主錐單軸擰緊機設計,主錐單軸擰緊機設計,主錐單軸,擰緊,設計
設計
基于solidworks的主錐單軸擰緊機設計
THE DESIGN OF THE MAIN CONE UNIAXIAL TIGHTENING MACHINE BASED ON SOLID WORKS
學生姓名：
學 號：
年級專業(yè)及班級： `
指導老師及職稱： 副教授
學 院：
湖南·長沙
提交日期：2013 年 5 月
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開題報告
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學生姓名
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學????號
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年級專業(yè)及班級
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指導教師及職稱
副教授
學????院
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2013年2月27日
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題目
基于solidworks的主錐單軸擰緊機設計?
文獻綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等，不少于1000字）
研究的意義：
SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。?
由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。?
由于使用了Windows?OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。?
據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D?CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。?
在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內(nèi)的著名大學已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國內(nèi)的一些大學（教育機構）如清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、上海教育局等也在應用SolidWorks進行教學。
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國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
三維模型是物體的三維多邊形表示，通常用計算機或者其它視頻設備進行顯示。顯示的物體是可以是現(xiàn)實世界的實體，也可以是虛構的東西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。?
三維模型經(jīng)常用三維建模工具這種專門的軟件生成，但是也可以用其它方法生成。作為點和其它信息集合的數(shù)據(jù)，三維模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。三維模型本身是不可見的，可以根據(jù)簡單的線框在不同細節(jié)層次渲染的或者用不同方法進行明暗描繪（shaded）。但是，許多三維模型使用紋理進行覆蓋，將紋理排列放到三維模型上的過程稱作紋理映射。紋理就是一個圖像，但是它可以讓模型更加細致并且看起來更加真實。
在過去的十年中，有二十余種三維空間建模的方法被提出，這些方法可歸于基于面模型，基于體模型和基于混合模型的三大類構模體系。
三維建模所用的軟件有很多，比如AutoCAD、Pro/E，Solidworks，和UG等等。每種軟件都有各自的特點。SolidWorks的優(yōu)點就是操作命令簡單易學。同時，它的指令設計和周邊的零件庫供應，簡直就像針對加工廠層級需要的。
????QCAD、Microstation或Inventor等軟件也很有名，但是較多企業(yè)接受的就是AutoCAD和SolidWorks。
????Pro/ENGINEER的優(yōu)勢在于造型設計，而造型設計是工業(yè)設計的上游。所以，在很多3C產(chǎn)品設計上，多數(shù)都使用Pro/ENGINEER來做造型。然而，即便是造型設計，純就功能面和曲面精密度來講，Catia要比Pro/ENGINEER更優(yōu)，那為什么Pro/ENGINEER的市占率要優(yōu)于Catia呢？兩個原因，一個是價格比Catia低，企業(yè)基于成本考慮而采用；另一個是Pro/ENGINEER從工作站下放到個人計算機的時間要比Catia早很多，即較早成熟并取得先機。
????UG在過去一直是逆向（抄數(shù)）方面的佼佼者，它在NC方面的功能很獲得好評，所以在汽車業(yè)、制造業(yè)里擁有很多支持者。臺灣就是因為缺乏汽車制造業(yè)和大型工業(yè)，只有模具廠在用，所以UG在臺灣的市場很小。
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參考文獻：
????1．?機械設計??西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室 編著
2．機械設計??成大先主編??化工工業(yè)出版社??2004
3.SOLIDWORKS?2008中文版從入門到精通?暴風創(chuàng)新科技編著?2008
4.《機械工程師：SolidWorks機械設計?中文版??譚雪松?2008
5.SOLIDWORKS?2008中文版基礎教程??宋曉梅?2008
6.Pro/ENGINEER?Wildfire?5.0產(chǎn)品設計一體化解決方案.造型+裝配+工程圖設計篇?野火科技組編機械工業(yè)出版社?2011
7.Pro/ENGINEER中文野火版5.0鈑金設計實例精解.第2版詹友剛主編?機械工業(yè)出版社?2011?
