA摩擦力F3=F2*u=F*CosA*uF3F1時(shí)物體發(fā)生自鎖，即F*CosA*uF*SinA,發(fā)生自鎖條件是：TgA*u1物體1物體2A第四頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:5/30三、機(jī)械的效率三、機(jī)械的效率drWW 或或dfdfddrWWWWWWW 1 一、各種功及其相互關(guān)系一、各種功及其相互關(guān)系v驅(qū)動(dòng)功驅(qū)動(dòng)功Wd （輸入功）：作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力所作的功。輸入功）：作用在機(jī)械上的驅(qū)動(dòng)力所作的功。v有益功有益功Wr （輸出功）：克服生產(chǎn)阻力所作的功。輸出功）：克服生產(chǎn)阻力所作的功。v損耗功損耗功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、機(jī)械效率二、機(jī)械效率 機(jī)械效率是輸出功和輸入功的比值，它可以反映輸入功在機(jī)械中有機(jī)械效率是輸出功和輸入功的比值，它可以反映輸入功在機(jī)械中有效利用的程度。效利用的程度。第五頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:6/30v理想驅(qū)動(dòng)力理想驅(qū)動(dòng)力P0 ：理想機(jī)械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力理想機(jī)械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力Q，所需的所需的驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)力。PQdrPvQvNN PQvPQv0 四、機(jī)械效率的計(jì)算四、機(jī)械效率的計(jì)算1 1.一般公式一般公式:v理想機(jī)械：不存在摩擦的機(jī)械。

5、理想機(jī)械：不存在摩擦的機(jī)械。100 PQvPQv PPPvvPPvQvPPPQ00 MM0 v理想機(jī)械的效率理想機(jī)械的效率 0等于等于1，即：，即：第六頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:7/30五、五、 機(jī)械的自鎖機(jī)械的自鎖一、機(jī)械的自鎖一、機(jī)械的自鎖 由于摩擦力的存在，無(wú)論驅(qū)動(dòng)如何增大也無(wú)法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)由于摩擦力的存在，無(wú)論驅(qū)動(dòng)如何增大也無(wú)法使機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。象。無(wú)論驅(qū)動(dòng)力為多大，它所作的功（輸入功）總是剛好等于摩擦阻力所作的功，沒(méi)有多余的功可以變成機(jī)器的功能，所以機(jī)器總不能不運(yùn)動(dòng)，即發(fā)生自鎖 二、自鎖現(xiàn)象的意義二

6、、自鎖現(xiàn)象的意義1）設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，為了使機(jī)械實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，必須避免機(jī)）設(shè)計(jì)機(jī)械時(shí)，為了使機(jī)械實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)，必須避免機(jī)械在所需的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生自鎖；械在所需的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生自鎖；2）一些機(jī)械的工作需要其具有自鎖特性。）一些機(jī)械的工作需要其具有自鎖特性。第七頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:8/30v垂直分力垂直分力Pn：所能引的摩擦力為所能引的摩擦力為六、發(fā)生自鎖的條件六、發(fā)生自鎖的條件1. 1. 滑塊實(shí)例滑塊實(shí)例 滑塊滑塊1與平臺(tái)與平臺(tái)2 組成移動(dòng)副。組成移動(dòng)副。P為作用于滑為作用于滑塊塊1上驅(qū)動(dòng)力上驅(qū)動(dòng)力 ，b b為力

7、為力P與滑塊與滑塊1和平臺(tái)和平臺(tái)2接觸接觸面的法線面的法線nn之間的夾角，之間的夾角， 為摩擦角。為摩擦角。v 力力P分解為水平分力分解為水平分力Pt和垂直分力和垂直分力Pn，v有效分力有效分力Pt：推動(dòng)滑塊推動(dòng)滑塊1 運(yùn)動(dòng)的分力。運(yùn)動(dòng)的分力。b bb btgntPsinPP v當(dāng)當(dāng)b b 小於小於 時(shí)，時(shí)，maxFtP-自鎖現(xiàn)象自鎖現(xiàn)象tgnPFmax滑塊滑塊1不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)不會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)uPnF*max 第八頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:9/30六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2. 2. 轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)例

