一种自适应锁紧装置的设计
一种自适应的双向同步锁紧插销机构设计
第12期2020年6月No.12June，2020随着各行业的飞速发展，大型机电产品的使用量日益增多，且出于安全生产考虑，设备在运动间歇或停止后，均要求设备具备防松、锁紧功能。
目前，普遍采用的防松机构主要有插销直插式、卡合式、锥面螺纹压紧式、滑块式等，驱动方式多采用液压缸或伺服电机直接驱动。
直接驱动锁紧和解锁的机构大多质量较大，功率消耗较高，且难以实现快速、高同步性锁紧。
文章设计一种适用于双向同步锁紧的插销机构，与现有技术相比，该机构可以实现机构双向到位之后的快速硬同步锁紧以及自适应双向异步解锁[1]。
1 同步锁紧机构设计1.1 同步锁紧机构整体布局双向同步锁紧机构采用一套驱动机构同时驱动两组“弹簧+插销”的方式，布局如图1所示。
该驱动机构可以是电推杆或者油缸，也可以是配合绞线盘使用的旋转电机等，此处以电推杆为例说明。
机构主要包括支撑架、插销、导轮、高强度钢丝绳、电推杆、滑块、导轨、导向套、限位套和弹簧等，组成如图2所示。
支撑架可采用框架式开放结构，方便安装且易于防护，根据实际安装需求，可做成整体式或分体式。
导向套采用自润滑、低摩擦系数的材料，并于插销之间设置导向槽和导向块防止圆周转动。
电推杆和滑块之间的分离力很小，可以采用卡箍固定，或采用过渡板安装[2]。
1.2 锁紧设计同步锁紧机构在锁紧动作时，电推杆伸出，插销在压缩弹簧作用下向外伸出，插入两侧两相对运动部件上预留的销孔，完成锁紧，锁紧状态如图3所示。
作者简介：陶国灿（1989— ），男，安徽界首人，工程师，博士；研究方向：雷达机电传动结构设计。
摘 要：文章针对大型机械产品双向到位之后的快速同步锁紧和快速解锁问题，设计了一种自适应双向同步锁紧的插销机构。
本机构采用单个电推杆驱动解锁，双压缩弹簧驱动锁紧的结构形式，安装自由度高，在双向同步锁紧的同时，基于双向受力状况自适应解锁。
关键词：双向同步锁紧；自适应解锁；快速同步锁紧一种自适应的双向同步锁紧插销机构设计陶国灿（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088）无线互联科技Wireless Internet Technology图1 双向同步锁紧机构布局图2 双向同步锁紧机构组成第12期2020年6月No.12 June，2020图3 锁紧状态示意根据压缩弹簧的弹力计算公式如式（1），结合锁紧行程，选择合适的弹簧参数：438F kxGdknD=−=（1）其中，k为弹簧系数（N/m m），G为剪切弹性模量（MPa），d为线径（mm），n为有效圈数，D为中心直径（mm）忽略过程中产生的摩擦力（插销和导向套、插销和限位套、高强度钢丝绳和导轮、导轨和滑块等），电推杆推出最大行程时，设定为左右压缩弹簧初始位置，初始位置左右压缩弹簧弹力相等。
锁紧装置设计方案
锁紧装置设计方案锁紧装置设计方案一、设计目标随着机械设备和工程机械的不断进步和广泛应用，锁紧装置成为保证设备安全和稳定运行的重要组成部分。
本设计方案旨在设计一种高效可靠的锁紧装置，确保设备在工作中不松动或脱落，提高设备的安全性和可靠性。
二、设计原理锁紧装置的设计原理是通过利用摩擦力或其他机械原理，将两个部件或多个部件连接在一起，并使其在工作中不松动或脱落。
根据实际应用需求和工作环境，选用相应的设计原理进行锁紧装置的设计。
三、设计方案1. 弹簧式锁紧装置弹簧式锁紧装置通过利用弹簧的弹力将两个部件连接在一起，并通过锁销或锁死螺母等装置固定，确保在工作过程中不会松动或脱落。
此方案适用于工作环境相对较稳定的设备。
2. 摩擦式锁紧装置摩擦式锁紧装置通过利用两个部件之间的摩擦力将其连接在一起，并通过调节摩擦力的大小来实现锁紧效果。
此方案适用于工作环境相对较恶劣的设备，可以根据实际需求选用不同的摩擦材料和结构设计。
3. 螺纹式锁紧装置螺纹式锁紧装置通过利用螺纹连接将两个部件紧密固定在一起，并利用阻碍螺纹松动的装置来实现锁紧效果。
此方案适用于锁定较大力矩的设备，可增加松动螺纹的抗拧矩能力。
4. 精密机械锁紧装置精密机械锁紧装置通过利用精密机械结构的设计来实现锁紧效果。
此方案适用于对精度要求较高的设备，可通过精密滑动副、定位销和套筒等设计来实现锁紧效果。
四、设计步骤1. 确定锁紧装置的工作原理和锁紧方式，根据实际需求选择相应的设计方案。
2. 根据设备的工作条件和负荷要求，确定锁紧装置的材料和尺寸。
3. 进行装置的结构设计和分析，包括连接方式、紧固件的选用以及装置的可靠性和安全性分析。
