气动肌腱驱动的小型压力机
冷挤压工艺分析及变薄拉深模具设计
Ｆｉｇ．８ Ｆｏｒｃｅ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｇｒａｐｈ ｏｆ ｆｌｕｉｄｉｃ ｍｕｓｃｌｅ
６ 结语
气动肌腱作为一种新型的驱动器，由于其初拉 力大、利用进气压力可以精确控制其行程、结构简 单、尺寸小、重量轻的特点，从而在出力大行程小 的应用场合具有普通气缸所不可比拟的优越性。本 文中基于一根气动肌腱和斜楔与双铰链连杆机构组 合所提出的设计方法是一种传动简单、结构紧凑、 噪音小、增力比大且易于实现的小型压力机或台式 冲压机的新型设计思路，为进行挤压或锻造等工艺 的小型锻压设备的设计提供了一种新的驱动方式。
变形条件，挤压前对坯料进行磷化皂化，提供足够 的韧性，能经受重压而不致破坏的润滑层，以降低 工具载荷，减小磨损，延长模具寿命。同样，在变
万方数据
薄拉深之前也要进行磷化皂化处理。为了提高材料 的塑性，降低其硬度和变形抗力，以及消除冷作硬 化和内应力，原材料以及挤压后的工件都要进行软 化处理。热处理规范为：８００℃保温６ ｈ，随炉冷却 到３５０℃，处理后的硬度为１１０－－－１２５ ＨＢＳ。由于变 薄拉深后工件的残余应力很大，拉深完成后也要进 行低温回火处理以消除之。
第３２卷第３期 Ｖ０１．３２ Ｎｏ．３
锻 尼技 ＃
ＦＯＲＧＩＮＧ＆ＳＴＡＭＰＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
２００７年６月 Ｊｕｌｌ． ２００７
深杯形件冷挤压工艺分析及变薄拉深模具设计＊
任国成ｈ＋。王广春２。徐淑波２。蔡元兴１ （１．山东建筑大学材料学院，山东济南２５００１４；２．山东大学材料学院，山东济南２５００６１）
考虑坯料制造误差和压力机行程下止点控制的 误差，在长度上加修整量４．５ ｍｍ。按零件图求得坯 料体积Ｖｏ－＝４０１．４３ ｍｍ３，坯料外径取ｄｏ一９．５ ｍｍ， 以利于坯料在凹模模腔内定位。则毛坯高度为：
小型压力机工作原理
小型压力机工作原理
嘿，你知道小型压力机不？这玩意儿的工作原理其实挺简单的。
咱就拿我上次看到的一个小型压力机来说吧。
那家伙，长得就像个小铁疙瘩，看着不起眼，但是力气可大了。
它主要就是靠一个电机带动一个大轮子转起来。
这个大轮子一转，就通过一些皮带啊、齿轮啊之类的东西，把力量传到一个压杆上。
这个压杆呢，就像一个大力士的胳膊。
当电机转动的时候，它就慢慢地往下压。
我当时看着就觉得挺神奇的。
就好像有个隐形的大力士在那里使劲儿似的。
我记得有一次，我看到工人师傅把一块厚厚的铁板放在小型压力机下面。
那个铁板硬邦邦的，感觉就像一块大砖头。
然后工人师傅一按开关，那个压杆就开始往下走了。
一开始还慢悠悠的，就像一个人在散步。
但是不一会儿，速度就加快了，“呼呼”地往下压。
那块铁板一开始还挺倔强的，一动不动。
但是随着压杆的力量越来越大，它也开始慢慢地变形了。
就像一个被捏扁的气球一样。
等到压杆压到底的时候，那块铁板已经变成了一个新的形状。
工人师傅把铁板拿出来，嘿，还挺整齐的呢。
这就是小型压力机的厉害之处啊。
总的来说呢，小型压力机就是靠电机带动一些零件，把力量集中到压杆上，然后把东西压成各种形状。
虽然看起来很简单，但是作用可大了呢。
以气动人工肌肉为动力的小型台式冲压机设计
１ 铰链连杆机构 ２气动人工肌肉 ．
．
３滑块 ４机座 ５复位单作用气缸 ． ． ．
ａ 机构原理 ）
力实现轴向精确定位 ； 运行平稳； 重量轻 、 安装空间小 ； 无运动的机械零件， 无外部磨损； 可以根据需要制作成 任意长度 ； 柔顺性好、 适合于活动的使用场合 。
始驱动力 ５ ２ 。选取 Ｄ Ｐ４— ０Ｎ的气动人工肌 ００Ｎ ＭＳ －０ ０ ４
图３ 所示气动人工肌肉驱动的冲压机机构的受力
简图 ， 在理想状态下 ， 即不考虑机器在运行时各节点及 滑块部分的摩擦力 ， 滑块上受到的作用力有 ： 工件成型 工艺力 Ｆ 、 。连杆 Ａ Ｂ对滑块 的作用力 Ｆ Ｂ导轨对滑块 Ａ、 的反作用力 Ｆ 。 ｏ 根据静力的平衡条件 ：
曲线如图４ 所示。 ＝２３ ～１．５ 由式（ ） ａ ｏ ． ９ ６６ ； ３可得滑块
的行程 ≈４ ５ Ｉ ， ．６１Ｔ 压力角与滑块行程 的关 系曲线如 ＴＩ
图４ 所 示。参 照机械部 开式压 力机的标准 Ｊ １９— ｂ Ｂ ３５ ７， ４如小型台式 冲压机 的标称压 力为 １００Ｎ， ２０ 根据式 （） ２可以计算出驱动铰链连杆机构的气动人工肌 肉的初
口。 ／ 口 ／
机构 的增力 比
１气 动人 工肌 肉 ．
２ 二位三通 电磁阎 ．
３ 减压阀 ．
图 １ Ｆ ｓ 气 动 人 工肌 肉 的外 形 图 ｅｔ ｏ
４气 源 ５单作用缸 ． ．
