軸向快速鎖緊機構設計

軸向快速鎖緊機構設計2023/6/71第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一

軸向鎖緊裝置在光、電纜生產(chǎn)設備及其他多種行業(yè)的生產(chǎn)設備中廣泛應用。第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一1.傳統(tǒng)的軸向鎖緊裝置

傳統(tǒng)的軸向鎖緊裝置以螺母鎖緊裝置、緊定螺釘套鎖緊裝置和銷套鎖緊裝置最為常見。

2023/6/73第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一1.1螺母鎖緊2023/6/74第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一螺母鎖緊裝置多用于懸臂軸。為了適用于不同軸向厚度的材料及增強鎖緊的可靠性，軸端螺紋往往設計的比較長，而螺距又比較小。這樣，在夾持軸向厚度比較小的材料時，就會造成裝拆效率的降低；而操作中稍有疏忽，更會造成裸露過長而強度不高的細螺紋的局部損傷。2023/6/75第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一1.2緊定螺釘套鎖緊2023/6/76第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一2023/6/77第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一緊定螺釘套鎖緊裝置的應用比較廣泛，其軸向鎖緊的可靠程度取決于緊定螺釘?shù)男o程度。為了確保鎖緊的可靠性，只有增加螺釘?shù)男o力，這樣，既增加了拆裝難度，又增加了軸面損傷、螺釘及套螺孔螺紋損壞的可能。2023/6/78第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一1.3銷套鎖緊2023/6/79第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一銷套鎖緊裝置是靠套內(nèi)彈性定位鎖銷入軸上鎖孔(槽)而定位的軸向鎖緊裝置。其特點是可靠性高，但軸向調(diào)整連續(xù)性差。2023/6/710第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一1—驅動軸；2—盤具；3—鎖緊套；*1—光軸2.光軸快速鎖緊裝置第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一2023/6/712第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一光軸快速鎖緊裝置三維圖2023/6/713第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一

光軸快速鎖緊裝置三維剖分圖1-外套；2-內(nèi)錐形套；3-淬火鋼珠；4-內(nèi)套；5-彈簧；6-拉帽2023/6/714第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一

1）外套與內(nèi)錐形套間，內(nèi)套與拉帽間均為過盈配合、壓力裝配；

2）外套與內(nèi)錐形套端面比內(nèi)套端面略微突出；

3）內(nèi)套孔徑D2比鎖緊軸直徑略大，均布鋼珠（3—4顆)的最小公共內(nèi)切圓直徑D1比鎖緊軸直徑略?。?/p>

4）內(nèi)錐形套圓柱面內(nèi)孔直徑比均布鋼珠的最小公共外切圓直徑略小，并與其內(nèi)套配合面呈間隙配合；2.1結構特點2023/6/715第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一

5）圓柱螺旋壓縮彈簧保證淬火鋼珠與內(nèi)錐形套內(nèi)錐面有效接觸，且操作靈活。

另外，內(nèi)錐形套是光軸快速鎖緊裝置的主要承力件，具有較高的表面硬度。2023/6/716第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一兩個關鍵點的簡要說明：(1)淬火鋼珠的數(shù)量

淬火鋼珠是該裝置實現(xiàn)鎖緊功能的最終執(zhí)行者，鋼珠的數(shù)目與裝置的鎖緊可靠性密切相關。從裝置所承受的軸向力方面考慮，隨軸向力的增大，鋼珠的數(shù)目宜適當增加。其目的是對于表面硬度相對較低的軸而言，不至于因承力過于集中而造成表面劃傷，從而導致鎖緊失效。但就線纜行業(yè)盤具裝卡而言，絕太多數(shù)情況下．軸向力均為較小的附屬力，不需要過分考慮，鋼珠取3～4顆即可。至于，用于具有較大軸向力的裝卡時，鋼珠數(shù)目應適當增加，并需適當提高鎖緊軸的表面硬度。2023/6/717第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一(2)圓柱螺旋壓縮彈簧的作用彈簧在該裝置中起著不可忽視的作用，它使鋼珠與內(nèi)錐面保持接觸，并在二者之問產(chǎn)生適當?shù)念A壓力。這避免了裝置使用中，因鋼珠與內(nèi)錐面間存在間隙，而不能及位鎖緊的可能；同時，也避免了軸向力不穩(wěn)定時，鋼珠與內(nèi)錐面間歇接觸，從而導致鋼珠逐步后退，使鎖緊失效的可能。而彈簧的可壓縮性又為便捷地解除自鎖，簡化操作提供了條件。2023/6/718第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一軸向鎖緊物件時，將該裝置內(nèi)錐形套端套在軸上，直接向內(nèi)推動外套，即可使整個裝置沿軸移動，直至壓緊物件為止。整個移動過程中，在軸上任一位置反向拉外套，都不能使該裝置產(chǎn)生反向移動。拆卸時，食指、拇指握住外套，中指向外勾出環(huán)形拉帽，即可解除反向自鎖，輕松地使整個裝置反向移動。光軸快速鎖緊裝置操作簡單，便捷。2.2使用方法2023/6/719第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一3.光軸快速鎖緊裝置反向自鎖條件受力分析光軸快速鎖緊裝置的核心部件是內(nèi)錐形套，其內(nèi)錐面斜度角的合理選擇是該裝置可靠性(即反向自鎖性)的首要保障，下圖為內(nèi)錐形套結構圖。2023/6/720第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一

