机构设计——锁紧与防松

一种机械臂防松锁紧机构的设计摘要：本文针对机车车辆车轮生产中吊运机械臂工作过程中可能存在的机械故障或者控制信号故障等安全问题，采用曲柄滑块机构将转动运动变为直线运动的原理，提出一种机械臂防松锁紧装置。

该装置通过滑块伸出进入卡槽实现机械锁紧，通过滑块带动距离传感器接收信号以实现对电机的自锁。

机械锁紧和电子锁紧相结合，实现了双重保护，有效避免了机械臂工作过程中因为机械故障或人员误操作导致的工件掉落而造成安全事故。

关键词：曲柄滑块机构；机械臂；防松缩紧装置0前言随着现代信息技术的发展，自动化设备越来越广泛的应用到生产实践当中[1]。

车轮生产作业中，制动盘自动化安装生产线被引入进来，机械臂又是流水线作业中最重要的部分。

其中，广州地铁、E27、E28、标准动车组车轮机械臂主要承担对应车型车轮加工过程中的吊运工作，车轮在机械臂吊运的过程中，通过电机带动丝杠旋转将旋转运动转换为直线运动实现机械臂的夹紧和松开，而此方式夹取车轮运转时存在一定的安全隐患，例如由于机械结构的损坏或者操作人员误碰操作导致机械臂松开车轮掉落而发生安全事故，造成人员伤亡公司财产损失。

综上，需要添加相应的安全防护装置防止安全事故发生，应分别从机械结构和自动化控制两个方面考虑，使该锁紧装置既能实现机械结构上的锁紧，又能实现自动化控制上对电机的锁紧。

