本發(fā)明涉及一種用于任意位置鎖緊的鎖緊機(jī)構(gòu)及其鎖緊精度確定方法，屬于鎖緊裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鎖緊裝置在各類機(jī)械結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。在汽車制動(dòng)時(shí)，采用摩擦盤式鎖緊機(jī)構(gòu)；在石油行業(yè)，高壓管內(nèi)封堵技術(shù)采用的基于氣動(dòng)肌腱的管內(nèi)封堵器鎖緊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的鎖緊力是采用螺紋在內(nèi)管道內(nèi)的壓痕產(chǎn)生的力來鎖緊，鎖緊力不夠大，而且鎖緊時(shí)的位置精度不高。目前多數(shù)鎖緊裝置僅能在固定位置進(jìn)行鎖緊，雖然在任意位置鎖緊裝置已有初步成果，但其缺點(diǎn)也顯而易見，鎖緊力不夠大，鎖緊時(shí)的位置精度不夠高。

目前，常見的可以在任意位置實(shí)現(xiàn)自鎖緊的裝置中，現(xiàn)有的成熟技術(shù)以電磁鎖緊和液壓鎖緊兩類為主流。電磁鎖緊利用電磁原理設(shè)計(jì)，盡管其節(jié)能環(huán)保，安裝簡(jiǎn)單，使用便捷，但其產(chǎn)生磁力的時(shí)間響應(yīng)控制達(dá)不到毫秒級(jí)的要求；液壓鎖緊雖可實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)鎖緊并解鎖，但液壓油容易被污染物灰塵侵入，可靠性不能保證，液壓油由于溫度變化亦會(huì)影響其精度，各種油路的布置使得其要比純機(jī)械式鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜的多，而且成本很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，利用差分原理，能夠在任意位置進(jìn)行鎖緊并及時(shí)解鎖，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)工作，鎖緊可靠的鎖緊機(jī)構(gòu)其鎖緊精度確定方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種利用差分原理實(shí)現(xiàn)任意位置鎖緊的鎖緊機(jī)構(gòu)，包括固定的中空鎖體和滑動(dòng)設(shè)置在中空鎖體內(nèi)的缸體以及設(shè)置在缸體內(nèi)活塞，所述中空鎖體的內(nèi)壁上設(shè)置有按照差分法布置的多個(gè)鍵槽，所述活塞的圓周上設(shè)置有多組鎖銷，每組鎖銷主要由多個(gè)呈圓周分布的鎖鍵構(gòu)成，與之相對(duì)應(yīng)的，所述缸體上設(shè)置有多個(gè)用于鎖鍵穿過的通孔。

優(yōu)選的，所述活塞的圓周上設(shè)置有多個(gè)滑槽，所述滑槽內(nèi)設(shè)置有鎖鍵，所述鎖鍵和活塞之間設(shè)置有鎖鍵驅(qū)動(dòng)彈簧，所述活塞的活塞桿上還設(shè)置有定位塊，所述活塞和缸體之間設(shè)置有活塞復(fù)位彈簧，所述鍵槽為斜槽。

優(yōu)選的，所述通孔的截面為直角梯形。

一種利用差分原理實(shí)現(xiàn)任意位置鎖緊的鎖緊機(jī)構(gòu)的精度確定方法，包括設(shè)置在中空鎖體內(nèi)壁上的多個(gè)鍵槽，其中鍵槽按照差分法進(jìn)行布置，其中，鍵槽組數(shù)為n，鎖鍵組數(shù)為n₁，鍵槽寬度為t₁，每組鍵槽之間的距離差為s，每組鍵槽中鍵槽之間的距離為t₂，

當(dāng)t₁＝t₂，t＝t₁+t₂，則同組槽間距：l₁＝t+n·s，鍵組數(shù)：鍵間距：l₂＝t。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本大大降低，效率大大提高，采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用差分法原理，可保證活塞在任意位置鎖緊，并在設(shè)定范圍內(nèi)及時(shí)解鎖，實(shí)現(xiàn)循環(huán)工作，同時(shí)位置誤差能夠控制在任意等級(jí)的精度范圍之內(nèi)，使得鎖緊和解鎖動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間達(dá)到毫秒級(jí)，并且鎖緊動(dòng)作可靠性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中的A-A剖視圖。

圖3為圖1中的B-B剖視圖。

圖4為本發(fā)明中按照差分法分布的鍵槽分布原理圖。

圖5為本發(fā)明中n組鍵槽的圓周分布的示意圖。

圖6為本發(fā)明中按照差分法分布的鍵的分布示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1至圖3所示，一種用于任意位置鎖緊的鎖緊機(jī)構(gòu)，包括固定的中空鎖體1和滑動(dòng)設(shè)置在中空鎖體內(nèi)的缸體2以及設(shè)置在缸體內(nèi)活塞3，中空鎖體1的內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)鍵槽4，活塞3的圓周上設(shè)置有多組鎖銷，每組鎖銷主要由多個(gè)鎖鍵5構(gòu)成，與之相對(duì)應(yīng)的，缸體2上設(shè)置有多個(gè)用于鎖鍵穿過的通孔6，其中，活塞3的圓周上設(shè)置有多個(gè)滑槽7，滑槽7內(nèi)設(shè)置有鎖鍵5，鎖鍵5和活塞3之間設(shè)置有鎖鍵驅(qū)動(dòng)彈簧8，活塞3的活塞桿上還設(shè)置有定位塊9，活塞3和缸體2之間設(shè)置有活塞復(fù)位彈簧10，鍵槽5為斜槽，通孔6的截面為直角梯形。

