14讲§3.3 基本夹紧机构(2)

⑶圆偏心的设计 选工作区：β1(始角)～β2(未角) 夹紧行程△S确定： △S= △S1+△S2+△S3+△S4 △S1——装卸工件所留空隙(mm)，取≥0.3； △S2 — 夹紧机构变形补偿量 (mm)，取 =0.05 ～ 0.15 △S3 —— 夹紧尺寸误差补偿量 (mm)，即为夹紧 工件 尺寸的公差； △S4——行程贮备量(mm)，取=0.1～0.3。 ① ②
3.3 基本夹紧机构（2）
3、偏心夹紧机构
3、圆偏心夹紧机构





圆偏心夹紧机构是一种快速动作的夹紧机构， 它的工作效率较高．在夹具设计中应用得也较 广泛。 常用型式：圆偏心和曲线偏心。 曲线偏心采用阿基米德螺旋线或对数螺旋线作 为轮廓曲线。曲线偏心虽有升角变化均匀等优 点，但因制造复杂，故而用得较少； 圆偏心则因结构简单、制造容易，所以在生产 中得到广泛应用。 主要介绍圆偏心夹紧机构。
图3.21c圆偏心夹紧机构
①夹紧行程S S=MB－R = (MO +O B)－R =(MO +R)－R ＝(R－R ) ＋e sinβ
0
1
1
0
1
0
0
S= e (1＋sinβ)
S= e (1＋sinβ)
反映了S随β的变化规律，展开如 下图，即为曲线楔的展开图。
②升角α：是变化的，也即楔角是变化的。 tgα=OM / MB=OM / (MO1+O1B) = e cosβ/ (e sinβ+r) 讨论： 当β=±90°时， cos β =0， tgα=0，αmin＝0 当β＝0°时， cos β =1、 sin β =0， tgα= e / R→max， αmax≈e / R ≈ 2e / D
单臂单作用
双臂单作用
双臂双作用
2 h 2 cos 2 L cos aL
(2)夹紧力的计算
分析销轴2所受到的外力： 拉杆1作用于销轴2的 力为Q(此力近似地等于 夹紧动力源的作用力)； 滚子对销轴2的作用 力F，此力通过滚子的 接触点A并与销轴处的 摩摄圆相切； 铰链臂3对销轴2的作 用力为N，此力与铰链 臂上下二销轴处的摩擦 圆相切。这三个力应为 静力平衡
D/e的比值称为偏心圆的特性参数,可定其基本尺寸
④有效工作区域：
圆偏心的回转角理论上为± 90°，但实际上 不能全部利用。 标准圆偏心的有效工作区域一般 为90°，一般常选下面两种工作区域：
1) β=±30°～±45°，为P点左右， 楔角变化小，工作较稳定，α大自锁性能差； 2) β=－15°～75°， 楔角变化大，工作不稳定，但夹紧时α小，自 锁性能好。
(六)结构特点

1． 结构简单 ； 2． 扩力比大； 3． 摩擦损失小。
(七)适用范围
铰链夹紧机构适用于多点、多件夹紧，在气 动加紧中广泛应用
目录 下一节
偏心夹紧机构
图3.21a
(一)作用原理
•O1是几何中心； •O是回转中心； •R是几何半径； •R0是最小回转半径 • e 是偏心量: e = R －R 0
•一个绕在半径为R0圆 上的曲线楔
3.21b
⑴结构特点 • r 是回转半径(回转中心和切点的连线) ； •升角 是r 的垂线和受压面之间的夹角； •回转角β 是 OO1连 线与水平线的夹角， •两线重合时，β=0， • 使r 增大方向β为 正，所以β在±90° 范围内变化。
根据h、h1、 h2可求出相应 的铰链倾斜角
L h3 cos 2 L
cos L cos 2 h2 L
L cos 2 h1 h2 L
3-31
cos 1
(4)气缸的工作行程
x0 =L(sinα1—sinα2)
(5)自锁条件