1结构原理锁紧主体结构为曲柄滑块机构，将曲柄的旋转运动转变为滑块的直线运动[2]。

当曲柄位于左限位时，滑块伸出，滑块伸入卡槽，实现锁紧，当曲柄位于左限位时，滑块收回，锁紧解除，实现机械锁紧的功能。

现假设L1=L2，由式（1）计算h/L1随曲柄初始位置与其摇动角度的变化趋势，h/L1反应了滑块的伸出长度。

设置曲柄初始位置30°<<60°，曲柄摇动角度0<<30°，在曲柄摇动角度0<<30°范围内，滑块伸出长度随着曲柄摇动角度的增大而增大。

12种超级经典的螺栓防松设计常⽤的防松⽅法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。

机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，⽽永久防松称为不可拆卸防松。

常⽤的永久防松有：点焊、铆接、粘合等，这种⽅法在拆卸时⼤多要破坏螺纹紧固件，⽆法重复使⽤。

常见摩擦防松有：利⽤垫⽚、⾃锁螺母及双螺母等。

常见的机械防松⽅法：利⽤开⼝销、⽌动垫⽚及串钢丝绳等。

 今天咱们分享12个⽹上⽐流⾏或者说在⽹上分享⽐较多的防松设计，⼀个⽐⼀个精彩，希望这些设计能给⼤家提供选择或者带来帮助。

1. 双螺母对顶防松螺母原理：双螺母防松时产⽣两个摩擦⼒⾯，第⼀摩擦⼒⾯是螺母与被紧固件之间，第⼆摩擦⼒⾯是螺母与螺母之间。

安装时，第⼀摩擦⼒⾯的预紧⼒为第⼆摩擦⼒⾯的80%。

在冲击和振动载荷作⽤时，第⼀摩擦⼒⾯的摩擦⼒会减⼩和消失，但同时，第⼀螺母会被压缩导致第⼆摩擦⼒⾯的摩擦⼒进⼀步加⼤。

螺母松退必须克服第⼀摩擦⼒和第⼆摩擦⼒，由于第⼀摩擦⼒减⼩的同时第⼆摩擦⼒会增⼤。

这样防松效果就会⽐较好。

唐⽒螺纹防松原理：唐⽒螺纹紧固件也是采⽤双螺母防松，但是，两个螺母的旋转⽅向相反。

在冲击和振动载荷作⽤时，第⼀摩摩擦⼒⾯的摩擦⼒会减⼩和消失，第⼀螺母(图中右旋)会产⽣松退趋势，即螺母向左旋转。

但是第⼆螺母(图中左旋)的旋向与第⼀螺母的旋向相反，因此第⼀螺母的松退⼒直接转换成第⼆螺母的拧紧⼒。

这样，螺母万万不会松退。

2. 30°楔形螺纹防松技术在30°楔形阴螺纹的⽛底处有⼀个30度的楔形斜⾯，当螺栓螺母相互拧紧时，螺栓的⽛尖就紧紧地顶在阴螺纹的楔形斜⾯上，从⽽产⽣了很⼤的锁紧⼒。

由于⽛形的⾓度改变，使施加在螺纹间接触所产⽣的法向⼒与螺栓轴成60度⾓，⽽不是像普通螺纹那样的30度⾓。

显然30°楔形螺纹法向压⼒远远⼤于扣紧压⼒，因此，所产⽣的防松摩擦⼒也就必然⼤⼤增加了。

施必牢螺纹结构⽰意图从下⾯的图可以看到⼆个箭头所表⽰的⼒均为Pɑ，传统的60度⾓螺纹的法向压⼒P=1.15Pɑ；⽽30°楔形螺纹由于⽛底有⼀个30度⾓的楔形斜⾯，其法向压⼒的⾓度、⼤⼩均有改变，法向压⼒P=2Pɑ。

第12期2020年6月No.12June，2020随着各行业的飞速发展，大型机电产品的使用量日益增多，且出于安全生产考虑，设备在运动间歇或停止后，均要求设备具备防松、锁紧功能。

