液压-机械复合夹紧装置.pdf

Function Unit为能件
液压-机械复合夹紧装置
盛小明李欣钟康民
苏州大学机电工程学院,江苏苏州21.5021)
摘要:提出了以可装配式内置齿条活塞与曲柄连杆机构组合得到液压-机械复合夹紧装置的创新设计
理念,给出了具体设计案例和力学计算公式。案例说明,内置齿条活塞杆与曲柄连杆机构组合构成
的液压一机械复合夹紧装置,具有高性能、高灵活性、短开发周期、低生产成本的特点
关键词:复合夹紧装置内置活塞液压缸曲柄连杆机构
Hydraulic-mechanical Composite Clamping Device
SHENG Xiaoming, LI Xin, ZHONG Kangmin
School of Mechanical and Electronic Engineering, Soochow University, Suzhou 215021, CIIN
Abstract An innovative design s n routed in this paper that composite clamping device is based on piston-rod
built-in hydraulic cylinder and crank-link mechanism. The calculating formulas of composite clamping
device are given and characteristic features of these devices are analysed. By this means relevant prod-
ucts with advantages of low cost, high capability and Lexibility and short empolder period will be ob
tained in practice
Keywords Composite Clamping Device; Pison-rod Built-in; draulic Cylinder; Crank-link Mechanism
随着各种设备对液压执行元件产品多样性、个性
为了使内置活塞杆式液压缸满足离性能、高灵渐
化要求的增高,需要根据不同用途、条件和性能对产品性、短开发周期、低成本的可重构设计理念,这里提出
进行设计制造。市场对产品需求的变化越来越快,开了内置装配式齿条活塞杆液压缸的设计思想,其特点
发周期缩短,产品的复杂性增加,能够快速设计和制造是:在不改变缸体、活塞结构与尺寸的前提下,即缸体
出符合上述要求的产品变得十分重要。
塞是可以重复利用的条件下,只需改变齿条式活塞
液压-机裓复合夹紧装置可以适应各种不同机械杆与齿轮的结构尺寸,即进行尺寸重构,就可满足不同
设备的需求,满足自动化设备模块化、可重用性、兼容的运动与力输出的要求
性和多种需求的特点,以较小技术复杂性实现较大的
复合夹紧装置功能多样化。
2基于装配式齿条活塞杆的液压-机械复合
本文提出的基于内置齿条活塞杆式液压缸与曲柄
夹紧装置
迕杆机构的复合夹紧装置,具有利用现有产品模块,形2.1外接正交曲柄连杆机构的液压一机械复合夹紧
成新产品的能力,使产品生产周期缩短,实现高质量
装置
大规模、快速、经济地响应市场的需求。
图1所示的装置,是在内置装配式齿条活骞杆液
1可装配液压一机械复合夹紧装置的设计思压缸的基本结构上,外接一个正交曲柄连杆增力机构
进行力的传递、放大与输出
想
上述夹紧装置的输出力为
常见的内置齿条式活塞杆液压缸,其优点是刚性
Ta pacosα
好、结构紧凑,但需通过串接其它机构オ能输出力与运
mp 4rsin(a 9
动,如通过齿条一齿轮机构来实现输出往复摆动运动。式中:R为齿轮节圆半径;r为曲柄与齿轮铰接中心至
很多设计人员将齿条与活塞设计成氅体式,使得这种齿轮几何中心的距离;a为连杆机构的理论压力角(如
结构液压缸,只能适用于单一用途,而不能适应不同用图1所示);为传动角,q= arcsin(lina/r),(为连杆
途、不同使用条件、不同性能的需求
的两个铰接中心之间的距离);mc为液压缸的机械效
刻北も
2010年第2期
功能部件
Function Units
率;ηw为曲柄连杆机构的机械效率。曲柄连杆机构的
实际増力系数。的计算公式为
rsln(?+p
公式(2)显示,当压力角a和传动角φ较小时,其
实际增力系数,远大于1,即内置装配式齿条活塞杆
液压缸在外接一个正交曲柄连杆增力机构后,可以将
输出件
活塞的输人力放大若千倍。
X
曲柄连杆机构
力输出件
图2外接对称曲辆连将机构的液压
曲柄连杆机构
机复合关装怪
合曲柄连杆机械增力机构,设计了液压一机械复合夹
紧装置,以满足各种自动化设备对输出力的需求。其
特点是
(1)所设计的液压一机械复合夹紧装置具有较大
的力放大系数,而且结构对称摩擦力小,可以用较低的
液压输入压力得到较大的输出力,从而达到降低功率
消耗、降低设备成本的目的。
(2)该液压-机械复合夹紧装置,通过改变内置多
功能活塞枰、机械增力机枃,还可以进行更多的设计和
图1外接曲柄连杆杌枃的蒞压
机横复合夹紧装置
扩展,得到更多种类的液压一机械复合夹紧装置,以适
2.2外接对称曲柄连杆机构液压一机械复合夹紧装应各种不同自动化机棫设备的需求。
(3)该液压-机械复合夹紧装置,实现了以低的重
图1装置由于结构不对称,活塞与力输出件都因纽成本、短开发周期得到具有高性能、高灵活性的可重
构产品,以满足市场对产品需求的变化越来越快、产品
承受径向力而造成较大的摩擦损失。为改变该状态
在保持活塞鍇构不变的基础上,将内置活塞杄设计戍性能要求越来越高的特点
双面齿条式,得到图2外接对称曲柄连杆机构的液压
参考文献
盛小明,钟康民,基于图定式无活塞缸驱动的增力夹紧机构[J]J
机械复合夹紧装置。该裝装置的显著特点是:结构布
机械制遣,2005,43(10):71-72
局对称,活塞与力输出件的径向受力对称、平衡,所以2王维,钟民。基于无杆活塞缸的双向对巾夹紧装置[J.机械制造
活塞与缸体内壁之间、力输出件与其导向孔之间,理论
上不存在偏載产生的摩擦力,实际摩擦力也很小,从而
柏青,钟康民,基于无杆活塞气缸的气一液复合传动增压装置[J]流
改善了图1结构中活塞和缸体之间单边磨损的状态。
体传动与控制,2006(10):31~35
图1所示装置与图2所示装置的力学计算公式是
第一作者:鹽小明,女,1960年生,硕士,高级工程
完全一致的。但是,图2所示装置由于活塞与力输出
师,主要从事液压与气压传动的教学与研究工作,已发
件受力对称、平衡,其力传递效率7x的值,要显著高于表论文近20篇。
图1所示装置,其使用寿命也将得到相应提高。
(编辑蔡云生
收稿日期:2009-04-10)
3结语
文号:10245
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本文以内置齿条活塞杆式液斥缸为基本结构,配
年知2期