機械的效率和自鎖解析實用教案

1、以功率的形式以功率的形式(xngsh)表示，表示，則有：則有：frdNNNdfdrddNNNNNN將上式等號兩邊將上式等號兩邊(lingbin)同除以輸入功率同除以輸入功率Nd ,得：得：dfdrNNNN1令式中令式中:drNN得到得到(d do)機械效率的表達式機械效率的表達式為：為：dfNN1令：令：dfdfWWNN機械損失系數(shù)機械損失系數(shù)1由于機械摩擦不可避免，故必有：由于機械摩擦不可避免，故必有：, 01效率恒小于一效率恒小于一第1頁/共45頁第一頁，共46頁。FFGG圖圖5-1為機械傳動裝置的示意圖為機械傳動裝置的示意圖設(shè)設(shè)F為驅(qū)動力，為驅(qū)動力，G為生產(chǎn)阻力為生產(chǎn)阻力(zl)，VF、

2、VG 分別為分別為F 、G作用點沿該作用點沿該力作用線方向的分速度，其效率力作用線方向的分速度，其效率為：為：100FGdrFGNN為了將上式簡化，引入理想機械的概念，即在理想機械中為了將上式簡化，引入理想機械的概念，即在理想機械中不存在不存在(cnzi)摩擦，當工作阻力為摩擦，當工作阻力為G時，所需的驅(qū)動力為理想驅(qū)動力時，所需的驅(qū)動力為理想驅(qū)動力F0 由于理想機械不存在由于理想機械不存在(cnzi)摩擦，顯然理想驅(qū)動力摩擦，顯然理想驅(qū)動力F0小于實際驅(qū)動小于實際驅(qū)動力力F，此時機械的效率為：，此時機械的效率為：FGdrFGNN（a）（b）FGFG0第2頁/共45頁第二頁，共46頁。將（將（b

3、）代入（）代入（a）中）中FGFG0（a）FGdrFGNN（b）FFFF0FF0如用力矩如用力矩(l j)表示，則有：表示，則有：（c）MM0（d）綜合綜合(zngh)（c）、）、 （d），可得），可得到：到：理想驅(qū)動力理想驅(qū)動力實際驅(qū)動力實際驅(qū)動力=理想驅(qū)動力矩理想驅(qū)動力矩實際驅(qū)動力矩實際驅(qū)動力矩效率也可用阻力效率也可用阻力(zl)或租力矩表示為：或租力矩表示為：理想工作阻力理想工作阻力實際工作阻力實際工作阻力=實際工作阻力矩實際工作阻力矩理想工作阻力矩理想工作阻力矩00MMGGMMFF00 第3頁/共45頁第三頁，共46頁。小結(jié)小結(jié)(xioji)：用驅(qū)動力或驅(qū)動力矩表示的效率用驅(qū)動力或驅(qū)動

4、力矩表示的效率(xio l)公式為：公式為：用工作阻力或工作阻力矩表示用工作阻力或工作阻力矩表示(biosh)的效率公式為：的效率公式為：MMFF0000MMGGNoImageM00、F理想驅(qū)動力、理想驅(qū)動力矩；理想驅(qū)動力、理想驅(qū)動力矩；MF、實際驅(qū)動力、實際驅(qū)動力矩；實際驅(qū)動力、實際驅(qū)動力矩；M00、G理想工作阻力、理想工作阻力矩；理想工作阻力、理想工作阻力矩；MG、實際工作阻力、實際工作阻力矩；實際工作阻力、實際工作阻力矩；第4頁/共45頁第四頁，共46頁。以上以上(yshng)為機械效率的計算法，但在實際設(shè)計中，更常用為機械效率的計算法，但在實際設(shè)計中，更常用到的是到的是實驗法和經(jīng)驗法，

