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六、发生自锁的条件（续）
2）斜面压榨机
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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： s s1 r
（1） 由几何关系得： s1 AC ( D sin ) / 2
s OE e sin( )
将s、s1的值带入(1)式可得偏心夹具的自锁条件为： e sin( ) ( D sin ) / 2 r
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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
L2
F1*L1=F2*L2 => F1= F2*L2/L1 當L2/L1→ ∞ 時,F1 → ∞
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槓桿機構
(1)折彎機槓桿: (2) 偏心輪:
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.
要點: 1.夾緊行程小. 2.可實現自鎖.
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六、发生自锁的条件（续）
实例 1）螺旋千斤顶 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 F1 載荷Q產生的功率大於或 Fmc 等於摩擦副產生 Fxh 的損失功率。 F2 a
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 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
PaLeabharlann Baidue:15/31
六、发生自锁的条件（续）
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楔形(斜面)機構
物1的受力分析:
F1’
物2的受力分析:
F2
α
F1
F2
F1’
2
F1
α
1 α
F1’’
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楔形(斜面)機構
物1的受力分析:
α
F1
F1’
物2的受力分析:
F2 F1’
α
F1’’
F1’=F1/Cosα F2 =F1’*Sinα=>F1’=F2/Sinα =>F1/Cosα =F2/Sinα=>F2=F1*Ctg α
當 0 ∘≦ α≦ 45∘ F2 ≧ F1 當45 ∘≦ α≦ 90 ∘ F2 ≦ F1 當α→ 0 ∘ 時F2 → ∞
當α→ 90 ∘ 時F2 → 0
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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.
解决。
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第二單元：
增力機構
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.
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槓桿機構 阿基米德: “给我一个支点,我就可以撬动地球”
F1 F2
L1
有效分力Pt：推动滑块1 运动的分力。
Pt P sin b Pn tgb
垂直分力Pn：所能引的摩擦力為
当 b 小於 时，Pt Fmax 滑块1不会发生运动
F max Pn * u Fmax Pntg
-----------自锁现象
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六、发生自锁的条件（续）
QvQ
QvQ P0 v P 1
P0 v P P0 M0 QvQ P0 v P M Pv P Pv P P
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五、
一、机械的自锁
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
3、通過力量分散集合增力 例如：動滑輪組
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圖3為回退.
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齒輪增力
減速箱
渦輪渦桿
說明: 1.多級減速,增力
說明: 1.一級減速
2.大減速比
3.輸入軸&輸出軸垂直.
Page:32/31
2.輸入軸&輸出軸可
平行可垂直.
離心式增力
曲柄連桿增力
Page:33/31
幾種增力機構 1、通氣液增力（一個容器內壓強處處相等）
2、通過減速增力（能量守衡）
課 程 大 綱
一. 滑槽機構 二. 凸輪滑槽 三. 自鎖機構 四. 增力機購 五. 定位機構
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一. 滑槽機構
蓋板 滑槽
理論狀態截面
常發問題:
滑動板
1.蓋板鎖緊無法滑動 2.滑動板滑動自如卻有晃 動 3.滑動板滑動費力較大
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此為插針機上的滑 槽機構
一. 滑槽機構
常發問題:
對策
1.蓋板鎖緊無法滑動:
2.滑動板滑動自如卻有晃動： 3.滑動板滑動費力較大：
調整尺寸公差
調整尺寸公差 增加逃料，減少接觸面積
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一. 滑槽機構
偏角
精度計算
偏角
用CAD 1:1畫好，測量
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二.凸輪滑槽
Page:5/31
二.凸輪滑槽
Page:6/31
二.凸輪滑槽
Q
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六、发生自锁的条件（续）
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
0 令 tg(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。
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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
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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
下滑力F1=F*SinA 物體1 F1 F F2
壓力F2=F*CosA
摩擦力F3=F2*u =F*CosA*u F3<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
6.可實現自鎖.
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螺紋(螺桿)機構
F2
mm Pitch
展開=>
α 360 ∘ 度
F1
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
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增壓增力機構
計算公式: Pπ(D1/2) ² =P1π (D2/2) ²
增壓油缸示意圖
P
D1
P1=P (D1/D2) ²
D2 D3 P1
F= P1 (D3/2) ² =P (D1/D2) ² (D3/2) ²
F
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增壓增力機構
1
快速雙行程增壓示意圖
2 3
說明: 圖1為快速行程部分. 圖2為增力行程部分.
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第一單元：
自鎖機構
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
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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”。 • 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。
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，
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。
Wd W f Wf Wr 1 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。
A 物體2
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三、机械的效率
一、各种功及其相互关系
有益功Wr （输出功）：克服生产阻力所作的功。
驱动功Wd （输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。
损耗功 Wf：克服有害阻力所作的功
W d＝ W r ＋ W f
二、机械效率
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。
Wr Wd
Wd W f Wf Wr 1 Wd Wd Wd
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或
四、机械效率的计算
1. 一般公式:
QvQ Nr Nd Pv P
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。 理想机械的效率 0等于1，即： 0
六、发生自锁的条件（续）
2）斜面压榨机
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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： s s1 r
（1） 由几何关系得： s1 AC ( D sin ) / 2
s OE e sin( )
将s、s1的值带入(1)式可得偏心夹具的自锁条件为： e sin( ) ( D sin ) / 2 r
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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
L2
F1*L1=F2*L2 => F1= F2*L2/L1 當L2/L1→ ∞ 時,F1 → ∞
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槓桿機構
(1)折彎機槓桿: (2) 偏心輪:
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.
