轴向快速锁紧装置
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。
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。
电机轴锁紧方法

电机轴锁紧方法
电机轴的锁紧方法有以下几种:
1.锁紧螺母:这种方法是最常用的一种轴向固定方式,适用于各种类型的电机。
在安装时,将锁紧螺母放置在电机输出轴端的凹槽内,然后将其旋紧,以固定电机轴。
2.止动挡圈:止动挡圈也是一种常用的轴向固定方式,适用于中小型电机的轴向固定。
安装时,将止动挡圈放置在电机输出轴端的外圆周上,然后将其紧固,以防止电机轴向移动。
3.弹性挡圈:弹性挡圈是一种比较简单的轴向固定方式,适用于小型电机的轴向固定。
安装时,将弹性挡圈放置在电机输出轴端的外圆周上,然后将其紧固,以防止电机轴向移动。
4.圆锥形轴套:圆锥形轴套也是一种常用的轴向固定方式,适用于各种类型的电机。
在安装时,将圆锥形轴套套在电机输出轴上,并使其内表面与电机轴紧密贴合,然后将其旋紧,以固定电机轴。
5.垫片和抱闸:对于某些大型电机,可能需要在电机输出轴端添加垫片和抱闸来固定电机轴。
垫片可以增加电机轴的支撑面积,降低电机轴的弯曲和扭曲程度;抱闸则可以防止电机轴向移动,提高电机的稳定性。
需要注意的是,在选择合适的锁紧方法时,需要考虑电机的类型、转速、负载大小和方向等因素。
同时,还需要注意锁紧装置的安装和调整,以确保其能够有效地固定电机轴,并防止其松动或移位。
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。
能承受较大轴向力的轴向固定方法

轴向力是指与轴线方向相同或相反的力,轴向力的作用会导致轴在其轴向上发生弯曲或变形。
在工程实践中,我们通常需要考虑如何能够有效地承受轴向力,以保证机械设备的正常运行。
本文将探讨一些能够承受较大轴向力的轴向固定方法。
1. 使用轴承轴承是一种常见的轴向固定装置,它能够有效地承受轴向载荷并保证轴的正常运转。
在选择轴承时,需要根据实际工作条件和载荷大小来确定轴承的种类和规格。
在安装轴承时,应严格按照生产厂家的安装要求和标准操作,以确保轴承能够正常工作并承受较大轴向力。
2. 使用轴向止推盘轴向止推盘是一种专门用来承受轴向力的装置,它通常安装在轴承的一端,能够有效地限制轴向位移并承受轴向力。
在选择和安装轴向止推盘时,需要考虑轴向力的大小和方向,以确保止推盘能够正常工作,并且需要定期检查和维护止推盘的状态,以保证其正常使用。
3. 使用轴向销轴向销是一种用于连接和固定轴向零件的装置,它能够有效地承受轴向力,并保证轴向零件的正常工作。
在选择和安装轴向销时,需要考虑轴向力的大小和方向,并根据其特点和工作原理来确定使用的数量和位置,以确保轴向销能够有效地承受轴向力和保证设备的正常运行。
4. 使用螺栓连接螺栓连接是一种常用的轴向固定方式,它通过螺栓和螺母的连接来实现轴向零件的固定,能够承受较大的轴向力。
在进行螺栓连接时,需要考虑螺栓的规格和数量,以及螺栓的安装和预紧力的控制,以确保螺栓连接能够有效地承受轴向力并保证设备的安全运行。
总结在工程实践中,能够承受较大轴向力的轴向固定方法有很多种,选择合适的固定方法需要根据具体的工作条件和要求来确定。
无论使用哪种固定方法,都需要严格按照相关标准和要求进行选择和安装,并且需要定期检查和维护,以确保其能够有效地承受轴向力并保证设备的正常运行。
在工程设计中,能够承受较大轴向力的轴向固定方法至关重要,因为轴向力的作用会直接影响到机械设备的稳定性和安全性。
为了确保设备的正常运转,工程师在选择轴向固定方法时需要充分考虑各种因素,并做出合理的决策。
圆柱工件轴向孔加工锁紧装置