5、即確定機械效率的三種方法分別為：實驗法和經(jīng)驗法，即確定機械效率的三種方法分別為：計算計算(j sun)法法經(jīng)驗經(jīng)驗(jngyn)法法實驗法實驗法適用于創(chuàng)新機器產(chǎn)品、無經(jīng)驗可循的效率確定；適用于創(chuàng)新機器產(chǎn)品、無經(jīng)驗可循的效率確定；適用于傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設(shè)計。適用于傳統(tǒng)機械產(chǎn)品設(shè)計。三種不同機器組合的效率計算三種不同機器組合的效率計算（1）串聯(lián)組合機器的效率計算）串聯(lián)組合機器的效率計算（2）并聯(lián)組合機器的效率計算）并聯(lián)組合機器的效率計算（3）混聯(lián)組合機器的效率計算）混聯(lián)組合機器的效率計算第5頁/共45頁第五頁，共46頁。（1）串聯(lián)組合）串聯(lián)組合(zh)機器的效率計算機器的效率計算dP1P2P12KKP

6、1KP123121 KKdPPPPPPPP總效率總效率(xio l)為各機器效率為各機器效率(xio l)的連乘積。即：的連乘積。即：串聯(lián)(chunlin)組合機器傳遞功率的特點：前一機器的輸出功率為后一機器的輸入功率。前一機器的輸出功率為后一機器的輸入功率。串聯(lián)機器中任一機器的效率很低，都會使整部機器的效率很低；串聯(lián)機器中任一機器的效率很低，都會使整部機器的效率很低；串聯(lián)的機器數(shù)目越多，效率越低。串聯(lián)的機器數(shù)目越多，效率越低。串聯(lián)組合機器的總效率1K2dPP11 1 KKKPP122PP dKPP 333P233PP dKPP K321 K 321第6頁/共45頁第六頁，共46頁。（2）并聯(lián)

7、組合）并聯(lián)組合(zh)機器的效率計算機器的效率計算dP2KKP2P1P1PKP 2P各機器的輸入各機器的輸入(shr)功率為：功率為： P1、P2 PK ，并聯(lián)并聯(lián)(bnglin)機組的特點：機組的特點：機組的輸入功率為各機器輸入功率之和；機組的輸入功率為各機器輸入功率之和；機組的輸出功率為各機器輸出功率之和；并聯(lián)組合機器的總效率 diridrPPPP1KKKPPPPPP 212211rP機器的輸出功率機器的輸出功率dP機器的輸入功率機器的輸入功率KrPPPPP 321KdPPPPP 321KKPPPPPP 2121111 PP222 PPKKKPP 輸出功率為：第7頁/共45頁第七頁，共46

8、頁。（3）混聯(lián)組合機器）混聯(lián)組合機器(j q)的效率計算的效率計算5 44 3 32P2P dP1P2P3PrP 4P 3P rP 21混聯(lián)組合(zh)機器的總效率drPP 串聯(lián)機構(gòu)串聯(lián)機構(gòu)(jgu)的效率的效率并聯(lián)機構(gòu)的效率并聯(lián)機構(gòu)的效率第8頁/共45頁第八頁，共46頁。Q122345例例1 在圖示的電動卷揚機中，已知其每一對齒輪的效率在圖示的電動卷揚機中，已知其每一對齒輪的效率(xio l)12、 2以及鼓輪的效率以及鼓輪的效率(xio l)4均為均為0.95，滑輪的效率，滑輪的效率(xio l)5為為0.96，載，載荷荷Q = 50000N。其上升的速度。其上升的速度V=12m/min

9、, 求電機的功率？求電機的功率？ 解：該機構(gòu)解：該機構(gòu)(jgu)為串聯(lián)機構(gòu)為串聯(lián)機構(gòu)(jgu)串聯(lián)機構(gòu)的總效率(xio l)各級效率(xio l)的連乘積，故機構(gòu)總效率(xio l)：543212 求機構(gòu)的工作功率 QPr82. 096. 095. 03 載荷上升的速度：smm/2 . 06012min/12 機構(gòu)的工作功率為：3. 電機的功率為：KW1219582. 010000 rdPP KW100002 . 050000 第9頁/共45頁第九頁，共46頁。1234567891011121314例例2 減速減速(jin s)箱如圖所示，已知每一對圓柱齒輪和圓錐齒輪的效率分別為箱如圖所示，已

