河南理工大学轴向锁紧装置四大方案

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销套锁紧装置是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。
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2. 光轴快速锁紧装置
1—驱动轴； 2—盘具； 3—锁紧套；*1—光轴
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光轴快速锁紧装置三维图
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1-外套；2-内锥形套；3-淬火钢珠；4-内套；5-弹簧；6-拉帽
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。 另设：
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。
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3.1 淬火钢珠相对轴滚动自锁
淬火钢珠相对轴临界滚动自锁状态时，必有：
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紧定螺钉套锁紧装置的应用比较广泛，其 轴向锁紧的可靠程度取决于紧定螺钉的旋紧程度。为 了确保锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样， 既增加了拆装难度，又增加了轴面损伤、螺钉及套螺 孔螺纹损坏的可能。
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1.3 销套锁紧
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珠的数目与装置的锁紧可靠性密切相关。从装置所承受 的轴向力方面考虑，随轴向力的增大，钢珠的数目宜适 当增加。其目的是对于表面硬度相对较低的轴而言，不 至于因承力过于集中而造成表面划伤，从而导致锁紧失 效。但就线缆行业盘具装卡而言，绝太多数情况下．轴 向力均为较小的附属力，不需要过分考虑，钢珠取3～4 颗即可。至于，用于具有较大轴向力的装卡时，钢珠数 目应适当增加，并需适当提高锁紧轴的表面硬度。

轴用快速锁‎紧装置
李相和
图1 轴用快速锁‎紧装置
胶粘带和织‎物涂布等生‎产用分切机‎的收卷轴，装卸换卷较‎频繁；工作时都是‎由动力传动‎，故其轴头连‎接必须锁紧‎。

传统的锁紧‎装置，固定(锁紧)时间长，效果差。

笔者设计制‎作了一种轴‎头锁紧装置‎，操作方便可‎靠。

这种锁紧装‎置，实质是利用‎两颗钢球(一般选用φ‎10mm～φ14mm‎)与轴上凹球‎面相啮合并‎锁紧。

其结构见图‎1a所示。

在轴头1的‎相对位置上‎开有两孔，孔径大小能‎使钢球在孔‎内滑动，但不能全部‎从该孔中滑‎出(图1b)，锁紧套2的‎内孔与轴头‎1的外圆为‎转动配合，并在相对位‎置开有两弧‎形凹坑(图1c)，外圆上开有‎直的通槽
D‎—D1。

转动锁紧套‎时，轴头上的螺‎钉3的内六‎角头在槽D‎—D1内滑动‎，起限位作用‎。

轴头1上的‎弹簧6对锁‎紧套有张紧‎作用。

收卷轴5的‎轴端均布有‎六个球形凹‎坑，深度为钢球‎4直径的1‎/3(图1aA—A剖面)。

操作时，先转动锁紧‎套2，使直槽D1‎端与螺钉3‎相接触；这时，孔内圆弧凹‎坑正对准轴‎头1的钢球‎移动孔。

当装上收卷‎轴5后，轴头1中钢‎球4与收卷‎轴5的球形‎凹坑面啮合‎。

继续转动锁‎紧套2使直‎槽D端与螺‎钉3相接触‎，这时转过了‎圆弧凹坑，锁紧套内孔‎压住钢球使‎钢球4紧压‎在收卷轴5‎的球形凹坑‎内，即将轴头1‎与收卷轴5‎连接锁紧。

