斜楔機構(gòu)的受力分析和設(shè)計

1、設(shè)計與研究Desgin提出了根據(jù)效率條件設(shè)計料楔機構(gòu)的方法。關(guān)鍵詞:斜楔機構(gòu)增力比效率設(shè)計當(dāng)斜楔角較小時斜楔機構(gòu)是常用的夾緊機構(gòu)之一當(dāng)斜楔角較大時斜楔機構(gòu)也是常用的運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)之一。本文在對斜楔機構(gòu)受力分析的基礎(chǔ)上提出了依據(jù)效率條件設(shè)計斜楔機構(gòu)的新方法。一、斜楔機構(gòu)的受力分析在圖1a所示的斜楔機構(gòu)中1為斜楔a為斜楔角、外、舜、媽為摩擦角l為頂柱2的支承長度b為頂柱2的懸臂長度d為頂柱2的直徑。設(shè)P為主動力、Q為阻力RZ為頂柱2對斜楔1的

2、總反力凡:為機架對斜楔的總反力則可由斜楔的力三角形(圖lb)分別求得R、、、RZ為R3“I)eos(a叭)sin(a十仍十嘰)(l)R::一Ieos媽sin(a仍件)(2)若R3b、R3。為機架對頂柱的支反力R2為斜楔對頂柱的總反力則由頂柱的力平衡和力矩平衡條件求得下列三個平衡方程為藝F二“(RJ。一R:。)eos外一RJZsin(a十只)~0藝戶’~R飛:eos〔a只)一(R3、R3。)。in外一Q一。藝八了r~R。、leos外R。、

3、dsin外QJ2一R2(bl)5in(a仰)一R:deos(a外)2“0化簡后得Q、R3、、R加分別為3、稱一牛而=仁:`〔、)、i?！?。。)Icos仍十dsin媽幼“`”一““’`”`一’籽z0SRzdeos(a丹)一0.SQdjR3。“R3b一RZsin(a樸)eos仍則該工作狀態(tài)下的增力比ip~QPCOS華沁“而而不面石動仁cosL夕十外’一`g外(4)(5)又5in(a媽)(1Zbz一drg媽l)j(6)若不計摩擦力即可得理想的

4、工作阻力Q。ptga則該工作狀態(tài)下的傳動效率:夕二QQ。tgacos媽二、_.、~`丫甲下甲一下份了氣一下一芍!COS氣口十媽少一[g媽slnL口份一媽)sln欠a十叭卞吸)一’一’又(12占l一dtg外z)j(7)八_PcOS媽:一、一昭一萬萬于二萬萬廠下~二布Lcos、a十升夕一19外。t`iu〕一丫l~〕一嗽之少義5in(a典)(1Zbl一dtg外l)〕(3)令專鎮(zhèn)。即可得該種工作狀態(tài)下的自鎖條件為a)aretg〔下下二蔽7廣二二

5、兀二二乃二萬〕一樸~ac(8)一一`一’b`(1十2bl一dgt媽l)tg媽“、料因此由式(7)可見在尸為主動力的工作狀態(tài)下機械效率夕:隨懸臂b的減小而增加頂柱直徑d的大小對機械效率7的影響較小。當(dāng)Q為斜楔機構(gòu)的主動力時圖al中的叭、件、樸應(yīng)取負號(摩擦力反向)由式(3)可得Q與P的關(guān)系式為Pcos公尸弓以二—1COSLa一媽少寸一rg口盞SlnLa—公刀少sln`a一媽一典夕一’一’X(lZbldrg外l)〕(9)若不計摩擦力可得理想

6、的主動力Q。一pgt口則該工作狀態(tài)下的傳動效率頭一Q。Q1........弱dI.勺.又~口門尸lA.洲產(chǎn)刁l石.O九`lr喻淌隊lzRl“仰d巫適一省心、為淤廠去l氣哥廠【`_l卜幼叫r口比苦一1isn(a一叭一俠):一—LCOSLa一仍jtgacos仍tg外5in(a一價)(]Zbl一dtg媽l)」一`(10)當(dāng)夕:鎮(zhèn)。時可得該工作狀態(tài)(夾緊狀態(tài))下的自鎖條件為a(叭十丹二、斜楔機構(gòu)的設(shè)計當(dāng)斜楔機構(gòu)的頂柱夾緊工件后要求自鎖時則由式(