8.Pro/ENGINEER?Wildfire?5.0實用教程主編黃衛(wèi)東,?郝用興?北京大學出版社?2011?
9.UG?NX?7中文版標準教程?張瑞萍,?孫曉紅等編著?清華大學出版社?2011.10?
10.?UG三維數(shù)字化設計工程案例教程?袁鋼編著?機械工業(yè)出版社?2011?
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注：此表如不夠填寫，可另加頁。
研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預期成果、條件保障等）
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1.選擇建模軟件。?SOLIDWORKS?2008在目前的機械三維設計中應用廣泛，且建模思路簡單清晰，本人使用比較熟練，故選為本設計的三維建模軟件。
2．讀二維圖紙（AUTO?CAD）。閱讀圖紙，裝配圖有2幅，其余皆為零件圖。
3．確定繪制三維圖紙的計劃。應先完成所有零件圖的繪制，再生成裝配體。螺釘?shù)葮藴始梢宰詈蟀凑彰骷毐砝L出，用于裝配。裝配體零件較多，可以先將部分零件裝配起來(如1200Nm擰緊軸),再將各子裝配體按圖紙裝配起來。在裝配過程中可以檢查出零件圖是否有錯，及時修正。裝配體完成后再次檢查。
4．編寫設計說明書。
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進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等）
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2013年1月31日前??熟悉題目要求，查閱文獻，收集資料，完成開題報告
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2013年2月28日前??設計方案擬訂，完成文獻綜述
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2013年3月31日前??設計計算，草圖繪制，撰寫初稿，進行中期檢查
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2013年4月30日前??繪制裝配圖及零件圖，撰寫設計說明書
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2013年5月13日前??提交正稿給指導老師評閱，參加學院預審
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2013年5月26日前??根據(jù)評閱人意見進行修改，準備答辯
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2013年5月50日前??根據(jù)答辯組意見修改，給指導老師復審定稿，按規(guī)范要求裝訂
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2013年6月1日?????提交畢業(yè)設計所有材料
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論證小組意見
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??????????????????????????????組長簽名：
????????????????????????????????????????????????20????年???月???日
專業(yè)委員會意見
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??????????????????????????????專業(yè)委員會主任簽名：
???????????????????????????????????????????????20???年???月???日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。
2.此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。
目 錄
摘要…………………………………………………………………………………1
關鍵詞……………………………………………………………………………1
1前言………………………………………………………………………………1
1.1三維建?！?
1.2 CAD與Solid Works……………………………………………………………3
1.3建模工具選擇…………………………………………………………………4
2二維圖紙分析……………………………………………………………………4
2.1反力矩裝置……………………………………………………………………5
2.2擰緊軸安裝箱…………………………………………………………………6
2.3擰緊軸…………………………………………………………………………7
2.4滑板裝置………………………………………………………………………7
2.5氣路系統(tǒng)……………………………………………………………………8
2.6機架…………………………………………………………………………9
3三維建模………………………………………………………………………10
3.1總體思路和計劃……………………………………………………………10
