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机构设计——锁紧与防松
此处所讲的锁紧与防松仅适于可拆结构。 对不不可拆结构， 一般从配合上或用不可拆联接达到要 求。锁紧
机构主要工作原理相关是力学上的死点、 压力角和摩擦角。其实际机构非常多，常用的 有螺纹锁紧、偏心
轮锁紧、斜面锁紧、四杆机构锁紧。
除以上常用的锁紧机构外， 还有一类机构没有锁紧作用， 但能在作用点附近自锁。 这类机构常与 锁紧机
构配合，扩展锁紧机构的功能。 这类机构除棘轮外没有固定的方式，一般是临时设计。 压 力角是机构中不
考虑构件的惯性力和不计运动副的摩擦力的情况下 ,机构运动时从动件所受到的 驱动力的作用线与该力作用
点处运动的绝对速度方向线之间所夹的锐角。 压力角越大， 驱动越困 难。当压力角的余角小于接触面间的
摩擦角时，机构就能自锁。 在设计自锁机构时， 对摩擦角的 取值应是机构工作所有可能环境的最小值。
除此之外， 此类机构还要求能在一定情况下能方便的 解锁。 此类机构与锁紧机构配合使用时可先解除锁
紧， 在没有锁紧力时一般可过改变驱动力的作 用点的方式轻松解锁。 在做自锁与锁紧机构设计时， 一定
要注意零件的刚度问题。 如机构零件在 作用过程中产生较大的变形，则很可能会达不到设计效果。
防松不仅对锁紧机构重要， 对较恶劣环境下工作的联接也很重要。 对于一般情况下的螺纹防松在 《机械设
计手册》上有所介绍，此处只考虑复杂受力环境下的机构防松。
防松的重要原理一个是固定； 一个是弹性； 还有一个是隔离作用力。 对于固定防松的方式较为极 端，也
最有较。比如，一些狙击手用盐水将瞄准器与枪上的固定座浸泡，使之生锈。这种方式可 使联接在受枪强大
的反冲力的情况下仍不松动。 在设计上， 有用胶水固定， 甚至在机构锁紧后直 接焊接固定的极端情况。
在要求可拆的情况下， 也有附加一固定机构将锁紧部分固定起来的情况。 但对于要求有一定调节量的情况
这些方案就不适用了，这时一般利用弹性来达到防松的目的。 机构（包括锁紧机构、联接机构、自锁机构）
之所以在复杂受力情况下会松驰，主要原因是机构 在复杂受力情况下产生少量的位移（这很正常，除用极端
方式固定外不可避免） 后， 因其在锁紧 方向的力要大于解锁方向的作用力， 所以机构返回原位置较偏移
原位置困难。 在多次作用积累下， 就会产生较大的位移，从而产使机构松驰，达不到预定设计效果。 而在
锁紧机构中加处弹性元 件，则可起到两个作用。 一是弹性元件可起到复位的作用， 将产生的位移以弹性形
变的方式出现。 当外力情况变化时， 弹性元件则以相应的弹性形变应对。 在这种情况下， 机构中的元件
并无实质
使用螺纹锁紧时应注意配合 少于三个牙则联接不可靠。 螺 且各处增力均匀。 其缺陷是当工 但在要求快换
的情况下不宜单独使 螺纹锁紧是最常用的， 其产品已经标准化。 在一般情况下推荐使用。 的螺纹长度。一般说来，超过八个牙
后多余的配合长度意义不大， 纹锁紧的一个最大优点是行程长， 全行程均可作为有效作用点， 作行程要求
较长时， 操作起来较麻烦。 一般情况下均可采用， 用。 偏心轮锁紧机构能快速锁紧，但其锁紧作用点较为固定且行程很小， 对于锁紧点常作小范围变动的情况，
可能
对零件精度有一定的要求。
对于塑胶件来说， 因其容易产生蠕变而影响锁紧效果。 偏
心轮与螺纹锁紧配合使用。 斜面锁紧增力较小，行程较
小，但行程有一定的调节能力， 中，常利用塑胶的弹性在
较小的锁紧力情况下使用。另外， 用于较大锁紧力的情
况。
四杆机构锁紧行程可设计得很大， 锁紧点较为固定。 一般以斜锲的方式使用。 也常用于调节零件间的间隙 在实际设计 一般不
以设计得较大外其它情况与偏心轮相似。 一般与螺纹锁紧配合使用。 常
使用的快换机构。
对于精度较高的机构可单独使用。 其结构较为复杂， 除行程可 应用于经
上的位移，也就避免了松驰的产生，从而起到防松的作用。具体的例子有螺纹联接中的弹性垫圈防松，异形垫圈防松。另一个作用是缓冲作用。在受冲击作用力时，在没有缓冲作用的情况下产生的力的峰值是非常大的。而在弹性元件的缓冲作用下，可使受保护的零件受力呈几何数量级的
减少。在这种情况下，可大大减少机构松驰的可能。
