轴向快速锁紧机构设计ppt课件
机械基础-轴上零件轴向固定公开课ppt课件
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？
特点：结构简单，定位可靠，可承受较大的轴向力。
应用：多用于齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。
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第二种轴向固定方法 —— 套筒固定
特点：结构简单，装拆方便，能承受较大的轴向力。
应用：一般用于轴上两零件间的距离较小、转速较
低的场合。
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第三种轴向固定方法 —— 圆螺母（止动垫圈）固定
特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力，由于切 制螺纹使轴的强度下降。
第五节 轴
轴上零件的轴向固定
.
1
复习提问 动
1、轴的分类：
力 源
接 头
接被 钢头驱 丝动 软装 轴置
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2
图所为起重机行车机构，试按承载情况，判定图中序号 轴的类型？
转轴Ⅱ
Ⅰ 传动轴
心轴 Ⅲ
Ⅳ 转轴
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3
复习提问
2、轴的组成：
指出图中配合轴颈、 支承轴颈、轴身、轴
肩、轴环
A
B
CD
E
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4
引入新课
齿轮减速器输出轴上的齿轮，是怎
挡圈、圆螺母、弹性挡圈
3.能够用于轴中部零件固定的有：轴肩、轴环、圆螺母、套筒、 弹性挡圈
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15
巩固练习
带轮
套筒
齿轮
滚动轴承
轴承盖
实
例 轴端挡板 分
析
：
A
B
C
D
EF
G
.
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参照轴的装配图，请分析回答下列问题： 1、按外形分，该轴是什么轴？按受载的特点，
该轴又是什么轴？ 2、指出各段轴A、B、C、D、E、F、G的名称。 3、带轮的轴向是用什么方法固定的？齿轮的轴
8种锁紧与释放机械设计原理，开拓你的机械设计灵感
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。
轴承的轴向固定.正式版PPT文档
滚动轴承的代号
前置代号
基本代号
后置代号
类型代号
尺寸系列代号
内径代号
前置代号：用于表示轴承的分部件，字母表示；
由轴承的宽度系列和直径系列代号
后字分用130置母别— —数—代或用调圆字深心锥或号数C沟球滚、字球：字轴子母轴A用表承轴表C承于示和承示表；B表示如示轴：内内承接（ 宽 01径111— —部2度的触025尺位窄 正系结结角寸数； 常列构构为字；：的）、15组不0公、成同差00020代。012直 15。— 及0— 号和径特材特系4轻轻料0列；0的；的：角特接殊触要轴求承，，
轴承的轴向固定
工作表面的摩擦状态
液体摩擦滑动轴承
非液体摩擦滑动轴承：
轴颈和轴瓦被润滑 油膜完全隔开； 只有分子间的内摩擦
轴颈和轴瓦间虽有润滑 油，但凸起部分仍直接 接触，摩擦系数较大
非液体滑动轴承的设计
一、失效形式
1、磨损 2、胶合
金属间的摩擦和磨损导致轴承配合间隙的加大， 影响轴的旋转精度，甚至使轴承不能正常工作。
对于只能承受径向负荷的向心轴承，如圆柱滚子轴承、滚针轴承：
P=Fr 对于只能承受轴向负荷的推力轴承，如推力轴承：
P=Fa
考虑到在工作中的冲击、振动及转动零件不平稳等所产生的动负 荷对轴承寿命的影响，用动负荷系数fp对当量动负荷进行修正：
6—角接触球轴承
21—7 宽；
023—轻；
又0级78如— —，：圆推共锥力轴6滚球个承子轴级的轴承别公承2，差2、依等2次级8、2由分3503、 、-高别24469、— — 级为55特 特到20级宽 宽0低及、； 。级540，级0d以其、/345上— —代5级中 重/号内、； 。分径6级别、为6：x级/P2和、
河南理工大学轴向锁紧装置四大方案
专业班级机制10-5 第一组设计方案报告总 6 页第 1 页编号：产品名称快速锁紧装置生产纲领件/年学生姓名赵杰宋健刘强强梁国平张阳生黄小康李鹏欣张军伟零件名称生产批量件/月1、设计概述轴向锁紧装置在生活中广泛应用，尤其在光、电缆生产设配及其他多种行业中非常重要。
然而传统的锁紧装置总是存在着着好多问题。
例如：（1）螺母锁紧装置(2) 紧定螺钉套锁紧装置（3）销套锁紧装置（1）螺母锁紧装置：轴端螺纹往往设计的比较长，螺距有比较小，已造成装拆效率低或裸露过长，而强度不高的细螺纹的局部损伤。
(2) 紧定螺钉套锁紧装置：为了确保的锁紧的可靠性，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伤的可能。
（3）销套锁紧装置：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。
