偏心轮夹紧机构

在夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及由它们组合而成的夹紧装置应用最为普遍。

一、斜楔夹紧机构1．夹紧力计算图3-10夹紧受力图由上面受力图可知，斜楔静力平衡条件为：F1＋FRX ＝FQ其中：F1＝FW tanφ1 ； FRX＝FW tan(α＋φ2)代入上式计算得：式中：FW 斜楔对工件夹紧力α 斜楔升角FQ 原始作用力φ1 斜楔与工件之间的摩擦角φ2 斜楔与夹具体之间的摩擦角2．增力比计算增力比iF＝夹紧力／原始作用力如果不考虑摩擦影响理想增力比（即忽略摩擦角）：3．夹紧行程比计算图3-11 夹紧受力工件所要求的夹紧行程h与斜楔相应移动的距离s之比成为行程比iS。

由上图可知：夹紧行程＝工件被夹紧行程h/斜楔移动距离S4．自锁条件图3-12自锁受力上图为原始作用力FQ停止作用后斜楔的受力情况。

斜楔楔入后，原始力去除，斜楔体自锁条件为F1>FRXFW tanφ1> FW tan(α-φ2)φ1> α-φ2或α〈φ1 ＋φ2因此自锁条件是斜楔升角小于斜楔与工件、与夹具体之间的摩擦角之和，钢件：f＝0.1～0.15摩擦角φ＝5°43′～8°30′，故α<10°～17°5．升角α的选择手动夹紧α＝6°～8°，机动夹紧α≤12°，不需要自锁α＝15°～30°6．结构设计包括：手动夹紧机构、气动或液压夹紧、斜楔与压板与螺旋等组合结构。

