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自锁原理是什么?

工具 2019-04-11 15:56 未知晓娜

自锁原理:

物块平衡时,静摩擦力不一定达到最大值,可在零与最大值之间变化,所以全约束力与法线间的夹角φ也在零与摩擦角之间变化。

1、推理

由于静摩擦力不可能超过最大值,因此全约束力的作用线也不可能超出摩擦角以外,即全约束反力必在摩擦角之内。由此可知:

(1)如果作用于物块的全部主动力的合力的作用线在摩擦角之内,则无论这个力怎样大,物块必保持静止。称这种现象为 自锁现象 。因为在这种情况下,主动力的合力 与法线间的夹角小于摩擦角,因此,主动力的合力 的作用线必在摩擦角之内,而全约束力的作用线也在此摩擦角之内,主动力的合力 和全约束力 必能满足二力平衡条件,如图所示,所以物块必静止。工程实际中常应用自锁原理设计一些机构或夹具,如千斤顶、压榨机、圆锥销等,使它们始终保持在平衡状态下工作。

(2)如果全部主动力的合力 的作用线在摩擦角 之外,则无论这个力怎样小,物块一定会滑动。因为在这种情况下,全部主动力的合力 的作用线已在摩擦角之外,全约束力的作用线不可能出现在摩擦角之外,不能满足二力平衡条件,如图所示,所以物块不会静止。应用这个道理,可以设法避免发生自锁现象。

2、条件

下面讨论斜面的自锁条件,即讨论物块 A在铅直载重 的作用下,不沿斜面下滑的条件。由前面分析可知,只有当时,物块不下滑,即斜面的自锁条件是斜面的倾角小于或等于摩擦角。斜面的自锁条件就是螺纹(图a)的自锁条件。因为螺纹可以看成为绕在一圆柱体上的斜面,如图b所示,螺纹升角 θ 就是斜面的倾角,如图c所示。螺母相当于斜面上的滑块 A,加于螺母的轴向载荷,相当于物块 A的重力,要使螺纹自锁,必须使螺纹的升角 θ 小于或等于摩擦角 。因此螺纹的自锁条件也是。

以上,就是自锁原理介绍。相信学过物理知识的朋友们应该都了解了,自锁采用的是物理角度和平衡力的原理,在相同的摩擦力和角度下可以变化锁的开关,是一种需要一定条件才能实施的。自锁的原理在安全锁和防盗门上面使用的比较多,现在很多地方都在使用安全门,安全门的门锁一般采用的就是自锁的原理,但是比较麻烦的就是,有时候会把自己锁在里面。

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