螺母锁紧装置紧定螺钉套锁紧装置销套锁紧装置由于传统的轴向锁紧装置不适合于频繁拆装或轴向调整，况且有的锁紧装置可靠性不高。
严重影响了生产和应用，为此我们在老师的指导，各方面查找资料，探究设计了一种适合于频繁拆装和轴向调整且锁紧可靠性比较高的光轴轴向锁紧装置，为生产、生活中应用更好的提供方便。
2、设计思路和方案我们利用力学知识中的“自锁现象”。
当机构满足自锁条件时，无论外力怎么大，机构越缩越紧。
机械离不开力学，好多机械产品都利用了力学知识。
光杆快速锁紧装置核心部件有内锥形套，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，右图为内锥形套结构图。
下图为（左）使用在零件上示意图、（右）装配示意图。
1.驱动轴2.盘具3.锁紧套4.光轴 1-外套 2-内锥形套 4-内套 5-弹簧 6-拉帽当轴向外力作用在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球接触点作用的法向力使钢球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)淬火钢球珠相对轴滑动自锁。
轴向快速锁紧机构设计概诉
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8
1.3 销套锁紧
2018/12/5
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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。
3
1.1 螺母锁紧
4
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
u型螺母轴向压缩 锁紧方式
u型螺母轴向压缩锁紧方式
U型螺母的锁紧方式主要依赖于其结构设计。
这种螺母由两部分组成：螺母本身和摩擦环（一种特殊弹簧）。
当固定这种螺母时，摩擦环会与螺栓的螺纹牙接触，两者之间的接触扣沿着螺栓的螺纹牙开始弯曲并向螺栓的螺纹面挤压。
这种挤压过程中，弹簧试图恢复原状的力与螺栓和螺母的螺纹相互拉伸的力相互作用，从而产生防止松动的效果。
如需更多关于U型螺母轴向压缩、锁紧方式的信息，建议咨询机械专家或查阅机械相关书籍。
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。
锁紧盘专业培训PPT课件
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2
拆卸顺序
1、逐渐拧松全部锁紧螺钉，每个循环各螺钉拧松 一转的1/4。切勿完全拆除紧螺钉。、 2、拆除轴或从轴上取掉轴套，在套前的轴部发生 锈蚀首先必须除掉。 3、从轴套上取下锁紧盘。 4、拆卸的锁紧盘不必完全分解，重装前也不需润 滑。锥形面选用二硫化钼（MOS2）润滑剂。锁 紧螺钉用含钼润滑脂。损坏的O形坏必须换。
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3
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பைடு நூலகம்
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8.8级内六角螺栓
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锁紧盘的安装与拆卸
在出厂前已做好安装准备，所以首次安装前不必再拆开; 1、拆掉运输中起保护作用的外圈中间隔板。 2、取任意三个锁紧螺钉形成一个等腰三角形，并将它们 轻轻拧紧，直至内圈仍可转动为止，用力过猛拧紧会导致 内圈产生产生塑性变形。 3、让锁紧盘在轴套上滑动，轴套外圈可加脂润滑。、 注意：轴装进轴套之前切记还要拧紧螺钉。 4、擦净轴及轴套内孔的油脂。 5、将轴插入轴套内孔的油脂。 6、使用扭力板手拧紧全部锁紧螺钉。拧紧的方法是按顺 序逐渐拧紧，每次只拧到额定力矩的1/4。 用力矩搬手检查拧紧力矩Ma是非常重要的。两个锁紧圈 必须保持等距。
夹紧装置与夹紧力图分解课件
夹紧装置在装配过程中的应用
01
在装配过程中，夹紧装置主要用 于固定零部件，确保零部件之间 的相对位置准确，以实现准确的 装配。
02
装配夹紧装置通常设计为可调节 的，以适应不同大小和形状的零 部件，同时能够快速、方便地安 装和拆卸。
夹紧装置在维修保养中的应用
在维修保养过程中，夹紧装置主要用于固定零部件，以便进 行拆卸、检查和更换。
偏心夹紧装置的缺点是调整比较困难， 容易损坏工件表面。
偏心夹紧装置的优点是夹紧力大，结 构紧凑，适用于需要较大夹紧力的场 合。
铰链夹紧装置
铰链夹紧装置是通过铰链机构来夹紧工件的，其夹紧力的大小可以通过 调整铰链的角度来控制。
铰链夹紧装置的优点是夹紧力大，结构简单，适用于需要较大夹紧力的 场合。
铰链夹紧装置的缺点是调整比较困难，容易损坏工件表面。
加工方式和工艺要求
不同的加工方式和工艺要求需要采用 不同的夹紧装置，以确保加工质量和 效率。
生产批量和生产效率
生产批量和生产效率也是选择夹紧装 置的重要依据，大批量生产需要采用 高效、快速的夹紧装置。
