专业班级机制10-5 第一组
设计方案报告总 6 页第 1 页编号：
产品名称快速锁紧装置生产纲领件/年
学生姓名赵杰宋健刘强强梁国平
张阳生黄小康李鹏欣张军伟零件名称生产批量件/月
1、设计概述
轴向锁紧装置在生活中广泛应用，尤其在光、电缆生产设配及其他多种行业中非常重要。
然而传统的锁紧装置总是存在着着好多问题。
例如：（1）螺母锁紧装置(2) 紧定螺钉套锁紧装置（3）销套锁紧装置
（1）螺母锁紧装置：轴端螺纹往往设计的比较长，螺距有比较小，已造成装拆效率低或裸露过长，而强度不高的细螺纹的局部损伤。
(2) 紧定螺钉套锁紧装置：为了确保的锁紧的可靠性，只有增加螺钉的旋紧力，这样既增加了拆卸难度，又增加了轴面损伤、螺钉及
套螺孔螺纹损伤的可能。
（3）销套锁紧装置：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。
螺母锁紧装置紧定螺钉套锁紧装置销套锁紧装置由于传统的轴向锁紧装置不适合于频繁拆装或轴向调整，况且有的锁紧装置可靠性不高。
严重影响了生产和应用，为此我
们在老师的指导，各方面查找资料，探究设计了一种适合于频繁拆装和轴向调整且锁紧可靠性比较高的光轴轴向锁紧装置，为生产、生活中应用更好的提供方便。
2、设计思路和方案
我们利用力学知识中的“自锁现象”。
当机构满足自锁条件时，无论外力怎么大，机构越缩越紧。
机械离不开力学，好多机械产品都利用了力学知识。
光杆快速锁紧装置核心部件有内锥形套，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，右图为内锥形套结构图。
下图为（左）使用在零件上示意图、
（右）装配示意图。
1.驱动轴
2.盘具
3.锁紧套
4.光轴 1-外套 2-内锥形套 4-内套 5-弹簧 6-拉帽
当轴向外力作用在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球接触点作用的法向力使钢球产生沿轴滚
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：
(1)淬火钢珠相对轴滚动自锁；(2)淬火钢球珠相对轴滑动自锁。
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。
下图淬火钢珠的临界自锁状态受力图。
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。
淬火钢球临界自锁状态受力图设: 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。
淬火钢珠相对轴临界滚动自锁状态时，必有：已知：
得：
又：
整理上式，可得滚动自锁为：
可知，淬火钢珠相对轴滚动自锁条件为
： 得：
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：
因 为：
将式(2)、(3)，(4)代人式(1)，整理可得：
3、设计结果
整理上式，即得：
则由前两图可知，淬火钢珠相对轴滑动自锁条件为：
既：
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：
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。
3 总成本分析
所以分析得总的成本为42.75元
3 总成本分析
所以分析得总的成本为44.65元
3 总成本分析
所以分析得总的成本为42.75元
3 总成本分析
所以分析得总的成本为44.65元
3 总成本分析
所以分析得总的成本为42.75元
3 总成本分析
所以分析得总的成本为44.65元
3 总成本分析
所以总的成本为37.75元
专业班级机制10-5班第一组
工艺方案报告总页第页编号：
产品名称
光轴轴向快速
锁紧装置
生产纲领件/年
学生姓名赵杰梁国平张阳生张军伟
刘强强宋健黄小康李朋欣
零件名称
外套
生产批量单件
材料Q235 毛坯种类圆钢毛坯尺寸φ50×75 每毛坯可制作件数 1 每台件数 1 备注单件
序号
工序
名称
工序内容工序简图
机床
夹具
刀具
量具
附具
工时
（min）1 粗车粗车φ49外圆三爪卡盘60°车刀外圆
游标卡尺、
钢尺
13
2 精车精车φ49外圆三爪卡盘60°车刀外圆
游标卡尺、
钢尺
2
3 钻孔
钻φ40的孔深度45mm
钻φ30的孔深度55mm
三爪卡盘
φ30钻头φ40
钻头
游标卡尺、
钢尺
10
4 粗镗粗镗φ41的孔镗孔深度45mm 三爪卡盘S12M
游标卡尺、
钢尺
10
5 精镗精镗φ41的孔镗孔深度45mm 三爪卡盘S12M
游标卡尺、
钢尺
2
6 粗镗粗镗φ33的孔镗孔深度52mm 三爪卡盘S12M
游标卡尺、
钢尺
5
7 精镗精镗φ33的孔镗孔深度52mm三爪卡盘S12M
游标卡尺、
钢尺
2
8 切断车端面长度至50mm 三爪卡盘切断刀钢尺 2
专业班级机制10-5班第一组工艺方案报告总页第页编号：
光轴轴生产纲领件/年
学生姓名赵杰梁国平张阳生张军伟
刘强强宋健黄小康李朋欣
产品名称向快速
锁紧装
置
零件名称
拉环
生产批量单件
材料Q235 毛坯种类圆钢毛坯尺寸φ50×20 每毛坯可制作件数 1 每台件数 1 备注单件
序号工序
名称
工序内容工序简图
机床
夹具
刀具
量具
附具
工时（min）
1 粗车粗车φ49外圆三爪卡盘60°车
刀外圆
游标卡尺、
钢尺
3
2 精车精车φ49外圆三爪卡盘60°车
刀外圆
游标卡尺、
钢尺
2
3 钻孔钻φ33×10的孔三爪卡盘
φ30钻
头游标卡尺、
钢尺
10
4 切断车端面长度至5mm三爪卡盘切断刀钢尺 2
21。