６二位三通电磁阎 ．
ｂ 气动 回路 ）
由于人工肌 肉的这些特点 ， 在工业和医学领域逐 渐得到广泛的应用… 。本文利用气 动人工肌 肉与 铰 １ 链连杆机构组合设计了一种新型的小型台式冲压机可
气动肌腱驱动的基于曲杠杆-铰杆的增力压紧装置
增 力 机 构 的 组 合 装 置 ， 该 装 置 结 构 较 复 杂 ，对 称 性 不 好 。 基 于 上 述 原 因 ，我 们 创 新 设 计 了 ２种 新 型 的 以 气
动 肌 腱 为 驱 动 力 、 基 于 曲 杠 杆 一铰 杆 的 压 紧 装 置 ，较 好 地解决 了上述 问题 。
大 直 径 气 动 肌 腱 在 压 缩 空 气 撤 除 后 恢 复 到 松 弛 状 态 ， 输 出 件 上 的 作 用 力 也 就 消 失 了 。与此 同 时 ， 力 小 直 径 气 动 肌 腱 内 部 充 入 压 缩 空 气 ，产 生 另 一 个 收 缩 力 Ｆ， 其 作 用 下 ， 输 出 件 又 回 复 到 初 始 位 置 。 在 力
气动肌 腱 驱 动 的基 于 曲杠 杆 一 杆 的增 力压 紧装 置 铰
口 秦 培亮 口 钟康民 １
江 苏苏 州 ２ ５ ２ １０ １ １ 苏 州 大 学 机 电学 院 ．
２ ．苏 州农 业职 业 技 术 学 院 江苏 苏 州 ２ ５ ０ １０ ８ 摘 要 ： 绍 了两种 新 型 的 以 气动 肌腱 为驱 动 力， 于 曲杠 杆 一 杆 的 压 紧装 置 的 工 作原 理 ， 出了 力 学计 算 公 式 。 介 基 铰 给
杠 杆 被 动 臂 的 长 度 ， ｌ／ Ｉ／ ／／
２ 对 称 布 局 压 紧装 置 的工 作 原 理
对 称 布 局 气 动 肌 腱 驱 动 的 曲 杠 杆 一铰 杆 增 力 压 紧 装 置 的 工 作 原 理 如 图 ２ 所 示 ，它 与 图 １所 示 装 置 的
工 作 原 理 是 基 本 相 同 的 ，其 区 别 在 于 该 装 置 利 用 气 动
中 图分 类 号 ： Ｈ１ １ １ ：Ｔ ６ ． Ｔ ６ ． ３ Ｈ１ ２ １ 文献标识码 ： Ａ
一种新型的气动肌腱驱动的双工位交替工作的增力夹具
肌 腱 处 于松 弛状 态 ，收 缩 力 经 恒增 力 杠 杆 进行 第 一 次 放 大 ．再 经 ｔｇｌ 构 的角 度 效 应 产 生二 ｏｇｅ机
定 的 ，பைடு நூலகம் 力 会 随收 缩 量 的增 加 而 减 小 ，而 平 行 同
步 ｔｇｌ 构 的 力 放 大 系数 随压 力 角 的减 小 而 增 ｏｇ ｅ机
液 压 与 气 动 ， ２ ０ （２） ２ ３ ． ０ ８ １ ：５ —５
第 一 作 者 简 介 ：秦 培 亮 ，男 ，１ ８ 年 生 ，江 苏 徐 州 人 ，硕 ９１ 士 研 究 生 。研 究 领 域 ：机 械 设 计 及 制 造 。
（ 辑 ： 飞） 编 向
［ ］ 柏 青 ， 钟 康 民 ． 于 气 动 肌 腱 的 三 级 增 力 压 紧 装 置 ４ 基
大 提高
收 稿 日期 ：２ １ － ４ １ ０１０—８
图 １ 气 动 肌 腱 驱 动 的 双 工 位 交 替 工 作 的 高效 增力夹具 （ 侧夹紧） 右
与 开 发
个 相 同直 径 的气 动 肌腱 、恒 增 力 杠 杆 、铰杆 以及
的机 械 效 率 ； 为 恒 增 力杠 杆 主动 臂 长 ；Ｚ 为恒
液 压 气动 与 密封 ，２ ０ （ １ ：３ — ５ ０２ ０ ） １ ３．
［ ］鹿 霖 ， 康 民 ． 动 肌 腱 驱 动 的 形 封 闭 偏 心 夹 紧 装 置 ２ 钟 气
气动压力机的作用
气动压力机是一种利用气体压缩产生的压力来完成加工、冲压、切割、压合等工艺的机械设备。
它广泛应用于汽车、机械、电子、电器、航空航天等领域中的生产制造过程中。
下面，我将为大家介绍一下气动压力机的作用。
1.加工制造：气动压力机可以完成各种金属材料的
加工制造，如冲压、拉伸、折弯、压合等工艺。
它可以
通过改变模具的形状和尺寸，来加工出各种不同形状和
尺寸的零件和产品，从而满足不同领域和行业的需求。
2.切割：气动压力机也可以用于金属、塑料、橡胶、
纸张等材料的切割。
它可以通过改变刀模的形状和尺寸，来实现对材料的快速、高效、精确的切割，从而提高了
生产效率和产品质量。
3.压合：气动压力机可以将两个或多个部件压合在
一起，形成一个整体。
这种技术广泛应用于电子、机械、
汽车等领域，可以有效地降低生产成本，提高生产效率
和产品质量。
4.精度高：气动压力机具有高精度的特点，可以实
现微小的压制和冲压动作。
与传统的机械压力机相比，
气动压力机可以更加精确地控制压力和速度，从而提高
了生产效率和产品质量。
5.安全性高：气动压力机使用气体作为动力源，与其他类型的压力机相比，它的操作更加安全可靠。