安全性和环保要求
夹紧装置的设计和使用应符合安全和 环保要求，避免对操作人员和环境造 成危害。
夹紧装置的材料选择
定。
定位要准确
夹紧装置应能准确定位工件， 使工件在加工过程中保持稳定。
操作要方便
夹紧装置应操作简单、方便， 便于快速安装和拆卸。
结构要简单
夹紧装置的结构应简单、紧凑， 以提高其可靠性和使用寿命。
夹紧装置的工作原理
夹紧力的产生
夹紧力由施加在工件上的外力 产生，通常由气缸、液压缸或 电动缸等提供。
夹紧力的大小取决于工件的材 料、尺寸和形状，以及夹紧装 置的结构和尺寸。
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
先进制造轴向锁紧装置
先进制造轴向锁紧装置总 1 页第 1 页编号: 专业班级光轴轴向快产品名称生产纲领件/年设计方案报告速锁紧装置学生姓名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。
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、设计思路和方案自锁是机械中常用的原理，以下两种方案应用曲线自锁及斜面自锁实现轴向快速锁紧。
方案一:偏心曲线光轴快速锁紧装置三维图(如左图)此装置通过偏心曲线自锁原理实现相应功能，零件1(如图)上有偏心曲线，可在5(轴套)上转动，零件3固定在5上，上有导槽，滑滑块4安装在3的导槽内，并通过销轴与1、4安装在一起，并且滑块的圆弧边上装有摩擦系数大的柔性材料。
工作过程如下:搬动手柄2，使1在5上转动，同时通过销轴带动3导槽内的滑块径向运动将轴抱死，又因偏心曲线有自锁功能从而当不施加力时也能保持锁紧状态。
设计难点:偏心曲线的设计方案二:光轴快速锁紧装置三维剖分图(如左图)自锁是机械中常用的原理，而此轴向快速锁紧装置就是应用自锁原理，通过钢珠在内锥套及轴间形成自锁快速完成轴向锁紧功能工作过程:轴向锁紧物件时，将该装置内锥形套2端套在轴上，直接向内推动外套1，即可使整个装置沿轴移动，直至压紧物件为止。
整个移动过程中，在轴上任一位置反向拉外套，都不能使该装置产生反向移动。
拆卸时，左手握住内套，右手向外拉环形拉帽6，即可解除反向自锁，轻松地使整个装置反向移动。
光轴快速锁紧装置操作简单，便捷。
设计难点:1、内锥套锥角计算使锥角满足钢珠相对轴滚动自锁及相对轴滑动自锁。
2、各处配合的确定，如间隙配合、过盈配合，以确保装置实现相应功能。
3、设计结果(1)、内锥套锥角设计下图为内锥形套结构图。
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。
轴向定位PPT课件
• 适用于固定轴端零件， 可承受剧烈振动和冲 击载荷。
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弹性挡圈
• 结构简单紧凑，只能 承受很小的轴向力， 常用于固定滚动轴承
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紧定螺钉
• 适用于轴向力很小， 转速很低或仅为防止 零件偶然沿轴向滑动 的场合。为防止螺钉 松动，可加锁圈。
• 紧定螺钉同时亦起周 向固定作用。
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圆锥面
• 能消除轴和轮毂间的 径向间隙，装拆较方 便，可兼作周向固定， 能承受冲击载荷。多 用于轴端零件固定， 常与轴端压板或螺母 联合使用，使零件获 得双向轴向固定
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4
圆螺母
• 固定可靠，装拆方便， 可承受较大的轴向力。 由于轴上切制螺纹， 使轴的疲劳强度降低。 常用双圆螺母或圆螺 母与止动垫圈固定轴 端零件，当零件间距 较大时，亦可用圆螺 母代替套筒以减小结 构重量。
轴肩、轴环、轴伸
• 结构简单，定位可靠， 可承受较大轴向力。 常用于齿轮、链轮、 带轮、联轴器和轴承 等定位。
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1
套筒
• 结构简单，定位可靠， 轴上不需开槽、钻孔 和切制螺纹，因而不 影响轴的疲劳强度。 一般用于零件间距较 小场合，以免增加结 构重量。轴的转速很 高时不宜采用。
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2
螺钉锁紧挡圈
• 结构简单，不能承受 大的轴向力，不宜用 于高速。常用于光轴 上零件的固定
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。
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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。
(1)淬火钢珠相对轴滚动自锁； (2)淬火锕珠相对轴滑动自锁。
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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。下图淬火钢珠的临界自锁状态受力图。