要使铰链夹紧机构自锁，应使夹紧 时铰链臂的倾斜角α小于4°(对图3-30a 的单臂铰链机构来说)。但这个条件和前 面要保证夹紧行程的最小储备量是矛盾 的。因此一般在夹具中，都不应用这个 自锁条件。若要保证自锁，则就需和其 它具有自锁性能的机构联合使用。
W Q· cos tg ( 1 ) tg 2
因此
2Q· L W (d 2e· sin )[tg ( 2 ) tg 1 ]
式中Q——作用与圆偏心轮手柄上的原始作用力
（N） L——手柄至偏心轮回转轴的距离（mm） e——圆偏心轮的偏心距（mm） α——圆偏心轮转过β角是对应的升角（度） ，一般取αmax d——圆偏心轮的直径（mm） β——圆偏心轮的回转角（度） ψ2——圆偏心与工件的摩擦角（度） ψ1——圆偏心与回转轴间的摩擦角（度）

Q－Nsin(α2+ψ′)－Fsin(ψ1′)=0 N= cos(α2+ψ′) －Fcosψ1′=0 解以上方程可得：
N Q COS ( 1 )tg 1 sin( 2 )

式中 ψ′ ——摆臂两端的当量摩擦角 ψ1′ ——滚子滚动的当量摩擦角 ψ——铰链与销轴或滚子与销轴的摩擦角 ρ——铰链销轴初的摩擦圆半径 r ——摆臂销轴处的摩擦圆半径 L ——摆臂销轴和滚子销轴的半径 r1——滚子半径
③自锁条件 2 1 因为斜楔的自锁条件：α≤ ＋ 1 2 所以曲线楔的自锁条件:αmax ≤ ＋ 2 为转动付中的摩擦角，很小可忽略。 αmax ≤ 1
2e / D≤μ(偏心轮与工件的摩擦系数) D/ e ≥2 / μ D≥2e / μ 一般μ=0.1～0.15 自锁条件：D/ e ≥14～20
圆偏心的结构形式
⑷应用
1． 由于圆偏心的夹紧力小，自锁性能又不是很
好．所以只适用于切削负荷不大，又无很大振动 的场合。 2． 为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到 限制，一般用于夹紧行程较小的情况． 3． 一般很少直接用于夹紧工作．大多是与其 它夹紧机构联合使用。
4、铰链夹紧机构
(1)基本类型
③确定e 由S= e (1＋sinβ)：
Smin= e (1＋sinβ1) Smax= e (1＋sinβ2)
△ S=Smax－Smin= e（sinβ2－sinβ1）
∴ e =△S/（sinβ2－sinβ1）
④确定D：由D≥2e / μ 确定D ⑤验算夹紧力： 根据被加工件受力静力平衡算出理论 上需要的夹紧力Fw，再乘以安全系数K， 就是实际需要的夹紧力FWK， (Fw)min≥FWK即可。


N力又通过销轴5作用于压板4，其垂直分力 W′即为使压板压紧工件的作用力。由图中可得： W′=N·cos(α2+ψ′) 假定压板4的杠杆比为1：1时的压紧力W为
式中
W——压板4对工件的夹紧力 Q——拉杆1的作用力（近似等于夹紧动力源的作用力） α2——夹紧时铰链的倾斜角度
Q W W tg ( 2 ) tg 1
(3)夹紧力的计算
圆偏心在任一夹紧位置等效于一直线楔，所以夹紧力 计算与斜楔夹紧相似。由于偏心圆上各点升角不同， 因此夹紧力也不相同．它随着β角变化而变化。又从 斜楔夹紧力计算公式知，α角越大，产生的夹紧力越 小，所以α→αmax时，夹紧力最小：




设偏心轮的手柄上所加的原始力为Q，其 作用点至回转中心O的距离为L，则所产生的力 矩为 M＝Q· L 在此力距M作用下，在夹紧接触点处，必 然有一相当的楔紧力Q′，它对于O点的力矩为 M ′=Q ′·l 因为 M=M ′ 故有 Q· L＝Q ′·l L Q Q· 即 l

为夹紧可靠，计算时应最大的α值来计算


夹紧行程h是指摆臂的铰链点A的行程。 h=h1+h2=L1(cosα2-cosα1) h1是为满足装卸工件所需的夹紧空行程。 一般取h1≥0.3mm; h2为与被夹紧工件表面位置变化(主要 是有关尺寸的公差)和系统变形(可取0.05— 0.15mm)有关的行程； h3为夹紧行程的最小储备量，防止夹紧 机构失效，一般取h3 ≥ 0.5mm或α≥5°