轴向快速锁紧装置教学文稿
光轴快速锁紧装置工程训练报告
专业班级 学生姓名机制本 12-2 班 唐广耀，吴中华，胡二娟，娄慧广，徐 成功，王团锋，王鸿亮，张保雲总1 页第1 页编号： 生产纲领 生产批量 件/年 件/月设计方案报告产品名称 零件名称光轴轴向快 速锁紧装置 锁紧套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 班工程管理报告总 2 页第 1 页编号：学生姓名 一、单件生产唐广耀，吴中华，胡二娟，娄慧广，徐成功，王团锋， 王鸿亮，张保雲产品名称 零件名称光轴轴向 快速锁紧 装置 锁紧套生产纲领 生产批量件/年 件/月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。
快速锁紧装置设计方案
快速锁紧装置设计方案
学院：机械与动力工程学院
班级：机设08-7班
组长：刘永康
原理：我们通过偏心轮在旋转过程中在径向会产生一定的位移差而构思出了这一方案。
该结构主要通过偏心轮的旋转来实现光轴的锁紧和放松,当偏心轮在向外旋转时，超过某一固定角度，会达到一种平衡，形成自锁，从而实现锁紧。
向内侧扳回时，可以放松光轴。
材料：70*70*60铸铁1块，直径30的45号钢长度200，直径10的45号钢长度150,2*M6*60规格的螺栓和螺母
单位均为mm。
成员：刘永康刘光辉马小东路勇彭然尚耀华吴创姚然。
轴向快速锁紧机构设计ppt课件
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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。
快速轴向夹紧装置报告
专业班级机制11-4班设计方案报告总页第页编号：产品名称光轴快速锁紧装置生产纲领件/年学生姓名高云睿、李文明、何甫、张艺超、程传振、刘金蝉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：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“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3、设计结果光轴快速锁紧装置三维剖分图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。
1-外套；2-内锥形套；3-淬火钢珠；4-内套；5-弹簧；6-拉帽另外，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)淬火钢珠的数量编制（日期）审核（日期）编制（日期）审核（日期）编制（日期）审核（日期）。
轴用快速锁紧装置
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。
轴向快速锁紧机构设计概诉
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1.3 销套锁紧
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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
整理上式，可得滚动自锁角为：
可知，淬火钢珠相对轴滚动自锁条件为：
即：
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3.2 淬火钢珠相对轴滑动自锁
如钢珠的临界自锁状态受力图所示，淬火钢 珠相对轴临界滑动自锁状态时，必有：
可知：
故有：
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因为：
将式(2)、(3)，(4)代人式(1)，整理可得：
整理上式，即得：
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
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(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
轴向快速锁紧机构的设计共42页文档
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导Байду номын сангаас本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
轴向快速锁紧实训报告
