軸向快速鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)課件

軸向快速鎖緊裝置設(shè)計(jì)

河南理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院李章東精品

軸向鎖緊裝置在光、電纜生產(chǎn)設(shè)備及其他多種行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中廣泛應(yīng)用。精品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。

2023/7/223精品1.1螺母鎖緊2023/7/224精品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(qiáng)鎖緊的可靠性，軸端螺紋往往設(shè)計(jì)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(shí)，就會(huì)造成裝拆效率的降低；而操作中稍有疏忽，更會(huì)造成裸露過長而強(qiáng)度不高的細(xì)螺紋的局部損傷。2023/7/225精品1.2緊定螺釘套鎖緊2023/7/226精品2023/7/227精品緊定螺釘套鎖緊裝置的應(yīng)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。2023/7/228精品1.3銷套鎖緊2023/7/229精品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(diǎn)是可靠性高，但軸向調(diào)整連續(xù)性差。2023/7/2210精品1—驅(qū)動(dòng)軸；2—盤具；3—鎖緊套；*1—光軸2.光軸快速鎖緊裝置精品2023/7/2212精品光軸快速鎖緊裝置三維圖2023/7/2213精品

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2023/7/2214精品

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比鎖緊軸直徑略小；

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(jié)構(gòu)特點(diǎn)2023/7/2215精品

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。2023/7/2216精品兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的簡要說明：(1)淬火鋼珠的數(shù)量

淬火鋼珠是該裝置實(shí)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(guān)。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(dāng)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(dǎo)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(shí)，鋼珠數(shù)目應(yīng)適當(dāng)增加，并需適當(dāng)提高鎖緊軸的表面硬度。2023/7/2217精品(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(dāng)?shù)念A(yù)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(shí)，也避免了軸向力不穩(wěn)定時(shí)，鋼珠與內(nèi)錐面間歇接觸，從而導(dǎo)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。2023/7/2218精品軸向鎖緊物件時(shí)，將該裝置內(nèi)錐形套端套在軸上，直接向內(nèi)推動(dòng)外套，即可使整個(gè)裝置沿軸移動(dòng)，直至壓緊物件為止。整個(gè)移動(dòng)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(dòng)。拆卸時(shí)，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(gè)裝置反向移動(dòng)。光軸快速鎖緊裝置操作簡單，便捷。2.2使用方法2023/7/2219精品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(jié)構(gòu)圖。2023/7/2220精品

當(dāng)軸向外力作用在該裝置外套及內(nèi)錐形套外端面時(shí)，內(nèi)錐形套通過錐面與淬火鋼珠接觸點(diǎn)作用的法向力使鋼珠產(chǎn)生沿軸滾動(dòng)及滑動(dòng)的趨勢。為了實(shí)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(gè)條件：(1)淬火鋼珠相對軸滾動(dòng)自鎖；(2)淬火錒珠相對軸滑動(dòng)自鎖。2023/7/2221精品

下面以淬火鋼珠為研究對象，分別就這兩方面進(jìn)行受力分析。下圖淬火鋼珠的臨界自鎖狀態(tài)受力圖。2023/7/2222精品圖中：

N——軸對淬火鋼珠的法向反作用力；

P——外力導(dǎo)致內(nèi)錐形套通過B點(diǎn)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(shè)：

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。2023/7/2223精品3.1淬火鋼珠相對軸滾動(dòng)自鎖淬火鋼珠相對軸臨界滾動(dòng)自鎖狀態(tài)時(shí)，必有：又知：故有：2023/7/2224精品將代入上式，整理得：整理上式，可得滾動(dòng)自鎖角為：可知，淬火鋼珠相對軸滾動(dòng)自鎖條件為：即：2023/7/2225精品3.2淬火鋼珠相對軸滑動(dòng)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(dòng)自鎖狀態(tài)時(shí)，必有：可知：故有：2023/7/2226精品因?yàn)椋簩⑹?2)、(3)，(4)代人式(1)，整理可得：整理上式，即得：2023/7/2227精品則由前兩圖可知，淬火鋼珠相對軸滑動(dòng)自鎖條件為：綜合上述受力分析的結(jié)果，可得反向自鎖式軸向鎖緊裝置實(shí)現(xiàn)反向自鎖的條件為：即：2023/7/2228精品實(shí)際應(yīng)中，為保證裝置反向自鎖的可靠性及結(jié)構(gòu)的緊湊性，φ值的選擇應(yīng)比式(5)所求得的值小2～3°為宜。有一點(diǎn)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(guān)。2023/7/2229精品3.3結(jié)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(qiáng)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(jié)構(gòu)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。2023/7/2230精品4一種簡捷快速螺母鎖緊結(jié)構(gòu)

快速移動(dòng)時(shí)的姿態(tài)2023/7/2231精品快速旋緊螺母是在正常螺母的基礎(chǔ)上，又加工了一個(gè)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)：2023/7/2232精品快速移動(dòng)時(shí)姿態(tài)三維剖分圖2023/7/2233精品快速旋緊螺母三維結(jié)構(gòu)圖2023/7/2234精品快速旋緊螺母鎖緊時(shí)的姿態(tài)2023/7/2235精品學(xué)生3-6人一組（最多不超過8人），完成作品“快速螺桿、光杠（軸）鎖緊裝置”的設(shè)計(jì)、制作，同時(shí)每個(gè)組提交四大報(bào)告（設(shè)計(jì)方案、工藝方案、成本分析、工程管理）2023/7/2236精品進(jìn)度安排時(shí)間內(nèi)容備注第11周工程訓(xùn)練導(dǎo)論課、學(xué)生分組，具體任務(wù)安排第12周設(shè)計(jì)方案提交及所需材料（由班長統(tǒng)計(jì)）第13周設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峤坏?4-16周零件加工制作第17周零件裝配第18-19周工程管理授課，四大設(shè)計(jì)報(bào)告提交第20周抽簽答辯（每批抽3-5組）2023/7/2237精品成績考核考核成績=作品（50%）+四大報(bào)告（30%）+答辯（2