[发明专利]一种用于随机位置锁紧的锁紧装置及其最小受力确定方法

说明书

本发明涉及一种用于随机位置锁紧的锁紧装置及其最小受力确定方法，属于锁紧装置技术领域，提供了一种结构简单，设计合理，利用偏心轮驱动弹性片实现在任意位置进行锁紧,并及时解锁，可实现循环工作，锁紧可靠的锁紧机构及其最小受力确定方法，所采用的技术方案为包括固定的中空锁体及滑动设置在中空锁体内的活塞以及套装在活塞杆上的运动体，所述活塞的上设置有弹性片及用于驱动弹性片的偏心轮，所述弹性片上设置有楔紧块，所述楔紧块设置在弹性片与中空锁体内壁之间，所述偏心轮转动，顶起弹性片卡在楔紧块上；本发明广泛用于复杂运动下的锁紧机构。

技术领域

本发明涉及一种用于随机位置锁紧的锁紧装置及其最小受力确定方法，属于锁紧装置技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，各个领域也不断地进行着创新发展，追求高效、快速、简捷、环保的发展理念。创新发展是无处不在的，如机械结构中的锁紧装置就是个很好的例子。锁紧装置在各类机械结构中应用较多，如航天航空、矿山机械、建筑机械、车辆工程等领域。但目前多数锁紧装置仅能在固定位置单一运动方式下进行锁紧，例如，套筒式锁紧、卡环式锁紧、内涨式锁紧、锥面-碟簧式锁紧等机构。虽然在任意位置锁紧装置已有初步成果，但其缺点也显而易见，不能满足具有复杂相对运动情况下运动物体的锁紧要求。

目前，常见的可以在任意位置实现自锁紧的装置中，现有的成熟技术以电磁锁紧和液压锁紧两类为主流。电磁锁紧利用电磁原理设计，尽管其节能环保，安装简单，使用便捷，但其产生磁力的时间响应控制达不到毫秒级的要求；液压锁紧虽可实现在短时间内锁紧并解锁，但液压油容易被污染物灰尘侵入，可靠性不能保证，液压油由于温度变化亦会影响其精度，各种油路的布置使得其要比纯机械式锁紧机构的结构要复杂的多，而且成本很高。

发明内容

为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种结构简单，设计合理，利用偏心轮驱动弹性片实现在任意位置进行锁紧,并及时解锁，可实现循环工作，锁紧可靠的锁紧机构。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为一种用于随机位置锁紧的锁紧装置,包括固定的中空锁体及滑动设置在中空锁体内的活塞以及套装在活塞杆上的运动体，所述活塞的上设置有弹性片及用于驱动弹性片的偏心轮，所述弹性片上设置有楔紧块，所述楔紧块设置在弹性片与中空锁体内壁之间，所述偏心轮转动，顶起弹性片卡在楔紧块上。

优选的，所述活塞内安装有偏心轮，弹性片设置在活塞的外壁上，且偏心轮与弹性片相接触，所述偏心轮上设置有拉杆，所述拉杆一端铰接在偏心轮上，另一端铰接在运动体上，所述活塞和运动体之间固定有复位弹簧。

一种用于随机位置锁紧的最小受力确定方法，按照以下步骤进行，

在锁紧过程中，运动体的速度为v_B，活塞运动的速度为ν_A,运动体向右运动带动拉杆顺时针转动，活塞向左运动，同时凸轮做逆时针转动；假设拉杆的角速度为ω₀,凸轮的角速度为ω，凸轮推程运动角为Φ，行程为h：即：从动件弹性片的运动方程，

其中s为从动件弹性片的行程；ν为弹性片的速度；a为弹性片的加速度；

由锁紧装置的运动结构分析可知，凸轮的行程等于从动件弹性片的升程，即h＝s；

凸轮逆时针转动，顶起弹性片到最高点，活塞向右运动直到被卡紧；

楔块的受力分析如下：

f＞F_合2

F_N＝F_合1

F_合1＝(G+F′)cos6°

F_合2＝(G+F′)sin6° (7)