Конспект лекций для студентов специальностей 1-38 01 01 «Механические и электромеханические приборы и аппараты»

4.6.1.3 Клиновые механизмы 
Клин 
очень 
широко 
применяется 
в 
зажимных 
механизмах 
приспособлений. Это объясняется тем, что с помощью клина достигается: 
а) увеличение исходной силы, развиваемой силовым приводом; 
б) перемена направления действия исходной силы; 
в) повышение надежности работы зажимных механизмов при 
использовании самоцентрирующихся клиньев. 
Если клиновой механизм применяется для перемены направления силы 
зажима, то угол клина обычно 45
0
, а если для увеличения силы зажима или 
повышения надежности, то угол клина принимается 6…15
0
(угла 
самоторможения). 

---

134 
В зажимных механизмах приспособлений клин применяется в следующих 
конструктивных вариантах: 
1) Плоский односкосый (рис. 4.73, а). 
2) Двускосый клин или круглый – зажимает одновременно по две 
заготовки (рис. 4.73, б). 
3) Криволинейный клин в форме эксцентрика или плоского кулачка (рис. 
4.73, в). В этих конструкциях основание односкосого клина как бы навернуто 
на окружность диска, а наклонная его плоскость превращена в криволинейную 
поверхность. 
4) Винтовой клин в форме торцового кулачка (рис. 4.73, г). 
Здесь односкосый клин как бы свернут в цилиндр. При этом основание 
клина образует опору, а наклонная плоскость – винтовой профиль кулачка. 
а) 
б) 

---

135 
в) 
г) 

---

136 
Рис. 4.73 - Конструктивные варианты клиньев.
4.6.1.4 Расчет сил зажима в клиновых механизмах 
1. Плоский односкосый клин. 
Клин 1 силой привода заталкивается в клиновой паз корпуса 2 и зажимает 
заготовку 3 (рис. 4.74). 
Рис. 4.74 - Плоский односкосый клин. 
При движении клина на его плоскостях возникают нормальные силы W и 
N и силы трения F
1
и F
2
, причем
; 
; 

---

137 
где φ
1
и φ
2
– угла трения; 
f
1
и f
2
– коэффициенты трения. 
Рассмотрим равновесие клина под действием всех приложенных к нему 
сил. Для этого равнодействующую R
1
сил N и F
1
разложим на две силы W и Р. 
Так как в зажатом состоянии клин находится в равновесии, то вертикальная 
составляющая по величине равна W. Горизонтальная составляющая Р равна: 
P=W tg(α+φ
1
). 
Сумма проекций всех сил на направление силы Q равна нулю: 
P+F
2
– Q=0; 
или W tg(α+φ
1
) + W tgφ
2
=Q. 
Откуда
; 
В этой формуле дробь 
- передаточное отношение 
плоского односкосого клина с трением на обеих поверхностях. 
Если применять клин с трением только по наклонной поверхности 
(цанга), то tgφ
2
=0 и
. 
Существенным недостатком рассмотренного механизма является низкий 
КПД, то есть большие потери на трение, которые резко увеличиваются с 
уменьшением угла клина. 
Для повышения КПД клинового механизма заменяют трение скольжения 
по поверхностям клина трением качения, применяя опорные ролики (рис. 4.75). 

---

138 
Рис. 4.75 - Схема действующих сил в клиновом механизме с роликами. 
Рис. 4.76 - Схема сил, действующих на ролик. 
Схема действующих сил принципиально ничем не отличается от 
механизма с плоским односкосым клином без роликов, поэтому для расчета 
этого механизма вполне можно применить предыдущую формулу, заменив 
углы трения скольжения φ
1
и φ
2
на углы трения качения φ
1пр
и φ
2пр
: 
. 

---

139 
Значения φ
1пр
и φ
2пр
можно определить, рассмотрев в отдельности 
равновесие роликов. 
Рассмотрим равновесие нижнего ролика, приравняв нулю сумму 
моментов всех сил относительно оси ролика (рис. 4.76): 
где Т – сила трения скольжения между роликом и осью: 
T=W tgφ
2
; 
D – диаметр ролика; 
d – диаметр цапфы (оси) ролика. 
F
2
=W tgφ
2пр
– сила трения качения между роликом и клином. 
Откуда
или 
Приведенный угол трения 
. 
Соответственно для верхнего ролика: 
. 
В конструкциях с роликами потери на трение снижаются, а сила 
возрастает на 30…50% по сравнению с клином без роликов.