10、知每一對圓柱齒輪和圓錐齒輪的效率分別為0.95 和和 0.92 , 求其總效率求其總效率。解：解：1. 分析傳動路線分析傳動路線(lxin)。減速箱分兩路輸出：。減速箱分兩路輸出：電機電機(dinj)齒輪齒輪1、23、45、67、8電機電機齒輪齒輪1、2、1011、1213、142. 每一路的總效率分別為：每一路的總效率分別為： 81 14179. 092. 095. 03 79. 092. 095. 03 3. 整個機構(gòu)的總效率為：整個機構(gòu)的總效率為：diriPP 87654321 87654321 第10頁/共45頁第十頁，共46頁。1234567891011121314148PPPri

11、14114818 PPPdidiriPPPPPP79. 079. 0148148PPPP diriPP %7979. 0 第11頁/共45頁第十一頁，共46頁。12345678910例例3 在圖示的滾柱傳動機構(gòu)在圖示的滾柱傳動機構(gòu)(jgu)中，已知其局部效率中，已知其局部效率1-20.95 ，3-4 =5-6 =7-8 =9-10=0.93 ,求該機構(gòu)求該機構(gòu)(jgu)的效率的效率。解：解：1. 分析分析(fnx)機構(gòu)機構(gòu)該機構(gòu)該機構(gòu)(jgu)為混聯(lián)機構(gòu)為混聯(lián)機構(gòu)(jgu)串聯(lián)部分：圓柱齒輪串聯(lián)部分：圓柱齒輪1、2并聯(lián)部分：錐齒輪并聯(lián)部分：錐齒輪3、4；5、6； 7、

12、8 ； 9、10。2. 分別計算效率（1）串聯(lián)部分：）串聯(lián)部分：95. 021 （2）并聯(lián)部分：）并聯(lián)部分： 878P 434P 4P 103 656P10910 P10P 8P 6P第12頁/共45頁第十二頁，共46頁。 10393. 093. 093. 093. 093. 01086410864 PPPPPPPP3. 總效率(xio l)10321 %35.888835. 0 93. 095. 0 1091087865643410864 PPPPPPPP第13頁/共45頁第十三頁，共46頁。例例5-1 在圖在圖5-4所示的機械傳動中，設(shè)各傳動機構(gòu)的效率分別為所示的機械傳動中，設(shè)各傳動機構(gòu)的

13、效率分別為,98. 021,96. 043,94. 043 ;42. 05 ,5KWPr.2 . 0KWPr 并已知輸出的功率分別為并已知輸出的功率分別為求該機械傳動裝置的機械效率。求該機械傳動裝置的機械效率。5 44 3 32P2P dP1P2P3PrP4P 3P rP 21圖5-4解：解：由于由于(yuy)1、2、3、4 為串聯(lián)，故：為串聯(lián)，故：4321 drPPrdPP 2296. 098. 0/5而機構(gòu)而機構(gòu)(jgu) 1、2、3、4 、5 也為串聯(lián)，故：也為串聯(lián)，故：rdPP)42. 094. 098. 0/(2 . 022機構(gòu)機構(gòu)(jgu)的總效率為：的總效率為：drPP ddrr

14、PPPP dddPPP 4321 /54321 /KW561. 0KW649. 5561. 0649. 52 . 05837. 0第14頁/共45頁第十四頁，共46頁。5-2 機械機械(jxi)的自鎖的自鎖自鎖現(xiàn)象自鎖現(xiàn)象(xinxing)無論物體無論物體(wt)上作用的驅(qū)動力有多大，在摩擦力的作用下，上作用的驅(qū)動力有多大，在摩擦力的作用下，物體物體(wt)都不會沿著驅(qū)動力的方向運動，這種現(xiàn)象稱作自鎖。都不會沿著驅(qū)動力的方向運動，這種現(xiàn)象稱作自鎖。發(fā)生自鎖的條件發(fā)生自鎖的條件1.平面移動副的自鎖條件平面移動副的自鎖條件nFtanmaxnfFF maxfFtFRF將將 F 分解為兩個分力分解為兩