目前，普遍采用的防松机构主要有插销直插式、卡合式、锥面螺纹压紧式、滑块式等，驱动方式多采用液压缸或伺服电机直接驱动。

直接驱动锁紧和解锁的机构大多质量较大，功率消耗较高，且难以实现快速、高同步性锁紧。

文章设计一种适用于双向同步锁紧的插销机构，与现有技术相比，该机构可以实现机构双向到位之后的快速硬同步锁紧以及自适应双向异步解锁[1]。

1 同步锁紧机构设计1.1 同步锁紧机构整体布局双向同步锁紧机构采用一套驱动机构同时驱动两组“弹簧+插销”的方式，布局如图1所示。

该驱动机构可以是电推杆或者油缸，也可以是配合绞线盘使用的旋转电机等，此处以电推杆为例说明。

机构主要包括支撑架、插销、导轮、高强度钢丝绳、电推杆、滑块、导轨、导向套、限位套和弹簧等，组成如图2所示。

支撑架可采用框架式开放结构，方便安装且易于防护，根据实际安装需求，可做成整体式或分体式。

导向套采用自润滑、低摩擦系数的材料，并于插销之间设置导向槽和导向块防止圆周转动。

电推杆和滑块之间的分离力很小，可以采用卡箍固定，或采用过渡板安装[2]。

1.2 锁紧设计同步锁紧机构在锁紧动作时，电推杆伸出，插销在压缩弹簧作用下向外伸出，插入两侧两相对运动部件上预留的销孔，完成锁紧，锁紧状态如图3所示。

作者简介：陶国灿（1989— ），男，安徽界首人，工程师，博士；研究方向：雷达机电传动结构设计。

摘 要：文章针对大型机械产品双向到位之后的快速同步锁紧和快速解锁问题，设计了一种自适应双向同步锁紧的插销机构。

本机构采用单个电推杆驱动解锁，双压缩弹簧驱动锁紧的结构形式，安装自由度高，在双向同步锁紧的同时，基于双向受力状况自适应解锁。

关键词：双向同步锁紧；自适应解锁；快速同步锁紧一种自适应的双向同步锁紧插销机构设计陶国灿（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）无线互联科技Wireless Internet Technology图1 双向同步锁紧机构布局图2 双向同步锁紧机构组成第12期2020年6月No.12 June，2020图3 锁紧状态示意根据压缩弹簧的弹力计算公式如式（1），结合锁紧行程，选择合适的弹簧参数：438F kxGdknD=−=（1）其中，k为弹簧系数（N/m m），G为剪切弹性模量（MPa），d为线径（mm），n为有效圈数，D为中心直径（mm）忽略过程中产生的摩擦力（插销和导向套、插销和限位套、高强度钢丝绳和导轮、导轨和滑块等），电推杆推出最大行程时，设定为左右压缩弹簧初始位置，初始位置左右压缩弹簧弹力相等。

十二种经典的螺栓防松设计常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。

机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。

常用的永久防松有：点焊、铆接、粘合等，这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。

常见摩擦防松有：利用垫片、自锁螺母及双螺母等。

常见的机械防松方法：利用开口销、止动垫片及串钢丝绳等。

今天咱们分享12种比较流行或者说在网上分享比较多的防松设计，希望这些设计能给大家提供选择或者带来帮助。

1. 双螺母对顶防松螺母原理：双螺母防松时产生两个摩擦力面，第一摩擦力面是螺母与被紧固件之间，第二摩擦力面是螺母与螺母之间。

安装时，第一摩擦力面的预紧力为第二摩擦力面的80%。

在冲击和振动载荷作用时，第一摩擦力面的摩擦力会减小和消失，但同时，第一螺母会被压缩导致第二摩擦力面的摩擦力进一步加大。

螺母松退必须克服第一摩擦力和第二摩擦力，由于第一摩擦力减小的同时第二摩擦力会增大。

这样防松效果就会比较好。

唐氏螺纹防松原理：唐氏螺纹紧固件也是采用双螺母防松，但是，两个螺母的旋转方向相反。

在冲击和振动载荷作用时，第一摩摩擦力面的摩擦力会减小和消失，第一螺母(图中右旋)会产生松退趋势，即螺母向左旋转。

但是第二螺母(图中左旋)的旋向与第一螺母的旋向相反，因此第一螺母的松退力直接转换成第二螺母的拧紧力。

这样，螺母万万不会松退。

2. 30°楔形螺纹防松技术在30°楔形阴螺纹的牙底处有一个30度的楔形斜面，当螺栓螺母相互拧紧时，螺栓的牙尖就紧紧地顶在阴螺纹的楔形斜面上，从而产生了很大的锁紧力。

由于牙形的角度改变，使施加在螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴成60度角，而不是像普通螺纹那样的30度角。

显然30°楔形螺纹法向压力远远大于扣紧压力，因此，所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。

施必牢螺纹结构示意图从下面的图可以看到二个箭头所表示的力均为Pɑ，传统的60度角螺纹的法向压力P=1.15Pɑ；而30°楔形螺纹由于牙底有一个30度角的楔形斜面，其法向压力的角度、大小均有改变，法向压力P=2Pɑ。

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。

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。

使用螺纹锁紧时应注意配合的螺纹长度。

一般说来，超过八个牙后多余的配合长度意义不大，少于三个牙则联接不可靠。

螺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，且各处增力均匀。

其缺陷是当工作行程要求较长时，操作起来较麻烦。

一般情况下均可采用，但在要求快换的情况下不宜单独使用。

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。

对于锁紧点常作小范围变动的情况，可能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，一般以斜锲的方式使用。

