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1、
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機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)——鎖緊與防松
此處所講的鎖緊與防松僅適于可拆結(jié)構(gòu)。
對不不可拆結(jié)構(gòu)， 一般從配合上或用不可拆聯(lián)接達(dá)到要
求。鎖緊機(jī)構(gòu)主要工作原理相關(guān)是力學(xué)上的死點(diǎn)、
壓力角和摩擦角。其實(shí)際機(jī)構(gòu)非常多，常用的
有螺紋鎖緊、偏心輪鎖緊、斜面鎖緊、四桿機(jī)構(gòu)鎖緊。
螺紋鎖緊是最常用的， 其產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。 在一般情況下推薦使用。
使用螺紋鎖緊時(shí)應(yīng)注意配合
的螺紋長度。一般說來，超過八個(gè)牙后多余的配合長度意義不大，
少于三個(gè)牙則聯(lián)接不可靠。
2、
螺
紋鎖緊的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)是行程長，
全行程均可作為有效作用點(diǎn)，
且各處增力均勻。
其缺陷是當(dāng)工
作行程要求較長時(shí)， 操作起來較麻煩。
一般情況下均可采用，
但在要求快換的情況下不宜單獨(dú)使
用。
偏心輪鎖緊機(jī)構(gòu)能快速鎖緊，但其鎖緊作用點(diǎn)較為固定且行程很小，對零件精度有一定的要求。
對于塑膠件來說， 因其容易產(chǎn)生蠕變而影響鎖緊效果。
對于鎖緊點(diǎn)常作小范圍變動的情況，
可能
偏心輪與螺紋鎖緊配合使用。
斜面鎖緊增力較小，行程較小，但行程有一定的調(diào)節(jié)能力，
一般
3、以斜鍥的方式使用。
在實(shí)際設(shè)計(jì)
中，常利用塑膠的彈性在較小的鎖緊力情況下使用。另外，
也常用于調(diào)節(jié)零件間的間隙。一般不
用于較大鎖緊力的情況。
四桿機(jī)構(gòu)鎖緊行程可設(shè)計(jì)得很大，
鎖緊點(diǎn)較為固定。
對于精度較高的機(jī)構(gòu)可單獨(dú)使用。
除行程可
以設(shè)計(jì)得較大外其它情況與偏心輪相似。
一般與螺紋鎖緊配合使用。
其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜， 應(yīng)用于經(jīng)
常使用的快換機(jī)構(gòu)。
除以上常用的鎖緊機(jī)構(gòu)外，
還有一類機(jī)構(gòu)沒有鎖緊作用，
但能在作用點(diǎn)附近自鎖。
這類機(jī)構(gòu)常與
鎖緊機(jī)構(gòu)配合，擴(kuò)展鎖緊機(jī)構(gòu)的
4、功能。
這類機(jī)構(gòu)除棘輪外沒有固定的方式，一般是臨時(shí)設(shè)計(jì)。
壓
力角是機(jī)構(gòu)中不考慮構(gòu)件的慣性力和不計(jì)運(yùn)動副的摩擦力的情況下
,機(jī)構(gòu)運(yùn)動時(shí)從動件所受到的
驅(qū)動力的作用線與該力作用點(diǎn)處運(yùn)動的絕對速度方向線之間所夾的銳角。
壓力角越大， 驅(qū)動越困
難。當(dāng)壓力角的余角小于接觸面間的摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)就能自鎖。
在設(shè)計(jì)自鎖機(jī)構(gòu)時(shí)，
對摩擦角的
取值應(yīng)是機(jī)構(gòu)工作所有可能環(huán)境的最小值。
除此之外， 此類機(jī)構(gòu)還要求能在一定情況下能方便的
解鎖。此類機(jī)構(gòu)與鎖緊機(jī)構(gòu)配合使用時(shí)可先解除鎖緊，
在沒有鎖緊力時(shí)一般可過改變驅(qū)動力的作
用點(diǎn)的方式輕松解鎖。 在做自
5、鎖與鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，
一定要注意零件的剛度問題。
如機(jī)構(gòu)零件在
作用過程中產(chǎn)生較大的變形，則很可能會達(dá)不到設(shè)計(jì)效果。
防松不僅對鎖緊機(jī)構(gòu)重要， 對較惡劣環(huán)境下工作的聯(lián)接也很重要。 對于一般情況下的螺紋防松在
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》上有所介紹，此處只考慮復(fù)雜受力環(huán)境下的機(jī)構(gòu)防松。
防松的重要原理一個(gè)是固定； 一個(gè)是彈性； 還有一個(gè)是隔離作用力。 對于固定防松的方式較為極