斜楔夹紧机构的计算见下表二、螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。

螺旋夹紧机构结构简单、夹紧行程大，特别是它具有增力大、自锁性能好两大特点，其许多元件都已标准化，很适用于手动夹紧。

它主要有两种典型的结构形式。

1.单个螺旋夹紧机构下图a所示为GB/T2161-91六角头压紧螺钉，它是螺钉头部直接压紧工件的一种结构。

下图b所示在螺钉头部装上摆动压块，可防止螺钉转动时损伤工件表面或带动工件转动。

一种偏心轮夹紧机构的设计和改进偏心轮夹紧机构是一种常用于夹紧和固定两个零件的机构。

它由一个偏心轮和一个夹杆组成，通过旋转偏心轮来夹持或松动零件。

在设计和改进偏心轮夹紧机构时，可以考虑以下几个方面：1.偏心轮的形状：传统的偏心轮一般为圆形，但在一些情况下，可以考虑采用其他形状，如椭圆形或其他非对称形状。

这样可以增加夹紧力的稳定性和可靠性。

2.夹杆的材料选择：夹杆作为夹紧零件的核心组成部分，其材料的选择直接影响整个夹紧机构的性能。

可以选择高强度、高硬度、抗磨损的材料，以提高夹紧力和使用寿命。

3.偏心轮和夹杆的表面处理：偏心轮和夹杆的表面处理可以利用表面涂层技术，如喷涂、渗氮等，以提高它们的耐磨性和耐腐蚀性。

同时，表面处理还可以减少夹紧力的损失和摩擦力的增加。

4.夹紧力的调节：为了满足不同工况下的夹紧需求，可以设计一种可调节夹紧力的机构。

例如，增加支撑装置和调节螺母，通过改变夹杆的预紧力来调节夹紧力大小，使其适应不同的工件尺寸和形状。

5.自动夹紧机构：为了提高夹紧效率和操作方便性，可以设计一种自动夹紧机构。

例如，可以通过添加弹簧装置或液压装置，实现夹紧机构的自动夹紧和松动，提高工作效率和减少人工操作。

6.负载传递机构的改进：在一些需要承受较大负荷的应用场景中，可以考虑改进负载传递机构，以增加偏心轮和夹杆之间的接触面积和接触强度。

例如，可以增加凸起和凹槽结构，增强它们之间的咬合效果，提高夹紧力的传递效率。

总之，通过对偏心轮夹紧机构的设计和改进，可以提高其夹持力的稳定性和可靠性，增加使用寿命，并且适应不同工况下的夹紧需求。

同时，还可以提高工作效率，减少人工操作。

以上所述仅为一种设计和改进的思路，具体实施应根据具体应用场景和要求进行。

联动夹紧机构用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。

常见的偏心轮—压板夹紧机构。

（一）工作原理偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处升角为0， P处升角最大。

偏心轮及其展开图圆偏心轮实际上是斜楔的变种图（a）中，o1是偏心圆的几何中心，r是偏心圆半径；o是偏心圆的回转中心，r0是最小回转半径；两中心间的距离e称为偏心距。

圆偏心的作用原理（二）机构特点圆偏心的升角和行程的变化范围1.偏心圆上各点的升角是变化的2.自锁条件：夹紧点的升角小于摩擦角φ3.夹紧行程：偏心距e，夹紧行程S，随β变化。

夹紧力小，行程小，自锁性不好。

用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。

4.偏心圆的有效工作区域：理论上为±90°。

（三）夹紧力的计算一般取作用力臂L=(2～2.5)d，夹紧力臂ρ ≈ d /2扩力比约为12～13（四）偏心圆的机构形式标准圆偏心机构（五）适应范围1.由于偏心圆的夹紧力小，自锁性能又不是很好，所以 只适用于切削负荷不大，又无很大振动的场合。

