设计与研究Dsgn&Rsach
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中国矿业大学徐州2
28
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摘要研究了料楔机构各运动副中的反加十葬式增力比传动效率以及自锁条件;提出了根据效率条件设计料楔机构的方法关键词:斜楔机构增力比效率设计当斜楔角较小时斜楔机构是常用的夹紧机构之
一;当斜楔角较大时斜楔机构也是常用的运动转换机
构之一本文在对斜楔机构受力分析的基础上提出了
依据效率条件设计斜楔机构的新方法
一斜楔机构的受力分析
在图1a所示的斜楔机构中1为斜楔a为斜楔角外舜妈为摩擦角l为顶柱2的支承长度b为顶柱2的悬臂长度d为顶柱2的直径设P为主动力Q为阻力RZ,为顶柱2对斜楔1的总反力凡:为机架
对斜楔的总反力则可由斜楔的力三角形(图lb)分别
求得R、、RZ,为R3,“I)eos(a+叭)/sin(a十仍十叽)(l)
R::一I,eos妈/sin(a+仍+
件)(2)
若R3bR3为机架对顶柱的支反力R,2为斜楔对顶柱的总反力则由顶柱的力平衡和力矩平衡条件求
得下列三个平衡方程为艺F“(RJ。一R:)eos外一RJZsin(a十只)~0艺户,~R飞:eos〔a+只)一(R3、+R3)。in外
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则该工作状态下的增力比i~Q/
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(4)
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若不计摩擦力即可得理想的工作
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。
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pt/ga则该工作状态下的传动效率:夕,二Q/Q
。
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(3)
令专,镇。即可得该种工作状态下的自锁条件为
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一/一b`(1十2bl/一dgt妈/l
)tg妈“料
因此由式(7)可见在尸为主动力的工作状态下
机械效率夕:随悬臂b的减小而增加;顶柱直径d的大小对机械效率7,的影响较小当Q为斜楔机构的主动力时图al中的叭件
朴
应取负号(摩擦力反向)由式(3)可得Q与P的关系式为Pcos公
尸
弓以二—1COSLa一妈少寸rg口盏SlnLa—
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若不计摩擦力可得理想的主动力Q
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丹
二斜楔机构的设计
当斜楔机构的顶柱夹紧工件后要求自锁时则由式(11)可知斜楔角
a
应小于斜楔与机架之间的摩擦角
外
与斜楔与顶柱之间的摩擦角
牡
之和
《机
械制造》1999年第3期一19一esign&esearch
设计与研究
当仍一外七5~9时斜楔机构的行程比(l’~△y/
。x
一
tga)较小;而由式(7)可知机械效率很低因此当要求
斜楔机构的顶柱夹紧工件后能自锁且行程比较大以及机械效率较高时可以采用图2所示的双楔角斜楔机构楔块1的大楔角a,使顶柱2获得大的行程比;而小楔角a:则使顶柱2获得大的增力比并具有自锁性
能顶柱上设置滚柱后滚柱与斜楔之间的当量摩擦角
尹2一acrtg(试gt件/D)而此式中的d。和D分别为
滚
柱的转轴直径与外径此外由式(8)算得al的最大值
仇】为
磷;=arerg[
(l+Zb/l一dtg妈/l)tg外〕一’一处`(
12)
由式(11)可知为了获得自锁a:应满足aZ簇仍十
梦
2
又如图2所示若楔角a,使顶柱产生乃y,的
位
移楔角a:使顶柱产生乙y:的位移则顶柱产生的总位移乙y一。y,十乙yZ楔块的总位移沂
一乙二1+乃二
:
一
。yl/馆“:+。y。t/ga。通常在设计时勿2可以取勿的
百分之五图2中顶柱的悬臂长度b一b,+bZ十。bb的
最大值纵~b:+bZ+勿bm对应顶柱在al楔面上运动的最小机械效率夕1则由式(7)及图2得结构尺寸
b:b:乙ydl
的设计函数
为
2(b:十b:十乃y)一dtg妈11tg叽tg
(
al+叭
)
三设计实例
已知顶柱总位移。y一6omm楔块总位移
山
一
65mmQ~5O000N仍~外=6外=3取a
:一8夕lm;
一04
由强度条件得d一3ommD~6omm刁=4omm
由图2的结构条件得b,一smmbZ一6omm
取勿2一005勿一3mm由山一。yl/gtal
+。夕2/tgaZ求得a,=5
255
将以上条件代入式(13)最终求得l一102mm
四、结论
斜楔机构在两个运动传递方向都能自锁当斜楔为主动件时几何尺寸与摩擦角共同决定自锁条件;当
顶柱为主动件时只有摩擦角决定自锁条件双楔角斜
楔机构不仅可以实现大的行程比增力比和较高的传
动效率而且可以实现顶柱夹紧工件后的自锁另外
它还可以按效率条件进行几何尺寸设计双楔角斜楔机构确是一种传动与自锁性能均较优越的夹紧机构
参考文献
l袁长良主编机械制造工艺装备设计手册中国计量
出版
社1992叭。tg
叭
一万—气1十了一丁甲一下一万下芍,
一1
Tga1Tg叽19欠az寸撇少(13)的取值范围孙桓陈作模主编1996
黄锡恺郑文纬主编机械原理第5版高等教育出版社刀、的取值范围为O35镇夕,;簇O45al为35簇口1簇58一般把z作为设计变量机械原理高等教育出版社1981
(编辑海
安
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魏瘾模具再剥周
四川省南充币技工学校(637000)代伟
我厂主要生产NJ130汽车变速箱齿坯的锻造主要以胎模锻为主一副模具经过一段时间使用后锻件尺寸就偏大但如将模具就此报废这就会使锻件成本上升为解决这一问题我们采取的作法是将无法继续使用的模具收集在一起等到有合适的产品时我们就口豆亚「口补,一}华翻必喇11!!沪l叼乍御体摊洲口l}叼犷法做成新的胎模来加工锻件采用此方法获得了良好的经济效益现介绍一下胎模相套的方法如图1和图2的两副胎模均已报废有另一产品的尺寸介于两副胎模锻件尺寸之间先将副模胎模的内孔车至产品尺寸外径适当车小然后将图2胎模的
内孑L车大并与1副胎模的外径形成过盈配合最后
将
加工好的两副胎模按照图3的装配方法采用热套将
两者镶套好经热处理后即可使用同时也可将2副胎
模的凸模车至新模具的尺寸与之配套使用采用相套的方法做成的模具锻造出的锻件完全能达到质量要求并且使用寿命也可与新模具相比拟这样就大大降低了模具成本(编辑沈民)
《机械制造》1999年第3期