将锁紧零件与运动零件隔离也是一个很好的防松方法。对于要经常调节、机构内经常有相互运动
的机构（如活动支臂、摩擦阻尼机构）在力度需要调节的情况下，锁紧机构不可能采用固定的方
式防松。而因其常作大幅度的往复运动，弹性元件的作用也很有限。在这种情况下，可以将用于
锁紧的零件与机构中与之有相对运动的零件在受力上隔离开来。采用这种方式时，因运动零件对
锁紧零件无影响，所以不用担心在使用过程中机构因多次运动而松驰。采用这种方式要注意的是
隔离要彻底。因为零件加工误差和装配间隙的存在，较小的间障也会使隔离不彻底。在隔离不彻
底的情况下，往往开始时机构还有一定的防松能力，但运行越久防松效果越差，最后根本达不到
设计要求。
第四类防松方式是结构防松，这是一种新型防松方式。前三类防松方式主要依靠第三者力进防松，主要是指摩擦力。而结构图防松不依靠第三者力，依靠自身结构。结构防松方式即唐氏螺纹防松方式，也是目前最先进和效果最好的防松方式，但不为大部分人所知。
目前，最先进和效果最好的防松方式是唐氏螺纹紧固件防松方式。
唐氏螺纹同时具有左旋和右旋螺纹的特点。它既可以和左旋螺纹配合，又可以和右旋螺纹配
合。
联接时使用两种不同旋向的螺母。工作支承面上的螺母称为紧固螺母，非支承面上的螺母称
为锁紧螺母。使用时先将紧固螺母预紧，再将锁紧螺母预紧。
在振动、冲击的情况下，紧固螺母会发生松动的趋势，但是，由于紧固螺母的松退方向是锁
紧螺母的拧紧方向，锁紧螺母的拧紧恰恰阻止了紧固螺母的松退，导致紧固螺母无法松动。
唐氏螺纹紧固件利用螺纹自身矛盾，以松动制约松动，起到以毒攻毒”的效果。它的发明标
志着紧固件领域中的振松问题得到突破性的进展。
该方法已经被编入《机械设计手册》化工版，陈大先主编。
左旋螺纹线
唐氏螺纹结构
唐氏螺纹紧固件防松原理
常用仪器设备使用安全知识 一、切割机安全操作注意事项 1、使用切割机前，操作者应检查砂轮片是否紧固，有无破损，电源开关是否正常等。 2、当切割机各部位经检验正常后，操作者应先进行空载运行几圈，不得有抖动和异常响声，一切正常后方可使用。 3、切割机工作时务必全神贯注，不但要保持头脑清醒，更要理性地操作电动工具。严禁疲惫、酒后或服用药物后使用切割机。 4、切割样品时，应该将产品支撑稳固，再进行切割，以防产品被卷入切割机（特别是在切割管件产品时，决不允许对没有支撑的样品进行切割）。 5、切割时，操作者严禁站在砂轮片正对面，应偏离砂轮片正对面，一般站在砂轮片左边操作，防止锯片碎裂后飞溅造成伤害。 6、若样品卡住切割机锯片，应立即停机进行清理，决不允许在不停机的情况下进行清理。 7、严禁探身越过或绕过切割机，锯片未停止时不得从锯或工件上松开任何一只手或抬起手臂。操作时尽量不带手套。 8、严禁使用已有残缺的砂轮片，切割时防止火星四溅，并远离易燃易报爆品。 9、中途更换切割片或砂轮片时，不要将锁紧螺母过于用力，防止切割片或砂轮片崩裂发生意外。 10、必须稳握切割机手把均匀用力垂直下切，不得进行强力切割操作，不得试图切锯未夹紧的小工件及带棱边严重的型材。 11、出现抖动及其它异常现象应立即停止操作，待动力设备部维修确认好后方可再次使用。 12、使用完毕后及时关闭电源，并做好场地及设备周边的清洁。 二、液压机安全操作注意事项
1、使用前，确保液压机各部件间电源线路连接正确，机身无积水或其他液体，防止设备漏电等。 2、进行液压试验前先检查试验所使用夹具是否能进行正常试验，并戴好防护手套。 3、装夹具过程中，特别是大夹具时，应两个人配合安装，防止手被夹具挤伤、砸伤、压伤等。 4、在液压试验中应防止试验样品碎裂飞溅造成砸伤，特别是在对大规格产品进行液压试验时。 5、试验完成后应立即卸压，并在排除试样中的残余压力后，再卸夹具。卸夹具时，应注意防止夹具挤伤、砸伤、压伤、撞伤。 6、使用小榔头敲击夹具时，应防止锤头滑脱，以防对周围其他人员造成伤害，同时，应注意防止夹具凸起部分造成擦伤（如液压接头）。 7、在利用行车吊运夹具或试样的过程中，人的身体任何部分不能直接处于夹具或行车正下方。移动时要缓慢、多次，其中一人操作控制仪，另一个人在旁扶住试样，防止试样来回晃动。 8、开启高温水箱盖1分钟内严禁进行任何相关操作，待热水蒸汽散去后才能进行下一部操作，防止水蒸气灼伤。 9、产品放进高温水箱时，速度要慢，防止高温水溅出烫伤。 10、高温液压实验完成后，需将产品吊出冷却一段时间后方可拆卸夹具。拆卸时需注意试样内高温水流出烫伤手，特别是D110以上夹具。 11、班组自行修理液压机相关部件时，应关闭电源，防止仪器漏电。 三、烘箱、熔体质量流动速率仪、PPR承插焊机安全操作注意事项 1、使用前应检查仪器运行是否正常，发现问题，应立即停机，并及时通知测试主管或直接请设备动力部技术人员进行检修。 2、操作时应先戴好防护手套，防止高温烫伤。 3、在清洗熔体质量流动速率仪时，应注意对口模的保护，并防止烫伤。
