轴向快速锁紧机构的设计
机构设计_锁紧与防松
机构设计——锁紧与防松此处所讲的锁紧与防松仅适于可拆结构。
对不不可拆结构,一般从配合上或用不可拆联接达到要求。
锁紧机构主要工作原理相关是力学上的死点、压力角和摩擦角。
其实际机构非常多，常用的有螺纹锁紧、偏心轮锁紧、斜面锁紧、四杆机构锁紧。
螺纹锁紧是最常用的，其产品已经标准化。
在一般情况下推荐使用。
使用螺纹锁紧时应注意配合的螺纹长度。
一般说来,超过八个牙后多余的配合长度意义不大,少于三个牙则联接不可靠。
螺纹锁紧的一个最大优点是行程长，全行程均可作为有效作用点，且各处增力均匀。
其缺陷是当工作行程要求较长时，操作起来较麻烦.一般情况下均可采用，但在要求快换的情况下不宜单独使用.偏心轮锁紧机构能快速锁紧，但其锁紧作用点较为固定且行程很小，对零件精度有一定的要求.对于塑胶件来说，因其容易产生蠕变而影响锁紧效果.对于锁紧点常作小范围变动的情况，可能偏心轮与螺纹锁紧配合使用。
斜面锁紧增力较小,行程较小，但行程有一定的调节能力，一般以斜锲的方式使用.在实际设计中，常利用塑胶的弹性在较小的锁紧力情况下使用。
另外，也常用于调节零件间的间隙。
一般不用于较大锁紧力的情况。
四杆机构锁紧行程可设计得很大，锁紧点较为固定。
对于精度较高的机构可单独使用.除行程可以设计得较大外其它情况与偏心轮相似。
一般与螺纹锁紧配合使用。
其结构较为复杂，应用于经常使用的快换机构。
除以上常用的锁紧机构外,还有一类机构没有锁紧作用，但能在作用点附近自锁.这类机构常与锁紧机构配合，扩展锁紧机构的功能。
这类机构除棘轮外没有固定的方式,一般是临时设计。
压力角是机构中不考虑构件的惯性力和不计运动副的摩擦力的情况下，机构运动时从动件所受到的驱动力的作用线与该力作用点处运动的绝对速度方向线之间所夹的锐角。
压力角越大，驱动越困难。
当压力角的余角小于接触面间的摩擦角时,机构就能自锁.在设计自锁机构时，对摩擦角的取值应是机构工作所有可能环境的最小值。
除此之外,此类机构还要求能在一定情况下能方便的解锁.此类机构与锁紧机构配合使用时可先解除锁紧,在没有锁紧力时一般可过改变驱动力的作用点的方式轻松解锁.在做自锁与锁紧机构设计时,一定要注意零件的刚度问题.如机构零件在作用过程中产生较大的变形，则很可能会达不到设计效果。
一种快锁机构及其设计方法
一种快锁机构及其设计方法作者：姬明学来源：《科技视界》2018年第10期【摘要】本文针对电子元器件行业中，装配夹具普遍需要使用螺钉锁紧，辅助时间较长、操作不方便的现状，设计了一种快锁机构装配夹具，解决了上述问题，并介绍了该快锁机构的设计方法。
通过生产实践表明该机构小巧适用，操作灵活方便，大大提高了生产效率。
【关键词】螺钉锁紧；装配夹具；快锁机构；设计方法中图分类号： U463.834 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）10-0249-002DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2018.10.119A kind of design technique for fast lock mechanismJI Ming-xue（Guizhou Aerospace Electric Co.， Ltd.， Guiyang Guizhou 550009， China）【Abstract】This paper introduces a kind of design technique about fast lock mechanism，to slove the prolems of too long auxiliary time and inconvenient operation for product assembly in electronic components industry. Through production practice，the mechanism is proved flexible and convenient，greatly improved production efficiency.【Key words】Screw locking； Assembly jigs； Fast lock mechanism； Design technique0 引言随着科技的进步，市场竞争的加剧，如何降本增效成为企业必须面对的问题，而降低成本最有效的方法就是提高生产效率，快锁机构装配夹具正是一种减少装夹辅助时间，提高生产效率的工艺装备。
轴夹紧装置图例
夹具设计师手册丨轴夹紧装置图例
本周为大家带来的是轴夹紧装置图例
轴夹紧
轴夹紧可包括只在一个位置将轴夹紧；当轴转动或纵向移动时，在任意位置将轴夹紧；当轴只许纵向移动而不许转动时，在任意位置将轴夹紧；当轴只许转动而不许纵向移动时，在任意位置使轴分度。
轴夹紧还可设计成便于对可拆轴的更换。
图1
(在任意位置对轴作快速夹紧、松开以及拆装。
把轴拆下时，须防止夹紧凸轮转动。
)
图2
（将轴稳固夹紧在任意位置）
图3
A可容易地松开并取下。
这种结构说明一个位置的轴夹紧。
（在由纵向调整而无转动的条件下锁紧）
图4
