自鎖機構

使機器反行程自鎖的機構

對於具有正、反兩個行程的機構,如果作用於反行程的驅動力無論多麼大,都不能使機構運動,這種反行程發生自鎖的機構,稱為自鎖機構。

定義


連接構件間的運動副中存在兩種力,使構件運動的驅動力和阻礙構件運動的摩擦力。如果驅動力無論多麼大,都不能使其運動,稱這種現象為運動副的自鎖。
對移動副而言,當外力合力作用在摩擦角之內,移動副發生自鎖;對轉動副而言,當外力合力作用在摩擦圓之內,轉動副發生自鎖。運動副的自鎖條件是設計自鎖機構的基礎。
機械效率角度來說,對於具有正、反兩個行程的機器,設其正行程的效率為η,反行程的效率為η′,則當η>0及η′<0時,表示正行程時機器能夠運動,而反行程時發生自鎖。凡使機器反行程自鎖的機構通稱自鎖機構。

分析與設計


自鎖機構在機械工程領域有廣泛的應用。
在這不介紹利用機械效率小於零的條件來判斷機構自鎖,而採用利用運動副的自鎖條件來判別機構的自鎖。其理論依據是:一個具體的單自由度機構中,只要有一個運動副發生自鎖,該機構則發生自鎖。這樣,不僅概念清楚,而且簡化了自鎖機構的分析與設計過程。

概念


自鎖

自鎖是如果作用於物體的主動力的合力Q的作用線在摩擦角之內,則無論這個力怎樣大,總有一個全反力R與之平衡,物體保持靜止;反之,如果主動力的合力Q的作用線在磨擦角之外,則無論這個力多麼小,物體也不可能保持平衡。這種與力大小無關而與摩擦角有關的平衡條件稱為自鎖條件。

機構的行程

(1)機構的正行程當驅動力作用在機構的原動件上,從動件克服生產阻力做功,一般稱該行程為正行程或工作行程。
(2)機構的反行程當正行程的生產阻力為驅動力,作用在機構的從動件上,原動件則成為從動件,該過程稱為機構的反行程。
一般情況下,機構的正反行程工作特性不同,但正反行程也不是絕對的。在蝸桿機構中,蝸桿作主動件,蝸輪減速轉動;反之,若蝸輪作主動件,蝸桿可能增速轉動,容易發生自鎖,這取決於蝸桿螺紋升角的大小。在齒輪機構中,小齒輪作主動件,大齒輪則減速輸出;大齒輪作主動件,小齒輪則增速輸出。