轴向快速锁紧装置
专业班级机设03班第五组 设计方案报告 总 5 页 第页编号： 产品名称 光轴快速 锁紧装置 生产纲 领 件/年 学生姓名魏文才程亚茹丁莉莉赵梦坡 张扬扬邢亚南王新伟零件名称生产批 量 件/月 1、设计概述 轴向锁紧装置在光、电缆生产设备及其他多种行业的生产设备中广泛应用。 传统的轴向锁紧装置以螺母锁紧装置、紧定螺钉套锁紧装置和销套锁紧装置最为常见： 螺母锁紧装置：轴端螺纹往往设计得比较长，而螺距又比较小，已造成装拆效率低或造成裸露过 长而强度不高的细螺纹的局部损伤。 。紧定螺钉套锁紧装置：为了确保锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样，既增 加了拆卸难度，又增加了轴面损伤、螺钉及套螺孔螺纹损坏的可能。 销套锁紧装置：靠套内弹性定位锁销入轴上锁孔而定位的轴向锁紧装置；特点是可靠性高，但轴向 调整连续性差。 综上所述，传统的轴向锁紧装置不太适于频繁拆装或轴向调整，且有的锁紧可靠性不高。 为此我们要探究制造一种适于频繁拆装或轴向调整，且锁紧可靠性颇高的轴向锁紧装置，更好地服务应用于各行各业中的生产设备。 2、设计思路和方案 力学中有一类现象称为“自锁现象”，当自锁条件满足时，外力越大，物体保持静止的能力越强．人们利用自锁现象的力学原理开发出了各种各样的机械工具，这些工具广泛应用于工农业生产中；在日常生活中利用这一原理的现象也随处可见。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
依此现象我们设计了一种光杆轴向快速锁紧装置，它的核心部件是内锥形套，其内锥面斜度角的合理选择是该装置可靠性(即反向自锁性)的首要保障，下图为内锥形套结构图。 当轴向外力作用在该装置外套及内锥形套外端面时，内锥形套通过锥面与淬火钢珠 接触点作用的法向力使钢珠产生沿轴滚动及滑动的趋势。为了实现该装置的反向自 锁，内锥形套锥面斜度角必须满足以下两个条件： (1)淬火钢珠相对轴滚动自锁； (2)淬火钢珠相对轴滑动自锁。 下面以淬火钢珠为研究对象，分别就这两方面进行受力分析。 右图淬火钢珠的临界自锁状态受力图。 图中： N ——轴对淬火钢珠的法向反作用力； P ——外力导致内锥形套通过B 点作用于淬火钢珠的法向力； TA ——轴面作用于淬火钢珠的最大静摩擦力； TB ——内锥形套作用于淬火钢珠的最大静摩擦力。 f1—— 轴面与淬火钢珠间的静摩擦系数；f2—— 内锥形套锥面与淬火钢珠问的静摩擦系数； R —— 淬火钢珠的半径。 淬火钢珠相对轴临界滚动自锁状态时，必有： 淬火钢珠相对轴临界滑动自锁状态时，必有： 0=∑A M 0=∑x F ()''cos 1sin φφ+??-??=∑R T R P M B A A B x T T P F -?-?=∑''cos sin φφ 故：0)cos 1(sin ''=+??-??φφR T R P B 故：()10cos sin ''---=-?-?A B T T P φφ 将P f T B ?=2代入上式，整理得： 因为：() ()() 4sin cos 32''21---?+?=-----------?=-----------?=φφB B A T P N P f T N f T 2' 2 f t g =?? ? ??φ 将式(2)、(3)，(4)代人式(1)，整理可得：