8、轉(zhuǎn)動(dòng)副實(shí)例力力P為作用在軸頸上的單一外載荷。為作用在軸頸上的單一外載荷。v當(dāng)力當(dāng)力P的作用線在摩擦圓之內(nèi)（的作用線在摩擦圓之內(nèi)（ar r）時(shí)時(shí)力力P對(duì)軸頸中心的力矩對(duì)軸頸中心的力矩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 不論力不論力P如何增大，也不能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)。如何增大，也不能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)。M=Pa-自鎖現(xiàn)象自鎖現(xiàn)象第九頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:10/30六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3. 3. 一般條件一般條件 機(jī)械發(fā)生自鎖

9、時(shí)，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力多么大，都不能超過(guò)由它所產(chǎn)機(jī)械發(fā)生自鎖時(shí)，無(wú)論驅(qū)動(dòng)力多么大，都不能超過(guò)由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。生的摩擦阻力。dfdfddrWWWWWWW 1 0 0 當(dāng)當(dāng) =0時(shí)，機(jī)械處于臨界自鎖狀態(tài)；時(shí)，機(jī)械處于臨界自鎖狀態(tài)； 當(dāng)當(dāng) Fmc+FxhF1的輸入功率大于或等于載荷的輸入功率大于或等于載荷Q和和摩擦副產(chǎn)生的損失功率。摩擦副產(chǎn)生的損失功率。2）當(dāng)在載荷）當(dāng)在載荷Q的作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)：載荷的作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)：載荷Q為驅(qū)動(dòng)力為驅(qū)動(dòng)力F2+FxhFmc,F1的輸入功率和的輸入功率和載荷載荷Q產(chǎn)生的功率大于或產(chǎn)生的功率大于或等于摩擦副產(chǎn)生等于摩擦副產(chǎn)生的損失功率。的損失功率。aQF1F2FmcF

10、xh六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）1）螺旋千斤頂螺旋千斤頂實(shí)例實(shí)例第十一頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:12/30該千斤頂在物體重力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械效率為：該千斤頂在物體重力的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械效率為：aatgtg)( 0 令令0)( a atg a a 此即該千斤頂在物體重力作用下此即該千斤頂在物體重力作用下不致于自行反轉(zhuǎn)的自鎖條件。不致于自行反轉(zhuǎn)的自鎖條件。六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）第十二頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PG

11、A370S/423Page:13/30為什么螺紋在振動(dòng)的情況下會(huì)發(fā)生松動(dòng)？原因在于現(xiàn)實(shí)中的內(nèi)外螺紋，其表面不是絕對(duì)光滑，牙型角、整個(gè)螺紋副的牙型不是絕對(duì)吻合；其配合面總是“點(diǎn)陣”接觸，遇到振動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生塑性變形。它起碼是不能消除內(nèi)外螺紋間的徑向間隙，即內(nèi)外螺紋大徑之間的間隙，螺紋副在橫向載荷的情況下，必然出現(xiàn)松動(dòng)失效。在單一的軸向力的作用下，是不會(huì)發(fā)生松動(dòng)的 第十三頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:14/30六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2）斜面壓榨機(jī)斜面壓榨機(jī) 第十四頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confide

12、ntial 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:15/30六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3）偏心夾具的自鎖條件）偏心夾具的自鎖條件v應(yīng)滿足的條件：應(yīng)滿足的條件：r1ss2/ )sin(1 DACs )sin( eOEsr2/ )sin()sin(De由幾何關(guān)系得：由幾何關(guān)系得：（1）將將s、s1的值帶入的值帶入(1)式可得偏心夾具的自鎖條件為：式可得偏心夾具的自鎖條件為：第十五頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:16/30六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）5.

