基于螺旋-斜楔-杠杆三级串联增力的绿色手动夹具.pdfVIP

2005年4月 皖西学院学报 Apr．，2005 of Anhui 第21卷第2期 West V01．21NO．2 Journal University 基于螺旋一斜楔一杠杆三级串联增力的绿色手动夹具 程东霁，钟康民，樊 琳 (皖西学院机械与电子工程系，安徽六安237012) 摘要：介绍了一种基于螺旋．斜楔．杠杆三级串联增力机构的绿色手动夹具，给出了其力学计算公式，该夹具能将人手的作 用力进行大幅度的放大，且具有自锁功能。 关键词：螺旋；斜楔；杠杆；绿色手动夹具 中图分类号：TG75 文献标识码：A 文章编号：1009—9735(2005)02—0040一02 1序育 在整个社会强调节约能源，实现可持续发展的趋势下，机械工程领域在上个世纪末也提出了绿色制造的理念。目前，人们对 产品设计及加工工艺方面的绿色化投入了大量关注…。但是，对于夹具技术的绿色化却仍然处在一种盲区状态。然而，机床夹 具作为制造系统中不可或缺的一部分，它的绿色化程度，无疑对整个制造过程的绿色化水平有着极为重要的影响。因此，人类在 实现制造技术绿色化的过程中，对机床夹具绿色化的研究是不可缺少的。 夹具设计对于整个机器的结构及性能起着关键性的作用。常用的增力机构主要有杠杆机构、凸轮机构、曲柄滑块机构、铰杆 机构、斜楔机构，以及基于帕斯卡原理的流体传动增力装置等。实际应用中要实现大的增力效果，一般单独使用上述某一种机构 很难达到要求。 本文给出的夹具就是基于人力输入为基础的完全绿色化的夹具。它的增力方案是通过螺旋一斜楔．杠杆三级力放大，实现较 大的增力效果；且结构简单、易操作控制。 2螺旋．斜楔．杠杆手动夹具的工作原理 图1所示的为螺杆一斜楔．杠杆手动夹具 1．工件2．杠杆式压板 3．弹簧 4．滚轮5．双面斜楔 6．限位装置7．螺杆 的工作原理示意图。其中左旋螺杆7受U 型限位装置6的作用，只能实现转动，不能沿 图示左右移动。双面斜楔5进行图示中的左 右移动。滚轮4为了减小接触摩擦。机构工 作原理为：顺时针方向转动左旋螺杆7，推动 双面斜楔5向图示左方运动，滚轮在对称斜 面的作用下，使两只杠杆式压板2绕各自的 铰支点作相应摆动，最终以双向对称方式夹 紧工件。加工完毕后，逆时针方向转动螺杆， 双面斜楔向图示右方运动，杠杆式压板2在 图1螺杆一斜楔一杠杆增力机构示意图 弹簧3的作用下复位。从而放松工件。 3夹具的力学计算 在忽略了各接触面问的摩擦前提下，推导该机构理论上的力学计算公式。 (1)螺旋传动在不考虑螺杆末端与工件的磨擦及螺纹副之间的磨擦时，其计算公式为‘2】： P·Z T ． t轴。d—zta—n)2d—2ta—ny 螺旋传动在不考虑螺杆末端与工件的磨擦，但是考虑螺纹副之间的磨擦时，其计算公式为[2】： ·收稿日期：2004—12—23 作者筒介：程东霁(1978一)，女，安徽寿县人，皖西学院机械与电子工程系教师，苏州大学机电工程学院在读研究生。 40 万方数据 P·Z 丁 。 h (2) 2五五万■两2五磊丽 式中F轴——沿螺杆轴线方向的输出力(N)； P——手柄上的作用力；(N) ￡——手柄的臂长；(mm) T--为系统输入转矩；(N·mm) 7——螺纹升角；(。) d2——为螺杆的螺纹中径；(mm) p——螺纹副之间的磨擦角。(。) (2)双面斜楔传动在不考虑磨擦的时候，传动力学公式为[2】： F上=急