钢珠快速锁紧装置说明书 技术领域 [0001] 本实用新型涉及一种快速锁紧装置，尤其能快速将被加工件牢固锁紧在专用夹具上。 背景技术 [0002]当使用夹具锁紧工件时，原有夹具利用内外锥形面锁紧，通过螺栓旋转使外锥体上下纵向移动锁紧被加工件，调节行程较大，拆卸不方便。 发明内容 [0003] 本实用新型的目的是提供一种夹具锁紧装置，使用时既能将被加工件锁紧固定又能快速进行拆卸的锁紧装置。 [0004] 为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为： [0005] 快速锁紧装置，包括：上压板（5）、顶紧螺钉（4）、钢珠（1）、O形密封圈（3）及内锥座（2），其特征是：将四个钢珠（1）装入上压板（5）内圆柱孔内（一个在轴向孔内，另三个在径向孔内），用两个O形密封圈（3）固定，顶紧螺钉（4）旋入上压板（5）螺丝孔内，将上压板（5）放入内锥座（2）孔内，利用上压板顶端U形槽与防转销（7）进行固定，旋转顶紧螺钉（4）推动一钢珠使其他三钢珠作径向移动，三钢珠与内锥座（2）锥面接触压紧，从而起到快速压紧被加工件的目的。 附图说明 [0006]图1为本实用新型的结构示意图。 [0007] 附图中：1、钢珠；2、内锥座；3、O形密封圈；4、顶紧螺钉；5、上压板；6、被加工件；7、防转销；8、内六角螺栓。 具体实施方式 [0008] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：[0009]本实用新型如图1所示， 在一平板底座上用四个内六角螺栓（8）将内锥座固定，用两个螺钉将防转销（7）固定在底座上（防止旋转顶紧螺钉（4）时上压板（5）时转动），将顶紧螺钉（4）旋入上压板（5）螺孔内，将一钢珠放入上压板（5）圆柱孔内，其他三个放入径向孔内，用两个O形密封圈（3）进行钢珠固定，将整个上压板放入内锥座（2）孔内，上压板顶部压住被加工件（6），旋转顶紧螺钉（4）推动轴向孔内钢珠作轴向移动，轴向移动钢珠推动其他三个钢珠作径向移动，三钢珠同时接触内锥面锁紧被加工件。
总 专业班级
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第
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编号：
机制 0901 班
设计方案报告
学生姓名
产品名称
轴向锁紧装置
生产纲领
件/年
零件名称
生产批量
件/月
1、设计概述 为克服传统锁紧装置操作复杂，可靠性差等缺点，该装置结构简单，便捷，降低操作强度低，提高劳动效率。 本产品利用双偏心轮相对轴的快速压紧，在光轴上加紧零件欲轴向移动时，通过卡紧光轴，实现轴向锁紧，轴向锁紧 的可靠度取决于偏心轮对光轴的压紧力。本装置的一大亮点为沿轴向锁紧物件时，在轴上任意位置反向拉动外套均不能产 生反向移动，内外套筒利用螺纹自锁功能对轴向运动时产生的力传递给凸轮，实现凸轮的反向运动来压紧轴，在拆卸装置 时，利用螺纹微调功能，内套筒轴向移动，轴端顶开凸轮，自锁消除。该方案制作简单，操作方便，便于拆卸。 设计过程中，我们也考虑了传统的轴向锁紧方案。螺母锁紧，利用螺纹自锁原理，实现轴向锁紧。但由于被加持零件 厚度不定，轴端螺纹设计较长，螺距较小，夹持厚度较小的材料时会造成装拆效率的降低，而且容易造成裸露过长而强度 不高的细螺纹的局部扭伤。紧定螺钉套锁紧装置，在轴套与轴间旋入紧定螺钉，进行轴向锁紧，锁紧的可靠性取决于螺钉 的旋紧力，但这样会增加了拆装难度，又增加了轴面损伤螺钉及套螺孔螺纹损伤的可能。 综合以上三种方案，我们选择安全可靠的偏心轮轴向快速锁紧装置。
2、设计思路和方案 本产品使用方法如下：轴向锁紧物件时，在光轴轴向移动时，将该装置直接套在轴上，直至压紧物件为止。压紧过程 中，在轴上任意位置反向拉动外套均不能产生反向移动，拆卸时，左手握住外套筒，右手旋转内套筒法兰，利用螺纹微调 功能，内套筒轴向移动，轴端顶开凸轮，自锁解除，可实现装置反向移动。 基于圆偏心结构简单，容易制造，应用广泛，我们采用圆偏心轮。 圆偏心的特性 下图为偏心轮直径 D,偏心距 e。 偏心夹紧圆周上各接触点的升角а 不是一个常数。 由下图知，从任意接触点 P 分别作与回转中心 O,O1 的连线， ? OPO 1 就是 P 点的升角 ? P
? P ? arctan
OM MP ? arctan es in ? D 2 ? e cos ?