15、個分力cosFFn sinFFt Ft 使物體具有向右水平滑動趨勢使物體具有向右水平滑動趨勢接觸面給滑塊的法向反力：接觸面給滑塊的法向反力：nnFF 接觸面給滑塊的摩擦阻力：接觸面給滑塊的摩擦阻力：fFFnf max全反力全反力FR與法線與法線n-n的夾角為的夾角為，且有：且有：驅(qū)動力的作用角，也稱傳動角驅(qū)動力的作用角，也稱傳動角nF第15頁/共45頁第十五頁，共46頁。nFmaxfFtFnFRFtanntFF tanmaxnfFFtfFFmaxtantannnFF當極限摩擦力當極限摩擦力Ffmax大于或等于大于或等于(dngy)水平水平驅(qū)動力驅(qū)動力 Ft 時，滑塊靜止不動。即：時，滑塊靜止不

16、動。即：由于：由于：nnFF 得出：得出：tantan由上述推導(dǎo)可知，平面由上述推導(dǎo)可知，平面(pngmin)移動副的自移動副的自鎖條件為：鎖條件為：或：或：結(jié)論：當結(jié)論：當，無論驅(qū)動力，無論驅(qū)動力 F 如何增大，水平驅(qū)動力如何增大，水平驅(qū)動力Ft總是小于驅(qū)動力總是小于驅(qū)動力 F 引起的極限摩擦力引起的極限摩擦力Ffmax，因而不能使滑塊，因而不能使滑塊運動運動, 這就是這就是(jish)自鎖現(xiàn)象。自鎖現(xiàn)象。nFmaxfFnFtF第16頁/共45頁第十六頁，共46頁。自鎖條件自鎖條件(tiojin)：驅(qū)動力：驅(qū)動力F 作用在摩擦角作用在摩擦角之內(nèi)。之內(nèi)。RF在在 F 作用作用(zuyng)下，

17、滑塊勻速滑動（或處于臨界狀下，滑塊勻速滑動（或處于臨界狀態(tài)）；態(tài)）；在在 F 作用下（作用下（F必須足夠必須足夠(zgu)大），滑塊將加速滑動；大），滑塊將加速滑動；小結(jié)：小結(jié)：（1）移動副自鎖條件：移動副自鎖條件：（2）在下列三種情況下：在下列三種情況下：如果原來在運動，將減速直至靜止不動如果原來在運動，將減速直至靜止不動如果原來是靜止的，則將仍然保持靜止狀態(tài)如果原來是靜止的，則將仍然保持靜止狀態(tài)自鎖狀態(tài)自鎖狀態(tài)（）下滑塊的不能動，下滑塊的不能動，前者為幾何條件所致，后者為力不夠大所致。前者為幾何條件所致，后者為力不夠大所致。F非自鎖狀態(tài)下（ ）下滑塊的不能動易混淆的概念點：第17頁/共45

18、頁第十七頁，共46頁。22. 平面平面(pngmin)轉(zhuǎn)動副的自鎖條件轉(zhuǎn)動副的自鎖條件當作用當作用(zuyng)在軸頸在軸頸 1 上的力上的力F的作的作用用(zuyng)線線在摩擦圓之內(nèi)時，形成自鎖條件：在摩擦圓之內(nèi)時，形成自鎖條件：無論無論F 怎樣增大，都不能驅(qū)使怎樣增大，都不能驅(qū)使(qsh)軸頸軸頸轉(zhuǎn)動，此即轉(zhuǎn)動副的自鎖現(xiàn)象。轉(zhuǎn)動，此即轉(zhuǎn)動副的自鎖現(xiàn)象。小結(jié)小結(jié) :aaa軸頸在軸頸在 F 力作用下，勻角速度順時針轉(zhuǎn)動；力作用下，勻角速度順時針轉(zhuǎn)動；a軸頸在軸頸在 F 力作用下（力作用下（F足夠大），順時針加速轉(zhuǎn)動。足夠大），順時針加速轉(zhuǎn)動。如果原來在轉(zhuǎn)動，將減速直至靜止不動如果原來在轉(zhuǎn)動，