本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律大致可分為四個(gè)階段，詳述如下：

①活塞3與缸體2做相反方向運(yùn)動(dòng)——初始運(yùn)動(dòng)階段；即活塞和缸體在外力作用下，促使活塞克服活塞復(fù)位彈簧的彈力，做相反方向運(yùn)動(dòng)。

②活塞3與缸體2做相同方向的向右運(yùn)動(dòng)——活塞3復(fù)位階段。活塞3速度大于缸體2速度；即活塞在復(fù)位階段，由于活塞復(fù)位彈簧的彈力作用，活塞復(fù)位的初始速度大于缸體的速度。

③活塞3與缸體2做相同方向的向右運(yùn)動(dòng)——活塞3與缸體2向右運(yùn)動(dòng)階段；即活塞3復(fù)位結(jié)束，活塞3與缸體2為一體。

④活塞3與缸體2做相同方向向左運(yùn)動(dòng)——復(fù)進(jìn)階段。即活塞3與缸體2做復(fù)進(jìn)運(yùn)動(dòng)。

其中活塞3與缸體2做相反方向運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)，在這一刻的位置是隨機(jī)的，鎖緊裝置也是在這一刻將活塞3鎖緊。該鎖緊裝置的工作循環(huán)包括六個(gè)階段：

第0階段：原始狀態(tài)，各部件無運(yùn)動(dòng)。

第I階段：初始運(yùn)動(dòng)階段

(1)活塞3運(yùn)動(dòng)：向左運(yùn)動(dòng)；(2)缸體2運(yùn)動(dòng)：向右運(yùn)動(dòng)；在外力作用下活塞和缸體做相反方向運(yùn)動(dòng)，做相反運(yùn)動(dòng)的位置是隨機(jī)的，可以在任意鍵槽之間的位置進(jìn)行操作，活塞運(yùn)動(dòng)范圍限定在通孔內(nèi)，活塞3與缸體2之間的距離越來越大。

第II階段：鎖緊階段

(1)活塞3運(yùn)動(dòng)：靜止；(2)缸體2運(yùn)動(dòng)：繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)；(3)鎖鍵5：彈簧2將鎖鍵5推入鍵槽，使活塞3鎖止?；钊\(yùn)動(dòng)到，鎖鍵卡在通孔的另一側(cè)時(shí)停止，鎖鍵在鎖鍵驅(qū)動(dòng)彈簧的作用下，沿滑槽伸出，卡在鍵槽內(nèi)。

第III階段：活塞3復(fù)位、缸體2繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)階段

(1)活塞3運(yùn)動(dòng)：在活塞復(fù)位彈簧3作用下向右運(yùn)動(dòng)(速度大于缸體2運(yùn)動(dòng)速度)；(2)缸體2運(yùn)動(dòng)：繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)；(3)鎖鍵5：鎖鍵沿著鎖鍵槽斜面沿徑向退回。即在活塞復(fù)位彈簧的彈力作用下，拉動(dòng)活塞向右移動(dòng)，鎖鍵沿鍵槽、通孔上的斜面滑動(dòng)，直至退回通孔內(nèi)。

第IV階段：活塞3、缸體2共同向右運(yùn)動(dòng)階段

(1)活塞3運(yùn)動(dòng)：向右運(yùn)動(dòng)；(2)缸體2運(yùn)動(dòng)：繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)(與活塞3一起)。即在活塞復(fù)位彈簧的彈力作用下，活塞繼續(xù)向右，使鎖鍵沿通孔滑動(dòng)，直至回到初始位置。

第V階段：活塞3、缸體2共同向左運(yùn)動(dòng)階段

(1)活塞3運(yùn)動(dòng)：向左運(yùn)動(dòng)；(2)缸體2運(yùn)動(dòng)：向左運(yùn)動(dòng)(與活塞3一起)。

第VI階段：初始運(yùn)動(dòng)階段，返回到第I階段。

本發(fā)明中的精度確定方法，通過計(jì)算能夠保證鎖鍵在指定距離內(nèi)進(jìn)行鎖緊，即鎖鍵的控制精度能夠進(jìn)行任意設(shè)置，同時(shí)能夠保證鎖緊和解鎖動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間達(dá)到毫秒級(jí)。

如圖4所示，其為按照差分法分布的鍵槽分布原理圖；圖5為n組鍵槽的圓周分布的示意圖；圖6為按照差分法分布的鍵的分布示意圖。其中，鍵槽組數(shù)為n，鎖鍵組數(shù)為n₁，鍵槽寬度為t₁，每組鍵槽之間的距離差為s，每組鍵槽中鍵槽之間的距離為t₂，

當(dāng)t₁＝t₂，t＝t₁+t₂，則同組槽間距：l₁＝t+n·s，鍵組數(shù)：鍵間距：l₂＝t。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包在本發(fā)明范圍內(nèi)。