圆偏心夹紧机构可靠性问题分析

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不能保证自锁的转角范围：
" （ ） ! ! #! # ; ’ % & $ % & $ 1 , $! 3 #3 ! # 现以 ! <, ! 5 8 8， " <, 0 8 8 的标准偏心轮 为例， 分析其属于何种类型及自锁状况： " , ’ 5 （见表, ） ’ , 0"% & $ ’ 1 1+ # ## #! , 0 不满足式 （ ） ， 应属 : 类偏心。将各已知值代 0
! " #$ # % & ’ ( & % & ) , ’ % & . / 01 & 0 2 3 % ’ 04 2 2 # , ) 0 & 21 % ’ 5 & , # 9 & 2 # *+ * 6 78
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・ 机械制造与研究 ・
张宪仁 ・ 圆偏心夹紧机构可靠性问题分析
圆偏心夹紧机构可靠性问题分析
张宪仁
（金城集团工装设计处， 江苏 南京 ! ） " # # # !
摘
要： 圆偏心夹紧机构在工装应用中的首要问题是保证自锁， 只有在自锁的前提下夹紧才是
可靠的。考虑到夹紧力的计算等问题， 现按自锁程度的不同可以将圆偏心轮分为完全自锁与 不完全自锁两类， 分析了二者的夹紧特性， 并对标准偏心轮偏心距的合理性进行了讨论。 关键词： 圆偏心轮； 夹紧力； 自锁； 夹紧可靠性 中图分类号： $ % & ’ 文献标识码： ( 文章编号： （ ） " ) & " * ’ ! & ) ! # # ) # " * # # ’ ’ * # +
万 方数据 （ ： + , . / 0 (1 2 / 3 4 / 0 2 8 9 : , 8 / 9 0， ; ( 4< = = >， ? @ A） @ @$ @ B 56 7
> 机构的特性分析及夹紧力公 式的应用
为便于分析计算， 现将式 （ ） 作如下变换： "
!"
" $ * # ’ ( % （ #)" > 6 H #） H 1 3 " "&% &% 式中： — — 偏心距； (—
= 前言
圆偏心夹紧机构在工装设计中应用比较广泛， 实际上它是楔形夹紧的变形而已， 特点是其升角 ! （相当于楔角） 不是一个常数， 而与圆周上夹紧点的 位置有关。这是偏心夹紧机构的重要特点。因此 它与偏心轮工作段的选择、 自锁条件、 夹紧力的计 算及主要结构尺寸的确定有密切关系。 作为一种手动夹紧机构， 必须具有可靠的自锁 性， 只有在保证自锁的前提下夹紧才是可靠的， 同 时夹紧力的计算才有实际意义。 文献"中， 采用式 （ ） 对各标准圆偏心进行了 " 夹紧力的计算， 其计算结果列于文献 " 的表 ! M ! O " P中。
机构夹紧的可靠性应如何得到保证？这便是本文 所要探讨的几个问题。
图" 偏心夹紧机构
# $ （ ） !"（ " （ # )" > 6 H #） H 1 3 &( " % &’） 针对该表中所列的!型定的计算 Q R # S 是不能可靠地保证 条件 （如摩擦系数 " Q# M " 等） 其自锁的， 也就是夹紧力的计算是无意义的。公式 本身是正确的， 计算结果也无误。那么问题何在？ 夹紧力的计算与机构的自锁应有何联系？该机构 又具有何特性？标准偏心轮有关参数是否合理？
（
）
（ ） !
— — 偏心轮半径； %—
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・ 机械制造与研究 ・ ／ — — —偏心率或偏心比。 ! "
张宪仁 ・ 圆偏心夹紧机构可靠性问题分析 率。 式 （ ） 经化简整理后可得出圆偏心夹紧机构的 ) 自锁条件为：
! ! ! 圆偏心的自锁性能与分类
圆偏心夹紧时， 要可靠地保证自锁， 其夹紧点 （转角为 !） 处的升角" 必须满足下式：
%
% 值表明在偏心轮工作面上各位置的自锁性 能是不同的， 在 ! #1 &$# 的位置， % 值为最小，
即是自锁性能最差的位置。 为便于分析讨论， 现根据偏心轮保证自锁的程 度不同将其分为两种类型： ）完全自锁类偏心 （简称 7 类偏心） ， 是指在 # 偏心轮的工作面上以任意位置夹紧时均能保证自 锁的偏心。为此， 必须满足如下条件：
# 4! && * 1 （ ） &# * 5
令
%#
% & $ $ （ ） + # （ # ） % & $ ! %$ ’ ( % ! % & $ ! %# 表, 为偏心轮工作面上几个特殊位置处的 %
值 （按" ： # $ . ,计算） # # $ #-
表, % 与! 的对应值
（ ） / !／ , ) ! , 5 * + ! , 3 1 0 ! , 1 1 2 3# ! , 1 2# ! 1 1+ 1 ! , , 3 ! , 3 ) , + ! 3 * 3 , 4 2# 6
! % & $ ! （ ） # $ ) !" # #$ " $! ’ ( % ! 式中， # $ $ #" # 为偏心轮与被夹压表面间的 摩擦系数 （摩擦角） ； % 为保证自锁允许的最大偏心
" # $ "#
! % & $ $ ） * ! # （ # ） （ " % & $ ! %$ ’ ( % ! % & $ ! %#
・ 机械制造与研究 ・
张宪仁 ・ 圆偏心夹紧机构可靠性问题分析
"# # # ， （ ） + $ $ （ ! $" &） % * $ % &#’ ( ) ， 由表&可作出 ! ! 与 ! 的对应关系列于表&
!! "
（ （图 & ） 。 它 在上述参数下 ! ! " ’ !）的特性曲线 表明了 !类偏心夹紧力的变化规律。 其最小夹紧力 产生在 ! "而并非通常所 # ! !, &#" 的位置， ( ) ） 认为的产生在其升角为最大 （即 ! " & $#, # . / 处。 以 ! "（ ） 可得 ! 类偏心最 # &#" 代入式 $ # 小夹紧力的计算公式：
! !% 8 & $ " 由式 （ ） 可知， 当 ! #1 + &$# 时， % #% 8 & $#