式中 Θ ——偏心轮回转角，即 mn 与 O1P 的夹角。 随着回转角的增大，升角也随之增大，Θ =90 度时升角最大，此时 OO1 连线处于水平位置。
? max ? arctan
2e D
回转角大于 90 度以后，升角随回转角的增大而减小，Θ =180 度时，升角为 0 度。圆偏心轮升角变化的特性与自锁条 件，工件段选择及结构设计等关系重大。
2、圆偏心轮的自锁条件
? max ? ? 1 ? ? 2
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920329600.0 (22)申请日 2019.03.15 (73)专利权人 江苏阿李动力科技有限公司 地址 213300 江苏省常州市溧阳市中关村 科技产业园吴潭渡路6号 (72)发明人 余家康 余恺 王理 刘金阳 (74)专利代理机构 常州兴瑞专利代理事务所 (普通合伙) 32308 代理人 谈敏 (51)Int.Cl. B23Q 3/06(2006.01) (54)实用新型名称 快速锁紧机构 (57)摘要 本实用新型公开了一种快速锁紧机构，它用 于快速连接工装夹具和设备，它包括活动座、固 定座、卡紧机构和周向定位机构，所述活动座用 于连接工装夹具，所述活动座设置有锁紧轴，所 述锁紧轴上设有卡槽；所述固定座连接在设备 上，所述固定座上设置有用于与所述锁紧轴配合 的锁紧孔；所述卡紧机构包括锁紧卡片和卡片移 动机构，所述锁紧卡片沿锁紧孔的径向滑配在固 定座上，需要固定活动座时，所述卡片移动机构 使锁紧卡片卡入卡槽中以固定活动座的轴向位 置；所述周向定位机构设置在固定座和活动座之 间，并用于固定活动座相对于固定座的周向位 置。本实用新型用于快速更换、固定工装夹具，操 作简单，不仅保证了加工精度，还有利于提高生 产效率和降低成本。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 209578891 U 2019.11.05 C N 209578891 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209578891 U 1.一种快速锁紧机构，它用于快速连接工装夹具和设备，其特征在于：它包括活动座（1）、固定座、卡紧机构和周向定位机构，其中， 所述活动座（1）用于连接所述工装夹具，所述活动座（1）设置有锁紧轴（11），所述锁紧轴（11）上设有周向设置的卡槽（12）； 所述固定座连接在设备上，所述固定座上设置有用于与所述锁紧轴（11）配合的锁紧孔； 所述卡紧机构包括锁紧卡片（2）和卡片移动机构，所述锁紧卡片（2）沿锁紧孔的径向滑配在所述固定座上，所述卡片移动机构设置在固定座上；当所述锁紧轴（11）插入所述锁紧孔内时，动作所述卡片移动机构使所述锁紧卡片（2）卡入卡槽（12）以固定所述活动座（1）相对于所述固定座的轴向位置和动作所述卡片移动机构使所述锁紧卡片（2）退出所述卡槽（12）以便所述活动座（1）的锁紧轴（11）拔出所述锁紧孔； 所述周向定位机构设置在固定座和活动座（1）之间，并用于固定所述活动座（1）相对于固定座的周向位置。 2.根据权利要求1所述的快速锁紧机构，其特征在于：所述锁紧卡片（2）具有锁紧工位和松开工位，所述锁紧卡片（2）设置有卡片孔（21），锁紧卡片（2）位于松开工位时，锁紧轴（11）可穿过所述卡片孔（21）；锁紧卡片（2）位于锁紧工位时，卡片孔（21）的内壁卡入所述卡槽（12）。 3.根据权利要求2所述的快速锁紧机构，其特征在于：所述卡片移动机构包括弹性件（3）和推杆（4），所述固定座上设置有弹性件槽、卡片槽和推杆槽（8），所述卡片槽的一端部与所述弹性件槽连通，所述卡片槽的另一端部与所述推杆槽（8）连通，所述弹性件（3）设置在弹性件槽内，所述锁紧卡片（2）滑配在所述卡片槽中，所述推杆（4）滑配在推杆槽（8）中，所述弹性件（3）的一端部和所述推杆（4）的一端部分别抵接在所述锁紧卡片（2）相对的两侧端，所述弹性件（3）的另一端部与弹性件槽的侧壁相抵，所述推杆（4）的另一端部露出所述固定座，推动推杆（4），使锁紧卡片（2）压缩弹性件（3）移动至松开工位，松开推杆（4），弹性件（3）将锁紧卡片（2）推回卡紧工位。 4.根据权利要求3所述的快速锁紧机构，其特征在于：所述固定座包括底座（51）和顶盖（52），所述底座（51）和顶盖（52）相抵并固定连接在一起，所述弹性件槽、卡片槽和推杆槽（8）均设置在所述底座（51）的与所述顶盖（52）相抵的端部或设置在所述顶盖（52）的与所述底座（51）相抵的端部，所述锁紧孔包括设置在顶盖（52）上的第一锁紧孔（61）和设置在底座（51）上的第二锁紧孔（62），所述锁紧轴（11）穿过第一锁紧孔（61）到达第二锁紧孔（62）。 5.根据权利要求1所述的快速锁紧机构，其特征在于：所述周向定位机构包括定位销（71）和定位孔（72），所述定位销（71）设置在所述固定座和所述活动座（1）中的任意一个上，所述定位孔（72）设置在所述固定座和所述活动座（1）中的剩余一个上，所述定位销（71）与所述定位孔（72）配合，以固定所述活动座（1）相对于固定座的周向位置。 6.根据权利要求1所述的快速锁紧机构，其特征在于：所述锁紧轴（11）的端部设置有用于引导所述锁紧轴（11）插入锁紧孔的锥面（13）。 2
