圆偏心夹紧机构的夹紧力计算及特性分析

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1、圆偏心夹紧机构的夹紧力计算及特性分析都克勤摘　要：针对圆偏心夹紧机构夹紧力计算公式的应用问题，提出了按圆偏心自锁程度不同的分类方式及其相应的夹紧力计算方法；分析比较了A、B两类偏心的夹紧特性，得出了前者优于后者的正确结论；讨论了标准偏心轮的偏心距及其公差取值的合理性问题，并提出了相应的修改建议，为正确设计和应用该机构提供了可靠的理论依据。关键词：圆偏心；夹紧力；自锁性能；完全自锁；部分自锁；标准偏心轮分类号：TG75；TH112.3　　　文献标识码：A文章编号：1009-0193(2000)02-0058-06Cl

2、ampingForceCalculatonandPropertiesAnalysisforCircularEccentricClampingDeviceDUKe-qin(DepartmentofMechanicalEngineering,GUT,Guiyang550003)Abstract：Inviewoftheapplicationofcalculationformulaeonclampingforceofcirculareccentric,thispaperpresentsclassificationbysel

3、f-lockingdegreeandcorrespondingcalculationofclampingforce.OnthebasisofanalyzingancomparingA-typeandB-typeeccentrics,itisconcludedthattheformerhasanadvantageoverthelatter.Andthenthereasonablenessofthestandardeccentricityandtolerancesisdiscussedandsomerevisionsa

4、resuggested.Thisoffersadependabletheoreticalfoundaationfordesignandapplicationofthedevice.Keywords：circulareccentric;clampingforce;self-lockingproperty;self-lockingonallcircle;self-lockingonpartialcircle;standardeccentric0　前　言　　在文献［1］中，采用下列公式(1)对各标准圆偏心进行了夹紧力的计

5、算，其计算结果列于表1-2-32中。　　(1)　　笔者经分析研究发现，该表中所列的Ⅰ型偏心(即偏心轮转角γ=90°时)，在其所计算的夹紧力下，按给定的计算条件(如摩擦系数μ=0.1等)是不能可靠地保证其自锁的。无疑，公式本身是正确的，计算结果也无误。那么问题何在?夹紧力的计算与机构的自锁应有何联系?该机构又具有何特性?标准偏心轮有关参数是否合理?这便是本文所要深入探讨的几个问题。1　机构的特性分析及夹紧力公式的应用　　为便于分析计算，现将(1)式作如下变换：　　(2)　　式中符号如图1所示，e为偏心距，R为偏心轮半

6、径，其比值e/R称为偏心率或偏心比，表明偏心轮回转中心与其几何中心的偏离程度。它不仅影响夹紧力W，而且还影响机构的自锁性能。作为一种手动夹紧机构，必须具有自锁性，因此应在保证自锁的前提下来进行夹紧力的计算才有实际意义。图11.1　圆偏心的自锁性能与分类　　圆偏心夹紧时，要可靠地保证自锁，其夹紧点(转角为γ)处的升角(α)必须满足下式：　　上式经化简整理后可得出圆偏心夹紧机构的自锁条件为：　　(3)　　(4)　　式中：μ(φ)——为偏心轮与被夹压表面间的摩擦系数(摩擦角)；　　ε——为保证自锁允许的最大偏心率。表1为

7、偏心轮工作面上几个特殊位置处的ε值(按tgφ=μ=0.1计算)：表1　ε与γ的对应值γ0°30°45°60°90°-2φ90°-φ90°120°150°180°-φε10.1700.1290.1090.10.09950.10.1230.242∞　　ε值表明在偏心轮工作面上各位置的自锁性能是不同的，在γ=90°-φ的位置，ε值为最小，即是自锁性能最差的位置。　　为便于分析讨论，现根据偏心轮保证自锁的程度不同将其分为两种类型：　　(1)完全自锁类偏心(简称A类偏心)　是指在偏心轮的工作面上以任意位置夹紧时均能保证自锁的

8、偏心。为此，必须满足如下条件：　　由(4)式可知，当γ=90°-φ时，ε=εmin=sinφ　　则A类偏心的自锁条件为：　　(5)　　(2)部分自锁类偏心(简称B类偏心)　当e/R＞sinφ时，偏心轮便不能保证完全自锁，而仅有部分工作面夹紧时能保证自锁，便属于这类偏心。其自锁条件为：　　(6)　　由上式可求出B类偏心能保证自锁的转角范围：　　(7)　　不能保