基于杠杆-toggle增力机构气动肌腱驱动的夹具系统.pdf

基于杠杆- -toggle增力机构气动肌腱驱动的夹具系统
口秦培亮
口钟康民2
1.苏州农业职业技术学院江苏苏州215008
2.苏州大学机电学院江苏苏州215021
摘要:介绍了4种新型的基于杠杆-tog!e増力机构气动肌腱驱効的夹具,对其工作原理进行了分析,并分别给出
原理图,还计算了输出力。用气动肌腱代替传统的刚性气缸,可以消除液压传动央具容易产生的污染,而且結构更紧凑,输
出力大,无污染,是夹具设计绿色化的一种尝试。
关键词:夹具气动肌腱杠杆一铰杆
中图分类号:TH112,TG756
文献标识码:B
文章编号:1000-4998(201)10-0083-02
使用气动肌腱代替刚性气缸,将气动肌腱与杠杆
铰杆増力机构进行巧妙的组合,在需要有较大增力但结
构尺寸有限的场合,有较好的适应性。文献[1]曾提出基
于气动肌腱与机械增力机构的夹具系统,本文在此基础
上设计了4种以气动肌腱作为驱动源,通过杠杆一铰杆
增力机构进行增カ的夹具。气动肌腱是一种高效的能
量转换器,无相对运动构件,无易损件,无泄漏现象,相对
于传统的刚性气缸,具有输出力/直径比大,输出力/重量
比大的突出优点,能产生相当于同直径气缸数倍的拉
伸力,其缺点是只能提供拉力,而不能提供推力。
1气动肌腱驱动的基于一般杠杆- toggle增力
▲图1气动肌腱驱动的基于ー般杠杆- toggle增力机
构的单点夹紧装置
机构的夹紧装置
生收缩力F,通过铰杆间的角度效应进行一次力放大,
3种结构形式的气动肌腱驱动的基于一般杠杆ー再通过一般杠杆的长度效应将力进行二次放大,从而
toggle增力机构的单点夹紧装置的工作原理分别如图使杠杆的另一端输出力F,压紧工件。
1、图2、图3所示。夹紧装置均由气动肌腱、一般杠杆
为方便计算和比较,引人力放大因数的概念,力放
toggle增力机构组成。这3种结构形式的夹具,工作原大因数是杠杆- toggle増力机构的输出力与输入力的
理相同,当压缩空气进入气动肌腱内部后,气动肌腱产比值,不考虑摩擦损失的为理论力放大因数,用表
示,考虑摩擦损失的为实际力放大因数,用表示。
收稿日期:2011年4月
图1所示装置的理论力放大因数和实际力放大因
x
GO X102 Z1O
GIZ-53.5
X72ANG=135倒角
GO Z10
C0Z10
X300 Z300 M9 MS
X300Z300
M30
T4D1/2.6mm宽槽刀
C0X112Z5
4结束语
新工装结构紧凑,装夹迅速,可靠,定位准确。采用
C1X115.3FO.1
新工艺后,该活塞零件的同轴度能达到要求。新工艺工
C0X110
装操作和制造简单,适合大批量生产。产品质量稳定,
Z10
大大提高了加工效率,取得了可观的经济效益。公
X300Z300
T5D5∥/5.5mm宽内孔端面槽刀
编辑丁罡)
机械制造49卷第566期
2011108
F,コ
F;
▲图2气动肌腱驱动的基于曲杠杆?图3气动肌腱驱动的基于曲杠杆- toggle 1增
▲图4气动肌腱驱动的基于恒增力杠杆
-toge增力机构的向外夹紧装置
力机构的向内夹紧装置
toggle增力机构的夹紧装置
数的计算公式分别为:
考虑到实际情況,在夹紧装置整体尺寸不变时,使
(1)用恒增力杠杆可以使杠杆的主动臂变大,因此可以提
F 24, tana
高增力因数。
tan(&+p
3应用举例
式中:R为理论输出力;F。为实际输出力;a为铰杆的
设采用MAS220型号气动肌腱2,气动肌腱收缩
理论压力角(见图1);m为机构的机械传递效率;2为力F=1200N,我们取a=p=5°,并设4=300mm,l2=
杠杆主动臂的长度;为杠杆被动臂的长度p为较杆150mm,m=0.95,代入式(2),可计算得系统的实际増
两铰接处的当量摩擦角,q= arcsin
力因数≈5.39,将其代入式(3),计算得输出力F。≈
(为铰杆两铰支点的中心距x为铰链轴的半径:f6465N,而将上述参数代入式(5),计算得系统的实际
为铰链副的摩擦因数)
增力因数,~8.08,将其代入式(6),计算得输出力F
则
≈9697N,可见增力效果均非常明显,因此可根据具
体的要求选择不同的结构形式。
Hp Ph 2an(c+9)L
(3)
当工件由于受工艺系统空间位置的限制,需要夹4结東语
紧力方向与气动肌腱收缩力方向一致时,可以使用曲
使用气动肌腱作为驱动源,较好地适应了传动技
杠杆来代替直杠杆,如图2、图3所示。其工作原理及术绿色化的发展趋势,本文基于此,使用柔性气动肌腱
カ学计算公式与图1相同
与机械增力机构进行各种串联组合,来代替容易产生
上述两种装置还可以根据具体情况,适当改变杠污染的液压传动,不仅满足了増力性能指标,而且绿色
杆的角度以适应不同位置夹紧的要求,其工作原理及环保无污染,可以广泛应用于需要较大输出力且结构
力学计算与上图相同,不再重复。
尺寸受限制的场合,希望本文能够引起相关领域工程
2气动肌腱驱动的基于恒增力杠杆-togl增技术人员的关注,从而使夹具技术绿色化的研究在现
力机构的夹紧装置
代制造业中得到更广泛的应用。
参考文献
气动肌腱驱动的基于恒増カ杠杆- toggle增力机[1]王明娣,钟康民,左敦稳,等、绿色夹具一基于气动肌腱与
构的夹紧装置的工作原理如图4所示。
该夹紧装置用恒增力杠杆替代了一般杠杄,其理
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论和实际力放大因数的计算公式分别是
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F 24, tan (a+p)
1987:51-52
则:e=i2tan(a+p)、ク
(6)
(编辑功成)
2011/10
机械制造4少卷第S6期N