铰链夹紧机构的结构与基本原理

采用以铰链相联接的连杆作为中间传力元件的夹紧机构，称为铰链夹紧机构。这是一种扩力比很大的夹紧机构，但一般没有自锁性，而且摩擦损失较小，故此种夹紧机构广泛应用于气动夹具中，以弥补气缸或气室力量的不足。有时，它也用于手动的复合夹紧机构中，但此时与它组合的元件必须有能实现自锁的环节。

（1）铰链夹紧机构的类型

根据夹紧机构中所采用的连杆数量，可将其分为单臂夹紧机构、双臂夹紧机构和多臂夹紧机构等。如图4.33所示为3种常用结构形式。图4.33（a）为单臂铰链夹紧机构，臂的两端是铰链联接，一端带滚子；图4.33（b）为双臂单作用的铰链施力机构，此种机构需用转动气缸；图4.33（c）为双臂双作用的铰链施力机构，这种机构可同时夹紧一个工件上的多点或同时夹紧两个工件。

图4.33　使用铰链夹紧机构的气动夹具

（2）铰链施力机构的设计计算

①根据夹紧机构设计要求初步确定结构尺寸。

②确定所需的夹紧行程、气缸行程量及其相应的倾斜角。

铰链夹紧机构的主要参数以下（见图4.34）：

α0——铰链臂的起始行程倾斜角。

S0——受力点的行程，即气缸的行程X0。

αj——铰链臂夹紧时的起始倾斜角。

ip——铰链机构的增力比。

Sc——夹紧端A的储备行程。

S1——装卸工件的空行程。

S2＋S3——夹紧行程。

αc——铰链臂的夹紧储备角。

图4.34　铰链夹紧机构参数

如图4.34所示，当机构处于夹紧状态时，铰链臂末端离其极限位置应保持一个最小储备量

Sc，否则机构可能失效。一般认为Sc≥0.5mm比较合适，但又不宜过大，以免过分影响扩力比；也可直接取夹紧储备角αc＝5°～10°，表4.10列出了几种典型铰链夹紧机构的计算公式，由表中的公式算出。

夹紧终点的行程包括两部分：一部分为便于装卸工件的空行程S1；另一部分为夹紧行程S2＋S3。其中，S2用来补偿系统的受力变形，一般取S3＝0.05～0.15mm。根据S2＋S3，可由表4.10中的公式算出铰链臂夹紧时的起始倾斜角αj，再根据S1和αj算出铰链臂的起始行程倾斜角。

③计算机构所需的原始作用力Q。(www.xing528.com)

先按表4.10的相应公式计算出扩力比，然后根据所需的夹紧力除以扩力比即可算出所需的原动力，作为选择动力源的依据。

表4.10　铰链夹紧机构的计算公式

续表

注：

FW——铰链夹紧机构的夹紧力；

Q——拉杆作用在铰链轴上的拉力，近似于原作用力；

αj——夹紧时连杆的倾斜角；

αc——铰链臂的夹紧储备角；

φ′——连杆两端铰链的当量摩擦角；

S——铰链夹紧机构的夹紧行程；

Sc——最小行程储备量，一般取Sc≥0.5mm；

S1——空行程，即满足装卸工件所需的夹紧行程；

S2——补偿工件在夹紧方向上的尺寸偏差所需要的夹紧行程，其值为工件的夹紧尺寸公差；

S3——用于补偿夹紧变形所需的夹紧行程，其值取决于夹紧系统的刚性。