产

品

简

介

一、产品背景

在工业生产及日常应用场景中，夹具和滚轮均为常用工具，但各自存在一定局限性。夹具虽能固定加工对象，然而当固定物需移动时操作极为不便；滚轮虽在运动方面优势显著，但缺乏固定物体的能力。鉴于此，研发一种既能夹牢物体，又能快速移动，且可在不同应用情景下拆分重组的工具成为迫切需求。这种工具旨在融合夹具与滚轮的优势，克服两者的不足，以满足多样化的使用场景，提高工作效率和便利性。

二、结构说明

导轨快拆式夹具滚轮由夹具和滚轮两部分构成，整体结构设计精巧，各部件协同工作，确保产品性能。

夹具部分

采用D型设计，能够有效固定不同形状的物体。其结构考虑了物体固定的稳定性和可靠性，通过合理的力学设计，保证在夹紧物体时能够承受一定的外力而不发生松动。

夹具与其他部件的连接设计巧妙，通过螺纹杆等部件与导轨相连，使得夹具能够在导轨上进行精确的位置调整，以适应不同尺寸和形状的物体固定需求。

滚轮部分

滚轮具备全方位转动的能力，采用优质材料制作，确保其在运动过程中的顺畅性和耐用性。轮体支架为滚轮提供了稳定的支撑结构，使其能够承受一定的重量和压力。

滚轮与夹具之间通过可拆卸的连接结构相连，这种连接结构既保证了两者在组合使用时的紧密性，又便于在不需要滚轮功能时进行拆分，体现了产品的灵活性和多功能性。

连接结构

包括导轨一、导轨二以及快拆把手等部件。导轨为夹具和滚轮的组合提供了导向和支撑作用，确保两者在相对运动过程中的准确性和稳定性。

快拆把手则是实现夹具和滚轮快速拆分和组合的关键部件，其设计符合人体工程学原理，操作方便快捷，用户只需简单操作即可完成夹具和滚轮的拆分或组合，提高了工作效率。

紧固螺栓等部件进一步增强了整个结构的稳定性，确保在使用过程中各个部件之间的连接牢固可靠，不会出现松动或脱落等情况。

 三、功能与使用说明

功能特点

固定功能：夹具部分能够牢固地固定各种物体，无论是在加工过程中还是在运输过程中，都能确保物体的位置稳定，避免因晃动或移动而影响工作质量或造成安全隐患。

移动功能：滚轮部分使得整个装置具备良好的移动性能，能够在不同的平面上顺畅地移动，方便将固定好的物体运输到指定位置，提高了工作效率和便利性。

拆分重组功能：产品独特的可拆卸结构设计，使得夹具和滚轮可以根据实际需求进行拆分和重组。在需要固定物体时，可以单独使用夹具；在需要移动物体时，将滚轮与夹具组合即可，这种灵活性使得产品能够适应多种不同的工作场景。

使用方法

固定物体：首先将物体放置在夹具中，通过调节螺纹杆等部件，使夹具夹紧物体。在夹紧过程中，要注意根据物体的形状和尺寸调整夹具的位置和夹紧力度，确保物体被牢固固定。

组合滚轮：当需要移动物体时，将滚轮通过快拆把手与夹具进行组合。确保滚轮与夹具之间的连接牢固，并且导轨等部件安装正确，以保证在移动过程中整个装置的稳定性和顺畅性。

移动运输：在组合好滚轮后，通过推动或拉动装置，利用滚轮的转动实现物体的移动运输。在移动过程中，要注意保持装置的平衡，避免因过度倾斜或受力不均而导致物体掉落或装置损坏。

拆分存放：当完成运输任务后，如果不再需要滚轮功能，可以通过快拆把手将滚轮与夹具拆分，分别存放，以便下次使用。

设

计

说

明

导轨快拆式夹具滚轮是一种可拆式，多功能，使用方便的夹具。它分为夹具和滚轮两个部分，上部分为夹具，下部分为滚轮，使用时需将滚轮与夹具组合起来，以实现物品的多用性，实用性和完整性。

导轨快拆式夹具滚轮之间的结构连接是设计和制作的难点。在设计过程中，我们通过应用物场分析和阿奇舒勒矛盾矩阵找出了所需要的发明原理，并得到了能有效解决系统冲突的技术方案，最终设计制作出了这款实用价值较高的新型夹具滚轮混合结构。