當軸向外力作用在該裝置外套及內(nèi)錐形套外端面時，內(nèi)錐形套通過錐面與淬火鋼珠接觸點作用的法向力使鋼珠產(chǎn)生沿軸滾動及滑動的趨勢。為了實現(xiàn)該裝置的反向自鎖，內(nèi)錐形套錐面斜度角必須滿足以下兩個條件：(1)淬火鋼珠相對軸滾動自鎖；(2)淬火錒珠相對軸滑動自鎖。2023/6/721第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一

下面以淬火鋼珠為研究對象，分別就這兩方面進行受力分析。下圖淬火鋼珠的臨界自鎖狀態(tài)受力圖。2023/6/722第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一圖中：N——軸對淬火鋼珠的法向反作用力；P——外力導致內(nèi)錐形套通過B點作用于淬火鋼珠的法向力；TA——軸面作用于淬火鋼珠的最大靜摩擦力；TB——內(nèi)錐形套作用于淬火鋼珠的最大靜摩擦力。另設：f1——軸面與淬火鋼珠間的靜摩擦系數(shù)；f2——內(nèi)錐形套錐面與淬火鋼珠問的靜摩擦系數(shù)；R——淬火鋼珠的半徑。2023/6/723第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一3.1淬火鋼珠相對軸滾動自鎖淬火鋼珠相對軸臨界滾動自鎖狀態(tài)時，必有：又知：故有：2023/6/724第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一將代入上式，整理得：整理上式，可得滾動自鎖角為：可知，淬火鋼珠相對軸滾動自鎖條件為：即：2023/6/725第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一3.2淬火鋼珠相對軸滑動自鎖如鋼珠的臨界自鎖狀態(tài)受力圖所示，淬火鋼珠相對軸臨界滑動自鎖狀態(tài)時，必有：可知：故有：2023/6/726第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一因為：將式(2)、(3)，(4)代人式(1)，整理可得：整理上式，即得：2023/6/727第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一則由前兩圖可知，淬火鋼珠相對軸滑動自鎖條件為：綜合上述受力分析的結果，可得反向自鎖式軸向鎖緊裝置實現(xiàn)反向自鎖的條件為：即：2023/6/728第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一實際應中，為保證裝置反向自鎖的可靠性及結構的緊湊性，φ值的選擇應比式(5)所求得的值小2～3°為宜。有一點需說明，上述受力分析過程中，不需要考慮彈簧反力對鋼珠的作用，其值亦與自鎖角大小無關。2023/6/729第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一3.3結論

(1)反向自鎖式軸向鎖緊裝置操作簡單、便捷，可明顯降低操作強度，提高工作效率；(2)反向自鎖式軸向鎖緊裝置軸向調(diào)整連續(xù)性好；(3)反向自鎖式軸向鎖緊裝置的反向自鎖特性大大提高了鎖緊的可靠性；(4)反向自鎖式軸向鎖緊裝置筒化了鎖緊軸的加工過程，降低了加工成本；(5)反向自鎖式軸向鎖緊裝置結構緊湊，具有免維修的特性?？傊聪蜃枣i式軸向鎖緊裝置是適于頻繁拆裝或軸向調(diào)整，且鎖緊可靠性頗高的軸向鎖緊裝置。2023/6/730第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一4一種簡捷快速螺母鎖緊結構

快速移動時的姿態(tài)2023/6/731第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一快速旋緊螺母是在正常螺母的基礎上，又加工了一個軸線與螺紋孔軸線相交成一定角度的孔，而該孔的直徑略大于鎖緊軸的直徑?？焖傩o螺母結構特點：2023/6/732第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一快速移動時姿態(tài)三維剖分圖2023/6/733第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一快速旋緊螺母三維結構圖2023/6/734第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一快速旋緊螺母鎖緊時的姿態(tài)2023/6/735第三十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一二、任務及要求1.作品設計并制作“快速螺桿、光杠（軸）鎖緊裝置”，被鎖軸三種尺寸：Φ20、Φ25、Φ30。2.分組每個團隊按照5-8人進行組隊，可以跨班組隊，但需要注明班級（不是同一班的），每隊設置一負責人，各班組隊名單由班長統(tǒng)一匯總上報工程訓練中心（每個團隊有負責人聯(lián)系電話），提交紙質(zhì)檔和電子檔。3.要求每個團隊完成作品“快速螺桿、光杠（軸）鎖緊裝置”的設計、制作，同時每個團隊提交四大報告（設計方案、工藝方案、成本分析、工程管理）及上交作品。2023/6/736第三十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一進度安排時間任務安排備注第8周周五下午先進制造技術任務安排、學生分組要求分組表由班長統(tǒng)計、簽字后，紙質(zhì)檔交工程訓練中心辦公室404，分組表電子檔發(fā)：etc@。第9-10周周五下午設計方案審核方案交負責指導老師；儀器設備操作練習。第11周周五下午設計圖紙審核、確定加工材料1.圖紙交負責教師審核；2.材料以圓鋼為主，設計零件尺寸圓鋼直徑最大尺寸不得超過60mm，需要用到其他標準件的如彈簧等，及時上報，參數(shù)需要各組自行確定。第14-18周周二下午工程管理課程講解、零件加工制作工程管理課程由經(jīng)管學院老師授課，時間另行通知。車削加工找車削組負責人閆金霞，鉗工加工找負責人李紅霞安排。加工時，服從指導老師安排。第19周周二下午四大設計報告提交、分組答辯四大報告提交工程訓練中心辦公室404，由指導教師統(tǒng)一批改；答辯方式另行通知。2023/6/737第三十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期一成績考核考核成績=作品（50%）+