分析气动肌腱驱动的基于杆件-铰杆的对称夹具系统设计

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1、2012年4月机床与液压Apr．2012第40卷第8期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．8DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．08．039气动肌腱驱动的基于杆件一铰杆的对称夹具系统设计秦培亮，钟康民(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：利用气动肌腱代替传统的刚性气缸，与杠杆一铰杆增力机构进行巧妙的对称组合，可以代替传统液压夹具，具有结构紧凑、输出力大、无污染的优点。在此基础上，设计4种气动肌腱驱动的基于杆件一铰杆的对称夹具，分别介绍其工

2、作原理，并给出相应的力学计算公式。关键词：夹具；气动肌腱；绿色介质；杆件一铰杆中图分类号：TH112；TG756文献标识码：B文章编号：1001—3881(2012)8—105—2DesignofSymmetricFixtureSystemBasedonLever-toggleDrivenbyPneumaticMuscleQINPeiliang．ZHONGKangmin(1．SuzhouPolytechnicInstituteofAgriculture，SuzhouJiangsu215008，China；2．SchoolofMechanicalandEle

3、ctronicEngineering，SoochowUniversity，SuzhouJiangsu215021，China)Abstract：Thefixturethatusingpneumaticmuscleinsteadoftraditionalrigidpneumaticcylinderandlever—toggleforce-amplifiedmechanismcanreplacehydraulicfixture．Ithasmanyadvantagessuchaslargeoutputforceandnopollution．Fourtypesof

4、symmetricfixturebasedonlever—toggledrivenbypneumaticmusclewereinnovated．Theworkingprinciplesandmechanicscalculatingformulaeofthefourmechanismswereshown．Keywords：Fixture；Pneumaticmuscle；Greenmedium；Lever—toggle气动肌腱不是一根普通的橡胶管，而是一个高效果显著、力传递效率高等显著优点，在机械工程领域的能量转换器，无相对运动构件，无易损件，无泄漏得到了广泛

5、的应用。通过杠杆一铰杆增力机构巧妙现象，相对于传统的刚性气缸，具有输出力／直径比灵活的对称组合，构成应用在不同场合的夹具。大，输出力／重量比大的突出优点，缺点是只能提供2气动肌腱驱动的基于一般杠杆一铰杆的对称夹拉力，而不能提供推力，但是其能产生相当于同直径具气缸数倍的拉伸力。近年来，陆续出现了以气动肌气动肌腱与一般杠杆一铰杆增力机构进行串联组腱代替传统刚性气缸的传动技术，将气动肌腱与杠合，能得到许多形式的气动一机械复合传动夹紧装杆一铰杆增力机构进行巧妙的组合，可以大大简化系置。作者创新设计了2种气动一机械复合传动装置，统结构，在需要有较大输出力并且结构尺寸

6、受限制的结合图对它们进行分析与比较，并分别给出其相应的场合，有较好的应用。文献[2]提出基于气动肌腱力学计算公式。与机械增力机构的夹具系统，作者在此基础上，根据气动肌腱驱动的基于一般杠杆一铰杆的对中夹紧科学美学的对称性理念，创新设计了4种以气动装置的工作原理如图1所示，该装置由气动肌腱、一肌腱为驱动源，通过杠杆一铰杆增力机构进行增力的般杠杆、铰杆机构以及力输出件组成。当压缩空气进对称夹具。入气动肌腱内部后，该气动肌腱产生收缩力，收1杠杆一铰杆增力机构特点缩力F．通过柔索传递到铰杆机构，通过铰杆机构的在力的作用下能绕着一固定点转动的硬杆就叫杠角度效应进行第一

7、次力放大，再通过杠杆的长度效应杆，杠杆分为一般杠杆、恒增力杠杆和恒减力杠杆，进行第二次力放大，使收缩力传递到力输出件上，从杠杆可以是直的，也可以是弯曲的，杠杆机构主要利而夹紧工件，进行压力加工。而气动肌腱在压缩空气用长度效应进行工作。铰杆增力机构是一种仿生机撤除后恢复到松弛状态，工件上的作用力也就消失构，主要利用角度效应进行工作，因其具有力放大效了，工件被松开。收稿日期：2011—04—01作者简介：秦培亮(1981一)，男，硕士研究生，主要从事机械设计及制造方面的教学与研究。E—mail：qp15560@126．eom。·106·机床与液压第40卷77为

8、杠杆的传递效率，通常取0．97；为铰杆的理论压力角(见图1)；为铰