把A上的键插入槽内，将轴锁紧于它的转动位置两端中的任一端。
（轴分度）
图5
（旋转调整并锁紧）
图6
用扳手把轴转动后，手柄顺时针转动，迫使三个滚柱进入轴和三个凸轮之间的楔形处。
B是滚柱的隔离圈。
图7
C和轴用键连按，C包括有三个滚柱用的凸抡D。
B为三个滚住的隔离圈(见侧视图)，并具有一个可与手柄接合的六角形外表面。
在轴和C达到固定位置后，推下手柄，使B推动三个滚柱。
滚柱则楔进三个平面凸轮D的平面和A孔之间，从而使轴锁紧。
（空转轴锁紧）
图8
（单点固定锁紧）
图9
可以选用的锁紧方法
A.用扳手
B.用手
C.用手柄
这种具有块速调整和锁紧作用的制动器是为了在轴上使用而设计的。
此结构的一半可装在架中，使这个装置作为一项轴锁紧的固定没施。
（可调制动器）。
阻止旋转轴转动的结构设计
阻止旋转轴转动的结构设计
1. 锁紧装置，最简单的方法是使用锁紧装置来固定旋转轴，例
如螺栓、螺母或者销钉。
这种方法适用于需要定期固定轴的情况，
但不适用于需要频繁转动的场合。
2. 制动器，制动器可以通过施加摩擦力或者其他方式来阻止旋
转轴的转动。
常见的制动器包括摩擦制动器、电磁制动器和液压制
动器。
这种方法适用于需要在特定位置停止旋转轴的场合。
3. 机械限位装置，通过设计机械结构来限制旋转轴的转动范围，例如安装限位销或者限位块。
这种方法适用于需要在特定角度停止
旋转轴的情况。
4. 磁性或电磁结构，利用磁性或电磁原理来阻止旋转轴的转动。
可以使用电磁铁或者磁性制动器来实现这一目的。
5. 液压或气动装置，利用液压或气动原理来控制旋转轴的转动。
可以通过调节液压缸或气动缸的压力来实现阻止转动的效果。
综上所述，阻止旋转轴转动的结构设计可以根据具体需求选择
不同的方法，包括锁紧装置、制动器、机械限位装置、磁性或电磁结构以及液压或气动装置等。
在设计时需要考虑到稳定性、可靠性和安全性等因素，以确保设计的有效性和可操作性。
车铣B轴刀架上的B轴锁紧结构设计
车铣B轴刀架上的B轴锁紧结构设计摘要：车铣复合加工中心的B轴刀架精度和可靠性决定了该机床的性能，本文介绍了车铣复合加工中心上的B轴刀架的锁紧结构，即固定角度锁紧和任意角度锁紧的不同锁紧方式，以及锁紧结构的应用实例。
关键词：B轴；固定角度锁紧；任意角度锁紧0 引言随着科技的飞速发展，航天、航空、船舶、军工等行业一些关键零件对加工精度方面的要求不断提高，更加突显了复合加工技术的优势。
所谓复合加工即在一次装夹中完成零件的全部或绝大部分工序的加工，这样不仅保证了零件的加工精度，同时也提高了加工效率、降低了加工成本。
在以科技创新为指导的背景下，柔性、复合、五轴联动、高精、高速化是世界机床行业的发展方向。
而车铣复合加工中心上的B轴功能部件的精度和可靠性是决定该车铣中心性能的决定因素。
车铣复合加工中心上的B轴刀架，即为可以带动装有刀具的车铣主轴进行旋转或固定的机构。
B轴，即为绕Y轴旋转的伺服轴，是具有分度定位和联动功能的刀具回转轴。
B轴旋转与其他轴配合实现机床的多轴联动功能，不仅可以钻斜孔或铣斜面，而且作为插补轴可完成复杂空间曲面的加工，对加工高精度的复杂零件具有绝对优势。
当工件需要车削、镗孔或者在某一角度进行钻孔、攻丝、铣槽或铣平面加工，需要用B轴的分度定位功能，并要求在分度后能够进行锁紧，否则切削力会引起振动或位移，从而影响加工精度。
B轴固定一般分为固定角度固定和任意角度的固定。
为此，B轴具有两套锁紧机构，一套是固定角度锁紧（一般为2.5°或5°的整数倍），另一套是任意角度锁紧。
固定角度锁紧是为满足在指定角度平面上的强力车削、铣削等要求；任意角度锁紧是为了实现任意角度的加工要求。
本文将对上述两种锁紧方式的结构形式进行简要介绍。
1 固定角度锁紧B轴固定角度的锁紧通常采用三齿盘锁紧形式。
三齿盘结构主要由动齿盘、定齿盘和锁紧齿盘三部分组成，通过锁紧齿盘的前后移动，实现B轴固定角度的锁紧与松开。
一种快锁机构及其设计方法
科技视界Science&TechnologyVisionScience&TechnologyVision科技视界0引言随着科技的进步袁市场竞争的加剧袁如何降本增效成为企业必须面对的问题袁而降低成本最有效的方法就是提高生产效率袁快锁机构装配夹具正是一种减少装夹辅助时间袁提高生产效率的工艺装备遥快锁机构貌似简单袁然而想创造一种外形美观尧灵活好用尧具有新意的快锁袁却并非易事遥从人机关系来说袁他是产品中直接与人发生关系的部分袁因而快锁设计的优劣将直接影响到人对工装的喜恶袁并可直接影响到产品的质量[1]遥
本文通过分析常用装配夹具结构中存在的普遍需要螺钉锁紧导致辅助时间长的问题袁针对性地设计了一种快锁机构装配夹具袁解决了上述问题袁并以此为实例介绍了快锁机构的设计方法遥
1常规锁紧机构分析
图1为某型号器件袁装配时需要手工将端子逐件插入绝缘体中袁因此需要将绝缘体固定袁常规的装配夹具其锁紧固定机构如图2所示袁使用时需要将旋拧两侧的螺钉驱动楔形块将绝缘体锁紧袁装配完毕后需要回松螺钉以取出器件袁装夹辅助时间较长遥
图1器件
图2装配夹具2快锁机构的设计
2.1快锁机构定义快锁机构是具有快速锁紧和快速解锁功能的一种机械结构遥它是产品上用来将活动件锁紧在固定件上的可拆卸的尧高效的连接机构袁是具有确定相对运动的构件组合袁是无源的纯机械结构遥快锁机构的两个基本功能是快速锁紧与快速解锁袁锁紧是机构的使用状态袁解锁是为了开启尧分离尧拆卸[2]遥
