自锁与增力机构

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。
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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
wenku.baidu.com Wr Wd W f 1 W f
Wd
Wd
Wd
0
当=0时，机械处于临界自锁状态； 当<0时，其绝对值越大，表明自锁越可靠。

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六、发生自锁的条件（续）
实例 1）螺旋千斤顶
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-----------自锁现象
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PGA370S/423
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
M=Pa
力P本身所能引起的最大摩擦力矩Mf=Rr=Pr
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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 的情况下，必然出现松动失效。
Fxh
F2
a

Q
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六、发生自锁的条件（续）
PGA370S/423
该千斤顶在物体重力的驱动下运动时的机械效率为： tg(a ) tga
令 0tg(a ) 0
a
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。
理想机械的效率 0等于1，即： 0

QvQ P0 v P
1
QvQ

P0v P


QvQ Pv P

P0v P Pv P

P0 P
M0 M
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五、 机械的自锁
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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、先举个例子说明：
一个物体1在另一个斜面物体2上滑动
下滑力F1=F*SinA
物体1
压力F2=F*CosA 摩擦力F3=F2*u
F1 F F2
=F*CosA*u
F3<F2物体1沿斜面 下滑
A 物体2
F3>F1时物体 发生自锁，即
F*CosA*u>F* SinA,发生自锁 条件是：
TgA*u>1
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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。 Pt P sin b Pntgb
垂直分力Pn：所能引的摩擦力为 F max Pn*u
Fmax Pntg
当b 小於时， Pt Fmax 滑块1不会发生运动
Wr
Wd
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或
Wr Wd W f 1 W f
Wd
Wd
Wd
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四、机械效率的计算
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1.一般公式:
N r QvQ
N d PvP
理想机械：不存在摩擦的机械。
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。
a<r M<Mf
不论力P如何增大，也不能驱使轴颈转动。 ------自锁现象
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六、发生自锁的条件（续）
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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。 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。
第一单元：
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自锁机构
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
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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”。
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三、机械的效率
一、各种功及其相互关系
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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
二、机械效率
Wd＝Wr ＋Wf
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。
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的作用下向下运动时：载荷Q为驱动力
F2+Fxh>Fmc,F1的输入功率和
F1
载荷Q产生的功率大于或
等于摩擦副产生
Fmc
的损失功率。
在单一的轴向力的作用下，是不会发生松 动的
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• 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。
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