自鎖與增力機構

關于自鎖與增力機構第1頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六本單元的學習目標是：☆

掌握什么是自鎖，合理利用自鎖或避免自鎖

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學習機械效率和自鎖的關系☆

學習自鎖的應用和自鎖條件第一單元：

自鎖機構第2頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六一、什么是機械的自鎖？我們知道，任何一件物體，“只要是消除了沿X、Y、Z軸三個方向各自存在的一個平動和一個轉動的自由度，總共6個自由度，這個物體的位置就是確定了的”。所謂機械的自鎖是指：自由度F≥1，從機構結構來講原本可以運動的機械，在驅動力任意增大的情況下，都不能使之運動的現象。機械的自鎖對機械的性能有重要影響。有時我們需要克服自鎖，有時我們又需要利用自鎖。第3頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六二、先舉個例子說明：一個物體1在另一個斜面物體2上滑動F1FF2下滑力F1=F*SinA壓力F2=F*CosA摩擦力F3=F2*u=F*CosA*uF3<F2物體1沿斜面下滑F3>F1時物體發(fā)生自鎖，即F*CosA*u>F*SinA,發(fā)生自鎖條件是：TgA*u>1物體1物體2A第4頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六三、機械的效率或一、各種功及其相互關系驅動功Wd（輸入功）：作用在機械上的驅動力所作的功。有益功Wr（輸出功）：克服生產阻力所作的功。損耗功Wf：克服有害阻力所作的功Wd＝Wr＋Wf二、機械效率h機械效率是輸出功和輸入功的比值，它可以反映輸入功在機械中有效利用的程度。第5頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六理想驅動力P0

：理想機械中，克服同樣的生產阻力Q，所需的驅動力。四、機械效率的計算1.一般公式:理想機械：不存在摩擦的機械。理想機械的效率

h0等于1，即：第6頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六五、機械的自鎖一、機械的自鎖由于摩擦力的存在，無論驅動如何增大也無法使機械運動的現象。無論驅動力為多大，它所作的功（輸入功）總是剛好等于摩擦阻力所作的功，沒有多余的功可以變成機器的功能，所以機器總不能不運動，即發(fā)生自鎖

二、自鎖現象的意義1）設計機械時，為了使機械實現預期的運動，必須避免機械在所需的運動方向發(fā)生自鎖；2）一些機械的工作需要其具有自鎖特性。第7頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六垂直分力Pn：所能引的摩擦力為六、發(fā)生自鎖的條件1.滑塊實例滑塊1與平臺2組成移動副。P為作用于滑塊1上驅動力

，b為力P與滑塊1和平臺2接觸面的法線nn之間的夾角，為摩擦角。力P分解為水平分力Pt和垂直分力Pn，有效分力Pt：推動滑塊1運動的分力。當b

小於j時，-----------自鎖現象滑塊1不會發(fā)生運動第8頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2.轉動副實例力P為作用在軸頸上的單一外載荷。當力P的作用線在摩擦圓之內（a<r）時力P對軸頸中心的力矩力P本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr=Pr

a<r

M<Mf

不論力P如何增大，也不能驅使軸頸轉動。M=Pa------自鎖現象第9頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3.一般條件

機械發(fā)生自鎖時，無論驅動力多么大，都不能超過由它所產生的摩擦阻力。

h0當h=0時，機械處于臨界自鎖狀態(tài)；當h<0時，其絕對值越大，表明自鎖越可靠。驅動力所作的功，總是小于或等于由它所產生的摩擦阻力所作的功。

第10頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六1）當逆著載荷Q向上運動時：要施加力矩F1，克服載荷Q的分力Fmc和Fxh,F1>Fmc+FxhF1的輸入功率大于或等于載荷Q和摩擦副產生的損失功率。2）當在載荷Q的作用下向下運動時：載荷Q為驅動力F2+Fxh>Fmc,F1的輸入功率和載荷Q產生的功率大于或等于摩擦副產生的損失功率。QF1F2FmcFxh六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）1）螺旋千斤頂實例第11頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六該千斤頂在物體重力的驅動下運動時的機械效率為：此即該千斤頂在物體重力作用下不致于自行反轉的自鎖條件。六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）第12頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六為什么螺紋在振動的情況下會發(fā)生松動？原因在于現實中的內外螺紋，其表面不是絕對光滑，牙型角、整個螺紋副的牙型不是絕對吻合；其配合面總是“點陣”接觸，遇到振動，就會產生塑性變形。它起碼是不能消除內外螺紋間的徑向間隙，即內外螺紋大徑之間的間隙，螺紋副在橫向載荷的情況下，必然出現松動失效。在單一的軸向力的作用下，是不會發(fā)生松動的

第13頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）2）斜面壓榨機

第14頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）3）偏心夾具的自鎖條件應滿足的條件：由幾何關系得：（1）將s、s1的值帶入(1)式可得偏心夾具的自鎖條件為：第15頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六六、發(fā)生自鎖的條件（續(xù)）5.結論1）所謂機械具有自鎖性，是說當它所受的驅動力作用于其某處或按某方向作用時是自鎖的，而在另外的情況下卻是能夠運動的。2）判定機構是否會自鎖和在什么條件下發(fā)生自鎖，可根據具體情況，視方便運用分析驅動力是否作用于摩擦角之內、或驅動力所能克服的阻抗力等于小于零的方法來解決。第16頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六本單元的學習主要內容有: 1.杠桿機構. 2.楔形(斜面)機構. 3.螺紋(螺桿)機構. 4.增壓增力. 6.滑輪增力. 7.齒輪增力. 8.離心增力. 9.曲柄連桿增力.第二單元：增力機構第17頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六杠桿機構阿基米得:“給我一個支點,我就可以撬動地球”

F1*L1=F2*L2=>F1=F2*L2/L1當L2/L1→∞時,F1→∞L1L2F1F2第18頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六杠桿機構(1)折彎機杠桿:要點:1.中間為轉動點,需定位,兩頭為腰形,方便滑動.2.Stopper位置,在力量小處最佳.(2)偏心輪:要點:1.夾緊行程小.2.可實現自鎖.第19頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六楔形(斜面)機構F1F2α12F1F1’αF1’’F1’F2α物1的受力分析:物2的受力分析:第20頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六楔形(斜面)機構物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

當0°≦α≦45°F2≧F1

當45°≦α≦90°F2≦F1

當α→0°時F2→∞

當α→90°時F2→0第21頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六楔形(斜面)機構(1)自動插針機Base

加緊機構:(2)輔助支撐:說明:1.兩運動方向垂直時最佳. 2.保證良好潤滑. 3.α角度<45°.4.兩工件接觸面滾動時最佳. 5.可作為微調機構. 6.可實現自鎖.第22頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六螺紋(螺桿)機構360°Pitch度mmα展開=>螺桿螺紋展開后相當于斜面,當0°≦α≦45°F2≧F1當45°≦α≦90°F2≦F1當α→0°時F2→∞當α→90°時F2→0F1F2第23頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六增壓增力機構增壓油缸示意圖D1D2D3PFP1Pπ(D1/2)2=P1π(D2/2)2P1=P(D1/D2)2F=P1(D3/2)2=P(D1/D2)2(D3/2)2計算公式:第24頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六增壓增力機構快速雙行程增壓示意圖說明: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25頁，共28頁，2022年，5月20日，3點12分，星期六齒輪增力減速箱渦輪渦桿說明:1