3.2擰緊軸………………………………………………………………………10
3.2.1彈簧………………………………………………………………………10
3.2.2彈簧導柱…………………………………………………………………11
3.2.3電動機……………………………………………………………………12
3.2.4隔套………………………………………………………………………12
3.2.5花鍵套……………………………………………………………………13
3.2.6密封圈座…………………………………………………………………14
3.2.7輸出花鍵軸……………………………………………………………14
3.2.8輸出軸套筒……………………………………………………………15
3.2.9銅墊………………………………………………………………………15
3.2.10 1200Nm裝配體…………………………………………………………16
3.3總裝配體其他零件………………………………………………………17
3.3.1彈簧2……………………………………………………………………17
3.3.2彈簧導柱2………………………………………………………………18
3.3.3導軌………………………………………………………………………18
3.3.4底盤（工作臺）……………………………………………………………19
3.3.5底座………………………………………………………………………20
3.3.6地腳墊鐵…………………………………………………………………21
3.3.7地腳墊鐵2………………………………………………………………21
3.3.8地腳螺栓…………………………………………………………………22
3.3.9風扇箱……………………………………………………………………22
3.3.10滑板……………………………………………………………………23
3.3.11機身架……………………………………………………………………23
3.3.12擰緊箱體前封板…………………………………………………………25
3.3.13氣缸………………………………………………………………………25
3.3.14氣缸鏈接頭………………………………………………………………25
3.3.15氣缸連接座………………………………………………………………26
3.3.16輸出套筒2……………………………………………………………26
3.3.17凸緣插銷2………………………………………………………………26
3.3.18凸緣過渡盤2……………………………………………………………27
3.3.19拖鏈支架………………………………………………………………27
3.3.20樣品………………………………………………………………………27
3.3.21止轉鍵……………………………………………………………………28
3.3.22止轉套筒…………………………………………………………………28
3.3.23止轉座……………………………………………………………………28
3.4總裝配圖……………………………………………………………………29
4結論……………………………………………………………………………29
參考文獻…………………………………………………………………………30
致謝………………………………………………………………………………31
基于solidworks的主錐單軸擰緊機設計
摘要：三維模型是物體的三維多邊形表示，通常用計算機或者其它視頻設備進行顯示。顯示的物體是可以是現(xiàn)實世界的實體，也可以是虛構的東西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。三維模型廣泛用于任何使用三維圖形的地方。實際上，它們的應用早于個人電腦上三維圖形的流行。現(xiàn)在，三維模型已經(jīng)用于各種不同領域。本文即為主錐單軸擰緊機的三維建模設計說明書，詳細介紹了機械結構分析和三維建模過程。以此為例，說明三維建模的基本過程。
關鍵詞：三維建模， Solid Works，零件，裝配
The design of the main cone uniaxial tightening machine based on SolidWorks
Abstract：3 d model is 3 d polygonal representation of object, usually use a computer or other video device for display. Shows that can be a real world entity objects, also can be imaginary things, can be small to atoms, can also big to big size. Any physical nature is expressed in 3 d model. 3 d models are widely used in any place using 3 d graphics. In fact, their application as early as in the popularity of personal computer 3 d graphics. Now, 3 d model has been used in various fields. This article mainly single cone shaft screw machine 3 d modeling design specifications, detailed introduces the mechanical structure analysis and 3 d modeling process. So, for example, explain the basic process of 3 d modeling. Keywords: Three-dimensional modeling，CAD，Solid Works，part, assembly parts，coordinate
