基于杠杆-toggle增力机构气动肌腱驱动的夹具系统.pdf

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1、基于杠杆一toggle增力机构气动肌腱驱动的夹具系统口秦培亮1,2口钟康民z1．苏州农业职业技术学院江苏苏州2150082．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-toggle增力机构气动肌腱驱动的夹具，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，可以消除液压传动夹具容易产生的污染，而且结构更紧凑，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：Till12；TG756文献标识码：B文章编号：

2、1000—4998(2011)10—0083—02使用气动肌腱代替刚性气缸，将气动肌腱与杠杆一铰杆增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力的夹具。气动肌腱是一种高效的能量转换器，无相x,l-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_2]，其缺

3、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一toggle增力机构的夹紧装置生收缩力，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一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，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一toggle增力机构的输出力与输

4、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i表示，考虑摩擦损失的为实际力放大因数，用i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X83GOX102Zl0X81Z-52Z一51Z-82G1Z-53．5)订2ANG=135／f倒角G0Z10GOZ10X3o0Z30oM9M5X3ooZ3o0M3OT4D1／／2．6mm宽槽刀G0Xl12Z54结束语Z一5新工装结构紧凑，装夹迅速，可靠，定位准确。采用G1X115-3F0．1新工

5、艺后，该活塞零件的同轴度能达到要求。新工艺工G0X11O装操作和制造简单，适合大批量生产。产品质量稳定，ZlO大大提高了加工效率。取得了可观的经济效益。△X300Z3o0(编辑丁罡)T5D5，，5．5mm宽内孔端面槽刀机械制造49卷第566期21111／1O一=，式为删一一{；考虑到实际情况，在夹紧装置整体尺寸不变时，使用恒增力杠杆可以使杠杆的主动臂变大，因此可以提(1)高增力因数。(2)3应用举例式中：。为理论输出力；Fo。为实际输出力；为铰杆的设采用MAS220型号气动肌腱E2]，气动肌腱收缩理论压

6、力角(见图1)；叼为机构的机械传递效率；l，为力：1200N，我们取==5。，并设Z=300mm，／2=杠杆主动臂的长度；Z为杠杆被动臂的长度；为铰杆150mm，7／=0．95，代入式(2)，可计算得系统的实际增两铰接处的当量摩擦角，=arcsin孕力因数i5．39，将其代入式(3)，计算得输出力．6465N，而将上述参数代入式(5)，计算得系统的实际(Z为铰杆两铰支点的中心距；r为铰链轴的半径i厂为铰链副的摩擦因数)增力因数i一8．08，将其代入式(6)，计算得输出力贝U：一9697N，可见增力效果均

7、非常明显，因此可根据具体的要求选择不同的结构形式。瓦叼(3)4结束语当工件由于受工艺系统空间位置的限制，需要夹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，使用柔性气动肌腱力学计算公式与图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。不仅满足了增力性能指标，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

8、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-toggle增技术人员的关注，从而使夹具技术绿色化的研究在现代制造业中得到更广泛的应用。力机构的夹紧装置参考文献气动肌腱驱动的基于恒增力杠杆一toggle增力机[1]王明娣，钟康民，左敦稳，等．绿色夹具——基于气动肌腱与构的夹紧装置的工作原理如图4所示。机械增力机构的夹具系统[J]．南京航空航天大