4. 进行装置的制造和装配，确保各个零部件的加工精度和装配质量。
5. 进行装置的试验和测试，验证装置的锁紧效果和可靠性。
6. 根据试验和测试结果，进行装置的优化和改进，以提高装置的性能和可靠性。
五、总结锁紧装置设计方案的选择和设计步骤的确定是确保装置锁紧效果和可靠性的关键。
自适应紧绳装置[发明专利]
![自适应紧绳装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2fab148fa98271fe900ef98c.png)
专利名称：自适应紧绳装置专利类型：发明专利
发明人：茆令文
申请号：CN201510589252.7申请日：20150916
公开号：CN105174105A
公开日：
20151223
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供一种自适应紧绳装置，包括：底座，所述底座内设有锲形块，钢丝绳从底座与锲形块之间道穿过，底座与锲形块上端设有上压板、下端设有下压板，上压板外侧设有上安装板，下压板外侧设有下安装板，锲形块后端设有梯形丝杆，梯形丝杆上设有定位螺母。
本发明整个紧绳装置与设备通过销轴连接，紧绳装置转动自如，整个装置会在钢丝绳张力的作用下自动调整位置使钢丝绳除了受拉力及夹紧力外，不会再有其它方向的力，因此不会使钢丝绳折弯、折断。
申请人：凯盛重工有限公司
地址：232000 安徽省淮南市谢家集区蔡家岗
国籍：CN
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锁紧装置设计方案
锁紧装置设计方案引言锁紧装置是一种用于防止某个物体或部件在特定条件下发生移动或松动的装置。
在机械设计中，锁紧装置被广泛应用于各种设备和机械系统中，以确保其安全可靠运行。
本文将介绍锁紧装置的设计方案，包括设计原理、材料选择和制造工艺等方面的内容。
设计原理锁紧装置的设计原理主要是利用摩擦力和力的平衡来实现。
通过施加一定的力或压力，使摩擦力大于或等于移动或松动力，从而实现物体或部件的锁定。
常见的锁紧装置包括螺纹锁紧装置、夹紧装置和键连接等。
螺纹锁紧装置螺纹锁紧装置是一种利用螺纹原理实现锁紧的装置。
它主要通过旋转一个螺纹件，使螺纹与工件或部件的螺纹咬合，从而产生摩擦力来锁定物体或部件。
在设计螺纹锁紧装置时，需要确定螺纹的参数和材料的选择，以确保锁紧装置的可靠性和耐久性。
夹紧装置夹紧装置是一种通过压力来实现锁紧的装置。
它通过施加一定的压力，使夹紧装置的夹紧片或夹具夹紧住工件或部件，从而实现锁定。
在设计夹紧装置时，需要考虑夹紧片或夹具的材料和形状，以及施加压力的方式和程度。
键连接键连接是一种常用的锁紧装置，它通过键与轴或孔的配合来实现锁定。
键连接的设计要考虑键的形状和尺寸，以及键与轴或孔的配合间隙，确保键连接的紧固性和可靠性。
材料选择锁紧装置的材料选择是保证装置可靠性和耐久性的重要因素。
常用的材料包括金属材料和非金属材料。
金属材料金属材料通常具有较高的强度和刚度，适合在要求较高的工作环境中使用。
常用的金属材料包括钢、铸铁、铜和铝等。
在选择金属材料时，需要考虑其强度、硬度、耐腐蚀性和磨损性等因素。
非金属材料非金属材料通常具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能，适用于要求较轻、耐腐蚀的场合。
常用的非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃和陶瓷等。
在选择非金属材料时，需要考虑其耐腐蚀性、抗磨损性和温度适应性等因素。
制造工艺锁紧装置的制造工艺包括材料加工、成形和装配等过程。
不同类型的锁紧装置有不同的制造工艺。
螺纹锁紧装置螺纹锁紧装置的制造工艺包括螺纹加工和装配两个主要过程。
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1 背景介绍
目前锁紧装置经常采用手动螺纹锁紧结构或油缸驱动圆柱形锁舌，直接插入锁紧装置锁紧销孔内的锁紧结构。
上述锁紧结构具有以下问题：首先，无自适应调整能力，对锁紧装置的加工精度、装配精度要求比较高，一旦加工或装配发生误差，将造成锁紧机构无法对正，从而丧失锁紧功能；其次，可靠性不高，当路况较差、整车颠簸剧烈时，锁紧装置中的锁紧螺纹或锁紧销孔会受到较大剪切力而发生结构变形，造成无法解锁或无法有效锁紧，严重影响载重车整体性能。