当换卷卸下‎收卷轴5时‎，只要将锁紧‎套2反转，使直槽D1‎端转与螺
钉‎3相接触，收转轴5即‎可卸下。

作者通联：江阴化工一‎厂江苏江阴市‎人民中路2‎95号21440‎0。

锁紧装置设计方案锁紧装置设计方案一、设计目标随着机械设备和工程机械的不断进步和广泛应用，锁紧装置成为保证设备安全和稳定运行的重要组成部分。

本设计方案旨在设计一种高效可靠的锁紧装置，确保设备在工作中不松动或脱落，提高设备的安全性和可靠性。

二、设计原理锁紧装置的设计原理是通过利用摩擦力或其他机械原理，将两个部件或多个部件连接在一起，并使其在工作中不松动或脱落。

根据实际应用需求和工作环境，选用相应的设计原理进行锁紧装置的设计。

三、设计方案1. 弹簧式锁紧装置弹簧式锁紧装置通过利用弹簧的弹力将两个部件连接在一起，并通过锁销或锁死螺母等装置固定，确保在工作过程中不会松动或脱落。

此方案适用于工作环境相对较稳定的设备。

2. 摩擦式锁紧装置摩擦式锁紧装置通过利用两个部件之间的摩擦力将其连接在一起，并通过调节摩擦力的大小来实现锁紧效果。

此方案适用于工作环境相对较恶劣的设备，可以根据实际需求选用不同的摩擦材料和结构设计。

3. 螺纹式锁紧装置螺纹式锁紧装置通过利用螺纹连接将两个部件紧密固定在一起，并利用阻碍螺纹松动的装置来实现锁紧效果。

此方案适用于锁定较大力矩的设备，可增加松动螺纹的抗拧矩能力。

4. 精密机械锁紧装置精密机械锁紧装置通过利用精密机械结构的设计来实现锁紧效果。

此方案适用于对精度要求较高的设备，可通过精密滑动副、定位销和套筒等设计来实现锁紧效果。

四、设计步骤1. 确定锁紧装置的工作原理和锁紧方式，根据实际需求选择相应的设计方案。

2. 根据设备的工作条件和负荷要求，确定锁紧装置的材料和尺寸。

3. 进行装置的结构设计和分析，包括连接方式、紧固件的选用以及装置的可靠性和安全性分析。

4. 进行装置的制造和装配，确保各个零部件的加工精度和装配质量。

5. 进行装置的试验和测试，验证装置的锁紧效果和可靠性。

6. 根据试验和测试结果，进行装置的优化和改进，以提高装置的性能和可靠性。

五、总结锁紧装置设计方案的选择和设计步骤的确定是确保装置锁紧效果和可靠性的关键。

锁紧装置设计方案引言锁紧装置是一种用于防止某个物体或部件在特定条件下发生移动或松动的装置。

在机械设计中，锁紧装置被广泛应用于各种设备和机械系统中，以确保其安全可靠运行。

本文将介绍锁紧装置的设计方案，包括设计原理、材料选择和制造工艺等方面的内容。

设计原理锁紧装置的设计原理主要是利用摩擦力和力的平衡来实现。

通过施加一定的力或压力，使摩擦力大于或等于移动或松动力，从而实现物体或部件的锁定。

常见的锁紧装置包括螺纹锁紧装置、夹紧装置和键连接等。

螺纹锁紧装置螺纹锁紧装置是一种利用螺纹原理实现锁紧的装置。

它主要通过旋转一个螺纹件，使螺纹与工件或部件的螺纹咬合，从而产生摩擦力来锁定物体或部件。

在设计螺纹锁紧装置时，需要确定螺纹的参数和材料的选择，以确保锁紧装置的可靠性和耐久性。

夹紧装置夹紧装置是一种通过压力来实现锁紧的装置。

它通过施加一定的压力，使夹紧装置的夹紧片或夹具夹紧住工件或部件，从而实现锁定。

在设计夹紧装置时，需要考虑夹紧片或夹具的材料和形状，以及施加压力的方式和程度。

键连接键连接是一种常用的锁紧装置，它通过键与轴或孔的配合来实现锁定。

键连接的设计要考虑键的形状和尺寸，以及键与轴或孔的配合间隙，确保键连接的紧固性和可靠性。

材料选择锁紧装置的材料选择是保证装置可靠性和耐久性的重要因素。

常用的材料包括金属材料和非金属材料。

金属材料金属材料通常具有较高的强度和刚度，适合在要求较高的工作环境中使用。

常用的金属材料包括钢、铸铁、铜和铝等。

在选择金属材料时，需要考虑其强度、硬度、耐腐蚀性和磨损性等因素。

非金属材料非金属材料通常具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能，适用于要求较轻、耐腐蚀的场合。