系统工作原理：此导轨夹具式滚轮采用组合、嵌套的原理，使两部分相互结合，实现多用性。

设计原理

1. 滚动摩擦原理

采用滚轮结构，使夹具与导轨之间的摩擦形式由滑动摩擦转变为滚动摩擦。通过在滚轮内安装轴承，当夹具在导轨上移动时，滚轮围绕轴承中心旋转，大大降低了摩擦力，从而实现夹具的轻松、顺畅移动，减少了能量损耗，并延长了导轨和夹具的使用寿命。

2. 快拆连接原理

设计专门的快拆连接结构，利用如插销、卡扣、快速螺纹等装置，实现夹具与导轨之间快速、简便的安装与拆卸操作。这些连接结构基于弹性变形、插拔配合或快速旋拧等机制，在确保连接牢固性的同时，满足快速更换夹具的需求。

设计方案

（一）滚轮主体设计

（二）1. 尺寸设计 直径：综合考虑夹具的移动速度要求、承载能力以及导轨的长度等因素确定滚轮直径。较大直径的滚轮在相同转速下滚动距离更远，有利于提高夹具的移动效率，但需兼顾导轨安装空间的限制。一般根据实际应用场景，直径取值范围在[X]mm至[Y]mm之间。

（三）宽度：根据导轨的宽度以及夹具所需的稳定性来确定滚轮宽度。足够的宽度能保证滚轮与导轨有良好的接触面积，以承载夹具的重量和工作负载，防止出现局部应力过大导致滚轮或导轨损坏的情况。通常宽度取值在[M]mm至[N]mm之间。

2. 材料选择

选用优质的轴承钢（如GCr15）作为滚轮主体材料，其具有较高的硬度、良好的耐磨性和韧性。经过适当的热处理工艺（如淬火和回火），可进一步提高表面硬度，增强滚轮的抗磨损能力，以满足长时间、高强度的使用要求。

3. 轴承配置

在滚轮内部安装深沟球轴承，其具有摩擦系数小、极限转速高、结构简单等优点。根据滚轮的尺寸和承载能力需求，选择合适规格的深沟球轴承，如[具体轴承型号]，以确保滚轮转动灵活顺畅，同时能够承受夹具在移动过程中产生的径向力和一定的轴向力。

将其制作成可拆卸为两部分的装置，可以保证其良好的操作性和多用性。在机械场的作用下，夹具和滚轮通过可拆卸把手连结，保持了良好的稳定性。

产

品

特

色

目前本产品夹具滚轮已经申报1个发明专利，未来还将会申请2-4个新型专利，而且已成功设计并制造出了相应的产品。

在初步分析阶段，受当连通上下两个装置时，D型夹具会被滚轮影响这一问题的影响，我们确立了采用焊接的方法将两部分连接，且采用鱼骨导轨的解决方案，但这会限制滚轮的多方位转动,而且持续使用时，导轨连接处容易滑动，使两部分脱落。

图：导轨夹具式滚轮连接结构图

图中结构：1为推杆，2为螺纹杆，3为导轨一，4为快拆把手，5为导轨二，6为轮体支架，7为滚轮，8为紧固螺栓。

经过进一步的分析，我们最终采用技术方案设计的连接装置如图所示，其工作过程为：在搬运物体时，通过调节1（螺纹杆）来实现抬高2（推杆），从而可以将物体实现固定。在鱼骨导轨的确切定位之下，以其强劲的紧固能力和4处的紧固装置可以避免上部分与滚轮脱离。在固定完成后，可以通过推运物体来实现运输。

本技术方案解决了系统原有的技术矛盾及物理矛盾，且具有较高的创新性和实用性。可以证明，该连接装置结构简单、可操作性强，并且具有良好的运输性能。

一、创新性

 结构创新

采用独特的夹具与滚轮可拆卸组合结构，打破了传统夹具和滚轮单一功能的局限。这种结构设计在保证产品基本功能的同时，增加了产品的灵活性和多功能性，使其能够更好地适应不同的工作场景和用户需求。

