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设计方案报告
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编号：
产品名称
光轴快速锁紧装置
生产纲领
件/年
团队成员
零件名称
生产批量
件/月
设计概述
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。
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：
1、螺母锁紧装置：轴端螺纹往往设计得比较长，而螺距又比较小，已造成装拆效率低或造成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坏的可能。
3、销套锁紧装置：靠套弹性定位锁销入轴上锁孔而定位的轴向锁紧装置；特点是可靠性高，但轴向调整连续性差。
综上所述，传统的轴向锁紧装置不太适于频繁拆装或轴向调整，且有的锁紧可靠性不高。为此我们要探究制造一种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，更好地服务应用于各行各业中的生产设备。
设计思路和方案
力学中有一类现象称为“自锁现象”，当自锁条件满足时，外力越大，物体保持静止的能力越强．人们利用自锁现象的力学原理开发出了各种各样的机械工具，这些工具广泛应用于工农业生产中；在日常生活中利用这一原理的现象也随处可见。
依此现象我们设计了一种光杆轴向快速锁紧装置，它的核心部件是锥形套，其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，图1为锥形套结构图。
当轴向外力作用在该装置外套及锥形套外端面时，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，锥形套锥面斜度角必须满足以下两个条件：
淬火钢珠相对轴滚动自锁；
(2)淬火钢珠相对轴滑动自锁。
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。
图二淬火钢珠的临界自锁状态受力图。
图中：N——轴对淬火钢珠的法向反作用力；
P——外力导致锥形套通过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 ——锥形套作用于淬火钢珠的最大静摩擦力；
f1—— 轴面与淬火钢珠间的静摩擦系数；
f2—— 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：

故：图1锥套结构图
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：即
又有
所以