在操作过程中，气动压力机不会产生电火花或磁场，从而避免了火灾和爆炸等安全事故的发生。
气动肌腱驱动的形封闭偏心夹紧装置
图 １ 工 作原 理 图
力大 ； 接触部分存在切向摩擦力 ， 有可能破坏定位。本 文针对 这些 问题 ， 计 了一 种 气 动肌 腱 驱 动 的形 封 闭 设
偏 心夹 紧装置 。
２ 工作 原理
假设 由气动肌 腱 所产 生 的收 缩 力 为 ， 过 建 立力 通 学模型， 分析计算得该机构的实际放大系数为 ：
ＬＵ ｎ Ｌｉ ，ＺＨ Ｏ ＮＧ ｎｇ ｍ ｉ Ｋａ — ｎ
（． １ 苏州工业职业技术学 院， 江苏 苏州
２ ５ ０ １２ 苏州大学 机 电工程学 院 ， １ １４ ． 江苏 苏州
２５ ２ ） １０ １
摘
要 ： 绍 了一种 由气动肌 腱驱 动的 形封 闭偏心 夹紧装 置 的结 构特 点 、 介 工作 原 理 ， 出实 际增 力 系数 推
３ ２
液压与 气动
２０ ０ ８年第 ３期
跟 踪 微 分 器 在 减 压 阀流 量 特 性 测 量 新 方 法 中 的应 用 研 究
张宏立 。范 伟， 高 爽 ，彭光正 ，王 涛
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ａ ｋ ｎ ｆｅ ｅ ｔａ ｏ ｅ ｎ ａ Ｎｅ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｔ ｄ ｎ ｔ ｅ Ｔｒ ｃ ｉ ｇ Ｄｉｆ ｒ ｎ ｉ ｔ ｒ Ｕｓ ｄ ｉ ｗ ｔｏ
的计 算公 式 ， 通过 比较 分析 了该 结构 的优 点。 并 关键词 ： 气动肌腱 ； 心轮 ； 紧装 置 偏 夹 中图分类 号 ： Ｈ１ ８ 文 献标 识码 ： 文章编 号 ：０ ０４ ５ （ ０ ８ ０ —０ １ ２ Ｔ ３ Ｂ １０ —８ ８ ２ ０ ） ３０ ３ — ０
１ 前言
轮
偏心 夹紧机 构 由于 其具 有 自锁 和力 放 大 功 能 ， 以 及 结构简 单 ， 动作 迅速 等优 点 ， 常见 的手动 夹 紧机构 在 中广泛使 用 ； 而气 动 肌腱 因其 拉 伸力 大 ， 构 细 小 ， 结 无 污 染等特 点 。 是一 种发 展潜力 巨大 的驱 动元件 ， 已被 并 越来越 多 的夹 具 设 计 人 员 所 运 用 。 文献 ｌ 介 绍 了一 ｌ Ｊ 种将偏 心 夹紧机 构和 气 动肌 腱 相 结 合 的新 型 夹 具 ， 充 分发挥 了两者 的 长处 。该 机 构 具有 自锁 功 能 ， 能 效 节 果 明显 ， 没有 污染 。 应环 保要 求 。但 该机 构 同时存 在 顺 着一些 缺点 ， ： 了达 到一定 的输 出力要 求可 能会 使 如 为 得机构 横 向尺寸过 大 ； 心轮 与工件 之 间为线接 触 ， 偏 应
绿色化气动执行元件——气动肌腱及其创新机构设计
正 交 增 力 机 构 。 而 杠 杆 本 身 也 能 完 成 一 次 增 力 ， 所 以 本 机 构 是 一 个 二 次 增 力 机 构 。 该 装 置 主 要 由 气 动 肌 腱 、 斜 杆 和 杠 杆 组 成 。 当 压 缩 空 气 充 入 气 动 肌 腱 内部 后 ，它 就 产 生 相 应 的双 向 收 缩 力 。 在 气 动 肌 腱 的 双 向 收 缩 力 作 用 下 ，拉 动 斜 杆 运 动 ，通 过 斜 杆 角 度 效 应 一 次 把 力 放 大 后 ，
式中 ：
杠 杆 的传 递 效 率 。
２２基 于角度一 ． 角度 效应 的 力输 出装置
图 ４所 示 为 气 动 肌 腱 与 双 边 装 置 一 边 组 合 单 向 输 入 双
斜 杆 二 次 增 力 机 构 的 组 合 。该 装 置 巧 妙 地 利 用 了气 动 肌 腱 能 提供 双 向 张 力 的 功 能 ．且 因该 系统 中 的 力 输 出件 在 径 向
这 种 装 置 可 以 广 泛 应 用 于 装 置 体 积 受 限 制 。但 是 需 要 较 大 夹 紧 的场 合 。 容 易 得 到 ，该 装 置 的 理 论 增 力 系 数 即为 斜 杆 、杠 杆 增
力系 数 的乘 积 ：
‘ ／ａ Ｏａ ］ ２ ｎ ｎ３ ｔ ￣ ｔ （ ７）
图 ５ 以气 动 肌 腱 为 驱 动 的 三次 增 力 力 输 出装 置
与 开 发
机 构 ，能 够 迅 速 获 得 较 大 的 央 紧 力 ，从 而 央 紧 件 。
．
将会 有更 广 阔 的用 途 及 应 用 前 景 。
参考文献 ：
［ ］ 侯 伟 丽 ． １ 纪 中 国绿 色发 展 问题 研 究 ［ ］．南都 学 坛 ：人 １ ２ 世 Ｊ 文 社 会 科 学报 ，２ ０ ，２ （ ） ０ —１ ０ ０ ４ ４ ３ ：１ ６ １
介绍一种气动新产品--仿生气动肌肉腱