专利名称:圆柱工件轴向孔加工锁紧装置专利类型:实用新型专利
发明人:赖惠海,应剑,蔡禄高
申请号:CN202121773934.0
申请日:20210802
公开号:CN215617572U
公开日:
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型公开了圆柱工件轴向孔加工锁紧装置,涉及工件加工辅助设备技术领域。
现提出以下方案:包括底板,所述底板的顶部滑动连接有两个压板,两个压板的两端均通过转接轴杆转动连接有分至压杆,两个所述压板的内部共同活动插接有螺纹插接杆,螺纹插接杆的一端固定连接有限位块,螺纹插接杆的另一端外围螺纹连接有六角螺母,两个所述压板相互靠近的一侧均固定连接有弹簧,且弹簧套设在螺纹插接杆外围。
解决了现有加工设备一次只能对一个工件进行加工,加工效率低;而且针对于圆柱形工件,现有的加工设备锁紧定位机构难以对其稳定的锁紧问题。
申请人:龙工(福建)液压有限公司
地址:364000 福建省龙岩市龙岩经济开发区龙工路1号
国籍:CN
代理机构:合肥铭辉知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人:张立荣
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合理选择训练载体 提高工程训练实践教学水平

合理选择训练载体提高工程训练实践教学水平摘要:工程训练是提高学生实践能力、综合素质及创新能力的有效手段。
在工程训练教学中,选择合适作品作为训练载体以满足不同层次工程训练教学,具有重要意义。
本文对工程训练作品的作用、作品选择的原则进行了探讨,并以合适的作品为载体进行工程训练教学实践,提高了工程训练水平,培养了学生综合素质及创新能力。
关键词:工程训练;实践教学;载体;选择工程训练主要目的是培养学生实践能力、综合素质及创新能力。
学生通过亲自操作仪器设备,设计、加工、制作产品,激发潜能,提高工程实践能力、工程综合能力及创新能力。
对于训练项目的开展,应有相应的作品为载体,学生围绕作品的设计、创新、加工制作等,开展工程训练教学[1]。
在不同层次、不同性质的工程训练教学中,选择合适的训练作品,以作品为载体,加强工程训练,对学生能力的提升具有重要作用,对工程训练实践教学水平的提高具有重要意义。
一、训练作品选择原则1.系统性原则。
选择的训练作品应是一个完整的产品或系统,能够对学生实践能力、综合素质、团队协作能力、创新能力及设计能力等有所提高。
作品涉及设计、加工制作等,能应用各种仪器设备进行加工、检测等。
2.适度性原则。
训练作品难易必须适度,过于简单,不能体现工程训练的水准;难度过大,学生不易设计,加工制作困难。
对于基础性训练项目,选择的作品应以提高实践能力为主体,穿插少量设计、综合或创新内容;对于设计性、综合性训练项目,选择作品应该突出设计性及综合性;对于创新性训练项目,以各类竞赛活动为基础,按照竞赛命题要求或学生自主命题,选择训练作品为载体进行创新研究活动。
所以选择合适的作品作为训练载体是开展工程训练教学的关键。
3.经济性原则。
训练作品的选择必须考虑经济成本,加工所需的工装、量具、材料应尽量以通用的工装、量具、材料为主,加工设备以学生容易掌握操作技能的常规、通用设备为主体。
4.新颖性原则。
训练作品应该有一定的吸引力,具有一定的新颖性。
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

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
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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。
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
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'
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
2'2f tg =⎪⎭
⎫ ⎝⎛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:
'
φ
φ≤ 即
2
2arctgf
≤φ
则由前两图可知,淬火钢珠相对轴滑动自锁条件为:'
φ
φ
≤ 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/,2min 21212
----∙-+≤f f f f arctg
arctgf
φ
材料45# 查得:15
.015.021=-
--=f f 得
06
.17≤φ
故
15
=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)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。
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。
4、总结和体会
反向自锁式轴向锁紧装置(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,但在某些方面稍有逊色不足之处,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。