在实际设计中，常利用塑胶的弹性在较小的锁紧力情况下使用。

另外，也常用于调节零件间的间隙。

一般不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。

对于精度较高的机构可单独使用。

除行程可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。

其结构较为复杂，应用于经常使用的快换机构。

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。

十二种经典的螺栓防松设计螺栓是一种常见的连接元件，用于连接两个或多个零件。

然而，由于震动、振动和热胀冷缩等原因，螺栓可能会松动，导致连接失效。

为了解决这个问题，工程师们开发了各种防松设计。

下面介绍十二种经典的螺栓防松设计。

1.压花设计：在螺栓头或螺母上加工花纹或刻痕，增加连接时的摩擦力，有效防止松动。

2.弹簧垫圈：在螺栓和螺母之间放置弹簧垫圈，通过弹性变形提供额外的紧固力，增加连接的稳定性。

3.双螺纹设计：将螺栓和螺母分别设计为两种不同的螺距，使得螺栓和螺母在连接时形成较大的摩擦力，减少松动的风险。

4.螺纹涂层：在螺栓和螺母的螺纹部分涂覆一层带有高摩擦系数的涂层，增加接触面积和摩擦力，从而防止松动。

5.弹性垫块：在螺栓和螺母之间加入弹性垫块，通过弹性变形提供额外的紧固力，有效防止松动。

6.锁垫：在螺栓和螺母之间加入一个特殊的锁垫，通过锁定形状来增加摩擦力和紧固力，防止松动。

7.液体垫片：在螺栓和螺母之间加入一层液体垫片，当液体凝固时，提供额外的紧固力，防止松动。

8.锁紧胶：在螺纹部分涂抹一层特殊的锁紧胶，当胶固化后，提供额外的紧固力，防止松动。

9.密封垫圈：在螺栓和螺母之间加入一层密封垫圈，不仅能够防止松动，还能起到密封的作用。

10.双套管：在螺栓和螺母之间加入一个外套管和内套管，通过套管的摩擦力和紧固力来防止松动。

11.纺织垫片：在螺栓和螺母之间加入一层纺织垫片，通过纤维变形提供额外的紧固力和摩擦力，有效防止松动。

12.梅花垫片：在螺栓和螺母之间加入一个梅花状的垫片，使得螺栓和螺母在连接时形成较大的摩擦力和紧固力，防止松动。

这些经典的螺栓防松设计可以根据具体的应用场景进行选择和组合使用，以确保连接的稳定性和可靠性。

通过采用这些设计，可以有效地防止螺栓的松动问题，并提高连接的寿命和可靠性。

旋转防松机构设计方案
旋转防松机构是一种用于防止旋转连接件在使用过程中松动的装置。

在一些特殊的工作场合，如高速旋转机械、高温高压设备等，连接件的松动会导致严重的安全事故。

因此，设计一种可靠有效的旋转防松机构是非常重要的。

首先，旋转防松机构的设计需要考虑到连接件的松动原因。

通常，连接件的松动是由于振动、冲击、温度变化等因素造成的。

因此，设计时需要考虑到这些因素，并采取相应的措施来防止连接件的松动。

其次，旋转防松机构的设计需要选择合适的材料。

连接件通常使用高强度材料，但在一些特殊情况下，如高温、高压环境下，材料的选择就显得尤为重要。

需要选择耐高温、耐腐蚀等特殊材料来提高连接件的安全性能。

另外，旋转防松机构的设计还需要考虑到连接件的紧固方式。

通常情况下，采用螺纹连接是最常见的方式。

但在一些特殊情况下，如高速旋转机械，螺纹连接可能会因为振动而松动。

因此，可以考虑使用锁紧螺帽、垫圈等装置来增加连接件的紧固力。

最后，旋转防松机构的设计还需要进行合理的结构优化。

通过合理的结构设计，可以降低连接件的受力，并改善连接件的紧固性能。

例如，可以通过加大连接件的接触面积、调整连接件的角度等方式来提高连接件的抗松动能力。

综上所述，旋转防松机构的设计需要综合考虑工作环境、材料选择、紧固方式和结构优化等因素。

只有在考虑全面的基础上，才能设计出安全可靠的旋转防松机构，确保连接件在使用过程中不会松动。

10种经典的螺栓防松设计，赶快收藏！机械设备中螺栓连接一旦松懈，会引起螺栓脱落导致重大安全隐患，或螺栓松弛预紧力下降导致螺栓连接疲劳寿命大大缩短。

因此在设计中要选用适当的防松措施保证螺栓在实际使用中不松脱。

设计中常用的防松措施有如下几种：1、双螺母双螺母防松也称对顶螺母防松，当两个对顶螺母拧紧后，两个对顶的螺母之间始终存在相互作用的压力，两螺母中有任何一个要转动都需要克服旋合螺纹之间的摩擦力。