专业班级 学生姓名机制本 1103 张慧 闫鹰鸽 杨群峰 何小龙 朱东梅 杨溢总 1 页第1 页编号： 生产纲领 生产批量 件/年 件/月设计方案报告产品名称 零件名称光轴轴向快 速锁紧装置 锁紧套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⑴ ：掌握光轴轴向快速锁紧装置结构特点和工作原理； ⑵ ：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； ⑶ ：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； ⑷ ：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； ⑸ ：依据设计方案绘制零件图及装配图； ⑹ ：绘制零件三维图，进行模拟仿真； ⑺ 选择合适材料，根据设计图纸加工制造出各个零件； : ⑻ ：对加工的零件进行组装校核。
3、设计结果⑴ ：满足技术、工艺及课程要求； ⑵ ：操作简单、便捷，工作效率高；3、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 1103（第四组） 张慧 闫鹰鸽 杨群峰 何小龙 朱东梅 杨溢总页第页编号： 生 产 纲 领 生 产 批 量 1 备注件/年成本分析报告毛坯外形尺寸 每毛坯可制作件数产 品 名 称 零 件 名 称 1光轴轴向快速锁 紧装置 内锥形套学生姓名件/月1、材料成本分析 材料 Q235 毛坯种类 板材Ф 50×100每台件数毛坯为板材每吨 4500 元，锁紧套用料 240g 成本为 1.08 元 2、人工费和制造费分析 序号 1 工序 名称 粗车 工 工序内容 机 动 时 间 7 0.5 5 5 0.5 5 0.5 时（min） 辅 助 时 间 3 0.5 终 准 时 间 3 1 3 2 1 1 1 工序成本分析 车床加工，机床费用为每小时 40 元。
锁紧装置
《机械设计基础2》之团队作业
——压紧装置与优化设计
一、压紧装置简介
本次作业的题目是为机床上的传感器做压紧装置，使其在不影响功能的基础上可以尽可能方便地进行拆卸，要求是用到的机构尽可能简单。
在查阅过相关资料后，我组认为：首先，机床上的传感器其体积尺寸是非常小的（相对于其零件尺寸而言），这就要求我们所设计的传感器压紧装置与传感器的结合部分要有适度的包容度，可以容纳下传感器且不损伤其元件，我们的解决方案为用一柱形零件与传感器配合，在配合表面打出圆孔使其可以容纳传感器；其次，考虑到此装置的另一个要求为方便拆卸，我组在进行了多次讨论后，定下了螺纹、卡口与弹簧结合方式相组合的解决方案。
视图如下
首先看到的是压紧装置的一张俯视图，我们可以看到，其由五部分组成，分别为塞头、两夹板、扣件与固定板。
其功能分析如下：其主要功能为固定传感器。
然后其可分解为传感器的夹持、坚持装置在机床上的固定两个部分。
系统设计采用面向拆卸的设计方法。
因此在确定压紧装置的连接结构时我们选择了螺栓固定与卡口保持。
螺栓主要为固定板与床身的固定，保证压紧装置的稳定性；卡口主要目的为方便固定筒与夹板的固定，这样当松开卡扣时，只需要旋开塞头，就可以轻松取下传感器。
从而达到了面向拆卸的目的。
下面便是各部分的图片：
（a）卡扣结构
（b）旋塞螺纹结构
（c）夹板铰链结构
（d）传感器包容结构
（e）弹簧紧力结构
检查。
轴向锁紧装置最终版
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。
轴向快速锁紧装置设计工艺方案
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
轴向快速锁紧机构设计共42页文档
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
谢谢！
36、自己的鞋子，自己பைடு நூலகம்道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
轴向快速锁紧机构设计
例如，在电子产品生产线中，轴向快 速锁紧机构可以用于锁定电子元件、 线路板和外壳等部件，确保产品的一 致性和可靠性。
06
轴向快速锁紧机构的未来发 展与挑战
技术创新与突破
1 2
应用案例二：航空航天器的安全锁定
01
航空航天器对于安全性的要求极 高，轴向快速锁紧机构能够为航 空航天器的关键部位提供快速、 可靠的锁定，确保飞行安全。
02
例如，在飞机起落架的收放机构 中，轴向快速锁紧机构可以用于 锁定起落架，确保其在飞行过程 中的稳定性和安全性。
应用案例三：自动化生产线上的快速装配
实验验证
根据优化结果制作样机，进行实验测 试，对比仿真分析与实验结果，验证 优化效果。
优化结果与讨论
优化结果
经过多目标遗传算法优化后，轴向快速锁紧机构的锁紧速度提高了25%，锁紧力波动降低了30%，能耗 降低了10%。
讨论
优化结果表明，通过多目标遗传算法对轴向快速锁紧机构进行优化，可以有效提高机构的性能指标。 同时，实验结果与仿真分析结果基本一致，证明了优化方法的可行性和有效性。未来可以进一步研究 其他优化算法在轴向快速锁紧机构设计中的应用，以提高机构的性能和可靠性。
04
轴向快速锁紧机构的优化设 计
优化目标与方法
优化目标
提高轴向快速锁紧机构的锁紧速度、减小锁紧力波动、降低 能耗。
优化方法
采用多目标遗传算法对机构参数进行优化，通过仿真分析验 证析