ＭＡＳ２０．Ｎ…一ＡＡ－ｈＩＣ《Ⅸ Ｍ１６×１．５ Ｍ１６×１，２５
３１．５
４２ ５
Ⅳ【Ａｓ２０一Ｎ·一一ＡＡ，Ｍ０３Ｋ
Ｍ１０ｘ １．２５
ＭＡＳ４０一Ｎ…一ＡＡ－～ＩＣＫＫ
ＭＡＳ４０一Ｎ…一Ａ艮Ｍ０ｔ（Ｋ 地０×１．５蚴刈５
４２．５
５５．５
ＭＡＳ４０－Ｎ…一ＡＡ－ＭＣＩＫ
Ｍ１６ｘ １．５
谁
曲ｈ一
墨
翌
万方数据
２０１脚１ｔ２月 №峥●工●棚
王雄耀：介绍一种气动新产品一仿生气动肌肉腱
３、计算气动肌腱的名义尺寸１００／（１０．５％）＝
９５３ｒｒａｎ
结论：为了满足８００Ｎ拉伸力，拉伸距离为 １００ｍｍ的气动肌腱，需在０．６ＭＰａ工作压力下，
Ｍ艘０气动肌腱名义长度为９５３ｍｍ。
５各种应用领域 仿生气动肌腱的独特优势使它在工业自动化领
参考文献(1条) 1.2000年FESTO产品样本
引证文献(33条)
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自制气动肌肉实训器材
经 费不 足很 多学 校 缺乏 实 训 器材 。 其是 一 些 新 的 、 尤 贴
近 生产 实 际 的 或是 先 进 的实 训 器材 。导 致 相应 课 程 的 实 训完 全 不 能 开展 或 不 能很 好 的 开 展 。我 们在 液 压 与 气 动实 训 教 学 中就 遇 到 这种 情 况 。气 动 技 术 的发 展 出 现 了一 类 新 型 气 动驱 动 器—— 气动 肌 肉 ，而 我 们 没 有
Ｋｅ ｙ Ｗ ｏｒ ｄｓ： ｖ ｃ ｔｏ ａ ｃ ｌｅ ｅ； ｈ ｍ ｅ ｄ ｔａ ｎ ｎ ｅ ｉ ｍ ｅ ｔ ｐｎ ｕｍａ ｉ ｍ ｕ ｃｅ ｏ ａ ｉｎ ｌ ｏｌ ｇ ｏ ｍａ ｅ ｒ ｉ ｉ ｇ ｑｕ ｐ ｎ ； ｅ ｔｃ ｓ ｌ
０ 引 言
我 国高 职 教 育 的 目标 是 “ 养 高 技 能 人 才 ” 培 养 培 ；
内径 １ ｍ 的 尼龙 护套 管 （ 图 ４ 。 头部 分是 比较 ６ｍ 见 ）接
件后 ， 上课 联 系实 物讲 解 这 种驱 动 器 的结 构 和原 理 ， 把 气 动肌 肉各 部 分 一一 拆 解展 示 给 同学 们看 ，大 家很 容
易 的就理 解 了这种 东西 ． 并且 印象也 比较深 刻 。实训 的 时候 同学们 可 以动手 组 装气 动 肌 肉 ；进行 单 根气 动 肌 肉运 动 特性 的测试 ．以及用 多 根气 动 肌 肉组 成较 简 单 的 机械 手臂 ，我 们给 同学们 播 放 了 网络上 的气 动肌 肉 制 作 的模 拟 驾 驶 台 以及 能 实现 抓 、 、 ， 写 等 功 能 握 举 书
支持 ， 气 动 肌 肉研究 作 为 青年 基 金项 目立 了项 ， 资 将 从
民祥气动压力机说明书
民祥气动压力机说明书1. 引言本说明书旨在介绍民祥气动压力机的基本原理、结构和操作方法，以帮助用户正确使用和维护该设备。
请在使用前仔细阅读本说明书，并按照指导进行操作。
2. 设备概述民祥气动压力机是一种用于加工金属材料的机械设备，通过气动系统提供压力，并利用其它辅助部件完成加工过程。
本设备具有以下特点： - 结构紧凑、占地面积小； - 操作简单、安全可靠； - 可调节的加工压力范围； - 适用于多种金属材料的加工。
3. 结构与工作原理3.1 结构民祥气动压力机主要由以下部分组成： - 气缸：负责产生加工所需的压力； - 滑块：连接到气缸活塞上，通过滑块与模具进行接触并施加压力； - 模具：根据加工需求设计，用于对金属材料进行变形或切割等操作； - 控制系统：包括控制按钮、传感器等，用于控制压力机的运行。
3.2 工作原理1.气动系统工作原理：当用户对控制按钮进行操作时，气动系统将通过控制阀控制气缸内的压缩空气流入或排出，从而产生所需的压力。
2.加工过程：用户根据加工需求安装相应模具，并将待加工的金属材料放置在模具上。
通过操作按钮，启动气缸活塞运动，滑块施加压力到模具上，完成加工过程。
4. 操作方法4.1 准备工作1.确保设备连接稳固、电源接通，并检查相关安全装置是否正常。
2.根据加工要求选择合适的模具，并进行安装和调整。
4.2 操作步骤1.将待加工的金属材料放置在模具上，并确保其位置正确。
2.按下启动按钮，启动气缸活塞运动。
此时滑块会施加压力到模具上。
3.观察加工过程中金属材料的变形情况，根据需要调整压力大小。
4.加工完成后，松开按钮停止气缸活塞的运动。
5. 注意事项1.在操作过程中，严禁将手指或其他部位放置在滑块和模具之间，以防止意外伤害。
2.加工过程中，应密切观察金属材料的变形情况，避免超过其承受范围。
3.定期对设备进行维护保养，确保其正常运行。