即使外载荷发生变化，对顶螺母之间的压力也一直存在，因此可以起到放松作用。

2、自锁螺母自锁螺母一般是靠摩擦力，其原理是通过压花齿压入钣金的预置孔里，一般方预置孔的孔径略小于压铆螺母。

运用螺母与锁紧机构相连，当拧紧螺母时，锁紧机构锁住螺栓螺纹。

内嵌尼龙自锁螺母变形螺纹防松螺母楔子与锤子二合一的螺母楔子作用防松螺母3、螺纹锁固胶螺纹锁固胶是由(甲基)丙烯酸酯、引发剂、助促进剂、稳定剂(阻聚剂)、染料和填料等按一定比例配合在一起所组成的胶黏剂。

4、开口销螺母拧紧后，把开口销插入螺母槽与螺栓尾部孔内，并将开口销尾部扳开，防止螺母与螺栓的相对转动5、开槽螺母开槽螺母与螺杆带孔螺栓和开口销配合使用，以防止螺栓与螺母相对转动。

6、串联钢丝防松串联钢丝防松是将钢丝穿入螺栓头部的孔内，将各螺栓串联起来，起到相互牵制的作用。

这种防松方式非常可靠，但拆卸比较麻烦。

7、预紧高强度螺栓连接一般是不需要额外施加防松措施的，因为高强度螺栓一般都要求施加一个比较大的预紧力，这么大的预紧力使螺母与被连接件之间产生强大的压力，这种压力会产生阻止螺母转动的摩擦扭矩，因此螺母不会松脱。

