自锁与增力机构

自锁与增力机构第一页，共三十页，2022年，8月28日開課目的：通過該課程的學習,使自動化設計職系人員掌握自鎖和增力知識，合理利用自鎖和增力機構上課對象：自動化設計職系師1—師3講師：自動化設計職系師4（含）以上資位上課時間：共2小時.

第二页，共三十页，2022年，8月28日課程大綱第一單元自鎖機構

…1hr第二單元增力機構

…1hr第三页，共三十页，2022年，8月28日本單元的學習目標是：☆

掌握什麼是自鎖，合理利用自鎖或避免自鎖

☆

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：

自鎖機構第四页，共三十页，2022年，8月28日一、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。第五页，共三十页，2022年，8月28日二、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時物體發生自鎖，即F*CosA*u>F*SinA,發生自鎖條件是：TgA*u>1物體1物體2A第六页，共三十页，2022年，8月28日三、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。第七页，共三十页，2022年，8月28日理想驱动力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：第八页，共三十页，2022年，8月28日五、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。第九页，共三十页，2022年，8月28日垂直分力Pn：所能引的摩擦力為六、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不会发生运动第十页，共三十页，2022年，8月28日六、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------自锁现象第十一页，共三十页，2022年，8月28日六、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。

第十二页，共三十页，2022年，8月28日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的輸入功率大於或等於載荷Q和摩擦副產生的損失功率。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的輸入功率和載荷Q產生的功率大於或等於摩擦副產生的損失功率。QF1F2FmcFxh六、发生自锁的条件（续）1）螺旋千斤顶实例第十三页，共三十页，2022年，8月28日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）第十四页，共三十页，2022年，8月28日為什麼螺紋在振動的情況下會發生鬆動？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。在單一的軸向力的作用下，是不會發生鬆動的

第十五页，共三十页，2022年，8月28日六、发生自锁的条件（续）2）斜面压榨机

第十六页，共三十页，2022年，8月28日六、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：第十七页，共三十页，2022年，8月28日六、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。第十八页，共三十页，2022年，8月28日本單元的學習主要內容有: 1.槓桿機構. 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：增力機構第十九页，共三十页，2022年，8月28日槓桿機構阿基米德:“给我一个支点,我就可以撬动地球”

F1*L1=F2*L2=>F1=F2*L2/L1當L2/L1→∞時,F1→∞L1L2F1F2第二十页，共三十页，2022年，8月28日槓桿機構(1)折彎機槓桿: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.第二十一页，共三十页，2022年，8月28日楔形(斜面)機構F1F2α12F1F1’αF1’’F1’F2α物1的受力分析:物2的受力分析:第二十二页，共三十页，2022年，8月28日楔形(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第二十三页，共三十页，2022年，8月28日楔形(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.第二十四页，共三十页，2022年，8月28日螺紋(螺桿)機構360∘Pitch度mmα展開=>螺桿螺紋展開後相當於斜面,當0∘≦α≦45∘F2≧F1當45∘≦α≦90∘F2≦F1當α→0∘時F2→∞當α→90∘時F2→0

F1

F2第二十五页，共三十页，2022年，8月28日增壓增力機構增壓油缸示意圖D1D2D3PFP1Pπ(D1/2)²=P1π(D2/2)²P1=P(D1/D2)²

F=P1(D3/2)²=P(D1/D2)²(D3/2)²計算公式:第二十六页，共三十页，2022年，8月28日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第二十七页，共三十页，2022年，8月28日齒輪增力減速箱渦輪渦桿說明:1.多級減速,增力

2.輸入軸&輸