1 前言
1.1 三維建模
三維模型是物體的三維多邊形表示，通常用計算機或者其它視頻設備進行顯示。顯示的物體是可以是現(xiàn)實世界的實體，也可以是虛構的東西，既可以小到原子，也可以大到很大的尺寸。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。
三維模型經(jīng)常用三維建模工具這種專門的軟件生成，但是也可以用其它方法生成。作為點和其它信息集合的數(shù)據(jù)，三維模型可以手工生成，也可以按照一定的算法生成。盡管通常按照虛擬的方式存在于計算機或者計算機文件中，但是在紙上描述的類似模型也可以認為是三維模型。
三維模型廣泛用任何使用三維圖形的地方。實際上，它們的應用早于個人電腦上三維圖形的流行。許多計算機游戲使用預先渲染的三維模型圖像作為sprite用于實時計算機渲染。
現(xiàn)在，三維模型已經(jīng)用于各種不同的領域。在醫(yī)療行業(yè)使用它們制作器官的精確模型；電影行業(yè)將它們用于活動的人物、物體以及現(xiàn)實電影；視頻游戲產(chǎn)業(yè)將它們作為計算機與視頻游戲中的資源；在科學領域將它們作為化合物的精確模型；建筑業(yè)將它們用來展示提議的建筑物或者風景表現(xiàn)；工程界將它們用于設計新設備、交通工具、結構以及其它應用領域；在最近幾十年，地球科學領域開始構建三維地質(zhì)模型。
三維模型本身是不可見的，可以根據(jù)簡單的線框在不同細節(jié)層次渲染的或者用不同方法進行明暗描繪（shaded）。但是，許多三維模型使用紋理進行覆蓋，將紋理排列放到三維模型上的過程稱作紋理映射。紋理就是一個圖像，但是它可以讓模型更加細致并且看起來更加真實。例如，一個人的三維模型如果帶有皮膚與服裝的紋理那么看起來就比簡單的單色模型或者是線框模型更加真實。
除了紋理之外，其它一些效果也可以用于三維模型以增加真實感。例如，可以調(diào)整曲面法線以實現(xiàn)它們的照亮效果，一些曲面可以使用凸凹紋理映射方法以及其它一些立體渲染的技巧。
三維模型經(jīng)常做成動畫，例如，在故事片電影以及計算機與視頻游戲中大量地應用三維模型。它們可以在三維建模工具中使用或者單獨使用。為了容易形成動畫，通常在模型中加入一些額外的數(shù)據(jù)，例如，一些人類或者動物的三維模型中有完整的骨骼系統(tǒng)，這樣運動時看起來會更加真實，并且可以通過關節(jié)與骨骼控制運動。
目前，在市場上可以看到許多優(yōu)秀建模軟件，比較知名的有3DMAX, SoftImage, Maya以及AutoCAD等等。它們的共同特點是利用一些基本的幾何元素，如立方體、球體等，通過一系列幾何操作，如平移、旋轉、拉伸以及布爾運算等來構建復雜的幾何場景。利用建模軟件構建三維模型主要包括幾何建模(Geometric Modeling)、行為建模(KinematicModeling)、物理建模(Physical Modeling)、對象特性建模(Object Behavior)以及模型切分(Model Segmentation)等。其中，幾何建模的創(chuàng)建與描述，是虛擬場景造型的重點。
1.2 CAD與Solid Works
計算機輔助設計(CAD-Computer Aided Design)指利用計算機及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作。 在設計中通常要用計算機對不同方案進行大量的計算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設計信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計算機的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設計人員通常用草圖開始設計，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計算機完成；由計算機自動產(chǎn)生的設計結果，可以快速作出圖形，使設計人員及時對設計作出判斷和修改；利用計算機可以進行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉等有關的圖形數(shù)據(jù)加工工作。
SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，由于技術創(chuàng)新符合CAD技術的發(fā)展潮流和趨勢，SolidWorks公司于兩年間成為CAD/CAM產(chǎn)業(yè)中獲利最高的公司。良好的財務狀況和用戶支持使得SolidWorks每年都有數(shù)十乃至數(shù)百項的技術創(chuàng)新，公司也獲得了很多榮譽。該系統(tǒng)在1995-1999年獲得全球微機平臺CAD系統(tǒng)評比第一名；從1995年至今，已經(jīng)累計獲得十七項國際大獎，其中僅從1999年起，美國權威的CAD專業(yè)雜志CADENCE連續(xù)4年授予SolidWorks最佳編輯獎，以表彰SolidWorks的創(chuàng)新、活力和簡明。至此，SolidWorks所遵循的易用、穩(wěn)定和創(chuàng)新三大原則得到了全面的落實和證明，使用它，設計師大大縮短了設計時間，產(chǎn)品快速、高效地投向了市場。
