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1、 河 南 理 工 大 學 機 械 與 動 力 工 程 學 院李 章 東 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 。 1 . 傳 統(tǒng) 的 軸 向 鎖 緊 裝 置 2021-4-30 3 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 。 1 .1 螺 母 鎖 緊 2021-4-30 4 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

2、可 靠 性 ， 軸 端 螺 紋 往 往 設(shè)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 。 2021-4-30 5 2021-4-30 6 1 .2 緊 定 螺 釘 套 鎖 緊 2021-4-30 7 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 的 旋 緊 程

3、度 。 為 了 確 保鎖 緊 的 可 靠 性 ， 只 有 增 加 螺 釘 的 旋 緊 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 。 2021-4-30 8 2021-4-30 9 1 .3 銷 套 鎖 緊 2021-4-30 10 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 。 1驅(qū) 動 軸 ； 2盤 具 ； 3鎖 緊 套 ； *1光 軸2

4、 . 光 軸 快 速 鎖 緊 裝 置 2021-4-30 12 2021-4-30 13 光 軸 快 速 鎖 緊 裝 置 三 維 圖 2021-4-30 14 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 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（ 34顆

5、)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 ； 2021-4-30 15 2.1 結(jié) 構(gòu) 特 點 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 。 2021-4-30 16

6、2021-4-30 17 兩 個 關(guān) 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(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 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

7、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(yīng) 適 當 增 加 ， 并 需 適 當 提 高 鎖 緊軸 的 表 面 硬 度 。 2021-4-30 18 (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 的 預(yù) 壓 力 。這 避 免 了 裝 置

8、 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 。 2021-4-30 19 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

9、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 2021-4-30 20 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)

10、 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 。 2021-4-30 21 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

11、珠 相 對 軸 滾 動 自 鎖 ； (2 )淬 火 錒 珠 相 對 軸 滑 動 自 鎖 。 2021-4-30 22 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 。 2021-4-30 23 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

12、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) ； f 2 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 。 2021-4-30 24 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 ： 2021-4-30 25 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

13、： 2021-4-30 26 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 ： 2021-4-30 27 因 為 ：將 式 (2)、 (3)， (4)代 人 式 (1)， 整 理 可 得 ：整 理 上 式 ， 即 得 ： 2021-4-30 28 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(jié) 果 ， 可 得 反 向 自 鎖式 軸 向 鎖 緊 裝 置

14、 實 現(xiàn) 反 向 自 鎖 的 條 件 為 ：即 ： 2021-4-30 29 實 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 ， 值 的 選 擇 應(yīng) 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(guān) 。 2021-4-30 30 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 度 ， 提

15、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 。 總 之 反 向 自 鎖 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

16、的 軸 向 鎖 緊 裝 置 。 2021-4-30 31 4 一 種 簡 捷 快 速 螺 母 鎖 緊 結(jié) 構(gòu) 快 速 移 動 時 的 姿 態(tài) 2021-4-30 32 快 速 旋 緊 螺 母 是 在 正 常 螺 母 的 基 礎(chǔ) 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 ?？?速 旋 緊 螺 母 結(jié) 構(gòu) 特 點 ： 2021-4-30 33快 速 移 動 時 姿 態(tài) 三 維 剖 分 圖 2021-4-30 34快 速 旋 緊 螺 母 三 維 結(jié) 構(gòu) 圖 2021-4-30 35快

17、 速 旋 緊 螺 母 鎖 緊 時 的 姿 態(tài) 2021-4-30 36 學 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 、制 作 ， 同 時 每 個 組 提 交 四 大 報告 （ 設(shè) 計 方 案 、 工 藝 方 案 、 成本 分 析 、 工 程 管 理 ） 進 度 安 排 2021-4-30 37 時 間內(nèi) 容備 注第11周工程訓練導論課、學生分組，具體任務(wù)安排第12周設(shè)計方案提交及所需材料（由班長統(tǒng)計）第13周設(shè)計圖紙?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

18、課，四大設(shè)計報告提交第20周抽簽答辯（每批抽3-5組） 成 績 考 核 2021-4-30 38 考 核 成 績 =作 品 （ 50%） +四 大 報 告 （ 30%） +答 辯（ 20%）（ 任 何 一 個 環(huán) 節(jié) 不 及 格 者 ， 本 課 程 不 及 格 。 考 核 由 劉 寶 、 李 安 銘 、 李 章 東 、 趙 武 等 老 師 負 責 。 專 業(yè) 班級 零 件 名 稱 總 頁 第 頁 編 號 ：產(chǎn) 品名 稱 生 產(chǎn) 綱領(lǐng) 件 /年學 生 姓名 零 件名 稱 生 產(chǎn) 批量 件 /月1、 設(shè) 計 概 述 2、 設(shè) 計 思 路 和 方 案 3、 設(shè) 計 結(jié) 果 4、 總 結(jié) 和 體 會 設(shè) 計 方 案 報 告 模 板