钳口夹紧机构的优化设计.pdf

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1、重型机械·45·钳口夹紧机构的优化设计王驰，任云鹏，李学飞，陈希红(1．沈阳重型机械集团，辽宁沈阳110024；2．吉林大学机械科学与工程学院，吉林长春130022)摘要：介绍了大型锻造操作机的钳口夹紧力的计算方法。以保证钳口夹紧力要求条件下夹紧缸作用力最小为优化目标，建立了夹紧机构优化设计的数学模型，采用遗传算法对钳口夹紧机构参数进行了优化设计。分析结果表明，优化后油缸推力比原来降低了22．8％。关键词：优化设计；遗传算法；钳口夹紧机构中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—196X(2

2、010)02—0045—03OptimizationdesignofjawclampingmechanismWANGChi，RENYun．peng，LIXue．fei，CHENXi．hong(1．ShenyangNorthHeavyIndustry，Shenyang110024，China；2．CollegeofMechanicalScienceandEngineering，JilinUniversity，Changchun130022，China)Abstract：Thispaperintroduces

3、thestructureandworkingprincipleofthelarge—scaleforga。ngmanipulatorandgivesthecalculationmethodofthejawclampingforce．ThemathematicalmodelofoptimizationdesignoftheclampingmechanismwasestablishedtoobtaintheminimumvalueoftheclampingforceundertIlepremisethatth

4、eforcemeetstheclampingrequirements．ThegeneticalgorithmWasusedtooptimizeparametersofthejawclampingmechanismandtheoptimizationresultswereanalyzed．ThethrustofthecylinderWasincreasedby22．8％afteroptimization．Keywords：optimizationdesign；geneticalgorithm；jawclam

5、pingmechanism能力，比如握持和释放零件等。1引言为了使钳头结构紧凑，钳臂等零件形状简单钳口夹紧机构主要由钳头和拉紧装置两部分又便于加工，钳头可做成如图1所示结构。构成，用于夹持锻件以进行锻造操作。拉紧装置在拉杆上产生拉力，通过钳头使钳口夹紧锻件。按拉紧力产生的方式，可分为液压式拉紧装置和气动式拉紧装置和机械式拉紧装置。大型锻造操作机拉紧装置多采用液压缸式拉紧装置。夹紧机构的性能包括抓取能力、夹持能力与释放能力。抓取能力是指允许钳口抓取物件的能力极限，比如物件的形状、大小和重量等；夹持与释放能力

6、是指钳口的夹紧机构在夹持和操作过图1锻造操作机钳口夹紧机构示意图程中，通过夹紧机构的运动来适应被抓取对象的1、2．连杆3、4．钳臂5．液压缸6．钳爪收稿日期：2009—09—09；修订日期：2010—02—10当液压缸带动拉杆右移时，其右端的端面带作者简介：王驰(1967一)，男，沈阳重型机械集团高级工程师。动连杆1和2，并使钳臂3和4分别绕销轴A和·46·重型机械2010N0．2B转动，使钳爪6夹紧。大型锻造操作机虚拟样令锻件直径为d，锻件与钳口的摩擦系数为机模型如图2所示。，则有F=2=sin(a／一

7、2)，=dsin()(2)则Fh=d(3)将式(3)带人式(1)解得R1=2L-y-12y+f4)爱一图2大型锻造操作机虚拟样机模型由式(4)可见，夹紧力的大小与钳口宽度和夹持锻件盲径的大小有关，而与钳El夹角O／无2钳口夹紧力的计算关y的选取范围通常为y：(1～了2)f，y值对，钳口夹紧机构所需夹紧力的计算，一般是在夹紧力大小影响很大。钳口夹住最重而且最长的锻件时，根据力和力矩平衡关系计算。操作机工作过程中，钳头需要经3钳口夹紧机构优化设计的数学常旋转，钳口的位置也随着不断变化。当钳口处模型于不同的位置

8、时，钳口的受力状况不同，力和力图4为钳口夹紧机构简图。夹紧机构优化设矩的平衡关系也随之改变，本文按垂直位置的夹计的目标是使钳口满足工作要求的前提下，所需紧力作为设计依据。油缸推力最小。图3为钳口受力分析图。图中Ⅳ、Ⅳ2分别表示钳口法向反力；Ot表示钳口夹角；Z表示钳口宽度；F表示钳口与锻件接触处的摩擦力；R、R：分别表示钳口上下钳夹紧力的合力；表示锻件的重量；L表示锻件质心到其钳口末端的距离；Y表示上、下钳夹紧力合力R与：之问