Chương 1 là yêu cầu cơ bản nhất trong 4 yêu cầu chính đối với khóa đàn hồi. Nó cũng đã được thảo luận trong Chương 2 về ứng dụng và sử dụng các bộ định vị và khóa như các tính năng ràng buộc. Tách rời là mức độ mà việc duy trì lắp ráp có tính năng độc lập với nhau. Nó có các ứng dụng quan trọng để hiểu hành vi khóa và cải thiện hiệu suất khóa.
TẦM QUAN TRỌNG CỦA SỰ RÀNG BUỘC Xem xét ý thức hoặc rõ ràng về các ràng buộc trong các liên kết không phải là thông lệ. Nhiều nhà thiết kế đã quen với việc chỉ định các ốc vít có ren và quen với các thực hành thiết kế cho các liên kết bằng cách sử dụng ốc vít ren. Liên kết có ren đạt được ràng buộc theo cách khá đơn giản: ốc vít được thêm và thắt chặt cho đến khi tải kẹp kết quả đủ để ngăn chặn chuyển động tương đối trong khớp. Sự hạn chế giữa các phần được nối xảy ra tự động và đưa ra quyết định rõ ràng về ràng buộc trong thiết kế tệp đính kèm dây buộc nhanh là không cần thiết.
Một số thực hành thiết kế cho các liên kết sử dụng chất kết dính hoặc các phương pháp khác không phụ thuộc vào tải kẹp tương tự như thiết kế của (snap) nhưng không giống nhau. Có những vấn đề đặc biệt với ảnh chụp không có trong bất kỳ liên kết nào khác. Các nhà thiết kế phải luôn 104 nhận thức được rằng nhiều nguyên tắc thiết kế liên quan đến các phương pháp liên kết khác không hoạt động cho khóa đàn hồi. Quan trọng nhất, và không giống như các ốc vít có ren, không thể kéo căng trong các tính năng nhanh để tạo tải trọng kẹp đáng kể.
Có được tải kẹp thông qua uốn cong tính năng là có thể, nhưng không hiệu quả và không được khuyến khích. Trong mọi trường hợp, vì nhựa có xu hướng giãn ra dưới áp lực, ngay cả khi một số tải kẹp được thiết kế thành một miếng nhựa, cuối cùng nó sẽ thư giãn và tải kẹp sẽ bị mất. Nghệ thuật của thiết kế khóa đàn hồi chỉ đơn giản là thiết kế đường thẳng đó vào giao diện khi bắt đầu. Việc sử dụng đúng các ràng buộc giúp cân bằng giữa các mấu kẹp cần có độ bền, khả năng lắp ráp và đường thẳng với thực tế của sự thay đổi và dung sai của bộ phận.1 Đánh giá ràng buộc Hãy nhớ lại rằng chuyển động của một vật thể trong không gian được mô tả bởi ba chuyển động tịnh tiến và ba chuyển động quay cho tổng số 6 chuyển động (6 bậc tự do).
Trong trường hợp của khóa đàn hồi, đây là cách mô tả mối quan hệ vị trí của phần giao nhau với phần cơ sở. Các tính năng hạn chế được sử dụng để hạn chế chuyển động và loại bỏ một cách có hệ thống các mức độ chuyển động từ phần giao nhau đến giao diện phần cơ sở. Một số người có cảm giác trực quan về các ràng buộc và tự động áp dụng các nguyên tắc ràng buộc vào thiết kế khóa đàn hồi. Đối với những người khác, một sự hiểu biết về ràng buộc phải được phát triển.