基于上述情况，本文设计了一种自适应锁紧装置，有效解决了现有锁紧装置无法调整、工艺性复杂等问题，实现了不同工况下快速、可靠锁紧。
2 结构设计及工作原理
锁紧装置布置如图1所示，包括后梁、起竖主梁、台体、锁紧油缸、支臂总成、锁紧支耳以及台体油缸等部分，起竖主梁及台体均可绕后梁支耳回转，支臂总成焊接在起竖主梁上，锁紧支耳焊接在台体上，锁紧油缸装配在支臂总成上，台体油缸一端与后梁固定，另一端与台体支耳铰接，可驱动台体回转。
1.后梁；
2.起竖主梁；
3.台体；
4.锁紧油缸；
5.支臂总成；
6.锁紧支耳；
7.台体油缸
图1 锁紧装置布置图
支臂总成、锁紧支耳详细结构如图2所示，由锁紧油缸、锁紧销、导向套、球座套、球座、球头、垫圈、弹簧、底盖以及安装座等部分组成。
其中，锁紧油缸安装固定在支臂总成上，锁紧销与锁紧油缸活塞杆连接；前端通过导向套导向，在锁紧油缸驱动下，可前后移动；球座套、球座、球头、垫圈、弹簧以及底盖均安装在安装座的圆筒内，球座外形为球面，中心位置为锥孔，球座可在球座套内沿球面运动，弹簧、垫圈以及底座将球座套、球座、球头压紧至安装座孔内前端内侧面位置；球座套、球头、球座和垫圈在锁紧油缸活塞杆、锁紧销压力下可在圆筒中做直线运动，并可通过弹簧压紧力回位。
1.锁紧油缸；
2.锁紧销；
3.导向套；
4.球座套；
5.球座；
6.球头；
7.垫圈；
8.弹簧；
9.底盖；10.安装座
图2 锁紧装置锁紧状态
锁紧时，台体通过台体油缸活塞杆的举升力绕后梁回转中心孔上升；上升到位后，锁紧支耳接近焊接在起竖主梁的支臂总成上，螺接在支臂总成上的锁紧油缸活塞杆在液压力驱动下直线运动；锁紧销将球头压紧时达到锁紧状态，此时弹簧处于压紧状态，即使锁紧油缸活塞杆有较小回缩量也不影响本装置的锁紧功能。
解锁时，锁紧油缸活塞杆在液压力驱动下回收到初始位置，锁紧销也回到初始位置，球座套、球头、球座和垫圈在弹簧力作用下回位达到解锁状态。
此状态时，支臂总成前端面到球座套的端面距离为5mm。
球头在球座套和球座共同构成的内球面内能自动调整，球座套、球头、球座和垫圈在锁紧油缸活塞杆压力下可在
（1.湖北三江航天万山特种车辆有限公司研究所，孝感 432000；2.海军装备部驻武汉地区第六军事代表室，武汉 430000）
摘 要：针对大多数锁紧装置调整能力及工艺复杂问题，设计了一种自适应锁紧装置，该装置利用弹簧导向支撑，使锁紧油缸活塞杆接触球头时，围绕球头中心进行旋转，能够自动适应接触情况进行并自动调整，避免出现油缸与锁紧支耳的硬性接触，损坏机构，造成无法解锁或有效锁紧情况出现。
关键词：自适应 锁紧装置 设计
驱动下，能在2s内快速与球头紧密接触达到有效锁紧状态。
经过整车8000km的行驶试验验证，取得了较好的效果，没有发现其无法解锁或无法有效锁紧的情况，工作稳定可靠，可作为通用锁紧机构应用在多个型号专用车上。
4 结语
本锁紧装置利用弹簧导向支撑，使锁紧销接触球头时，球头围绕球面中心旋转运动，能够自动适应接触情况进行自动调整，避免出现锁紧销与球座的硬性接触，损坏机构，造成无法解锁或有效锁紧的情况出现。
本装置结构简单，在制造、安装以及使用中均较易实现，具有较高的可靠性。
Representative Office of the Naval Equipment Department in Wuhan, Wuhan 430000)
Abstract: Aiming at the adjustment ability and complicated process of most locking devices, an adaptive locking device is designed. The device uses spring guiding support to rotate the piston rod of the locking cylinder around the center of the ball when it contacts the ball. Adapt to the contact situation and automatically adjust to avoid the hard contact between the cylinder and the locking lug, damage the mechanism, resulting in the failure to unlock or effective locking.