常用的非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃和陶瓷等。

在选择非金属材料时，需要考虑其耐腐蚀性、抗磨损性和温度适应性等因素。

制造工艺锁紧装置的制造工艺包括材料加工、成形和装配等过程。

不同类型的锁紧装置有不同的制造工艺。

螺纹锁紧装置螺纹锁紧装置的制造工艺包括螺纹加工和装配两个主要过程。

专业班级机制0901班设计方案报告总 18页第 1 页编号：产品名称轴向锁紧装置生产纲领件/年学生姓名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，1OPO ∠就是P 点的升角Pαθθαcos e 2es arctanarctan-==D in MPOM P式中 Θ——偏心轮回转角，即mn 与O1P 的夹角。

三爪卡盘
60°车刀外圆
游标卡尺、钢尺
16
6
精车
精车Ф33×55外圆
三爪卡盘
60°车刀外圆
游标卡尺、钢尺
3
7
钻孔
钻Ф25的孔
三爪卡盘
Ф25钻头
游标卡尺、钢尺
11
编制（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改文件号
签字
日期
专业班级
锻压12-1
工艺方案报告（二）
总页
第页
编号：
产品
名称
轴向快速锁紧装置
工时（min）
1
粗车
粗车Ф33×30外圆
三爪卡盘
60°车刀外圆
游标卡尺、钢尺
26
2
精车
精车Ф33×30外圆
三爪卡盘
60°车刀外圆
游标卡尺、钢尺
4
3
粗车
粗车Ф41×5凸台外圆
三爪卡盘
60°车刀外圆
游标卡尺、钢尺
11
4
精车
精车Ф41×5凸台外圆
三爪卡盘
60°车刀外圆
游标卡尺、钢尺
3
5
粗车
粗车Ф33×55外圆
专业班级
锻压12-1
工艺方案报告（一）
总3页
第1页
编号：
产品名称
光轴轴向快速锁紧装置
生产纲领
件/年
学生姓名
李有为、普冬冬、刘俊辉、魏娟娟、曹刚红、闵玲
零件名称
外套
生产批量
单件
材料
45#
毛坯种类
圆钢
毛坯尺寸
Ф60×90
每毛坯可制作件数

分别举出零件在轴上的三个轴向固定方法和三个周向固定方法零件轴向固定方法包括：
1、摩擦紧固法：摩擦紧固法是指将零件与轴接触，利用其之间的摩擦作用紧固，一般采用机械弹簧紧固器紧固，其紧固松弛的卸载方法是拆开螺帽松弛螺母。

2、热熔紧固法：热熔紧固法也称热焊紧固，这是一种无需使用紧固件而作出紧固的方法，可采用焊接或者热接方式，将轴与零件融合在一起。

3、胶着剂紧固法：胶着剂紧固法是指在零件与轴之间填充胶着剂，并紧固螺帽来将其固定，作用是避免零件与轴一起旋转而导致的漏油现象。

零件周向固定方法包括：
1、螺钉紧固法：螺钉紧固法是指将零件与轴用螺钉拉紧形成紧固，在紧固过程中能达到一定预紧力值，能够有效地抑制操作中零部件的运动振动，确保产品的质量。

2、热焊接法：热焊接法是指把要紧固的零件与轴表面用激光焊接，使之成为一体，这样就能够有效地保持零件与轴之间的固定。

3、方丝紧固法：方丝紧固法也称方柱形紧固法，是指不需要用螺钉，通过在零件或孔板表面安装方柱螺丝，在两个固定面之间拉紧方柱螺丝，以达到固定的能力。

四大报告3、设计结果1）外套与内锥形套间，内套与拉帽间均为过盈配合、压力装配；2）外套与内锥形套端面比内套端面略微突出；3）内套孔径D2比锁紧轴直径略大，均布钢珠（3—4颗)的最小公共内切圆直径D1 比锁紧轴直径略小；4）内锥形套圆柱面内孔直径比均布钢珠的最小公共外切圆直径略小，并与其内套配合面呈间隙配合；5）圆柱螺旋压缩弹簧保证淬火钢珠与内锥形套内锥面有效接触，且操作灵活。