端，也最有較。比如，一些狙擊手用鹽水將瞄準(zhǔn)器與槍上的固定座浸泡，使之生銹。這種方式可
使聯(lián)接在受槍強(qiáng)大的反沖力的情況下仍不松動。 在設(shè)計(jì)上， 有用膠水固定， 甚至
6、在機(jī)構(gòu)鎖緊后直
接焊接固定的極端情況。 在要求可拆的情況下， 也有附加一固定機(jī)構(gòu)將鎖緊部分固定起來的情況。
但對于要求有一定調(diào)節(jié)量的情況這些方案就不適用了，這時(shí)一般利用彈性來達(dá)到防松的目的。
機(jī)構(gòu)（包括鎖緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)接機(jī)構(gòu)、自鎖機(jī)構(gòu)）之所以在復(fù)雜受力情況下會松馳，主要原因是機(jī)構(gòu)
在復(fù)雜受力情況下產(chǎn)生少量的位移（這很正常，除用極端方式固定外不可避免） 后，因其在鎖緊方向的力要大于解鎖方向的作用力， 所以機(jī)構(gòu)返回原位置較偏移原位置困難。 在多次作用積累下，就會產(chǎn)生較大的位移，從而產(chǎn)使機(jī)構(gòu)松馳，達(dá)不到預(yù)定設(shè)計(jì)效果。 而在鎖緊機(jī)構(gòu)中加處彈性元件，則可起到兩個(gè)作用。 一是彈
7、性元件可起到復(fù)位的作用， 將產(chǎn)生的位移以彈性形變的方式出現(xiàn)。當(dāng)外力情況變化時(shí)， 彈性元件則以相應(yīng)的彈性形變應(yīng)對。 在這種情況下， 機(jī)構(gòu)中的元件并無實(shí)質(zhì)
上的位移， 也就避免了松馳的產(chǎn)生， 從而起到防松的作用。
具體的例子有螺紋聯(lián)接中的彈性墊圈
防松，異形墊圈防松。另一個(gè)作用是緩沖作用。在受沖擊作用力時(shí)，在沒有緩沖作用的情況下產(chǎn)
生的力的峰值是非常大的。
而在彈性元件的緩沖作用下，
可使受保護(hù)的零件受力呈幾何數(shù)量級的
減少。在這種情況下，可大大減少機(jī)構(gòu)松馳的可能。
將鎖緊零件與運(yùn)動零件隔離也是一個(gè)很好的防松方法。
對于要經(jīng)常調(diào)節(jié)、
8、 機(jī)構(gòu)內(nèi)經(jīng)常有相互運(yùn)動
的機(jī)構(gòu)（如活動支臂、摩擦阻尼機(jī)構(gòu)）在力度需要調(diào)節(jié)的情況下，
鎖緊機(jī)構(gòu)不可能采用固定的方
式防松。而因其常作大幅度的往復(fù)運(yùn)動，彈性元件的作用也很有限。在這種情況下，
可以將用于
鎖緊的零件與機(jī)構(gòu)中與之有相對運(yùn)動的零件在受力上隔離開來。
采用這種方式時(shí)， 因運(yùn)動零件對
鎖緊零件無影響， 所以不用擔(dān)心在使用過程中機(jī)構(gòu)因多次運(yùn)動而松馳。
采用這種方式要注意的是
隔離要徹底。 因?yàn)榱慵庸ふ`差和裝配間隙的存在，
較小的間障也會使隔離不徹底。
在隔離不徹
底的情況下， 往往開始時(shí)機(jī)構(gòu)還有一定的防松能力，
但運(yùn)行越久防松效果越差，
最后根本達(dá)
9、不到
設(shè)計(jì)要求。
第四類防松方式是結(jié)構(gòu)防松， 這是一種新型防松方式。
前三類防松方式主要依靠第三者力進(jìn)
防松， 主要是指摩擦力。 而結(jié)構(gòu)圖防松不依靠第三者力，
依靠自身結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)防松方式即唐
氏螺紋防松方式，也是目前最先進(jìn)和效果最好的防松方式，但不為大部分人所知。
目前，最先進(jìn)和效果最好的防松方式是唐氏螺紋緊固件防松方式。
唐氏螺紋同時(shí)具有左旋和右旋螺紋的特點(diǎn)。
它既可以和左旋螺紋配合，
又可以和右旋螺紋配
合。
聯(lián)接時(shí)使用兩種不同旋向的螺母。
工作支承面上的螺母稱為緊固螺母，
非支承面上的螺母稱
10、
為鎖緊螺母。使用時(shí)先將緊固螺母預(yù)緊，再將鎖緊螺母預(yù)緊。
在振動、沖擊的情況下， 緊固螺母會發(fā)生松動的趨勢，但是，
由于緊固螺母的松退方向是鎖
緊螺母的擰緊方向，鎖緊螺母的擰緊恰恰阻止了緊固螺母的松退，導(dǎo)致緊固螺母無法松動。
唐氏螺紋緊固件利用螺紋自身矛盾，以松動制約松動，起到
“以毒攻毒 ”的效果。它的發(fā)明標(biāo)
志著緊固件領(lǐng)域中的振松問題得到突破性的進(jìn)展。
該方法已經(jīng)被編入《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》化工版，陳大先主編。
枯藤老樹昏鴉，小橋流水人家，古道西風(fēng)瘦馬。夕陽西下，斷腸人在天涯。
機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)——鎖緊與防松