专业班级机设03班第五组 设计方案报告总 5 页第页编号： 产品名称 光轴快速锁 紧装置 生产纲领件/年 学生姓名魏文才程亚茹丁莉莉赵梦坡 张扬扬邢亚南王新伟零件名称生产批量件/月 1、设计概述 轴向锁紧装置在光、电缆生产设备及其他多种行业的生产设备中广泛应用。 传统的轴向锁紧装置以螺母锁紧装置、紧定螺钉套锁紧装置和销套锁紧装置最为常见： 螺母锁紧装置：轴端螺纹往往设计得比较长，而螺距又比较小，已造成装拆效率低或造成裸露过 长而强度不高的细螺纹的局部损伤。 。紧定螺钉套锁紧装置：为了确保锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样，既增 加了拆卸难度，又增加了轴面损伤、螺钉及套螺孔螺纹损坏的可能。 销套锁紧装置：靠套内弹性定位锁销入轴上锁孔而定位的轴向锁紧装置；特点是可靠性高，但轴向 调整连续性差。 综上所述，传统的轴向锁紧装置不太适于频繁拆装或轴向调整，且有的锁紧可靠性不高。 为此我们要探究制造一种适于频繁拆装或轴向调整，且锁紧可靠性颇高的轴向锁紧装置，更好地服务应用于各行各业中的生产设备。
2、设计思路和方案 力学中有一类现象称为“自锁现象”，当自锁条件满足时，外力越大，物体保持静止的能力越强．人们利用自锁现象的力学原理开发出了各种各样的机械工具，这些工具广泛应用于工农业生产中；在日常生活中利用这一原理的现象也随处可见。 依此现象我们设计了一种光杆轴向快速锁紧装置，它的核心部件是内锥形套，其内锥面斜度角的合理选择是该装置可靠性(即反向自锁性)的首要保障，下图为内锥形套结构图。 当轴向外力作用在该装置外套及内锥形套外端面时，内锥形套通过锥面与淬火钢珠 接触点作用的法向力使钢珠产生沿轴滚动及滑动的趋势。为了实现该装置的反向自 锁，内锥形套锥面斜度角必须满足以下两个条件： (1)淬火钢珠相对轴滚动自锁； (2)淬火钢珠相对轴滑动自锁。 下面以淬火钢珠为研究对象，分别就这两方面进行受力分析。 右图淬火钢珠的临界自锁状态受力图。 图中： N——轴对淬火钢珠的法向反作用力； P——外力导致内锥形套通过B点作用于淬火钢珠的法向力；
专业班级机制本11-04 设计方案报告总 5 页第页编号： 产品名称 光轴快速锁 紧装置 生产纲领件/年 学生姓名程彦娜、丰利、杨振玲、曾春艳、祁鹏 飞、沈建成零件名称生产批量件/月 1、设计概述 轴向锁紧装置在光、电缆生产设备及其他多种行业的生产设备中广泛应用。 传统的轴向锁紧装置以螺母锁紧装置、紧定螺钉套锁紧装置和销套锁紧装置最为常见： 螺母锁紧装置：轴端螺纹往往设计得比较长，而螺距又比较小，已造成装拆效率低或造成裸露过 长而强度不高的细螺纹的局部损伤。 。紧定螺钉套锁紧装置：为了确保锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样，既增 加了拆卸难度，又增加了轴面损伤、螺钉及套螺孔螺纹损坏的可能。 销套锁紧装置：靠套内弹性定位锁销入轴上锁孔而定位的轴向锁紧装置；特点是可靠性高，但轴向 调整连续性差。 综上所述，传统的轴向锁紧装置不太适于频繁拆装或轴向调整，且有的锁紧可靠性不高。 为此我们要探究制造一种适于频繁拆装或轴向调整，且锁紧可靠性颇高的轴向锁紧装置，更好地服务应用于各行各业中的生产设备。
2、设计思路和方案 力学中有一类现象称为“自锁现象”，当自锁条件满足时，外力越大，物体保持静止的能力越强．人们利用自锁现象的力学原理开发出了各种各样的机械工具，这些工具广泛应用于工农业生产中；在日常生活中利用这一原理的现象也随处可见。 依此现象我们设计了一种光杆轴向快速锁紧装置，它的核心部件是内锥形套，其内锥面斜度角的合理选择是该装置可靠性(即反向自锁性)的首要保障，下图为内锥形套结构图。 当轴向外力作用在该装置外套及内锥形套外端面时，内锥形套通过锥面与淬火钢珠 接触点作用的法向力使钢珠产生沿轴滚动及滑动的趋势。为了实现该装置的反向自 锁，内锥形套锥面斜度角必须满足以下两个条件： (1)淬火钢珠相对轴滚动自锁； (2)淬火钢珠相对轴滑动自锁。 下面以淬火钢珠为研究对象，分别就这两方面进行受力分析。 右图淬火钢珠的临界自锁状态受力图。 图中： N——轴对淬火钢珠的法向反作用力； P——外力导致内锥形套通过B点作用于淬火钢珠的法向力；