由于SolidWorks出色的技術和市場表現(xiàn)，不僅成為CAD行業(yè)的一顆耀眼的明星，也成為華爾街青睞的對象。終于在1997年由法國達索公司以三億一千萬美元的高額市值將SolidWorks全資并購。公司原來的風險投資商和股東，以一千三百萬美元的風險投資，獲得了高額的回報，創(chuàng)造了CAD行業(yè)的世界紀錄。并購后的SolidWorks以原來的品牌和管理技術隊伍繼續(xù)獨立運作，成為CAD行業(yè)一家高素質(zhì)的專業(yè)化公司，SolidWorks三維機械設計軟件也成為達索企業(yè)中最具競爭力的CAD產(chǎn)品。
由于使用了Windows OLE技術、直觀式設計技術、先進的parasolid內(nèi)核（由劍橋提供）以及良好的與第三方軟件的集成技術，SolidWorks成為全球裝機量最大、最好用的軟件。資料顯示，目前全球發(fā)放的SolidWorks軟件使用許可約28萬，涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫(yī)療器械、娛樂工業(yè)、日用品/消費品、離散制造等分布于全球100多個國家的約3萬1千家企業(yè)。在教育市場上，每年來自全球4，300所教育機構的近145，000名學生通過SolidWorks的培訓課程。
據(jù)世界上著名的人才網(wǎng)站檢索，與其它3D CAD系統(tǒng)相比，與SolidWorks相關的招聘廣告比其它軟件的總合還要多，這比較客觀地說明了越來越多的工程師使用SolidWorks，越來越多的企業(yè)雇傭SolidWorks人才。據(jù)統(tǒng)計，全世界用戶每年使用SolidWorks的時間已達5500萬小時。
在美國，包括麻省理工學院（MIT）、斯坦福大學等在內(nèi)的著名大學已經(jīng)把SolidWorks列為制造專業(yè)的必修課，國內(nèi)的一些大學（教育機構）如清華大學、哈爾濱工業(yè)大學、北京航空航天大學、大連理工大學、北京理工大學、上海教育局等也在應用SolidWorks進行教學。
1.3 建模工具選擇
Solidworks軟件功能強大，組件繁多。 Solidworks 功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新是SolidWorks 的三大特點，使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks 能夠提供不同的設計方案、減少設計過程中的錯誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks 不僅提供如此強大的功能，同時對每個工程師和設計者來說，操作簡單方便、易學易用。
對于熟悉微軟的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來搞設計了。SolidWorks獨有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內(nèi)完成大型裝配設計。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用戶能在比較短的時間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場。
在目前市場上所見到的三維CAD解決方案中，SolidWorks是設計過程比較簡便而方便的軟件之一。美國著名咨詢公司Daratech所評論：“在基于Windows平臺的三維CAD軟件中，SolidWorks是最著名的品牌，是市場快速增長的領導者”。
綜上，使用Solid Works建模軟件。
2 二維圖紙分析【1】
擰緊系統(tǒng)的機械系統(tǒng)由主要六部分組成：1、反力矩裝置；2、擰緊軸安裝箱；3、擰緊軸；4、滑板裝置；5、氣路系統(tǒng) ；6、機架。
結構總體如下所示：
圖1 擰緊機總圖
Fig .l The drawing of tighten the machine assemble
2.1反力矩裝置【2】
反力矩裝置是起到平衡扭矩的作用。當擰緊套筒套在鎖緊螺母上將鎖緊螺母擰到主錐上時，需要套筒帶動鎖緊螺母旋轉，而主錐不旋轉。主錐是通過花鍵與凸緣總成配合的，因此只要將凸緣總成固定不轉，主錐就不轉。反力矩裝置是起平衡扭矩的作用的實質(zhì)就是使凸緣不轉。
圖2 反力矩裝置
Fig. 2 Reverse torque device
反力矩裝置由反力臂座、反力套筒、反力鍵、凸緣過度盤、反力銷、彈簧和彈簧導柱等組成。反力臂座通過螺釘安裝在擰緊軸安裝箱的下部，隨擰緊軸安裝箱沿直線導軌上下移動，這樣就可以帶動反力套筒、反力鍵、凸緣過度盤等上下移動。彈簧和彈簧導柱可以使得反力套筒壓緊在凸緣過度盤上，隨著反力臂座的轉動，通過兩個反力銷帶動反力套筒旋轉，反力套筒上的凸部就插入凸緣過度盤的凹部，凸緣過度盤又通過反力銷固定在主錐的凸緣總成上。
圖4 反力臂座圖
Fig. 4 The drawing of lever block diagram
圖3 反力套筒圖
Fig. 3 The drawing of power socket figure
此圓周在反力臂座中，可上下移動
反力鍵固定孔，兩鍵成120°分布
stretch resection sketch