2.2快锁机构的设计方法1冤确定输入输出的具体要求和制约条件院渊1冤本例中将沿用原结构中利用楔形块将绝缘体
锁紧的结构袁问题转化为如何不用旋拧螺钉就能驱动楔形块运动遥
渊2冤本例中袁输入为人手的动作袁输出为楔形块的
左右运动遥
2冤确定锁紧与解锁的结构方案或结构形式院本例
中目标是设计一种符合人机关系学的结构袁比如人手的野捏冶的动作来操作夹具袁因此确定快锁结构为野按钮式冶袁再具体一点袁也即通过人手野捏冶或野按冶的动作袁能实现夹具压块的左右运动遥
发动机前端轮系快速锁紧装置和锁紧方法
发动机前端轮系快速锁紧装置和锁紧方法随着汽车发动机技术的不断发展，发动机前端轮系快速锁紧装置逐渐被广泛应用。
这种装置可以快速而可靠地锁紧发动机前端轮系，保证发动机正常运转。
本文将详细介绍发动机前端轮系快速锁紧装置及其锁紧方法。
一、发动机前端轮系快速锁紧装置的设计原理发动机前端轮系快速锁紧装置通常由锁紧器和驱动器两部分组成。
锁紧器是一个可旋转的圆盘，上面有几个凸起的齿轮。
驱动器是一个可以将锁紧器旋转的装置，通常由电机或手动旋转机构组成。
当驱动器旋转时，它会驱动锁紧器旋转，同时通过齿轮的啮合将发动机前端轮系锁紧。
二、锁紧方法1.手动锁紧法手动锁紧法是最基本的锁紧方法，它通常由两个步骤组成。
首先，需要将驱动器手动旋转，使锁紧器旋转到正确的位置。
其次，将发动机前端轮系与锁紧器对准，用手将锁紧器旋转，使齿轮啮合，完成锁紧过程。
手动锁紧法简单易行，但需要较大的人力。
2.电动锁紧法电动锁紧法是一种较为普遍的锁紧方法，它利用电动机驱动锁紧器旋转。
通过电机的高速旋转，锁紧器可以快速地旋转到正确的位置，并将发动机前端轮系锁紧。
电动锁紧法具有锁紧速度快、锁紧力度大等优点。
三、发动机前端轮系快速锁紧装置的优点1.快速锁紧：发动机前端轮系快速锁紧装置可以在较短的时间内完成锁紧过程，提高了汽车维修效率。
2.锁紧力度大：发动机前端轮系快速锁紧装置的锁紧力度可以达到较高水平，确保发动机正常运转。
3.易于操作：发动机前端轮系快速锁紧装置的操作简单易行，不需要太多的专业知识和技能。
4.安全可靠：发动机前端轮系快速锁紧装置的结构合理，锁紧力度大，能够保证汽车行驶的安全可靠。
发动机前端轮系快速锁紧装置是一种非常实用的装置，它可以提高汽车维修效率，保证发动机正常运转，为广大车主和汽车维修工提供了便利。
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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
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
即： 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：
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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。
产品 名称
生产纲
件/
领
年
零件 名称
生产批 量 件/月
即：
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3.2 淬火钢珠相对轴滑动自锁
如钢珠的临界自锁状态受力图所示，淬火钢 珠相对轴临界滑动自锁状态时，必有：
可知：
故有：
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因为：
将式(2)、(3)，(4)代人式(1)，整理可得：
整理上式，即得：
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则由前两图可知，淬火钢珠相对轴滑动自锁条件为：
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3.3 结 论
(1) 反向自锁式轴向锁紧装置操作简单、便捷，可明
显降低操作强度，提高工作效率；
(2) 反向自锁式轴向锁紧装置轴向调整连续性好；
(3) 反向自锁式轴向锁紧装置的反向自锁特性大大提高
了锁紧的可靠性；
(4) 反向自锁式轴向锁紧装置筒化了锁紧轴的加工过程，
降低了加工成本；
(1)淬火钢珠相对轴滚动自锁； (2)淬火钢珠相对轴滑动自锁。
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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。下图为淬火钢珠的临界自锁状态受力图。
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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。 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：