6. 故障排除故障现象可能原因解决方法设备无法启动1. 电源故障；2. 气缸压力不足；3. 控制系统故障1. 检查电源连接；2. 检查气缸压力设置；3. 检查控制系统加工效果不理想1. 模具安装不稳定；2. 压力调节不准确1. 确保模具安装正确牢固；2. 调整压力控制阀7. 维护与保养1.定期清洁设备表面，并检查各部件是否有损坏或松动现象。
对称之美——气动肌腱驱动的基于三级toggle增力机构的压力机
型 的 气动 肌腱 驱动 的基 于三级 ｔ ｇ ｏ ｌ 力机 构 的 压 力机 ， 其 工 作 原理 进 行 了分析 ，并 给 出 了相 应 的 力 学 ｇ ｅ增 对
计 算公 式。该 压 力机 的 大直径 气动肌腱 用 于压 头 的 工作行 程 ， 而小 直径 气动 肌腱 用 于压 头的返 回行 程 。该
度 效 应 的 ｔｇ ｅ增力 机 构 的压力 机 。 ｏｇ ｌ
动时也无跳动和爬行现象 ， 无需使用位移传感器 ， 密封 良好 ， 隔驱 动器 内空气 和周 围空气 ， 分 而且 适用 于充 满
收稿 日期 ： １－３０ ２ １０ －３ ０ 作者简介 ： 姚睿 （９ １ ） 男 ， １８ 一 ， 江苏苏 州人 ， 师 ， 讲 硕士 ， 主要 从事气动控制技术方 面的科研 和教 学工作。
版 社 ，９４ １９ ．
２１ ０ １年第 １ Ｏ期
粉 尘 和污脏 的环境 ， 并且 结 构坚 固 。
１ 工 作原 理
液压 与 气动
３ 应 用计算 举例
７ ９
气 动肌 腱 驱动 的基 于三 级 ｔｇｌ增 力 机 构 的压 力 ｏｇ ｅ 机 的工 作原 理 如 图 １所 示 ，该 装 置 由两 个 气 动 肌 腱 、 三 级增 力 ｔｇｌ机 构 以及力 输 出件组 成 。该 压 力机 的 ｏｇｅ 大 直径 气 动肌腱 两 端通 过 杆件 与 一 级 ｔ ｇ ｏｌ ｇ ｅ机 构相 连 用 于力 输 出件 的工 作 行 程 ， 小 直 径 气 动 肌腱 两端 通 而 过 柔索 用 于力 输 出件 的返 回行 程 ， 中 ｔ ｇ 其 ｏｌ ｇ ｅ机 构 起 到 力传 递 和力 放大 的作 用 。 当压 缩 空气 进入 大直 径气 动 肌腱 内部后 ， 该气 动 肌腱 产生 收 ， 收缩力 经 ｔ － ｏ ｇ ｅ增 力机 构 进 行 放 大 ， 后 由力 输 出件 将 输 出 力 Ｆ 然 。 施 加 到工件 上 ， 完成 工作 行 程后 ， 直径气 动 肌腱 恢 复 大 到 松 弛状态 ，与此 同时小直 径 气 动肌 腱 内部 充 人压 缩 空气 ， 产生 另 一 个 收 缩 力 Ｆ 用 作 力 输 出 件 的返 回行
气动肌腱驱动的基于杆件-铰杆的对称夹具系统设计
气动肌腱 与一般杠杆 一铰杆增 力机构进行 串联组 合 ，能得到许多 形 式 的气 动 一机 械 复合 传动 夹 紧装
场合 ，有较好 的应用 。文献 ［ ］提 出基于气动 肌腱 ２
与机械增力机构的夹具系统 ，作者在此基础上 ，根据 科学美学的对称性理念 ，创 新设计 了 ４种 以气动
置。作 者创新设计 了 ２种气 动 一机械复 合传动 装置 ， 结合图对它们 进行分析与 比较 ，并分别给 出其相应 的 力学计 算公式。
安排 。上述两种情况还 可以将直杠杆设计成 曲杠杆以 满足被夹持工件不 同位置的要求。
图 ３ 气 动 肌腱 驱 动 的基 于恒 增 力 杠 杆 一铰 杆 的 内 夹 持 夹 紧装 置
图 ２ 气动肌腱 驱动的基 于一般杠 杆 一铰杆 的浮动夹 紧装 置
３ 力 学计 算 夹紧装置 的增力系数是 输 出力与输 入力 的 比值 ，
．
Ｏ
（ｅ ）ｐ ｓ ＿． ｎ ｕ 。 ‰ ） （ ｅｅｒ …ｍ ｎｒｖ ｓ
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Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｙ ｍ ｅ ｒ ｃ Ｆｉ ｔ ｅ Ｓｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｖ ｒ ｔ ｇ ｌ ｉ ｅ ｙ Ｐｎ ｕｍ ａ ｉ ｕｓ ｌ ｓｇ ｆＳ ｍ ｔ ｉ ｘ ｕｒ ｓｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｌｅ ｅ －ｏ ｇ ｅ Ｄｒ ｖ ｎ ｂ ｅ ｔｃ Ｍ ｃｅ
Ｑ Ｎ Ｐ ｉａ ｇ ． Ｈ Ｎ ａ ｇ ｎ Ｉ ｅ ｉ Ｚ Ｏ Ｇ Ｋ ｎ ｍｉ ｌｎ
致 ，很难保证其对 中和均匀夹紧的要求 的情况 ，因此 作者设计 了浮动夹 紧装置 。气动肌腱驱 动的基 于一般 杠杆 一 铰杆 的浮动夹紧装置如图 ２所示 ，其工作原理 与图 １ 基本相 同，在此不再赘述 。该夹紧装置解决 了 浮动夹 紧的问题 ，该机构在大批量生产中有着一定 的
气动压力机原理
气动压力机原理
