串联气缸驱动肘杆-杠杆增力机构内夹持装置设计

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目前工业机械手的夹持装置，动力源主要有气动与液压等。

液压传动具有输出力大的优点，但是液压介质容易泄露造成环境污染I· ；气压传动具有反应迅速、无污染(介质-般为压缩空气 )的优点 ，但是其最大的缺陷是系统压力不够大，-般只能达到0.5MPa左右。如果采用气压传动，为了达到和液压传动-样的输出力，往往会造成气缸直径特别大，会使得设计和制造成本增加，而不得不采用液压传动。为此，应用可重构创新设计思想和对称美学的思想 ，采用肘杆-杠杆增力装置和串联气缸，来弥补气压传动输出力不足的缺点 ，设计了-种基于肘杆-杠杆增力机构的串联气缸驱动的内夹持装置 。

2工作原理及装置演变如图 1所示 ，是夹持-般尺寸的内夹持装置，主要组成部分为：串联气缸、杠杆机构、肘杆机构及夹持元件。如图 1所示，当气动阀在图示位置时，压缩气体进入左右串联气缸的左腔，推动活塞向右运动，带动肘杆机构的压力角O/变小，进行第-次力放大，然后再由杠杆机构进行第二次力放大作用，并带动夹持元件夹紧工件。机械手将工件放到指定位置后，气动阀换向，压缩气体进入左右串联气缸的右腔，推动活塞向左运动，松开工件。

来稿 日期：2012-10-12作者简介：杨 益，(1980-)，男，射阳县人，硕士，工程师，主要研究方向：复合传动技术图 1-般尺寸内夹持装置Fig.1 Mechanism for General Dimension第 8期 杨 益等：串联气缸驱动肘杆-杠杆增力机构内夹持装置设计 189根据图 1装置，可以改变杠杆形状 ，设计夹持装置，如图 2、图 3所示。以满足加工小尺寸和较大尺寸工件。

图2较小尺寸内夹持装置Fig.2 Mechanism for Smaller Dimension图 3较大尺寸 内夹持装置Fig.3 Mechanism for Larger Dimension3力学计算与性能分析图1到图3所示夹紧装置的总夹紧力，计算公式完全-致，即：： -，r(-2D-2-.d2 )p (1，l2)-71Mp-TMrT1M- L (1) 。 4ftans如果不采用串联气缸，仅用左边的-个气缸，则总夹紧力的计算公式为：： -7r-Dp(1t/2)-r/Met/MrTML (2)。 4Ltana式中： 缸直径；d-右气缸活塞杆直径；p-气压系统压力(MPa)；旷月寸杆机构理论压力角(如图 1所示)：z。、f2-杠杆机构相关部分的长度(如图 1所示)；叼 -气缸活塞装置的机械效率，-般可取叩 ：0.85 ；- 肘杆机构的机械效率，-般可取 0.90m；叼 -杠杆机构的机械效率，可取 7ML0.97 。

- 般情况下，可取右气缸活塞杆直径 d0.3D，在其它参数相同的条件下，通过公式(1)与(2)，可计算得所介绍的串联气缸驱动的工业机械手内夹持装置，其总夹紧力是传统的仅用-个气缸夹持装置的 1.91倍。如果采用二级串联气缸后，夹持力还达不到要求，可适当将串联气缸增加到三至四级。鉴于多级串联气缸的轴向尺寸将显著增加i9lq，所以-般不推荐采用多于四级的串联气缸。

4总结(1)提出的这种气动工业机械手夹持装置 ，通过对杠杆机构进行简单的形状改变，来满足不同尺寸工件的夹持和不同夹紧力的要求，具有适应范围广，柔性化程度高等突出优点。