8、止动垫片螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和连接件的侧面折弯贴紧，即可将螺母锁住。

若两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联制动垫圈，使两个螺母相互制动。

9、弹簧垫圈开口弹簧垫圈锥形弹性垫圈10、双叠自锁垫圈。

机构设计_锁紧与防松机构设计是机械设计中非常重要的一部分，它关系到机械系统的工作效率和安全性。

在机械设计中，锁紧与防松是一项关键的技术，它可以确保机构在工作过程中不会发生松动或者错位，保证机械系统的稳定性和可靠性。

锁紧与防松技术的应用范围非常广泛，比如汽车、航空、工程机械、电子设备等领域的机械系统都需要采用锁紧与防松技术。

锁紧与防松技术主要有两种方式，一种是利用摩擦力使部件固定在一起，另一种是利用机械结构实现固定。

下面将对这两种方式进行详细介绍。

一、摩擦力锁紧技术摩擦力锁紧技术是通过增大连接部件之间的摩擦力来实现锁紧的。

在这种技术中，常用的一种方式是使用锁紧螺母。

锁紧螺母是一种特殊的螺帽，它的内部有一段螺纹，可以与螺杆或者螺栓的外螺纹相结合。

当螺母旋紧时，螺纹处于紧密配合状态，从而产生了一种摩擦力，使得连接部件无法被外力松动或错位。

另外一种摩擦力锁紧技术是使用弹簧垫片。

弹簧垫片是一种特殊形状的垫圈，它具有一定的弹性，可以通过增加连接部件之间的压力，增加摩擦力，从而实现锁紧。

在使用弹簧垫片时，需要根据连接部件的材料、尺寸和工作环境等因素来选择适当的类型和规格的弹簧垫片。

二、机械结构锁紧技术机械结构锁紧技术是通过设计合适的机械结构来实现锁紧的。

这种技术的优点是不受外界环境和工作条件的影响，具有较高的可靠性。

常用的机械结构锁紧技术包括齿轮驱动、锁紧螺钉、卡簧和弹性销等。

齿轮驱动是一种常用的机械结构锁紧技术，它通过多个齿轮的咬合来实现连接部件的锁紧。

在齿轮驱动中，需要根据连接部件的工作要求和传动比例来选择合适的齿轮副。

锁紧螺钉是一种特殊形状的螺钉，它的头部设计有锁紧机构，可以通过旋转螺钉头部来固定连接部件。

卡簧和弹性销则是利用弹性变形来实现锁紧的，它们具有良好的弹性和回弹性能，可以有效地保持连接部件的位置和姿态。

锁紧与防松技术在机械设计中的应用非常广泛，能够有效地提高机械系统的工作效率和安全性。

在具体的机械设计中，需要根据机械系统的特点和要求选择合适的锁紧与防松技术，并结合实际情况进行详细的设计和计算。

螺纹联接的预紧和防松
1. 预紧
按螺纹联接装配时是否拧紧，螺纹联接可分为松联接和紧联接。

松联接在装配时不拧紧，这种联接只在承受外载荷时才受到力的作用，联接时可用普通扳手、风动或电动扳手拧紧螺母，其应用较少。

在实际应用中，绝大多数联接在装配时都需要拧紧，使联接在承受工作载荷之前就受到预紧力的作用。

螺纹联接预紧的目的是增强联接的可靠性、紧密性和防松能力。

预紧时如果预紧力太小，则会使联接不可靠；如果预紧力太大，又会使联接件过载甚至被拉断。

因此，对于一般的联接，可凭经验来控制预紧力的大小。

而对于重要联接，则要严格控制其预紧力，预紧力的大小及扳手力矩可通过计算获得。

预紧时通常采用测力矩扳手如图9-11所示或定力矩扳手来拧紧螺母控制其大小。

2．防松
螺纹联接防松的实质就是防止工作时螺栓和螺母相对转动。

螺纹联接一般采用单线螺纹，满足自锁条件，此外拧紧以后螺母和螺栓头部等支承面上的摩擦力也有防松作用，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹联接不会自动松脱。

但在冲击、振动或变载荷作用下，或当温度变化较大时，联接可能松动，甚至松开，其危害很大，因此必须采取防松措施。

常见的防松方法有摩擦防松、机械防松，如表9-2所示。

图9-11 测力矩扳手
表9-2 螺纹联接常用的防松方法。

8种锁紧与释放机械设计原理Locking and releasing mechanisms are essential components of mechanical design in various applications. These mechanisms are designed to secure and release objects in a controlled and precise manner, ensuring safety and efficiency in a wide range of industrial, automotive, and consumer products.锁定和释放机构是各种应用中机械设计的重要组成部分。

这些机构旨在以受控和精确的方式固定和释放物体，确保工业、汽车和消费品等各种领域的安全和效率。

One of the fundamental principles of locking and releasing mechanisms is the use of friction to hold or release objects. Friction is a force that resists the relative motion of two surfaces in contact, and it can be utilized to lock parts together or to release them when necessary.锁定和释放机构的基本原理之一是利用摩擦力来固定或释放物体。

摩擦是一种阻抗两个接触表面相对运动的力，它可以被利用来将零件锁在一起或在需要时释放它们。

Another key principle in the design of locking and releasing mechanisms is the use of mechanical advantage to amplify force and achieve the desired locking or releasing action. This can be achieved through the use of levers, gears, or other mechanical components that multiply the force applied to the mechanism.在锁定和释放机构的设计中，另一个关键原理是利用机械优势来放大力量并实现所需的锁定或释放动作。