专业班级 学生姓名
机制 10-5 第一组 赵杰 宋健 刘强强 张阳生 黄小康 李鹏欣 梁国平 张军伟
总
6 页
第 1 页 快速锁紧装置
编号： 生产纲领 生产批量 件/年 件/月
设计方案报告
产品名称 零件名称
1、设计概述 轴向锁紧装置在生活中广泛应用，尤其在光、电缆生产设配及其他多种行业中非常重要。然而传统的锁紧装置总是存在着 着好多问题。 例如： （1） 螺母锁紧装置 (2) 紧定螺钉套锁紧装置 （3） 销套锁紧装置
（1） 螺母锁紧装置： 轴端螺纹往往设计的比较长，螺距有比较小，已造成装拆效率低或裸露过长，而强度不高的细螺纹的局部损伤。 (2) 紧定螺钉套锁紧装置：为了确保的锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样既增加了拆卸难度，又增加了轴面损伤、螺钉及
套螺孔螺纹损伤的可能。
（3） 销套锁紧装置：靠套内弹性定位锁销入轴上锁孔(槽)而定位的轴向锁紧装置。其特点是可靠性高，但轴向调整连续性差。
螺母锁紧装置
紧定螺钉套锁紧装置
销套锁紧装置
由于传统的轴向锁紧装置不适合于频繁拆装或轴向调整，况且有的锁紧装置可靠性不高。严重影响了生产和应用，为此我
1
们在老师的指导，各方面查找资料，探究设计了一种适合于频繁拆装和轴向调整且锁紧可靠性比较高的光轴轴向锁紧装置，为 生产、生活中应用更好的提供方便。 2、设计思路和方案 我们利用力学知识中的“自锁现象” 。当机构满足自锁条件时，无论外力怎么大，机构越缩越紧。机械离不开力学，好多 机械产品都利用了力学知识。 光杆快速锁紧装置 核心部件有内锥形套，其内锥面斜度角的合理选择是该装置可靠性
(即反向自锁性)的首要保障，右图为内锥形套结构图。下图为（左）使用在零件上示意图、 （右）装配示意图。
1.驱动轴
2.盘具
3.锁紧套
4.光轴
1-外套
2-内锥形套
4-内套
5-弹簧 6-拉帽
当轴向外力作用在装置外套及内锥形套外端面时，内锥形套通过锥面与淬火钢球接触点作用的法向力使钢球产生沿轴滚
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轴向锁紧装置设计报告
1、设计概述 轴向锁紧装置在光、电缆生产设备及其他多种行业的生产设备中广泛应用。 传统的轴向锁紧装置以螺母锁紧装置、紧定螺钉套锁紧装置和销套锁紧装置最为常见： 1、螺母锁紧装置：轴端螺纹往往设计得比较长，而螺距又比较小，已造成装拆效率低或造成裸露过长而强度不高的细螺纹的局部损伤。 2、紧定螺钉套锁紧装置：为了确保锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样，既增加了拆卸难度，又增加了轴面损伤、螺钉及套螺孔螺纹损坏的可能。 3、销套锁紧装置：靠套内弹性定位锁销入轴上锁孔而定位的轴向锁紧装置；特点是可靠性高，但轴向调整连续性差。 综上所述，传统的轴向锁紧装置不太适于频繁拆装或轴向调整，且有的锁紧可靠性不高。为此我们要探究制造一种适于频繁拆装或轴向调整，且锁紧可靠性颇高的轴向锁紧装置，更好地服务应用于各行各业中的生产设备。 2、设计思路和方案 力学中有一类现象称为“自锁现象”，当自锁条件满足时，外力越大，物体保持静止的能力越强．人们利用自锁现象的力学原理开发出了各种各样的机械工具，这些工具广泛应用于工农业生产中；在日常生活中利用这一原理的现象也随处可见。 依此现象我们设计了一种光杆轴向快速锁紧装置，它的核心部件是内锥形套，其内锥面斜度角的合理选择是该装置可靠性(即反向自锁性)的首要保障，图1为内锥形套结构图。 当轴向外力作用在该装置外套及内锥形套外端面时，内锥形套通过锥面与淬火钢珠接触点作用的法向力使钢珠产生沿轴滚动及滑动的趋势。为了实现该装置的反向自锁，内锥形套锥面斜度角必须满足以下两个条件： (1)淬火钢珠相对轴滚动自锁； (2)淬火钢珠相对轴滑动自锁。 下面以淬火钢珠为研究对象，分别就这两方面进行受力分析。 图二淬火钢珠的临界自锁状态受力图。 图中：N——轴对淬火钢珠的法向反作用力； P——外力导致内锥形套通过B点作用于淬火钢珠的法向力； Ta——轴面作用于淬火钢珠的最大静摩擦力； Tb ——内锥形套作用于淬火钢珠的最大静摩擦力； f1——轴面与淬火钢珠间的静摩擦系数； f2——内锥形套锥面与淬火钢珠问的静摩擦系数； R——淬火钢珠的半径。