气动压力机是一种利用气体压力来实现工件加工的机械设备，它通过气动系统产生的压缩空气来驱动活塞，从而实现对工件的加工。
气动压力机原理主要包括气动系统、传动系统和加工系统三个部分。
首先，气动系统是气动压力机的核心部分，它由压缩空气发生器、气动执行器和控制元件组成。
压缩空气发生器将空气压缩成高压气体，然后通过管道输送到气动执行器。
气动执行器是气动压力机的动力源，它接收高压气体并将其转化为机械能，驱动活塞进行往复运动。
控制元件则起到控制气动系统工作状态的作用，例如气压调节阀、电磁阀等。
其次，传动系统是气动压力机的连接部分，它将气动执行器产生的机械能传递给加工系统。
传动系统通常由连杆机构、曲柄轴和传动装置组成。
连杆机构将活塞的往复运动转化为旋转运动，曲柄轴则将旋转运动传递给传动装置。
传动装置可以根据加工要求选择不同的传动方式，例如齿轮传动、皮带传动等。
最后，加工系统是气动压力机的工作部分，它根据加工要求进
行设计，通常包括模具、工作台和安全装置。
模具是用来加工工件
的工具，它可以根据工件的形状和尺寸进行设计制造。
工作台则是
用来固定工件和模具的平台，它可以根据加工要求进行升降和旋转。
安全装置是用来保护操作人员和设备的，例如防护罩、急停按钮等。
总的来说，气动压力机原理是通过气动系统产生的压缩空气驱
动活塞进行往复运动，然后通过传动系统将机械能传递给加工系统，实现对工件的加工。
它具有结构简单、动作灵活、加工效率高的特点，广泛应用于金属加工、塑料加工、橡胶加工等领域。
希望本文
的介绍对大家有所帮助，谢谢阅读！。
气动肌腱的应用
气动肌腱的应用气动肌腱是一种利用气体压力驱动的肌腱装置，广泛应用于各个领域。
它的设计原理和应用方式都非常独特，带来了许多创新和便利。
本文将从气动肌腱的原理、应用范围和未来发展等方面进行介绍。
我们来了解一下气动肌腱的原理。
气动肌腱是由气体压力控制的一种装置，通常由柔性的肌腱和充气腔室组成。
当气腔充气时，气动肌腱会收缩，产生力量，从而实现各种运动。
相比传统的液压和电动装置，气动肌腱具有体积小、质量轻、响应速度快等优点，适用于各种狭小空间和特殊环境。
气动肌腱的应用非常广泛。
在机械领域，它常用于机器人和自动化系统中，可以实现精准的动作控制。
例如，工业机器人可以利用气动肌腱进行灵活的抓取和操纵，适用于各种复杂的工艺操作。
在航空航天领域，气动肌腱的轻便和高效特性使其成为航空器和卫星的理想动力装置。
另外，气动肌腱还可以应用于医疗设备、辅助设备和运动器材等领域，为人们的生活带来了便利和舒适。
除了以上应用领域，气动肌腱还有一些特殊的应用。
例如，在仿生机器人中，模拟人体的肌肉和骨骼结构是一个重要的研究方向。
气动肌腱作为一种理想的驱动装置，可以模拟人体肌肉的收缩和伸展，实现更加真实和灵活的机器人动作。
此外，气动肌腱还可以用于仿生假肢的设计和制造，为残障人士提供更加舒适和自然的运动体验。
尽管气动肌腱在各个领域都有广泛的应用，但它的发展仍面临一些挑战和限制。
首先，气动肌腱的控制系统较为复杂，需要精确的压力调节和动作控制。
其次，气动肌腱的制造和维护成本较高，需要专业的技术和设备。
此外，气动肌腱的力量和速度受到气体压力和流量的限制，无法满足一些高强度和高速度的应用需求。
然而，随着科技的不断进步，气动肌腱的发展前景仍然十分广阔。
未来，我们可以通过改进材料和设计，提高气动肌腱的性能和可靠性。
同时，结合人工智能和传感技术，实现气动肌腱的智能化和自适应控制，使其在各个领域发挥更大的作用。
此外，气动肌腱与其他技术的集成应用也是一个重要的研究方向，可以实现更加复杂和多样化的功能。
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第32卷第3期Vol132 No13锻 压 技 术 FORGING&S TAMPING TECHNOLOGY2007年6月J un.2007 气动肌腱驱动的小型压力机3朱 梅33(深圳职业技术学院自动化系,广东深圳 518055)摘要:介绍了一种以单根气动肌腱为驱动装置的压力机增力机构设计方案。
利用气动肌腱这种输出力大和安装空间小的柔性驱动器与楔块和铰链连杆机构相结合而组成的增力机构,得到高倍数输出力。
该机构是一种传动简单、结构紧凑、噪音小、增力比大且易于实现的驱动机构。
气动肌腱具有在短行程中产生高输出力的特点,所以,是一种小型压力机和冲压机的理想驱动器。
给出了该机构的工作原理、力学分析和参数计算方法,为小型压力机及台式冲压机提供了一种新的驱动方法。