要點: 1.夾緊行程小. 2.可實現自鎖.
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六、发生自锁的条件（续）
实例 1）螺旋千斤顶 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 F1 載荷Q產生的功率大於或 Fmc 等於摩擦副產生 Fxh 的損失功率。 F2 a
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 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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楔形(斜面)機構
物1的受力分析:
F1’
物2的受力分析:
F2
α
F1
F2
F1’
2
F1
α
1 α
F1’’
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楔形(斜面)機構
物1的受力分析:
α
F1
F1’
物2的受力分析:
F2 F1’
α
F1’’
F1’=F1/Cosα F2 =F1’*Sinα=>F1’=F2/Sinα =>F1/Cosα =F2/Sinα=>F2=F1*Ctg α
當 0 ∘≦ α≦ 45∘ F2 ≧ F1 當45 ∘≦ α≦ 90 ∘ F2 ≦ F1 當α→ 0 ∘ 時F2 → ∞
當α→ 90 ∘ 時F2 → 0
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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.
解决。
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第二單元：
增力機構
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.
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槓桿機構 阿基米德: “给我一个支点,我就可以撬动地球”
F1 F2
L1
有效分力Pt：推动滑块1 运动的分力。
Pt P sin b Pn tgb
垂直分力Pn：所能引的摩擦力為
当 b 小於 时，Pt Fmax 滑块1不会发生运动
F max Pn * u Fmax Pntg
-----------自锁现象
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六、发生自锁的条件（续）
QvQ
QvQ P0 v P 1
P0 v P P0 M0 QvQ P0 v P M Pv P Pv P P
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五、
一、机械的自锁
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
3、通過力量分散集合增力 例如：動滑輪組
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圖3為回退.
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齒輪增力
減速箱
渦輪渦桿
說明: 1.多級減速,增力
說明: 1.一級減速
2.大減速比
3.輸入軸&輸出軸垂直.
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2.輸入軸&輸出軸可
平行可垂直.
離心式增力
曲柄連桿增力
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幾種增力機構 1、通氣液增力（一個容器內壓強處處相等）
2、通過減速增力（能量守衡）
課 程 大 綱
一. 滑槽機構 二. 凸輪滑槽 三. 自鎖機構 四. 增力機購 五. 定位機構
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一. 滑槽機構
蓋板 滑槽
理論狀態截面
常發問題:
滑動板
1.蓋板鎖緊無法滑動 2.滑動板滑動自如卻有晃 動 3.滑動板滑動費力較大
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此為插針機上的滑 槽機構
一. 滑槽機構
常發問題:
對策
1.蓋板鎖緊無法滑動:
2.滑動板滑動自如卻有晃動： 3.滑動板滑動費力較大：
調整尺寸公差
調整尺寸公差 增加逃料，減少接觸面積
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一. 滑槽機構
偏角
精度計算
偏角
用CAD 1:1畫好，測量
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二.凸輪滑槽
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二.凸輪滑槽
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二.凸輪滑槽
Q
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六、发生自锁的条件（续）
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
0 令 tg(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。
Page:18/31
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
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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
下滑力F1=F*SinA 物體1 F1 F F2
壓力F2=F*CosA
摩擦力F3=F2*u =F*CosA*u F3<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
6.可實現自鎖.
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螺紋(螺桿)機構
F2
mm Pitch
展開=>
α 360 ∘ 度
F1
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
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增壓增力機構
計算公式: Pπ(D1/2) ² =P1π (D2/2) ²
增壓油缸示意圖
P
D1
P1=P (D1/D2) ²
D2 D3 P1
F= P1 (D3/2) ² =P (D1/D2) ² (D3/2) ²
F
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增壓增力機構
1
快速雙行程增壓示意圖
2 3
說明: 圖1為快速行程部分. 圖2為增力行程部分.
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第一單元：
自鎖機構
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
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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”。 • 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。
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，
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。
Wd W f Wf Wr 1 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。
A 物體2
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三、机械的效率
一、各种功及其相互关系
有益功Wr （输出功）：克服生产阻力所作的功。
驱动功Wd （输入功）：作用在机械上的驱动力所作的功。
损耗功 Wf：克服有害阻力所作的功
W d＝ W r ＋ W f
二、机械效率
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。
Wr Wd
Wd W f Wf Wr 1 Wd Wd Wd
Page:11/31
或
四、机械效率的计算
1. 一般公式:
QvQ Nr Nd Pv P
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。 理想机械的效率 0等于1，即： 0