7、11)可知斜楔角a應(yīng)小于斜楔與機架之間的摩擦角外與斜楔與頂柱之間的摩擦角牡之和《機械制造》1999年第3期一19一Design而由式(7)可知機械效率很低。因此當(dāng)要求斜楔機構(gòu)的頂柱夾緊工件后能自鎖且行程比較大以及機械效率較高時可以采用圖2所示的雙楔角斜楔機構(gòu)。楔塊1的大楔角a使頂柱2獲得大的行程比而小楔角a:則使頂柱2獲得大的增力比并具有自鎖性能。頂柱上設(shè)置滾柱后滾柱與斜楔之間的當(dāng)量摩擦角尹2一acrtg(試gt件D)而此式中的d。和D

8、分別為滾柱的轉(zhuǎn)軸直徑與外徑。此外由式(8)算得al的最大值仇】為磷=arerg[(lZbl一dtg媽l)tg外〕一’一處`(12)由式(11)可知為了獲得自鎖a:應(yīng)滿足aZ簇仍十夢2。又如圖2所示若楔角a使頂柱產(chǎn)生乃y的位移楔角a:使頂柱產(chǎn)生乙y:的位移則頂柱產(chǎn)生的總位移乙y一。y十乙yZ楔塊的總位移沂一乙二1乃二:一。yl館“:。y。tga。通常在設(shè)計時勿2可以取勿的百分之五。圖2中頂柱的懸臂長度b一bbZ十。bb的最大值縱a二~b:

9、bZ勿bma二對應(yīng)頂柱在al楔面上運動的最小機械效率夕1。11。則由式(7)及圖2得結(jié)構(gòu)尺寸b:、b:、乙y、d、l的設(shè)計函數(shù)為2(b:十b:十乃y)一dtg媽11tg嘰tg(al叭`)三、設(shè)計實例已知頂柱總位移。y一6omm楔塊總位移山一65mmQ~5O000N仍~外=6“外`=3“。取a:一8”夕lmn一0.4。由強度條件得d`、一3ommD~6omm刁=4omm。由圖2的結(jié)構(gòu)條件得b一smmbZ一6omm。取勿2一0.05勿一3m

10、m由山一。ylgtal。夕2tgaZ求得a=52.55。。將以上條件代入式(13)最終求得l一102mm。四、結(jié)論斜楔機構(gòu)在兩個運動傳遞方向都能自鎖當(dāng)斜楔為主動件時幾何尺寸與摩擦角共同決定自鎖條件當(dāng)頂柱為主動件時只有摩擦角決定自鎖條件。雙楔角斜楔機構(gòu)不僅可以實現(xiàn)大的行程比、增力比和較高的傳動效率而且可以實現(xiàn)頂柱夾緊工件后的自鎖。另外它還可以按效率條件進行幾何尺寸設(shè)計雙楔角斜楔機構(gòu)確是一種傳動與自鎖性能均較優(yōu)越的夾緊機構(gòu)。參考文獻l袁長良

11、主編.機械制造工藝裝備設(shè)計手冊.中國計量出版社1992叭?！?tg叭一萬—氣1甲十了一丁甲一下一萬下芍一1Tga1Tg嘰19欠az寸es撇少(13)的取值范圍孫桓.陳作模主編.1996黃錫愷鄭文緯主編.機械原理.第5版.高等教育出版社刀、n:。的取值范圍為O35鎮(zhèn)夕n、n簇O45al為35簇口1簇58。一般把z作為設(shè)計變量。機械原理.高等教育出版社1981(編輯海安)魏癮模具再剝周四川省南充幣技工學(xué)校(637000)代偉我廠主要生產(chǎn)NJ

12、130汽車變速箱齒坯的鍛造主要以胎模鍛為主。一副模具經(jīng)過一段時間使用后鍛件尺寸就偏大但如將模具就此報廢這就會使鍛件成本上升。為解決這一問題我們采取的作法是將無法繼續(xù)使用的模具收集在一起等到有合適的產(chǎn)品時我們就口豆亞「口補一華翻必喇11!!滬l’叼乍御體攤洲口l叼獷動護l’以已報廢的胎模中選用合適的兩套出來采用相套的方法做成新的胎模來加工鍛件。采用此方法獲得了良好的經(jīng)濟效益。現(xiàn)介紹一下胎模相套的方法。如圖1和圖2的兩副胎模均已報廢有另一產(chǎn)