图三光轴快速锁紧装置三维剖分图1-拉帽；2-内套；3-外套；4-内锥形套；5-钢珠；6-弹簧另外，内锥形套是光轴快速锁紧装置的主要承力件，具有较高的表面硬度。

两个关键点的简要说明：（1）淬火钢珠的数量随轴向力的增大，钢珠的数目宜适当增加。

其目的是对于表面硬度相对较低的轴而言，不至于因承力过于集中而造成表面划伤，从而导致锁紧失效。

但就线缆行业盘具装卡而言，绝太多数情况下轴向力均为较小的附属力，钢珠取3～4颗即可。

本次设计选用四颗钢珠均布方案。

至于，较大轴向力的装卡时，钢珠数目应适当增加，并需适当提高锁紧轴的表面硬度。

（2）圆柱螺旋压缩弹簧的作用弹簧在该装置中起着不可忽视的作用，它使钢珠与内锥面保持接触，并在二者之问产生适当的预压力。

这避免了装置使用中，因钢珠与内锥面间存在间隙，而不能及位锁紧的可能；同时，也避免了轴向力不稳定时，钢珠与内锥面间歇接触，从而导致钢珠逐步后退，使锁紧失效的可能。

而弹簧的可压缩性又为便捷地解除自锁，简化操作提供了条件。

本设计中弹簧中径为32mm，有效圈数为10圈，长度为40mm，簧丝直径为2mm。

4、总结和体会光轴快速锁紧装置是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。

其与以往传统锁紧装置相比具较大优越性，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。

但在某些方面稍有逊色不足之处，加工成本较高，不是十分完美。

这需要我们继续深入研究探讨，发散思维，灵活运用科学知识再创新高。

刘宝
河南理工大学 机械与动力工程学院
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。
1. 传统的轴向锁紧装置
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。
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1.1 螺母锁紧
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螺母锁紧装置多用于悬臂轴。为了适用于不同轴 向厚度的材料及增强锁紧的可靠性，轴端螺纹往往设 计的比较长，而螺距又比较小。这样，在夹持轴向厚 度比较小的材料时，就会造成装拆效率的降低；而操 作中稍有疏忽，更会造成裸露过长而强度不高的细螺 纹的局部损伤。
(1)淬火钢珠的数量
淬火钢珠是该装置实现锁紧功能的最终执行者，
钢珠的数目与装置的锁紧可靠性密切相关。从装置所
承受的轴向力方面考虑，随轴向力的增大，钢珠的数
目宜适当增加。其目的是对于表面硬度相对较低的轴
而言，不至于因承力过于集中而造成表面划伤，从而
导致锁紧失效。但就线缆行业盘具装卡而言，绝太多
数情况下．轴向力均为较小的附属力，不需要过分考
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1.2 紧定螺钉套锁紧
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紧定螺钉套锁紧装置的应用比较广泛，其轴向锁 紧的可靠程度取决于紧定螺钉的旋紧程度。为了确保 锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样，既增 加了拆装难度，又增加了轴面损伤、螺钉及套螺孔螺 纹损坏的可能。
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1-外套；2-内锥形套；3-淬火钢珠；4-内套；5-弹簧；6-拉帽
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光轴快速锁紧装置三维剖分图
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2.1 结构特点
1）外套与内锥形套间，内套与拉帽间均为过盈配

专利名称：一种轴向锁紧装置
专利类型：实用新型专利
发明人：严国平,徐时栋,刘斌奇,朱志申请号：CN201420197144.6
申请日：20140422
公开号：CN203917386U
公开日：
20141105
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种轴向锁紧装置，适用于小辊径六辊轧机的工作辊轴向锁紧，上工作辊和下工作辊轴承座端面左侧分别固定有轴向伸长板；左侧工作辊固定弯辊块与工作辊对应位置设置上、下伸出端，各伸出端的左右侧端面各开有一个弯辊块通孔；第一工作辊锁紧油缸连接一个水平滑板，滑板能够在第一工作辊锁紧油缸作用下滑动伸入伸长板矩形凹槽中将工作辊轴向固定；上工作辊和下工作辊轴承座端面右侧，右侧工作辊固定弯辊块右侧也固定有一个轴向伸长板；第二工作辊锁紧油缸连接另一个水平滑板；工作辊固定弯辊块上设置隔板，该另一个滑板能够在第二工作辊锁紧油缸作用下滑动伸入右侧伸长板矩形凹槽中将工作辊轴向固定。

申请人：中冶南方工程技术有限公司
地址：430223 湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
代理人：胡琳萍
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