19、將減速直至靜止不動如果原來是靜止的，則將仍然保持靜止狀態(tài)如果原來是靜止的，則將仍然保持靜止狀態(tài)易混淆的概念點：易混淆的概念點：前者為幾何條件所致，后者為力不夠大所致。前者為幾何條件所致，后者為力不夠大所致。1FaFaFa自鎖狀態(tài)（）下軸頸的不能轉(zhuǎn)動非自鎖狀態(tài)下（ ）下軸頸的不能轉(zhuǎn)動第18頁/共45頁第十八頁，共46頁。還可從下列還可從下列(xili)角度描述自鎖現(xiàn)象：角度描述自鎖現(xiàn)象：（1）從效率的角度描述）從效率的角度描述(mio sh)自鎖現(xiàn)象自鎖現(xiàn)象dfNN 1自鎖也可以自鎖也可以(ky)認為是摩擦力過大，克服摩擦消耗的功率大于認為是摩擦力過大，克服摩擦消耗的功率大于輸入功率，即輸入功率

20、，即 NfNd ,由效率公式：由效率公式：可知可知, 當自鎖發(fā)生時，當自鎖發(fā)生時，01 dfNN即：用效率描述自鎖的結(jié)論為：即：用效率描述自鎖的結(jié)論為：0（2）從工作阻力的角度描述自鎖現(xiàn)象）從工作阻力的角度描述自鎖現(xiàn)象0 Q如果希望物體在驅(qū)動力下移動（或轉(zhuǎn)動）如果希望物體在驅(qū)動力下移動（或轉(zhuǎn)動） 只有將阻力只有將阻力Q反方向反方向作用在物體上，否則，無論驅(qū)動力多大，物體都不會運動。作用在物體上，否則，無論驅(qū)動力多大，物體都不會運動。即：用工作阻力描述自鎖的結(jié)論為：即：用工作阻力描述自鎖的結(jié)論為：第19頁/共45頁第十九頁，共46頁。本章要點本章要點(yodin)提提示：示：1. 效率效率(xi

21、o l)的一般表達式的一般表達式（1）用驅(qū)動）用驅(qū)動(q dn)力（或驅(qū)動力（或驅(qū)動(q dn)力矩）表示力矩）表示理想驅(qū)動力理想驅(qū)動力實際驅(qū)動力實際驅(qū)動力=理想驅(qū)動力矩理想驅(qū)動力矩實際驅(qū)動力矩實際驅(qū)動力矩MMFF00（2）用阻力（或阻力矩）表示用阻力（或阻力矩）表示00MMGG理想工作阻力理想工作阻力實際工作阻力實際工作阻力=實際工作阻力矩實際工作阻力矩理想工作阻力矩理想工作阻力矩第20頁/共45頁第二十頁，共46頁。2. 三種不同機器三種不同機器(j q)組合的效率計算組合的效率計算（1）串聯(lián)）串聯(lián)(chunlin)組合機器的效率計算組合機器的效率計算（2）并聯(lián)組合）并聯(lián)組合(zh)機器的

22、效率計算機器的效率計算（3）混聯(lián)組合機器的效率計算）混聯(lián)組合機器的效率計算K21 diriPPKKKPPPPPP 212211drPP 第21頁/共45頁第二十一頁，共46頁。3. 自鎖自鎖（1）移動）移動(ydng)副的自鎖條件副的自鎖條件（2）轉(zhuǎn)動）轉(zhuǎn)動(zhun dng)副的自鎖條件副的自鎖條件a（3）用效率）用效率(xio l)描述自鎖描述自鎖（4）從工作阻力描述自鎖）從工作阻力描述自鎖00 Q第22頁/共45頁第二十二頁，共46頁。例例 圖示滑塊在驅(qū)動力圖示滑塊在驅(qū)動力 P 作用下沿斜面上滑（此為正行程作用下沿斜面上滑（此為正行程(xngchng)），），當驅(qū)動力由當驅(qū)動力由 P 減

23、小至減小至 P時，滑塊會在自重的作用下又沿斜面時，滑塊會在自重的作用下又沿斜面下滑的趨勢。問：下滑的趨勢。問：1. 正行程正行程(xngchng)時，滑塊是否會自鎖？時，滑塊是否會自鎖？2. 反行程反行程(xngchng)時滑塊的自鎖條件？時滑塊的自鎖條件？211221N解：解：1. （1）分析受力如圖示分析受力如圖示（2）列力平衡方程式（3）作力封閉多邊形QPQ21N021 NQPPbac 90 90 90 90（4）列出驅(qū)動力列出驅(qū)動力 P 和阻力和阻力Q 的關(guān)系式的關(guān)系式 )sin( P)sin(cos PQ因為因為Q 不會小于等于零，故正行程不會自鎖不會小于等于零，故正行程不會自鎖Q)