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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；
又知：
故有：
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将
代入上式，整理得：
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：
轴向快速锁紧装置设计
李章东
河南理工大学 机械与动力工程学院
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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。
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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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共外切圆直径略小，并与其内套配合面呈间隙配合；
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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。
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。
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两个关键点的简要说明：
(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
将式(2)、(3)，(4)代人式(1)，整理可得：
整理上式，即得：
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则由前两图可知，淬火钢珠相对轴滑动自锁条件为：
即： 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：
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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。
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2.2 使用方法
轴向锁紧物件时，将该装置内锥形套端套在轴
上，直接向内推动外套，即可使整个装置沿轴移动，
直至压紧物件为止。整个移动过程中，在轴上任一
位置反向拉外套，都不能使该装置产生反向移动。
拆卸时，食指、拇指握住外套，中指向外勾出环形
拉帽，即可解除反向自锁，轻松地使整个装置反向
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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。
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1.2 紧定螺钉套锁紧
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。
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3.3 结 论
(1) 反向自锁式轴向锁紧装置操作简单、便捷，可明
显降低操作强度，提高工作效率；
(2) 反向自锁式轴向锁紧装置轴向调整连续性好；
(3) 反向自锁式轴向锁紧装置的反向自锁特性大大提高
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. 光 轴 快 速 锁 紧 装 置 三 维 剖 14
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
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
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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。
移动。
光轴快速锁紧装置操作简单，便捷。
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3.光轴快速锁紧装置反向自锁条件受力分析
光轴快速锁紧装置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
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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：