2.为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，一般 用于夹紧行程较小的情况。

3.一般很少直接用于夹紧工作，大多是与其它夹紧机构 联合使用。

（一）作用原理单臂铰链夹紧机构，如图示，臂3两头是铰链连接，一头带滚子2。

滚子2由气缸活塞杆推动，可在垫板1上来回运动。

当滚子向左运动到垫板左端斜面时，压板4离开工件，当滚子向右运动时，通过臂3使压板4压紧工件。

单臂铰链夹紧机构（二）夹紧行程和相应的铰链臂倾斜角夹紧行程是指摆臂的铰链点A的行程。

至于压板夹紧工件的行程，则还需要根据压板的杠杆比关系来求。

图示，可得h1、h2、h3相应的铰链倾斜角为：单臂铰链机构的原理图（四）气缸的工作行程其工作行程x0，可由公式：x0=L(sina1-sina2)求得。

（五）自锁条件需和其它具有自锁性能的机构联合使用。

（六）机构特点1.机构简单；2.扩力比大；3.摩擦损失小。

三、偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。

常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴，图1-66是偏心夹紧机构的应用实例。

图1-66a、b用的是圆偏心轮，图1-66c用的是偏心轴，图1-66d用的是偏心叉。

偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于切削力不大、振动小、夹压面公差小的加工中。

图1-66 元偏心夹紧机构
1.圆偏心轮的工作原理
图1-67是圆偏心轮直接夹紧工件的原理图。

图
中，O
1
是圆偏心轮的几何中心，R是他的几何半径。

O
2
是偏心轮的回转中心，O
1
O
2
是偏心距。

若以O
2
为圆心，r为半径画圆（点划线圆），便
把偏心轮分成了三个部分。

其中，虚线部分是个“基
圆盘”，半径r=R-e;另两部分是两个相同的弧形楔。

当偏心轮绕回转中心O
2
顺时针方向转动时，相当于一
个弧形楔逐渐楔入“基圆盘”与工件之间，从而夹紧
工件。

2.圆偏心轮的夹紧行程及工作段
如图1-68a所示，当偏心轮绕回转中心O
2
转动时，设轮周上任意点x的回。

两种定位夹紧机构工作原理分析摘要：在生产中，我们时常会遇到需要夹紧工件的情况，对于不同形状的工件，我们需要不同类型的夹紧机构。

本文主要介绍两类比较常用的快速夹紧机构，即斜楔式夹紧机构和偏心轮式夹紧机构的受力分析和自锁条件。

关键词：夹紧力；自锁；升角；偏心轮快速夹紧机构是指以快速简便的动作就能实现对物体施加某种形式的作用力，使之夹紧固定、夹持移位或夹紧制动的机构。

①根据其作用，分为定位夹紧机构、夹持位移机构和制动夹紧机构。

其中，定位夹紧机构是将工件定位夹紧后，能承受一定的外力作用而不松动的机构。

如机床加工夹具和各种测试夹具等。

本文介绍的两种快速夹紧机构即为定位夹紧机构。

1.斜块式斜楔夹紧机构（斜楔机构）1.1受力分析斜楔夹紧机构的受力图如图1所示，作用力Q推动楔块，顶块沿斜面向上的夹紧力为P，法向力N与沿接触面的摩擦力f合成一个反力R。

顶块在Q、P 和R的作用下处于平衡状态，由里的封闭三角形可知，顶块的夹紧力为式中α———楔块斜面升角φ———反力R作用线与法向反力N作用线之间的夹角，成为摩擦角。

图1图2 图31.2自锁条件夹紧后。

顶块保持在夹紧状态，楔块不会自动松脱的现象，成为自锁。

②如图2所示，若顶块沿斜面向下相对滑动时，楔块将被推出。

这时，P为主动力，Q为支持力，摩擦力f向上。

F和法向力N合成反力R。

可得由上式可知，若> ，则Q<0，即力Q的方向与图中所示相反。

这时，只要存在力Q就能使楔块松脱。

若< ，则力Q与图示相同。

这时，顶块对楔块无论多大的反力也不会使楔块自动退出。

可见。

斜楔夹紧机构的自锁条件是：楔块斜面升角小于摩擦角，即< 。

2.偏心轮式夹紧机构偏心轮夹紧机构的夹紧原理如图3所示，O1是偏心轮的几何中心；O2是偏心轮的转动中心；偏心轮半径为R；A是偏心轮夹紧支点，e为偏心距。

当偏心轮绕O2转动时，O2点至工件表面间的距离h发生变化。

利用这个变化可对工件进行夹紧。

偏心轮夹紧机构当料架摆放在工作台上，作用在料架上的外力较小，现假定料架施加到料盘定位座上的作用力最大为F料盘=5N。

由于偏心轮夹紧工件的实质是弧形楔夹紧工件，因此，偏心轮的自锁条件应与斜楔的自锁条件相同，即αmax≤φ1+φ2式中，αmax——圆偏心轮的最大升角；φ1——圆偏心轮与工件间的摩擦角；φ2——圆偏心轮与回转销之间的摩擦角。

由于回转销直径较小，为使自锁可靠，将φ2忽略不计，则αmax≤φ1因tanφ1=f,tanαx=2e/D，得偏心轮的自锁条件为：2e≤fD≥20当f=0.1时，De≥14当f=0.15时，De所以，为使得偏心轮满足完全自锁条件，设定该偏心轮夹紧机构满足D=20e，不妨令D=30mm，则e=1.5mm。

设作用在手柄上的力为F Q，F Q的作用点至回转中心O2的距离为L，回转半径为r x，偏心距e。

圆偏心轮夹紧工件时，受到的力矩为F Q L，可把圆偏心轮看成是作用在工件与转轴之间的弧形楔。

可将力矩F Q L转化为力矩F Q’r x，F Q’r x=F Q L，所以：F Q′=F Q Lr x弧形楔的作用力F Q′cosαp≈F Q′，因此，与斜楔夹紧力公式相似，夹紧力F J =F Q ′tan φ1+tan (αx +φ2)=F Q L r x [tan φ1+tan (αx +φ2)] 查阅相关资料得，当θp =90°时，偏心轮夹紧机构的夹紧力最小，若此时能满足使用要求，则偏心轮上其他各点的夹紧力均能满足要求。

当θp =90°时，r p =R cos αp ，代入夹紧力公式，得F J =F Q L cos αp R [tan φ1+tan (αp+φ2)]，代入各已知值化简得F J =Q 2e e 2+R 2≈25.4F Q 。

F Q ′=F Q Lr x ≥F 料盘=5N →F Q ≥F 料盘 e 2+R 2L ≈3 N ，此时，F J =76.2N ，满足夹紧要求。