气动肌腱驱动的形封闭偏心轮机构和杠杆式压板的绿色夹具.pdf

孑 L ， 将偏心轮置于该孑 L 中， 并可绕 固定轴转动。当在图 1所示的工作状态 ， 左 边的气 动肌腱 在压缩空气 的作 用下产生收缩力 ， 驱动偏心轮绕 0 作逆 时针转动 ， 强 制带动杠杆式压板 的左端绕 固定铰支座 0 摆动且 向 下运动 ， 压板上的固定销将力传递给半圆形力输出件 ， 半圆形力输出件 向下移动夹紧工件 ； 当二位 四通阀处 于右位时， 右边的气动肌腱在压缩空气 的作用下产 生 收缩力 ， 驱动偏心轮绕 0 作顺时针转动 ， 强制带动杠 杆式压板 的左端绕 固定铰支座 0 向上摆动 ， 从而带动 半 圆形力输出件向上移动 ， 实现对工件的放松 。 2 力学计算 假设 由气动肌腱产生的收缩力为 F， 考虑摩擦损 失 ， 通过建立力学模型 ， 如图 1 所示夹具 的实际增力系 数 i E 3 ] 为 P t a n t a n q 。 ‘ 叼 1 叩 [ 1 2 ] f 2 、 则该夹具的实际输出力 为 ‘ ’ ‘ 叼 2 式中 ， 如图 1 所示 ； 为力输 出点处偏心 凸轮的升 角 ； a r e t a n [ e s i n y ／ R e e o s y ] ， 其 中 e为偏心距 ， 为偏心轮 的半径 ； p为偏心轮转动 中心与力输 出点之 间的距离 ， P ／ R 2 e 2 - 2 R e c o s y； 为偏心轮在力输 出 点处与其作用对象之 间的摩擦角 ； 为偏 心轮与转轴 之 间的摩擦角； Z 为杠杆式压板 主动臂 的长度 ； f 为杠 杆式压板被动臂 的长度 ； 叼为杠杆式压板 的传递效率 为， 卵 0 ． 9 7 。 图1 工作原理图 3 应用举例 假设 本文 所设计 夹具系统 的L1 0 0 m m， R2 0 mm， e 4 mm， 1 5 。 ， l 2 6 。 ， Z 1 ／ l 2 2 ， 贝 0 a r c t a n [ e s i n y ／ R e c o s y ] 3 ． 6 7 。 ， P ／ R e 一 2 R e c o s y 1 6 ． 1 7 。代人式 1 可知则该 夹具 的实 际增力 系数 i 一4 2 。根据式 2 可知 ， 该 夹具 的力输 出件上将得到 一 个相当于气动肌腱收缩力 F约 4 2倍的输出力。 假定上述参数不变 ， 选取 F E S T O系列产 品中型号 为 MA S 一 2 0的气动 肌腱 为驱 动元 件 ， 当气 压为 0 ． 5 MP a ， 其产生的最大收缩力 F 1 2 0 0 N， 最小收缩力 为 F ⋯ 2 2 0 N l 5 J 。若取 F 5 0 0 N， 则该夹具所产生的 输出力 F o 2 1 0 0 0 N。如果采用压力为 0 ． 5 M P a的气 缸直接作用 ， 要产生相 同大小 的作用力 ，经计算 可得 气缸的直径为 D2 3 1 m m， 而图 1所示夹具 中气动肌 腱 的自由状态直径仅为 2 0 m m。由此可见 ， 在需要输 出力较大且结构尺寸受限制的场合该装置可以代替气 压夹紧机构 。 4 结语 在现代机械设计 中， 机构 的高效与节能成为绿色 化设计的一项重要性能指标 。本文设计的基于气动肌 腱驱动的形封闭偏心轮机构与杠杆式压板 串联组合的 夹具具有结构简单 ， 力传递效率高 ， 节能效果显著 ， 操 作方便 ， 夹紧动作快 ， 运 动平稳 ， 冲击小等特点 。能够 有效地克服气压传动压力小 、 液压传动系统容易产生 污染的缺点 ， 可以广泛应用于需要较大输出力 、 尺寸受 限制的场合 ， 是一种绿色环保无污染的夹具 。同时将 偏心轮机构与杠杆式压板进行组合使用， 为杠杆机构 的应用开辟 了更广阔的前景。 参考文献 [ 1 ] 秦培亮 ， 钟康 民． 气 动肌腱驱动 的基于 曲杠杆一 铰杆的增力压紧装 置 [ J ] ． 机械制造， 2 0 1 0 1 2 6 4 - 6 5 ． [ 2 ] 鹿霖 ， 钟康民． 气 动肌腱驱 动的形 封闭偏 心夹紧装置 [ J ] ． 液压 与气 动 ， 2 0 0 8 3 3 1 3 2 ． [ 3 ] 长春第一汽车制造厂工装设计室． 机械夹具设计原理[ M] ． 长春 吉 林人 民出版社 ， 1 9 7 6 ． [ 4 ] 林文焕 ， 陈本通 ． 机床夹具设计 [ M] ． 北京 国防工业出版社 ， 1 9 8 7 ． [ 5 ] 王雄耀． 介绍一种气动新产品一 仿生气 动肌 肉腱 [ J ] ． 液压气 动与密 封 ， 2 0 0 2 1 3 1 - 3 5 ． 第一作者 吴冬敏 ， 女 ， 1 9 7 9年 生， 硕士 ， 讲 师， 主 要研 究方向为机构设计与可靠性分析 。 编 辑谭 弘颖 收稿 日期 2 0 1 1 1 0 2 6 文章编号 1 2 1 2 2 4 如果您想发表jc 重 本文的看法。 请将文蠢编号填入读者意见调查表中的相应位置。