24、90sin( Q第23頁/共45頁第二十三頁，共46頁。2. 求反行程求反行程(xngchng)時滑塊的自鎖條件時滑塊的自鎖條件211221NQP 當原驅(qū)動力由當原驅(qū)動力由 P 減小至減小至 P時，時， 滑塊將在滑塊將在其重力其重力 Q 的作用下有沿斜面下滑的趨勢的作用下有沿斜面下滑的趨勢(qsh)（注意，此時（注意，此時 P為阻力，為阻力， Q為驅(qū)動為驅(qū)動力）力）（1）分析(fnx)受力如圖示（2）列力平衡方程式021 NQP（3）作力封閉多邊形（4）列出驅(qū)動力 Q 和阻力P的關(guān)系式P ac 90 90 )sin( Pcos)sin( QPQ21Nb)90sin( Q第24頁/共45頁第二十

25、四頁，共46頁。0sincos)sin( QQ（5）求反行程(xngchng)自鎖條件i 按阻力按阻力(zl)求自鎖條件求自鎖條件0cos)sin( QP令：令：0)sin( 0)( ii 按效率按效率(xio l)求自鎖條件求自鎖條件理想工作阻力理想工作阻力實際工作阻力實際工作阻力實際工作阻力:0 cos)sin( QP理想工作阻力cos)sin(0 QP0PP sinQ 0cos)0sin( Q第25頁/共45頁第二十五頁，共46頁。該類問題該類問題(wnt)解題技巧解題技巧該題難點：力多邊形角度該題難點：力多邊形角度(jiod)確定確定cos)sin( QP正行程正行程(xngchng)

26、Q 與與P 的表達式的表達式反行程反行程Q 與與P的表達式的表達式cos)sin( QP（1）正、反行程表達式中，正、反行程表達式中，的符號不同；的符號不同；（2）正、反行程表達式中，正、反行程表達式中， Q 、P（P ） 的意義不同的意義不同第26頁/共45頁第二十六頁，共46頁。211221N例例1. 圖示滑塊在驅(qū)動力圖示滑塊在驅(qū)動力 P 作用作用(zuyng)下沿斜面上滑（此為正行程），下沿斜面上滑（此為正行程），當驅(qū)動力由當驅(qū)動力由 P 減小至減小至 P時，滑塊會在自重的作用時，滑塊會在自重的作用(zuyng)下有沿斜面下有沿斜面下滑的趨勢。問：下滑的趨勢。問：1. 正行程正行程(xn

27、gchng)時，滑塊是否會自鎖？時，滑塊是否會自鎖？2. 反行程反行程(xngchng)時滑塊的自鎖條件？時滑塊的自鎖條件？P解：解：1. （1）分析受力如圖示分析受力如圖示（2）列力平衡方程式（3）作力封閉多邊形021 NQP（4）列出驅(qū)動力列出驅(qū)動力 P 和阻力和阻力Q 的關(guān)系式的關(guān)系式)sin( P)cos()sin( QPbacPQ21NQ)(90 )(90sin( Q)tan( Q第27頁/共45頁第二十七頁，共46頁。PP0 tan)0tan(0QQP （5）求反行程(xngchng)自鎖條件由正行程由正行程(xngchng)驅(qū)動力驅(qū)動力P 與阻力與阻力Q的表達式的表達式)tan(

28、 QP可得反行程可得反行程(xngchng)驅(qū)動力驅(qū)動力Q 與阻力與阻力P 的表達式：的表達式：)tan( QP實際阻力實際阻力理想阻力理想阻力)0tan()tan( QQtan)tan( 90令：令：0 故正行程自鎖條件為：故正行程自鎖條件為：故反行程自鎖條件為：故反行程自鎖條件為：令：令：0 0)tan( 0)( )tan( QP)tan(tan0 QQPP)tan(tan 90問：該題自鎖條件怎樣用阻力表示問：該題自鎖條件怎樣用阻力表示?第28頁/共45頁第二十八頁，共46頁。4321FG例例2圖示為一斜面夾具機構(gòu)簡圖。下滑塊圖示為一斜面夾具機構(gòu)簡圖。下滑塊2上作用有力上作用有力F，推動

