还是想说下昨天夹紧机构的原理

无效的昵称

昨晚发了一个问题，没想到山庄里的大佬们都很热情地提供思路：http://www.jixietop.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=34026
关于夹紧作用的原理，大概有两种思路：
1.

假设物体都为刚性的，即零件间为左下与右上两个点接触。因为摩擦系数是材料的固有属性，摩擦力大小与接触面大小无关。（本产品试过特意加油脂在夹紧区域，结果显示对B轴的轴向移动量没有影响）
所以可以通过上图的推论知道，只要摩擦系数与a/b/c之间满足上面的关系式，最大静摩擦力就会恒大于F，即无论F如何增大都可以通过摩擦力保证两者之间不发生滑动。
这就是我昨天介绍的自锁。在轴上推一个轴承，推外圈肯定比推内圈更容易卡住，因为推外圈时候C值变大了，达到自锁条件的要求的摩擦系数值就降低了，也就更容易锁住。
与爬电线杆的登高脚扣原理相同。


2.

第二种原理是考察两接触点处的微元，F作用在接触点处的力与竖直方向呈θ角斜向下，只要它落在摩擦角内，那它就可以自锁。

两种原理都可以满足夹紧。我的设计意图是第一种，但是有很多社友觉得是第二种。大家可以讨论一下。

第二个我还是想说下我的问题。

以下的问题就先不讨论设计的合理性了，只谈材料对昨天说的B轴位移的影响。
对于相同设计，相同加工工艺而材料不同的A零件。  其他条件全部不变，只更换不同材料的A，测出得到的B轴位移曲线有很大的差别。
测试步骤：小写力f作用于A板（A与B之间以及A与C之间的间隙此时都变为零）-->传感器在B轴端面对焦，并清零-->大写力F沿轴线作用于B轴-->得到B杆右端面沿轴线水平向右的位移随时间的变化曲线。
结果：
相同尺寸但不同材料的A件对B件的运动特性有很大的影响，所以选择合适的材料就很关键。
虽然这个问题最终是解决了，并且在性能和寿命方面都比老外的产品要好。但是说实话，对材料的特性比如杨氏模量、硬度、屈服等是如何影响这个曲线的并没有清晰的理解，虽然有优化的方向，但是还是得靠试。
所以大神们可否指教一二？

luxiang821

无效的昵称 发表于 2020-9-25 19:41
没错，你说的就是我这个系统的设计原理。夹紧功能进行时，f是一直存在的，不过在F施加后撤去f也不影响功 ...

既然你说尺寸满足自锁条件，那就得看自锁条件是否了发生变化。因为你的A板是个活动件，能否建立平衡，取决于F施加时机和f撤掉的时机是否正确。摩擦系数和T是固定的，而H跟A板翻转角度有关。还有7楼大侠提到刚度的问题，也有可能，A板的变形也是一个因素。另外靠摩擦力自锁有一个缺陷，比较害怕振动。我利用这个原理设计过一个吊具，产品是像去掉把手和底儿的杯子，端面也没有磁吸可用的有效面积。吊具就像用两个手指捏着杯壁一样，平着起吊没有问题，就怕歪斜以及振动。F力的突然夹持肯定会有振动，我觉得材料摩擦系数的影响不大，原因主要还是如何保持摩擦力的有效自锁上。一家之言仅供参考。

alas9

你第二个原理说的不对，看你画的图应该是想说那个全约束力的概念

寂静回声

要分析的话，先假设条件。而假设条件，总要忽略一些因素。
分析来分析去，如果理论不扎实，假设的条件与实际不符，结果就不一定怎么回事了。目前试验是最好的方式

alas9

两个原理会得到一样的结果

luxiang821

我认为楼主的要求跟这个原理是一样的，只是要求相反。
谈谈我的观点，仅供参考。
以上图为例，满足自锁就俩条件：一个轴向的静力平衡，摩擦力和重力的平衡；一个力矩的平衡，作用于R1、R2压力产生的力矩和重力由于作用线不重合于导向孔轴线产生的一个力矩；我觉得，彭前辈说的，板厚、孔径间隙、长径比这些因素，还有998前辈说的楔角也是这个意思。
你设计的和上面图片还有个不同之处，图片由于重心和导向孔不在一个轴线上，因此在重力作用下R1、R2处正压力自然就产生了。
按你描述，你的A板在偏转一个角度后，偏转A板的力就撤了，而推动B轴的力F，又和导向孔轴线重合，R1、R2处正压力从何而来？
没有了正压力，摩擦力又从何而来呢？