又知：
故有：
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将
代入上式，整理得：
整理上式，可得滚动自锁角为：
可知，淬火钢珠相对轴滚动自锁条件为：
移动。
光轴快速锁紧装置操作简单，便捷。
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3.光轴快速锁紧装置反向自锁条件受力分析
光轴快速锁紧装置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。
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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：
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1.3 销套锁紧
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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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2.2 使用方法
轴向锁紧物件时，将该装置内锥形套端套在轴
上，直接向内推动外套，即可使整个装置沿轴移动，
直至压紧物件为止。整个移动过程中，在轴上任一
位置反向拉外套，都不能使该装置产生反向移动。
拆卸时，食指、拇指握住外套，中指向外勾出环形
拉帽，即可解除反向自锁，轻松地使整个装置反向
成绩考核
考核成绩=作品（50%）+四大报告（30%）+答辩 （20%） （任何一个环节不及格者，本课程不及格。』 考核由刘宝、李安铭、李章东、赵武等老师负责。
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设计方案报告模板
专业班 级
学生姓 名
1、设计概述 2、设计思路和方案 3、设计结果 4、总结和体会
零件名称
总 第 编号： 页页
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。
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(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。
(5) 反向自锁式轴向锁紧装置结构紧凑，具有免维修
的特性 。
总之 反向自锁式轴向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。
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4 一种简捷快速螺母锁紧结构
快速移动时的姿态
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快速旋紧螺母结构特点：
快速旋紧螺母是在正常螺母的基础上，又加 工了一个轴线与螺纹孔轴线相交成一定角度的孔， 而该孔的直径略大于锁紧轴动时姿态三维剖分图
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快速旋紧螺母三维结构图
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快速旋紧螺母锁紧时的姿态
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学生3-6人一组（最多不超过8 人），完成作品“快速螺杆、 光杠（轴）锁紧装置”的设计、 制作，同时每个组提交四大报 告（设计方案、工艺方案、成 本分析、工程管理）
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进度安排
时间
内容
备注
第10周
工程训练导论课、学生分组，具体任务安排
第11周
设计方案提交及所需材料（由班长统计）
第12周
设计图纸提交
第11-15周 零件加工制作
第16周
零件装配
第17-18周 工程管理授课，四大设计报告提交
第19周
抽签答辩（每批抽3-5组）
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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；
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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。
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。
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两个关键点的简要说明：