导轨的设计以及与夹具和滚轮的连接方式也是创新之处。导轨不仅为夹具和滚轮的相对运动提供了导向和支撑，还通过合理的结构设计提高了整个装置的稳定性和准确性，确保在固定和移动物体过程中能够达到良好的效果。

创新方法应用

在产品的设计过程中，应用了物场分析和阿奇舒勒矛盾矩阵等创新方法。通过物场分析确定了系统的技术冲突，即夹具的固定功能与滚轮的移动功能之间的矛盾，以及结构稳定性与装置复杂性、多用性与装置复杂性、结构稳定性与可维修性、多用性与可维修性等多方面的矛盾。

利用阿奇舒勒矛盾矩阵找出了可能需要的发明原理，并根据这些原理形成了不同的解决方案。例如，针对结构稳定性与装置复杂性的矛盾，考虑了抽取原理、物理/化学状态变化原理、变害为利原理和复制原理等，并最终确定了复制原理（使用更简单、更便宜的复制品代替难以获得的、昂贵的、复杂的、易碎的物体）作为可行的解决方案之一。这种创新方法的应用使得产品的设计更加科学合理，能够有效地解决实际问题，提高产品的性能和竞争力。

二、可行性

技术可行性

从产品的结构设计来看，各个部件的设计和制造均基于现有的成熟技术。夹具的设计采用了常见的力学原理和制造工艺，能够保证其固定功能的实现；滚轮的设计和制造也遵循了相关的机械原理和材料科学知识，确保其转动性能和耐用性。

连接结构的设计合理，采用了导轨、快拆把手和紧固螺栓等部件，这些部件的制造和安装技术已经非常成熟，能够保证整个装置在使用过程中的稳定性和可靠性。同时，在设计过程中考虑了不同部件之间的兼容性和配合精度，确保各个部件能够协同工作，实现产品的预期功能。

经济可行性

在材料选择方面，产品选用了常见且价格合理的材料，既保证了产品的质量和性能，又控制了生产成本。例如，夹具和滚轮的主体材料可以选用优质的金属或塑料材料，这些材料具有良好的强度和耐用性，同时价格相对较为亲民。

在生产制造过程中，由于产品的结构设计合理，各个部件的制造工艺相对简单，不需要过于复杂的生产设备和技术，因此可以有效地降低生产成本。此外，产品的可拆卸结构设计也有利于产品的维修和更换部件，降低了使用过程中的维护成本，提高了产品的经济性和实用性。

 三、完整性

功能完整性

产品具备固定、移动和拆分重组等多种功能，这些功能相互配合，形成了一个完整的功能体系。无论是在工业生产中的加工和运输环节，还是在日常的物品搬运和整理过程中，产品都能够满足用户的各种需求，提供全面的解决方案。

从固定功能到移动功能的转换过程自然流畅，用户可以根据实际需求轻松地在两种功能之间进行切换，无需复杂的操作和调整。这种功能完整性使得产品具有较高的实用性和用户满意度。

结构完整性

产品的各个部件之间的连接紧密，结构设计合理，形成了一个完整的结构体。夹具、滚轮以及连接结构等各个部分相互依存、相互作用，共同构成了一个稳定可靠的整体。

在设计过程中考虑了结构的强度和稳定性，通过合理的力学计算和结构优化，确保产品在承受一定的外力和负荷时不会出现变形、断裂或松动等情况。这种结构完整性保证了产品的质量和使用寿命，提高了产品的可靠性和安全性。

四、规范性

设计规范

产品的设计遵循了相关的机械设计规范和标准。从夹具的尺寸和形状设计，到滚轮的转动性能和承载能力设计，再到连接结构的强度和稳定性设计，都严格按照行业标准和规范进行。

在设计过程中，考虑了人体工程学原理，例如快拆把手的设计符合人体手部的操作习惯，方便用户使用，提高了产品的操作性和用户体验。同时，产品的外观设计也注重简洁美观，符合现代工业设计的审美要求。

生产规范

在生产制造过程中，严格按照质量管理体系和生产工艺标准进行操作。从原材料的采购和检验，到各个部件的加工和制造，再到产品的组装和调试，每一个环节都有严格的质量控制和检验标准。

确保产品的质量符合相关的国家标准和行业标准，保证产品的性能稳定可靠，能够满足用户的需求。这种规范性的生产过程不仅提高了产品的质量，也增强了产品的市场竞争力。