8种锁紧与释放机械设计原理，开拓你的机械设计灵感凸轮锁紧销结构如上图所示，是一种凸轮结合锁紧销形成的一种锁扣结构。

其设计原理包含一个凸轮特征、一个锁紧销、一个弹簧、一个手柄。

需要注意的是锁紧销的端部要做成圆弧状，这样方便实现锁扣的锁紧位置移动。

对称锁扣结构对称锁扣结构的锁紧杆和扳紧杆是一样的，形状和结构一样，其分别布局在机架两边，通过弹簧连接，需要注意的是锁紧杆和扳紧杆配合的位置需要做成圆弧，方便滑动。

这种结构有一个特点是扳紧杆既可以做锁紧杆也可以做扳紧杆，锁紧杆既可以做扳紧杆也可以做锁紧杆。

阶梯对称锁扣结构阶梯对称锁扣结构是在第二种结构基础上演变而来的，即将锁紧杆和扳紧杆的配合圆弧面做成阶梯状，没有了配合面的圆弧结构。

这种机构也是有机架固定，其阶梯配合面可以实现有几个不同的锁紧位置可选择。

L型锁紧结构L型锁紧机构的锁紧杆是L型的，其由机架、扳紧杆、锁紧杆、挡块、锁紧弹簧等组成。

锁紧的实现是通过弹簧力将锁紧杆和扳紧杆扣合。

锁紧的位置可以通过设置不同的缺口而实现不同的锁紧位置。

上图的锁紧缺口是设置在扳紧杆的一端。

锁栓+扳紧杆结构锁栓扳紧杆结构的特点是由锁栓代替了原来的锁紧杆，即锁紧杆缩短了很多，直接组装在扳紧杆上。

此种机构有机架、扳紧弹簧、扭簧、扳紧杆、锁栓等组成。

扳开锁栓时，扳紧杆可以靠自重下降工作。

此种机构的特点是锁栓固定在扳紧杆上。

旋转锁紧结构旋转锁紧结构的扳紧件的运动是一个圆周运动，没有了锁紧杆，机架上开有导槽，扳紧杆上装有扳紧销，扳紧销在机架上的导槽内运动，其运动形式是先轴向推动，再径向转动，结合弹簧的弹力实现扳紧销紧紧的卡在机架上的导槽内。

滑块锁紧结构滑块锁紧结构中，扳紧杆演变成了一个滑块，通过滑块在导轨上滑动来实现锁紧与松开的动作。

此机构主要有机架、扳紧滑块、锁紧杆、弹簧、导轨组成。

需要注意的设计点是锁紧杆的一端必须有圆弧面，这样才能保证锁紧杆与扳紧滑块配合接触时能够顺利滑动。

双向锁紧结构双向锁紧结构就是两个方向，通过调节任意一个方向都可以实现锁紧的机构。

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。

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。

使用螺纹锁紧时应注意配合的螺纹长度。

一般说来,超过八个牙后多余的配合长度意义不大,少于三个牙则联接不可靠。

螺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，且各处增力均匀。

其缺陷是当工作行程要求较长时，操作起来较麻烦.一般情况下均可采用，但在要求快换的情况下不宜单独使用.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.对于锁紧点常作小范围变动的情况，可能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，一般以斜锲的方式使用.在实际设计中，常利用塑胶的弹性在较小的锁紧力情况下使用。