29、，推動滑塊滑塊3向上運動，夾緊工件向上運動，夾緊工件(gngjin)4，G 為夾緊的工件為夾緊的工件(gngjin)4給滑塊給滑塊3的的反作用力（假定為已知），設(shè)各表面的摩擦系數(shù)為反作用力（假定為已知），設(shè)各表面的摩擦系數(shù)為f。試分析：。試分析： 1. 為產(chǎn)生對工件為產(chǎn)生對工件(gngjin)4 的夾緊力的夾緊力G ,在滑塊在滑塊2. 2 上需加多大的推力上需加多大的推力F;2. 當撤掉當撤掉F 后，工件可能松脫后，工件可能松脫(sn tu)，問：問： 為防止松脫為防止松脫(sn tu)，至少應(yīng)在滑塊，至少應(yīng)在滑塊2 上上 維持多大的力維持多大的力F ? 3. 滑塊在滑塊在G 作用下的自鎖條件

30、。作用下的自鎖條件。解：解： 1. 求夾緊工件所需的推力求夾緊工件所需的推力F;（1）取滑塊取滑塊3 為研究對象為研究對象在在F的作用下，滑塊的作用下，滑塊3有向上滑動的趨勢有向上滑動的趨勢ba 90 )2(90 （2）列平衡方程式列平衡方程式02313 RRFFG3113RF21G13RFc23RF（3）作力封閉多邊形作力封閉多邊形13RF23RF23RF第29頁/共45頁第二十九頁，共46頁。431G2Fa23RF（4）列出力 G 和力FR23的關(guān)系式)2(90sin( G 90b23RF )2(90 G13RFcos)2cos(23RFG )2cos(cos23 GFR32RF2132R

31、F)(90 902 F12RF（6）作力封閉）作力封閉(fngb)多邊形多邊形（5）取滑塊 1 為分離(fnl)體分析受力212RFcd12RF)90sin(23 RFF32RF第30頁/共45頁第三十頁，共46頁。431Gba23RF2G13RF32RFd 90FF（7）列出驅(qū)動力列出驅(qū)動力 F 和力和力FR32的關(guān)系式的關(guān)系式)2sin( Fcos)2sin(32 RFF)2cos(cos2332 GFFRRcos)2sin()2cos(cos GF)2tan( GF)90sin(32 RF2 c第31頁/共45頁第三十一頁，共46頁。2. 當撤掉當撤掉F 后，工件可能松脫，問：后，工件可

32、能松脫，問： 為防止松脫，至少為防止松脫，至少(zhsho)應(yīng)在滑塊應(yīng)在滑塊2 上上 維持多大的力維持多大的力F ? 4312FG該問屬于反行程該問屬于反行程(xngchng)問題，此時問題，此時G 為為驅(qū)動力，驅(qū)動力， F為阻力。為阻力。)2tan( GF由正行程由正行程(xngchng)力的表達力的表達式：式：)2tan( GF得出反行程力的表達式得出反行程力的表達式0tan)2tan( GG理想工作阻力理想工作阻力實際工作阻力實際工作阻力解得反行程自鎖條件：解得反行程自鎖條件：2 3. 滑塊在滑塊在G 作用下的自鎖條件。作用下的自鎖條件。第32頁/共45頁第三十二頁，共46頁。BA12例

33、例3. 圖示為一偏心夾具圖示為一偏心夾具(jij)，1為夾具為夾具(jij)體，體， 2為工件，為工件，3位偏心圓盤。位偏心圓盤。 為了夾緊工件，在偏心盤手柄上施加一F力，當F去掉后，要求該夾具(jij)能自鎖，求該夾具(jij)的自鎖條件。3ABF解：分析解：分析(fnx)在在F 力撤除后，偏心盤松脫趨勢為力撤除后，偏心盤松脫趨勢為逆時針轉(zhuǎn)向。逆時針轉(zhuǎn)向。只有當偏心盤在反力作用下產(chǎn)生順時針只有當偏心盤在反力作用下產(chǎn)生順時針作用的阻力矩時，機構(gòu)具有自鎖功能作用的阻力矩時，機構(gòu)具有自鎖功能在在F力作用下，工件夾緊，偏心盤力作用下，工件夾緊，偏心盤順時針轉(zhuǎn)向；順時針轉(zhuǎn)向；問題：問題：反力如何作用會