13、 5. 結(jié)論結(jié)論1）所謂機(jī)械具有自鎖性，是說(shuō)當(dāng)它所受的驅(qū)動(dòng)力作用于其某處所謂機(jī)械具有自鎖性，是說(shuō)當(dāng)它所受的驅(qū)動(dòng)力作用于其某處或按某方向作用時(shí)是自鎖的，而在另外的情況下卻是能夠運(yùn)動(dòng)或按某方向作用時(shí)是自鎖的，而在另外的情況下卻是能夠運(yùn)動(dòng)的。的。2）判定機(jī)構(gòu)是否會(huì)自鎖和在什么條件下發(fā)生自鎖，可根據(jù)判定機(jī)構(gòu)是否會(huì)自鎖和在什么條件下發(fā)生自鎖，可根據(jù)具體情況，視方便運(yùn)用分析驅(qū)動(dòng)力是否作用于摩擦角之內(nèi)具體情況，視方便運(yùn)用分析驅(qū)動(dòng)力是否作用于摩擦角之內(nèi)、或驅(qū)動(dòng)力所能克服的阻抗力等于小于零的方法來(lái)解決。、或驅(qū)動(dòng)力所能克服的阻抗力等于小于零的方法來(lái)解決。第十六頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15

14、/1999 Page:2PGA370S/423Page:17/30本單元的學(xué)習(xí)主要內(nèi)容有本單元的學(xué)習(xí)主要內(nèi)容有:1.1.杠桿機(jī)構(gòu)杠桿機(jī)構(gòu). .2.2.楔形楔形( (斜面斜面) )機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu). .3.3.螺紋螺紋( (螺桿螺桿) )機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu). .4.4.增壓增力增壓增力. .6.6.滑輪增力滑輪增力. .7.7.齒輪增力齒輪增力. .8.8.離心增力離心增力. . 9.9.曲柄連桿增力曲柄連桿增力. .第二單元：第二單元： 增力機(jī)構(gòu)增力機(jī)構(gòu)第十七頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:18/30杠桿機(jī)構(gòu)杠桿機(jī)構(gòu)阿基米得阿基米得:

15、 “給我一個(gè)支點(diǎn)給我一個(gè)支點(diǎn),我就可以撬動(dòng)地球我就可以撬動(dòng)地球” F1*L1=F2*L2 = F1= F2*L2/L1當(dāng)L2/L1 時(shí),F1 L1L2F1F2第十八頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:19/30杠桿機(jī)構(gòu)杠桿機(jī)構(gòu)(1)折彎?rùn)C(jī)杠桿折彎?rùn)C(jī)杠桿:要點(diǎn): 1.中間為轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn),需定位,兩頭為 腰形,方便滑動(dòng). 2.Stopper位置,在力量小處最佳.(2)偏心輪偏心輪:要點(diǎn): 1.夾緊行程小. 2.可實(shí)現(xiàn)自鎖.第十九頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Pa

16、ge:20/30楔形楔形(斜面斜面)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)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:第二十頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:21/30楔形楔形(斜面斜面)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)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 當(dāng)0 45 F2 F1 當(dāng)45 90 F2 F1 當(dāng) 0 時(shí)F2 當(dāng) 90 時(shí)F2 0第二十一頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confiden

17、tial 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:22/30楔形楔形(斜面斜面)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)(1)自動(dòng)插針機(jī)自動(dòng)插針機(jī)Base 加緊機(jī)構(gòu)加緊機(jī)構(gòu):(2)輔助支撐輔助支撐:說(shuō)明: 1.兩運(yùn)動(dòng)方向垂直時(shí)最佳. 2.保證良好潤(rùn)滑. 3.角度螺桿螺紋展開(kāi)后相當(dāng)于斜面,當(dāng)0 45 F2 F1當(dāng)45 90 F2 F1當(dāng) 0 時(shí)F2 當(dāng) 90 時(shí)F2 0 F1 F2第二十三頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:24/30增壓增力機(jī)構(gòu)增壓增力機(jī)構(gòu)增壓油缸示意圖D1D2D3PFP1P(D1/2) =P1 (D2/2) P1=P (D1/D2) F= P1 (D3/2) =P (D1/D2) (D3/2) 計(jì)算公式:第二十四頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:25/30增壓增力機(jī)構(gòu)增壓增力機(jī)構(gòu)快速雙行程增壓示意圖說(shuō)明:圖1為快速行程部分. 圖2為增力行程部分. 圖3為回退.123第二十五頁(yè)，共28頁(yè)幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2P