关键词:气动肌腱;小型压力机;杠杆铰链机构;力学分析中图分类号:TH138 文献标识码:B 文章编号:100023940(2007)0320092204Small press driven by pneumatic muscleZHU Mei(Automation Department,Shenzhen Polytechnic,Shenzhen 518055,China) Abstract:A mechanism of small press driven by a pneumatic muscle was designed1Incremental working force was ob2 taind by combining a pneumatic muscle which could generate high driving force within a small mounting space with a toggle lever mechanism and a wedge1The simple transmission setup,compact structure,low noises and higher force increase ratio could be reached easily by the mechanism1The pneumatic muscle is ideal when used for the actuation ofa small press,because a high force is exerted via a short stroke1The result is suitable for small press and table punch1The working principle of the mechanism,the force transmission analyses and parameter calculations were shown1This study offered a new drive for the small or table press1K eyw ords:pneumatic muscle;small press;toggle lever mechanism;mechanics analysis3深圳市科技计划资助项目(05K Jfb044)33女,46岁,高级工程师收稿日期:2006209230;修订日期:20062112281 引言小型压力机做为对小型材料进行切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺的通用型压力加工设备,在工业中应用广泛。
目前,小型压力机常用的驱动方式有机械式、液压式和气动式。
机械式压力机是通过电动机驱动滑块运动完成冲压过程;液压式压力机是通过液压原理,驱动液压缸往复运动完成冲压过程;气动式压力机是以压缩空气为动力源驱动气液增压缸往复运动。
机械式压力机工作往复频率快,速度高,效率高,一般用于小型冲压设备完成冲孔和剪切工艺,但结构复杂。
液压机能产生的力比较大,但速度较慢,一般用于拉深、成形生产,也用于大型零件的冲压和剪切。
气压机采用普通气缸尺寸庞大,而采用气液增压缸价格昂贵[1-6]。
本文介绍一种采用新型气动执行器———德国Festo气动肌腱与斜楔及铰链连杆组成的增力机构做为小型压力机新型驱动方式的设计方法。
2 气动肌腱的特点气动肌腱是一种模仿生物肌肉运动的新型柔性气动拉伸驱动器,它由内部橡胶筒和外部特殊纤维的编织网组成[3]。
当向橡胶筒充气加压时,管状薄膜在圆周方向膨胀,从而在轴向产生收缩运动和拉伸力。
当压力被释放后,高弹性橡胶材料在复原过程中直径变细,恢复原始位置[2]。
与同缸径的常规气缸相比具有以下优点:初始拉力大幅度增加;拉力大,重量轻,安装空间小;通过变化压力实现轴向精确定位;运行平稳;无运动的机械零件,无外部磨损,无渗漏;对许多介质都具有很强的防腐能力;可以根据需要制作成任意长度;适合于活动的使用场合。
由于气动肌腱的这些特点,在工业和医学领域逐渐得到广泛的应用[1],特别适合做为小型压力机的驱动。
3 压力机机构工作原理由气动肌腱驱动的压力机机构原理如图1所示。
将单根气动肌腱1上端面和双铰链连杆机构2的曲柄分别固定于机架上,气动肌腱下端面与楔型块4相连接,平衡弹簧3的两端分别固定于铰链连杆机构的中间销轴8上。
当从上端面向气动肌腱充入压缩空气时,肌肉收缩产生拉力带动楔块向上运动,由于弹簧3的预紧作用使铰链连杆机构2的滚子9紧压在楔块的斜面上,迫使滚子9沿斜面向下滑动并同时随曲柄绕支点10转动;同时,带动铰链连杆机构2的连杆D A 向下运动,推动滑块5向下运动。
气动肌腱产生的收缩力F i 和行程H 经过斜楔机构的倾斜角和铰链连杆机构的角度效应两次放大后传输到输出件即压力机的滑块5上。