另外，也常用于调节零件间的间隙。

一般不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。

对于精度较高的机构可单独使用.除行程可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。

其结构较为复杂，应用于经常使用的快换机构。

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。

螺纹联接的拧紧和防松内容摘要：螺纹联接的拧紧绝大多数螺纹联接在安装时都必须拧紧。

其目的是为了增强联接的刚性，增加紧密性和提高防松能力。

对于受轴向拉力的螺栓联接，还可以提高螺栓的疲劳强度。

对于受横向载荷的普通螺栓联接，有利于增大联接中接合面间的摩擦力。

...1. 螺纹联接的拧紧绝大多数螺纹联接在安装时都必须拧紧。

其目的为了增强联接的刚性，增加紧密性和提高防松能力。

对于受轴向拉力的螺栓联接，还可以提高螺栓的疲劳强度；对于受横向载荷的普通螺栓联接，有利于增大联接中接合面间的摩擦力。

图1拧紧螺母时，加在扳手上的力矩T，用来克服螺纹牙间的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2 (图1)，即T=T1+T2(1)螺纹阻力矩((2)螺母支承面上的摩擦阻力矩T2=μF`r f(3)故此处螺纹中径升角λ=arctan[np/πd2]当量摩擦角ρ`=arctan[μ/cosα]支承面摩擦半径上列各式中符号意义如下：F`为预紧力；d2为螺纹中径；μ为螺母与被联接件支承面之间的摩擦系数，无润滑时可取μ=0.15；n为螺纹头数；p为螺矩；α为牙侧角；D1和d0为承压面直径（图1）。

对于M10～M68的粗牙螺纹，若取ρ`actan0.15=及μ=0.15，则式（4）可简化为T≈0.2F`d Nmm（5）式中：d为螺纹公称直径，mm；F`为预紧力，N。

控制拧紧力矩有许多方法，例如：使用测力矩扳手或定力矩扳手，装配时测量螺栓的伸，规定拧紧后的扳动角度或圈数。

对于大型联接，还可利用液力或加热使螺栓伸长到需要的变形量时把螺母拧到与被联接件相贴合。

近年来发展了利用微机通过轴力传感器获取数据并画出预紧力与所加拧紧力矩对应曲线的方法来控制拧紧力矩。

由于加在扳手上的力难于准确控制，有时可能拧得过紧而将螺栓拧断。

因此，对于要求拧紧的螺栓联接不宜用小于M12～M16的螺栓。

2. 螺纹联接的防松在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹联接能满足自锁条件l防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。

联接螺栓的预紧力和防松[关键词]联接螺栓；预紧力；防松[摘要]通过对普通联接螺栓的预紧力和防松问题进行研究分析，得出可靠的确定螺栓预紧力和螺栓防松的方法，对于船舶设计有较好实用价值。

0引言当今世界，随着微电子、航空航天等新兴技术的崛起，它们引起了传统技术领域内如机械制造行业的剧烈变化，对最基本的机械零件之一——紧固件的发展也产生了深远的影响。

螺栓，作为最常用的紧固件之一，在新兴技术的冲击下，顺应着时代的潮流，也不断地更新和发展。

众所周知，螺栓连接是紧固件连接中最基本的一种结构形式，有着构造简单、成本低、安装方便等优点，在现代工业中被广泛应用。

常见的螺栓连接一般都是紧螺栓连接，即安装时需要将螺栓螺母拧紧，只有少数如飞机操纵拉杆的铰链螺栓连接等是松螺栓连接。

紧螺栓连接时，必须考虑螺栓的预紧力问题和防松动问题，这两方面的问题都直接关系到设备的正常运行，不容小视。

目前，船舶设计行业中，船级社对于轴系传动装置中联轴器接合面处的螺栓、对联接螺栓的直径尺寸都有具体要求。

联接螺栓采用紧配螺栓(即铰配螺栓)，一般无预紧力要求；对于联接螺栓采用非紧配螺栓的，则要求“该螺栓安装时的预紧力需提交审查批准”。

至于该预紧力的计算，船级社并未给出具体的指导性意见。

此外，对于船舶上重要的机械设备，如主机、齿轮箱、高弹性联轴器等，船厂也希望设计方能给出联接螺栓的预紧力。

本文旨在给出一个比较可行的、比较合理的螺栓预紧力选取标准，供各位船舶设计人员参考。

1螺栓连接的预紧1.1预紧的目的预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。

事实上，大量的试验和使用经验证明：较高的预紧力对于连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。

当然，俗话说得好，“物极必反”，过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。

因此，准确确定螺栓的预紧力是非常重要的。

1.2预紧力QP的确定普通螺栓的连接，在螺母拧紧时会受到两种应力：一种是由预紧力引起的拉应力；另一种是由螺纹力矩引起的扭转剪应力。