自鎖與增力機構(gòu)

1、Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:1/30關(guān)于自鎖與增力機構(gòu)第一頁，共28頁幻燈片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)機械效率和自鎖的關(guān)系機械效率和自鎖的關(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： 自鎖機構(gòu)自鎖機構(gòu)第二頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423

2、Page:3/30一、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(zhuǎn)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F1，從機構(gòu)結(jié)構(gòu)來講原本可以運動的機械，在驅(qū)動力任意增大的情況下，都不能使之運動的現(xiàn)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。第三頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:4/30二、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F

3、2=F*CosA摩擦力F3=F2*u=F*CosA*uF3F1時物體發(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，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:5/30三、機械的效率三、機械的效率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)動功驅(qū)動功Wd （輸入功）：作用在機械上的驅(qū)動力所作的功。輸入功）：作用在機械上的驅(qū)動力所作的功。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、機械效率二、機械效率 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。效利用的程度。第五頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:6/30v理想驅(qū)動力理想驅(qū)動力P0 ：理想機械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力理想機械中，克服同樣的生產(chǎn)阻力Q，所需的所需的驅(qū)動力。驅(qū)動力。PQdrPvQvNN PQvPQv0 四、機械效率的計算四、機械效率的計算1 1.一般公式一般公式:v理想機械：不存在摩擦的機械。

5、理想機械：不存在摩擦的機械。100 PQvPQv PPPvvPPvQvPPPQ00 MM0 v理想機械的效率理想機械的效率 0等于等于1，即：，即：第六頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:7/30五、五、 機械的自鎖機械的自鎖一、機械的自鎖一、機械的自鎖 由于摩擦力的存在，無論驅(qū)動如何增大也無法使機械運動的現(xiàn)由于摩擦力的存在，無論驅(qū)動如何增大也無法使機械運動的現(xiàn)象。象。無論驅(qū)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(xiàn)象的意義二

6、、自鎖現(xiàn)象的意義1）設(shè)計機械時，為了使機械實現(xiàn)預(yù)期的運動，必須避免機）設(shè)計機械時，為了使機械實現(xiàn)預(yù)期的運動，必須避免機械在所需的運動方向發(fā)生自鎖；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。）一些機械的工作需要其具有自鎖特性。第七頁，共28頁幻燈片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. 滑塊實例滑塊實例 滑塊滑塊1與平臺與平臺2 組成移動副。組成移動副。P為作用于滑為作用于滑塊塊1上驅(qū)動力上驅(qū)動力 ，b b為力

7、為力P與滑塊與滑塊1和平臺和平臺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：推動滑塊推動滑塊1 運動的分力。運動的分力。b bb btgntPsinPP v當(dāng)當(dāng)b b 小於小於 時，時，maxFtP-自鎖現(xiàn)象自鎖現(xiàn)象tgnPFmax滑塊滑塊1不會發(fā)生運動不會發(fā)生運動uPnF*max 第八頁，共28頁幻燈片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)動副實例

8、轉(zhuǎn)動副實例力力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）時時力力P對軸頸中心的力矩對軸頸中心的力矩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。如何增大，也不能驅(qū)使軸頸轉(zhuǎn)動。M=Pa-自鎖現(xiàn)象自鎖現(xiàn)象第九頁，共28頁幻燈片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 機械發(fā)生自鎖

9、時，無論驅(qū)動力多么大，都不能超過由它所產(chǎn)機械發(fā)生自鎖時，無論驅(qū)動力多么大，都不能超過由它所產(chǎn)生的摩擦阻力。生的摩擦阻力。dfdfddrWWWWWWW 1 0 0 當(dāng)當(dāng) =0時，機械處于臨界自鎖狀態(tài)；時，機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的作用下向下運動時：載荷的作用下向下運動時：載荷Q為驅(qū)動力為驅(qū)動力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例實例第十一頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:12/30該千斤頂在物體重力的驅(qū)動下運動時的機械效率為：該千斤頂在物體重力的驅(qū)動下運動時的機械效率為：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，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PG

11、A370S/423Page:13/30為什么螺紋在振動的情況下會發(fā)生松動？原因在于現(xiàn)實中的內(nèi)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(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)松動失效。在單一的軸向力的作用下，是不會發(fā)生松動的 第十三頁，共28頁幻燈片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）斜面壓榨機斜面壓榨機 第十四頁，共28頁幻燈片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，共28頁幻燈片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）所謂機械具有自鎖性，是說當(dāng)它所受的驅(qū)動力作用于其某處所謂機械具有自鎖性，是說當(dāng)它所受的驅(qū)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。的。2）判定機構(gòu)是否會自鎖和在什么條件下發(fā)生自鎖，可根據(jù)判定機構(gòu)是否會自鎖和在什么條件下發(fā)生自鎖，可根據(jù)具體情況，視方便運用分析驅(qū)動力是否作用于摩擦角之內(nèi)具體情況，視方便運用分析驅(qū)動力是否作用于摩擦角之內(nèi)、或驅(qū)動力所能克服的阻抗力等于小于零的方法來解決。、或驅(qū)動力所能克服的阻抗力等于小于零的方法來解決。第十六頁，共28頁幻燈片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.杠桿機構(gòu)杠桿機構(gòu). .2.2.楔形楔形( (斜面斜面) )機構(gòu)機構(gòu). .3.3.螺紋螺紋( (螺桿螺桿) )機構(gòu)機構(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： 增力機構(gòu)增力機構(gòu)第十七頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:18/30杠桿機構(gòu)杠桿機構(gòu)阿基米得阿基米得:

15、 “給我一個支點給我一個支點,我就可以撬動地球我就可以撬動地球” F1*L1=F2*L2 = F1= F2*L2/L1當(dāng)L2/L1 時,F1 L1L2F1F2第十八頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:19/30杠桿機構(gòu)杠桿機構(gòu)(1)折彎機杠桿折彎機杠桿:要點: 1.中間為轉(zhuǎn)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)偏心輪偏心輪:要點: 1.夾緊行程小. 2.可實現(xiàn)自鎖.第十九頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Pa

16、ge:20/30楔形楔形(斜面斜面)機構(gòu)機構(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，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:21/30楔形楔形(斜面斜面)機構(gòu)機構(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F2 當(dāng) 90 時F2 0第二十一頁，共28頁幻燈片Confiden

17、tial 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:22/30楔形楔形(斜面斜面)機構(gòu)機構(gòu)(1)自動插針機自動插針機Base 加緊機構(gòu)加緊機構(gòu):(2)輔助支撐輔助支撐:說明: 1.兩運動方向垂直時最佳. 2.保證良好潤滑. 3.角度螺桿螺紋展開后相當(dāng)于斜面,當(dāng)0 45 F2 F1當(dāng)45 90 F2 F1當(dāng) 0 時F2 當(dāng) 90 時F2 0 F1 F2第二十三頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:24/30增壓增力機構(gòu)增壓增力機構(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) 計算公式:第二十四頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2PGA370S/423Page:25/30增壓增力機構(gòu)增壓增力機構(gòu)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第二十五頁，共28頁幻燈片Confidential 04/15/1999 Page:2P