Vì các tính năng ràng buộc đang hạn chế phần giao nhau với phần cơ sở, nên các vectơ ràng buộc (nghĩa là tính năng làm việc) được hiển thị trong các thao tác như tác động lên phần giao nhau để ngăn chặn chuyển động của nó. Bởi vì đang thiết kế khóa đàn hồi cho đường với đường, nên lực ấn được biểu thị bằng các vectơ ràng buộc là một khả năng chống lại tải trọng bên ngoài áp dụng cho hệ thống. Nó không phải là một lực thực tế hoặc một lực không đổi được gây ra bởi một tính năng ràng buộc.2 Nguyên tắc ràng buộc Khi xem xét ràng buộc, điều quan trọng là phải phân biệt giữa ràng buộc hoàn hảo và ràng buộc thích hợp. Đối với mục đích học tập, ở đây sẽ giới thiệu và giải thích về các ràng buộc hoàn hảo.
Trong điều kiện 105 ràng buộc hoàn hảo, các lực giữa tất cả các cặp ràng buộc được xác định tĩnh. Nói cách khác, chúng ta có thể tính toán chúng bằng các nguyên tắc cơ học và thống kê mà không phải lo lắng về tỷ lệ lò xo một phần hoặc lực dư thừa. Đối với hầu hết các ứng dụng, việc đạt được các ràng buộc hoàn hảo trong khi tránh sự lỏng lẻo có thể có giữa các phần sẽ yêu cầu dung sai bằng không. Tất nhiên, không bỏ qua một tình huống thường tốn chi phí và thường không thực tế.
Hình học phần phức tạp và tuân thủ một phần cũng tạo ra ràng buộc hoàn hảo khá không thực tế trong thực tế.1 Ràng buộc hoàn hảo Ràng buộc hoàn hảo ngụ ý hiệu quả liên kết hoàn hảo hoặc 100% trong đó ngăn chặn chuyển động của bộ phận bằng cách sử dụng số lượng điểm hạn chế tối thiểu và hệ thống liên kết được xác định tĩnh. Sự hiểu biết về một số đặc điểm của ràng buộc hoàn hảo sẽ cung cấp cơ sở cho khái niệm thực tế hơn về ràng buộc thích hợp. Hãy nhớ lại rằng một mặt phẳng được xác định bởi ba điểm và một đường thẳng là hai điểm và một hệ thống gồm ba, hai và một điểm có thể xác định vị trí một đối tượng một cách hoàn hảo. Một đối tượng trong không gian (phần giao nhau), Hình 4.1a có thể được hạn chế di chuyển trong một bậc tự do bằng cách hạn chế nó tại ba điểm (một mặt phẳng) như trong Hình 4.
Tiếp theo, việc thêm hai điểm vào một phía của đối tượng sẽ hạn chế chuyển động trong một bậc tự do khác, Hình 4. Một điểm duy nhất ở một phía khác của đối tượng sẽ hạn chế chuyển động trong bậc tự do thứ ba, Hình 4. Vị trí đối tượng hiện được xác định chính xác bởi mặt phẳng, đường thẳng và điểm đơn. Điều này có thể chấp nhận được miễn là không có lực nào tác động lên vật thể để di chuyển nó ra khỏi vị trí này.
Trong các sản phẩm, các lực là một phần của thực tế thiết kế, vì vậy không chỉ cần định vị chính xác là cần thiết để hạn chế đối tượng. 106 (a) Một đối tượng hình chữ nhật sẽ (b) Đầu tiên, ba điểm xác định được định vị cho một đối tượng khác một mặt phẳng (c) Thứ hai, hai điểm xác định (d) Thứ ba, một điểm duy nhất một đường thẳng hoàn thành định vị (e) Ngàm khống chế lực ở mặt (f) Các lực khống chế tạo thành định vị một hợp lực FR (g) Trong khóa đàn hồi, các đường bao được giữ chặt bởi định vị Hình 4.1: Ràng buộc đầy đủ Hạn chế bổ sung là cần thiết để giữ đối tượng chống lại mặt phẳng, đường thẳng và điểm. Điều này được thực hiện bằng cách thêm ba lực, mỗi lực tác động để giữ vật ở một trong ba vị trí định vị như trong Hình 4. Ba lực lượng bổ sung này thực hiện một số điều quan trọng khi chúng giữ vật thể chống lại các điểm vị trí đã thiết lập: (1) chúng hạn chế chuyển động dịch ra khỏi các điểm đã thiết lập và (2) chúng loại bỏ tất cả các chuyển động quay khỏi hệ thống.