【2017年整理】光轴快速锁紧装置工程训练报告总 1 页第 1 页编号: 机制本12-2班专业班级 光轴轴向快产品名称生产纲领件/年设计方案报告速锁紧装置唐广耀～吴中华～胡二娟～娄慧广～徐学生姓名成功～王团锋～王鸿亮～张保雲零件名称锁紧套生产批量件/月 1,设计概述 轴向锁紧装置在光、电缆生产设备及其他多种行业的生产设备中广泛应用。传统的轴向锁紧装置以螺母锁紧装置、紧定螺钉套锁紧装置和销套锁紧装置最为常见。但传统设计装置存在不少不足之处，为提高轴向锁紧的精密性与可靠性，并且操作方便，现设计一光轴轴向快速锁紧装置来提高锁紧效率。 2,设计思路和方案 1) 掌握光轴轴向快速锁紧装置结构特点和工作原理; 2) 熟悉光轴轴向快速锁紧装置锁紧套的结构:外套、内锥形套、淬火钢珠、内套、弹簧、拉帽; 3) 根据技术要求初步提出设计方案并对其分析评价，选出最佳方案; 4) 根据设计方案进行原理性设计，利用机构的自锁性进行受力分析并加以校核; 5) 依据设计方案绘制零件图及装配图; 6) 绘制零件三维图，进行模拟仿真; 7) 选择合适材料，根据设计图纸加工制造出各个零件; 8) 对加工的零件进行组装校核。 3、设计结果 1) 满足技术和工艺要求; 2) 操作简单、便捷，工作效率高。 4,总结和体会
此锁紧装置能够实现轴向快速锁紧，操作简单方便、效率高，满足多方面性能要求。与传统锁紧装置相比，精度和自锁性能较好，但加工成本较高。 专业班级机制本12-2班总2 页第1 页编号: 工程管理报告 光轴轴向 产品名称快速锁紧生产纲领件/年唐广耀～吴中华～胡二娟～娄慧广～徐成功～王团锋～装置学生姓名王鸿亮～张保雲零件名称锁紧套生产批量件/月 一、单件生产 1、生产过程组织:(1)生产过程的空间组织:采用工艺原则，在零件加工中，将各个车间合理的利用起来，指定小组成员在同样的车床上完成指定的零件加工。(2)生产过程的时间组织:采用平行顺序移动方式。首先组织不同的人加工不同的零件，然后根据工艺图在加工过程中进行试装，最后将全部零件加工完成以后进行总体装配。 2、人力资源配置:(1)方案设计:以唐广耀为组长，全体成员合理分工，方案设计由王团锋，徐成功两位同学完成; (2)零件加工由唐广耀，王团锋等八位同学完成; (3)报告由王鸿亮，张保雲等同学完成; 3、生产进度计划与控制 (1)生产进度计划 第9-10周:先进制造技术任务安排、学生分组要求，设计方案审核。 第11周:设计图纸审核、确定加工材料 第12-17周:工程管理课程讲解、零件加工制作、锁紧机构装配等 第18周:四大设计报告提交、分组答辩 (2)进度控制
先进制造轴向锁紧装置 总 1 页第 1 页编号: 专业班级 光轴轴向快产品名称生产纲领件/年设计方案报告速锁紧装置学生姓名 零件名称锁紧套生产批量件/月 1、设计概述 轴向锁紧装置在光、电缆生产设备及其他多种行业的生产设备中广泛应用。传统的轴向锁紧装置以螺母锁紧装置、紧定螺钉套锁紧装置和销套锁紧装置最为常见。但传统设计装置在装拆和轴向调整连续性上存在一些不足之处，为提高轴向锁紧的准确性与可靠性，并且操作方便，现设计一光轴轴向快速锁紧装置来提高锁紧效率。 2、设计思路和方案 自锁是机械中常用的原理，以下两种方案应用曲线自锁及斜面自锁实现轴向快速锁紧。 方案一:偏心曲线光轴快速锁紧装置三维图(如左图)
此装置通过偏心曲线自锁原理实现相应功能，零件1(如图)上有 偏心曲线，可在5(轴套)上转动，零件3固定在5上，上有导槽，滑 滑块4安装在3的导槽内，并通过销轴与1、4安装在一起，并且滑块 的圆弧边上装有摩擦系数大的柔性材料。 工作过程如下:搬动手柄2，使1在5上转动，同时通过销轴带动3导槽内的滑块径向 运动将轴抱死，又因偏心曲线有自锁功能从而当不施加力时也能保持锁紧状态。设计难点:偏心曲线的设计 方案二:光轴快速锁紧装置三维剖分图(如左图) 自锁是机械中常用的原理，而此轴向快速锁紧装置就是应用自锁原理，通过钢珠在内锥套及轴间形成自锁快速完成轴向锁紧功能 工作过程:轴向锁紧物件时，将该装置内锥形套2端套在轴上，直接向内推动外套1，即可使整个装置沿轴移动，直至压紧物件为止。整个移动过程中，在轴
上任一位置反向拉外套，都不能使该装置产生反向移动。拆卸时，左手握住内套，右手向外拉环形拉帽6，即可解除反向自锁，轻松地使整个装置反向移动。光轴快速锁紧装置操作简单，便捷。设计难点: 1、内锥套锥角计算使锥角满足钢珠相对轴滚动自锁及相对轴滑动自锁。 2、各处配合的确定，如间隙配合、过盈配合，以确保装置实现相应功能。 3、设计结果 (1)、内锥套锥角设计 下图为内锥形套结构图。右图淬火钢珠的临界自锁状态受力图。图中: N——轴对淬火钢珠的法向反作用力; P——外力导致内锥形套通过B点作用于淬火钢珠的法向力; TA——轴面作用于淬火钢珠的最大静摩擦力; TB ——内锥形套作用于淬火钢珠的最大静摩擦力。 f1——轴面与淬火钢珠间的静摩擦系数;f2——内锥形套锥面与淬火钢珠问的静摩擦系数; R——淬火钢珠的半径。淬火钢珠相对轴临界滚动自锁状态时，必有: 淬火钢珠相对轴临界滑动自锁状态时，必有: ''''F,P,sin,,T,cos,,TM,0F,0M,P,R,sin,,T,R,，，1，cos, ,xBA,,,AxAB