34、有阻力矩？反力如何作用會有阻力矩？33反力為：反力為：23RF13RF、13RFMM23RF13RF23RF13RF23RFXX第33頁/共45頁第三十三頁，共46頁。1DBA1SeoE23AB用解析式描述用解析式描述(mio sh)自鎖條件自鎖條件S自鎖條件自鎖條件(tiojin)：力：力FR23作用線在摩作用線在摩擦圓內(nèi)擦圓內(nèi)用幾何用幾何(j h)條件表示為：條件表示為： 1SSoES )sin( esin2/1 DS23RF sin2)sin(1DeSScE第34頁/共45頁第三十四頁，共46頁。30 iXF12例例4. 圖示為凸輪機構(gòu)，推桿圖示為凸輪機構(gòu)，推桿1在凸輪在凸輪3推力推力F

35、的的 作用下，沿著導(dǎo)軌作用下，沿著導(dǎo)軌2向上運動，摩擦面的向上運動，摩擦面的 摩擦系數(shù)為摩擦系數(shù)為f。為了避免發(fā)生自鎖，試問。為了避免發(fā)生自鎖，試問 導(dǎo)軌的長度導(dǎo)軌的長度 應(yīng)滿足什么條件。應(yīng)滿足什么條件。l3F解：分析解：分析(fnx)（1）在力）在力 F 的作用下，推桿有逆時針的作用下，推桿有逆時針 偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)(pinzhun)的趨勢，故在的趨勢，故在A、B兩兩點與導(dǎo)點與導(dǎo) 軌接觸，由力平衡條件：軌接觸，由力平衡條件：由FN 引起(ynq)的摩擦力為：21NNFF 21ffFF （2）不自鎖條件為不自鎖條件為： 12NfFfFF 0 AiM1NFFLlFN 1lLFFN/1 fFfFNN 21

36、lLFf/2 Lfl 2L2NFAB2fF1fF第35頁/共45頁第三十五頁，共46頁。)( 2180sin( F例5. 在圖示的緩沖器中，若已知各楔塊接觸面間的摩擦系數(shù) f 及彈簧的壓力FS，試求當楔塊 2、3 被等速推開及等速恢復(fù)原位時力F 的大小，該機構(gòu)的效率以及此緩沖器正、反行程(xngchng)均不至發(fā)生自鎖的條件。F解：解：1. 楔塊楔塊2、3 被推開為正行程被推開為正行程(xngchng)分別分別(fnbi)取塊取塊1、2 分析受分析受力力F1213 bcFFR31FR21)sin(21 RF)(2180sin()sin(21 FFRFR31FR21)cos(221 FFRaSF

37、SF第36頁/共45頁第三十六頁，共46頁。2112FF 42RF12RF21RFa FFR21bcSFFR12FR42FSd)(90 )(2 )(2sinSF)cos()sin(2)cos(12 SRFF)cos(2 F21RF)(90sin(12 RF第37頁/共45頁第三十七頁，共46頁。聯(lián)立兩式求解聯(lián)立兩式求解(qi ji)：2112RRFF )sin(212 SRFF)cos(2 F得：得：)tan( FFS令：令：0 SF0)tan( F0)( 得正行程得正行程(xngchng)自鎖條件為：自鎖條件為： 得正行程得正行程(xngchng)不自鎖條件為：不自鎖條件為： 正行程效率正行程效率:tan)tan(FF 理想工作阻力理想工作阻力實際工作阻力實際工作阻力tan)tan( 第38頁/共45頁第三十八頁，共46頁。2. 楔塊2、3 等速恢復(fù)原位為反行程(xngchng)，此時FS為驅(qū)動力，原 驅(qū)動力 F 降至F成為阻力。)tan( FFS正行程正行程(xngchng)驅(qū)動力與