当压缩空气放气时,气动肌腱会弹性回缩到松弛状态,滑块图1 气动肌腱驱动的压力机机构原理简图11气动肌腱 21杠杆铰链机构 31平衡弹簧 41楔块(M )51滑块 61机座 71铰链 81中间轴销 91滚子 101铰链Fig 11 Mechanism diagram of t he press driven by fluidic muscle5及铰链连杆机构在平衡弹簧3的作用下回到初始位置。
气动控制回路如图2所示,通过调节减压阀3控制进入气动肌腱的压力,可以精确控制肌肉的收缩长度,从而控制压力机的压力行程。
图3 斜楔及铰链连杆组合机构的受力分析图(a )铰链点D 的受力情况 (b )连杆DA 的受力情况 (c )楔块的受力情况Fig 13 Force analysis of t he combination mechanism(a )Force distribution of D gemel (b )Force distribution of DA linkage lever (c )Force distribution ofwedge图2 气动控制回路图11气动肌腱 21两位三通电磁阀 31减压阀 41气源Fig 12 Pneumatic circuit diagram4 增力机构受力分析图3所示为斜楔及铰链连杆组合机构的受力分析图。
图3a 表示图1中铰链点D 的受力情况,该点的静力平衡方程为:-F DX -F B sinα+F M sin β=0(1)F DY +F M cosβ-F B co s α=0(2) 图3b 表示图1中铰链连杆机构2中的连杆DA 的受力情况,DA 杆的静力平衡条件为F DY l sinα+F C x l cos α=F DX l cos α=0(3)F O =2F A Y =2F DY(4)39第3期朱 梅:气动肌腱驱动的小型压力机 图3c 表示楔块的受力情况,静力平衡方程为:F i =2F M cos β(5)式中 l ———铰链杠杆机构中连杆DA 的长度α———铰链杠杆机构中曲柄的转角β———楔块的倾斜角x ———平衡弹簧在连杆上的安装位置比例系数F C ———弹簧拉力F i ———气动肌腱输出的拉力(驱动力);F O ———压力机输出力由以上5个方程联立可以得出:F O =2F DY =12(tan β・cot α-1)F i -x ・cot α・F C(6)弹簧拉力F C 为:F C =F C0+F C0Δx 0・2xl (sin α0-sinα)(7)式中 F C0———弹簧初拉力Δx 0———弹簧变形量α0———曲柄初始转角该机构的增力比i =F OF i将多组曲柄转角、弹簧拉力、弹簧安装位置比例系数和楔块倾角的参数输入软件Matlab 进行计算处理绘制出:机构的增力比i 与曲柄转角α0的关系曲线(图4);增力比i 与弹簧拉力F C 的关系曲线(图5);增力比i 与弹簧在连杆上的安装位置比例系数x 关系曲线(图6)和增力比i 与楔块倾角β的关系曲线(图7)。
由这些关系曲线可以看出,只要适当选择与匹配曲柄转角α0、弹簧拉力F C 、弹簧在连杆上的安装位置系数x 、楔块倾角β,就可以得到6倍以上的增力比。
其中曲柄转角越大,弹簧拉力越小,弹簧安装在连杆的中间位置,楔块倾角在80°～85°之间可以获得较大的增力效应。
图4 曲柄转角与增力比之间的关系曲线Fig 14 Brace angle 2force amplifier ratio curvex =[12,13,1315,14,1415,15]y =[61731,71025,71153,71269,71374,7147]5 机构设计实例例如设计一台输出力为30000N 、压力行程为3mm 的压力机。
选择参数:α0=15°,α=12°,l =120mm ,β=80°,x =0.7,F C =100N 。
根据公式(6),可以计算出气动肌腱的驱动力F i =2362N 。
由几何计算可得肌肉的收缩量H =6149mm 。
根据德国Festo 产品样本,直径为40mm 的气动肌肉输出拉力与肌肉收缩率及压力之间的关系如图8所示[4],选择型号为MAS -40-123N -AA -MC -49锻 压 技 术 第32卷K 的气动肌腱。
从图8可以看出,直径为40mm 的肌肉气缸,当压缩空气的压力仅为316×105Pa 即可满足气动肌肉的收缩量,肌肉的长度仅为123mm 。
比传统的刚性气缸尺寸大幅减小。
如改变进气压力,可以准确控制气动肌肉的收缩量从而控制压力机的压力行程。
图8 气动肌腱输出拉力与肌腱收缩率及压力之间的关系图Fig 18 Force 2displacement graph of fluidic muscle6 结语气动肌腱作为一种新型的驱动器,由于其初拉力大、利用进气压力可以精确控制其行程、结构简单、尺寸小、重量轻的特点,从而在出力大行程小的应用场合具有普通气缸所不可比拟的优越性。