利用三维建模软件建立轴向快速锁紧 机构模型，进行动力学仿真分析，评 估锁紧速度、锁紧力波动和能耗等性 能指标。
方案(轴向快速锁紧装置)
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；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。
轴向锁紧装置工艺设计
轴向锁紧装置工艺设计1. 引言轴向锁紧装置是一种常见的机械装置，用于固定轴向位置，保证设备的稳定性和安全性。
本文将对轴向锁紧装置的工艺设计进行详细讨论。
2. 轴向锁紧装置的原理轴向锁紧装置通过施加力或摩擦力来阻止轴向运动。
常见的轴向锁紧装置包括螺纹锁紧、键连接、弹簧压紧等。
螺纹锁紧是一种常用的轴向锁紧方法。
通过在轴上切割螺纹孔，并使用螺纹螺栓来施加压力，使得轴与配件之间形成摩擦力，从而实现轴向锁紧。
键连接是另一种常见的轴向锁紧方法。
通过在轴和配件上切割匹配的键槽，并使用键来连接两者，使得轴和配件之间形成刚性连接，阻止轴向运动。
弹簧压紧是一种简单有效的轴向锁紧方法。
通过在轴和配件之间放置弹簧，并施加压力，使得轴和配件之间产生摩擦力，从而实现轴向锁紧。
3. 轴向锁紧装置的工艺设计步骤3.1 确定锁紧要求在进行轴向锁紧装置的工艺设计之前，首先需要明确锁紧的要求。
包括轴向运动的限制范围、所需的锁紧力或摩擦力、工作环境等。
3.2 选择合适的锁紧方式根据锁紧要求，选择合适的轴向锁紧方式。
常见的螺纹锁紧、键连接、弹簧压紧等方式可以根据具体情况选择。
3.3 设计零部件尺寸和形状根据选择的锁紧方式，设计轴和配件的尺寸和形状。
对于螺纹锁紧，需要设计螺纹孔和螺纹螺栓的尺寸；对于键连接，需要设计键槽和键的尺寸；对于弹簧压紧，需要选择合适的弹簧尺寸。
3.4 确定装配工艺确定装配轴向锁紧装置的工艺流程。
包括装配顺序、使用的工具和设备等。
确保装配过程中能够正确施加锁紧力或摩擦力，并保证装配质量。
3.5 进行试制和测试根据设计的工艺方案，进行轴向锁紧装置的试制和测试。
通过实际测试，验证设计方案的可行性和有效性。
4. 工艺设计的注意事项在进行轴向锁紧装置的工艺设计时，需要注意以下几点：•考虑到装配过程中可能存在的误差和变形，设计合适的公差和间隙，以确保装配质量。
•根据实际应用环境选择合适的材料，考虑到耐磨性、耐腐蚀性等因素。
•考虑轴向锁紧装置的可维护性和可拆卸性，以方便后续维护和更换。
轴向快速锁紧机构的设计
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
方案(轴向快速锁紧装置)
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；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。
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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。
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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：
整理上式，可得滚动自锁角为： ()()0cos sin 1'21'21=•+-••-φφf f f f 2'2arctgf =φ 整理上式，即得：()()[]2121'1/f f f f arctg •-+=φ 可知，淬火钢珠相对轴滚动自锁条件为： 'φφ≤ 即 22arctgf ≤φ
则由前两图可知，淬火钢珠相对轴滑动自锁条件为：'φφ≤ 即()()[]2121'1/f f f f arctg •-+≤φ
综合上述受力分析的结果，可得反向自锁式轴向锁紧装置实现反向自锁的条件为： {()()[]}()51/,2m in 21212----•-+≤f f f f arctg arctgf φ 材料45# 查得：15.015.021=---=f f 得ο06.17≤φ故ο15=φ
（实际应中，为保证装置反向自锁的可靠性及结构的紧凑性，φ值的选择应比式(5)所求得的值小2～3°为宜。
） 有一点需说明，上述受力分析过程中，不需要考虑弹簧反力对钢珠的作用，其值亦与自锁角大小无关。
3、设计结果 光 轴 快 速 锁 紧 装 置 三 维 剖 分 图 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）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。
1-外套；2-内锥形套；3-淬火钢珠；4-内套；5-弹簧；6-拉帽 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
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