无效的昵称

luxiang821 发表于 2020-9-25 11:01
我认为楼主的要求跟这个原理是一样的，只是要求相反。
谈谈我的观点，仅供参考。
以上图为例，满足自锁就 ...

没错，你说的就是我这个系统的设计原理。夹紧功能进行时，f是一直存在的，不过在F施加后撤去f也不影响功能。你的理解是正确的，我不知道楔角指的是哪。我这个结构的设计尺寸也是满足你图上这个自锁条件的，所以使用各种材料来制造A件，最终都是可以满足锁紧的，只不过达到自锁状态的时间不同以及B轴的窜动量不同（F是气缸通气突然施加的力）。因为前面说的锁紧是宏观上的，实际上因为材料的不同，在建立这个自锁的过程中，微观上的变化区别很大，所以B轴的运动特性差别很大（见上面的曲线）。
我来这里是想请教材料的参数是如何作用于这个锁紧过程并造成B轴位移运动特性的不同的。不过好像也都说不清。

JP80X

ps，这张图片分析的是缓慢加载时A的角度变化，符合楼下大侠分析的过程。你的传感器如果能测出微小的位移，可以试试慢慢加载，看你的B件的位移和外国B件的位移有没有区别
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首先A是三力汇交的；
其次接触点不是尖点，而应看成圆弧；
第三，提高硬度是一个提高“刚度”的方法，
同样不削弱自锁的前提下将A件做的“厚实”一点，也是提高“刚度”的一种方法。
这也是我昨天建议你在接触点加变径圆角的理由。那样会让A孔抵抗被“撑开”的能力增强——————————————————————
另外，你说的冲击产生的“滑移”应该是A跳出自锁后，A和B重新楔紧并进入自锁的状态，这个过程的快慢，或者说难易，决定了你滑移多长距离。增加硬度可以看做是增加了材料的弹性模量，最后还是增加了零件的“刚度”。改变接触点半径也是为了增加零件抵抗变形的刚度，但要做好受力分析，否则反而不容易再次楔入。圆弧刚开始楔入阶段要容易进入，逐渐变大，变“陡峭”，这样使受力线作用在零件壁厚最厚的角度上，充分利用它的“刚度”。

zhuxuwei8

我的理解是楔角在左下角，

波塞冬的信徒

luxiang821 发表于 2020-9-26 08:40
既然你说尺寸满足自锁条件，那就得看自锁条件是否了发生变化。因为你的A板是个活动件，能否建立平衡，取 ...

有点道理，就是自锁平衡建立的动态过程。
我说一下我的理解：
不清楚他的力大写F是怎么加载的。
如果是缓慢加载，那机构就是时刻都处在自锁状态，不存在冲击滑动的情况。
只考虑始终，从能量守恒角度分析，
大写力F对零件B做的功，力乘以位移
小写力f对零件A做的功，没有显性的位移，应用材料力学形变，可以理解为零件A的变形能等于了大写力F的做功量。

零件A从变形开始到变形终了的过程，对应零件B的位移曲线的动态上升部分。
类比一下弹簧，假如放在零件B另一端，很直观的就知道，刚性不好的变形大，刚性好的变形小，然后零件B的位移，就直观的对应于弹簧的变形位移。

所以，如果要优化，就要考虑让零件A刚性变得更大一点，减小变形，在小写力f一定的情况下，变形能就变小，当大写力F一定时，零件B的位移自然变小，毕竟要能量守恒。
如果冲击不大，所有降低组织和表面韧性的办法应该都可以考虑，比如高碳钢，淬火啥的。