Key words: adaptive, locking device, design
（上接第71页）
考虑到柴油机缸盖的扫描角度影响，因其圆柱内壁中的某些点云被遮挡而无法在CCD视域中出现，因此其圆参数需要在极少数的点云数据中进行获取，利用PCL函数库中的setModeType(pcl::SAMODEL_CYLINDER)，etMethodType(pcl::SAC_RANSAC),setMaxlterations(int n)来对迭代次数、拟合模型以及参数估计方法进行确定，最终拟合结果分别为轴线某点的三维坐标、圆柱轴线方向向量以及圆柱半径；圆柱孔半径为20.5mm，拟合精度为±0.1mm。
结合测量要求。
将新坐标原点为上表面中提取的点云和C5圆柱内轴线的平面交点，y轴为C5与C6的中心连线方向，x轴为C3与C5的中心连线方向，这样便可对其他圆柱孔中的内轴线和拟合平面的交点坐标进行计算，从而得到测量结果与实际误差。
通过对比可了解到到，两者之间误差非常小，即该误差不会对测量结果造成较大影响。
4 结语
柴油机缸盖的三维点云可在标定后利用闭环反馈控制来获得，本文对基于PLC的柴油机缸盖的三维特征提取技术进行了阐述，通过RANSAC算法来对柴油机缸盖的平面进行拟合；然后以PCL法线为参考来进行特征分割，从
模型拟合圆孔的
±0.1mm，该
最后所得出的位置相对误差为0.23%。
参考文献
.柴油机缸盖振动信号分析及故障特征
提取方法研究[J].重型汽车，2016，（1）：8-9.
[2]李敏通，杨青，宋蒙，等.多特性参数相结合的柴油机故障振
动信号特征提取与诊断[J].汽车工程，2014，（4）：438-442.
[3]贾翔宇，贾继德，梅检民，等.一种基于广义S变换增强的柴
油机失火故障特征提取方法[J].车用发动机，2017，（2）：67-71.
Research on PCL-based Three-dimensional Feature Extraction Technology of Diesel Engine Cylinder Head
Dong Guohui
(Huludao Fishing Vessel Inspection Office, Huludao 125000)
Abstract: When extracting the three-dimensional features of the diesel engine cylinder head, it is necessary to use the closed-loop feedback, line structure light and CCD to trigger the control subsystem. Secondly, the RANSAC algorithm in the point cloud library is used to fit the plane to obtain the cloud surface normal vector. The position reference is obtained by converting its coordinate system; again, the SAMODEL_SYLINDER model is used to divide the background point of the cylinder and its feature points; finally, the axis vector, radius and axis point coordinates of the cylinder are fitted by PCL function to obtain the position. Thereby, the three-dimensional characteristics of the diesel cylinder head are effectively extracted. The experimental results show that using the PCL function to fit the plane and the cylinder, very accurate measurement results can be obtained.
Key words: PCL, diesel engine cylinder head, three-
dimensional feature, feature extraction。