Năm bậc tự do còn lại bị xóa (hai bậc tịnh tiến và ba bậc quay) và đối tượng hiện bị giới hạn trong tổng số 6 bậc tụ do. Ba lực hạn chế này có thể được hiển thị dưới dạng một lực kết quả FR như trong Hình 4. Lực lượng này phải đủ mạnh để giữ đối tượng chống lại bất kỳ 107 lực lượng bên ngoài nào đang tìm cách di chuyển nó ra khỏi vị trí. Một bu lông đi qua bộ phận dọc theo đường FR và được siết chặt để tạo ra tải kẹp sẽ làm được điều này.
Tuy nhiên, trong trường hợp khóa lắp, sẽ không dựa vào tải kẹp. Các tính năng sẽ không gây ra tải kẹp, nhưng sẽ chống lại chuyển động có thể được đặt một cách chiến lược để chúng chỉ cần chạm vào vật thể (một đường thẳng đến đường thẳng), Hình 4. Điều này thể hiện một khóa đàn hồi ràng buộc hoàn hảo. Chương 3 đã thảo luận về tính cần thiết của các tính năng ràng buộc khoảng cách càng xa càng tốt cho độ bền.
Quy tắc thiết kế đó có thể được xây dựng thêm bằng cách sử dụng ví dụ này về ràng buộc hoàn hảo. Để tối đa hóa lợi thế cơ học cho cường độ và giảm thiểu độ nhạy kích thước theo từng hướng, ba điểm ràng buộc phẳng phải được sắp xếp theo diện tích lớn nhất của vật thể, hai điểm ràng buộc tuyến tính được bố trí theo diện tích lớn nhất tiếp theo của vật thể và điểm đơn chống lại khu vực lớn thứ ba. So sánh tính ổn định vốn có của sự sắp xếp trong Hình 4.2a với sự không ổn định của sự sắp xếp trong Hình 4. Mặc dù cái sau đúng về mặt kỹ thuật đối với sự ràng buộc hoàn hảo, rõ ràng nó thiếu lợi thế cơ học chống lại các lực bên ngoài và sự mạnh mẽ về chiều so với cái trước.
Nếu đối tượng là một khối lập phương và tất cả các cạnh có kích thước bằng nhau thì sao? Một số phán đoán được yêu cầu tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng, nhưng theo quy định, ràng buộc ba điểm sẽ được chọn để chống lại các lực cao nhất hoặc để kiểm soát các kích thước quan trọng nhất. a) Ràng buộc hoàn toàn, định vị b) Ràng buộc hoàn toàn, nhưng độ chắc chắn và ổn định chống lại cứng vững và độ ổn định kém các ngoại lực Hình 4.2: Độ bền của chi tiết, độ cứng vững theo chiều và đặc tính ràng buộc chắc chắn được tối ưu bởi sự sắp xếp các vị trí phù hợp với hình dạng của chi tiết 108 Các nguyên tắc khoảng cách để tối đa hóa độ ổn định của đối tượng đối với các điểm ràng buộc ban đầu cũng đúng với các điểm hạn chế được thêm vào để giữ đối tượng chống lại các điểm ràng buộc. Lưu ý rằng trên thực tế, định vị ba điểm về mặt lý thuyết có thể trông không giống ba điểm và nó không nhất thiết là vị trí tiếp xúc đầu tiên giữa các bộ phận liên kết và cơ sở cũng không nhất thiết phải là định vị hạn chế nhất.2 Ràng buộc đúng Ràng buộc hoàn hảo là lý tưởng. Trong thực tế, thiết kế khóa đàn hồi là một sự thỏa hiệp giữa ràng buộc hoàn hảo và thực tế của một ứng dụng nhất định.