【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 構(gòu)可分為長(zhǎng)度效應(yīng)和角度效應(yīng)兩大類。長(zhǎng)度效應(yīng)增力機(jī)構(gòu)即古老的阿基米得杠桿及其變形機(jī)構(gòu)，角度效應(yīng)增力機(jī)構(gòu)則包括斜面機(jī)構(gòu)與鉸桿機(jī)構(gòu)。 基于長(zhǎng)度效應(yīng)的機(jī)構(gòu)有杠桿、滑輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。此類機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是:能夠?qū)⒘U(kuò)大，或者改變力的方向，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。缺點(diǎn)是:在阻力臂一定的條件下，要想獲得較大的增力比，機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度或體積必須增大，這樣一來(lái)，機(jī)構(gòu)的剛性會(huì)變差，另外，此類機(jī)構(gòu)不能自鎖。 斜楔機(jī)構(gòu)斜楔增力機(jī)構(gòu)具有制造容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械化傳動(dòng)中應(yīng)用較廣。在斜角較小的情況下，它有自鎖特性。在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成許多不同的形式，如單向斜楔、單向棱形楔、多向截面角的錐形楔或圓錐楔等。斜楔機(jī)構(gòu)也存在明顯的缺點(diǎn)，即所產(chǎn)生的夾緊力會(huì)隨著楔角的減小而增大，但有效行程隨之減小，同時(shí)摩擦損失增加，工作效率降低。為減小摩擦損失，提高工作效率，可以采用帶滾輪的楔式擴(kuò)力機(jī)構(gòu)。對(duì)于不帶滾輪的機(jī)構(gòu)，楔角從45度減少到5度，摩擦損失增加了2倍。若采用滾輪，當(dāng)斜楔角為8度12度時(shí)(機(jī)械傳動(dòng)常用角度)，摩擦損失顯著減小，夾緊力可以增加3550%。采用帶滾輪的斜楔機(jī)構(gòu)效率有了明顯的提高，但其自鎖角度要求更小(一般取5度)，這樣有效行程會(huì)變的更短。對(duì)于上述問(wèn)題，我們最終可以通過(guò)帶滾輪的雙斜楔角增力機(jī)加以解決。如31所示。圖31帶滾輪的雙斜楔角增力機(jī)構(gòu) 圖31中，角度為α1的斜楔不具備自鎖功能，其角度較大，目的是增加有效行程。角度α2值較小，以實(shí)現(xiàn)增力及保證機(jī)構(gòu)自鎖。滾輪的使用可以減小摩擦，提高效率。斜楔機(jī)構(gòu)的變形機(jī)構(gòu)，包括螺旋增力機(jī)構(gòu)、凸輪增力機(jī)構(gòu)等。鉸桿(斜杠)機(jī)構(gòu)鉸桿增力機(jī)構(gòu)可以分為單邊式鉸桿機(jī)構(gòu)和雙邊式鉸桿機(jī)構(gòu)等。圖32單邊式鉸桿增力機(jī)構(gòu) 圖33雙邊式鉸桿增力機(jī)構(gòu)增力系數(shù)是機(jī)構(gòu)的輸出力與輸入力之比值，常用i表示。不考慮摩擦損失的增力系數(shù)為理論增力系數(shù)，用it表示?？紤]摩擦損失的增力系數(shù)為實(shí)際增力系數(shù)，用ip表示。圖333所示單邊式及雙邊式鉸桿機(jī)構(gòu)的實(shí)際增力系數(shù)計(jì)算公式分別為: （31） （32） 式中: ip實(shí)際增力系數(shù)。α鉸桿的斜角。β當(dāng)量摩擦角。ψ滑塊上的摩擦角； （33） 式中: l鉸桿兩端鉸鏈中心距。 r鉸鏈軸的半徑。β鉸鏈副的摩擦系數(shù)。 如圖34所示，一種在極小的空間內(nèi)，兩次利用斜面的角度效應(yīng)而形成的斜面斜面串聯(lián)合二級(jí)力放大裝置，其中間的力傳遞元件，是幾何形體最為簡(jiǎn)單的球體。1圓錐體 2固定內(nèi)錐面 3鋼球 4力輸出件 5復(fù)位彈簧 6導(dǎo)向板 7作用對(duì)象圖34 斜面斜面組合力放大裝置該裝置的理論力放大系數(shù)為: （34） 在圖34所示裝置的力輸入端，再串聯(lián)上手動(dòng)偏心輪機(jī)構(gòu)，便可形成四級(jí)力放大裝置，該機(jī)構(gòu)我們將會(huì)詳細(xì)介紹。如通過(guò)機(jī)構(gòu)串聯(lián)的方式我們還可以設(shè)計(jì)出許增力機(jī)構(gòu)，如圖35，36，37，38所示。 一般說(shuō)來(lái)，串聯(lián)式組合力放大裝置的力放大系數(shù)i，為各級(jí)裝置力放大系數(shù)乘積,即i=i1i2i3in（式中，F(xiàn)i為輸入力，F(xiàn)o為輸出力）。圖35 單邊杠桿鉸桿增力機(jī)構(gòu) 圖36 增力型杠桿鉸桿增力機(jī)構(gòu)圖37 雙邊杠桿鉸桿增力機(jī)構(gòu) 圖38 二級(jí)鉸桿增力機(jī)構(gòu) 雖然在理論上，人們能夠得到任意多級(jí)的串聯(lián)組合力放大裝置，但是，較多級(jí)的串聯(lián)裝置無(wú)疑將造成結(jié)構(gòu)繁雜拖沓。所以在工程實(shí)際中，超過(guò)四級(jí)串聯(lián)組合的力放大裝置，就極為罕見(jiàn)了。就四級(jí)以內(nèi)機(jī)構(gòu)的組合串聯(lián)，其容量也是相當(dāng)龐大的，但在組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意結(jié)構(gòu)剛性、效率以及工程實(shí)際要求等原則。4手動(dòng)夾具替代機(jī)動(dòng)夾具的途徑 本文介紹了兩種手動(dòng)夾具代替機(jī)動(dòng)夾具的途徑，利用多級(jí)串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)將人手的作用力放大，以達(dá)到輸出力要求。通過(guò)手動(dòng)沖擊的方式來(lái)彌補(bǔ)人手所能提供的作用力有限的問(wèn)題。 本文介紹了多級(jí)串聯(lián)增力機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，并給出了許多設(shè)計(jì)實(shí)例，只要添加必要的手動(dòng)及夾緊元件，就可以設(shè)計(jì)出漂亮的手動(dòng)夾具，下面通過(guò)典型案例加以說(shuō)明。 1偏心輪 2圓錐體 3固定套筒 4鋼球 5力輸出件 6導(dǎo)向板 7復(fù)位彈簧 8工件圖41 基于偏心凸輪與鋼球雙錐面增力機(jī)構(gòu)的手動(dòng)夾具工作原理圖 工作原理：圖41為基于偏心凸輪與鋼球雙錐面增力機(jī)構(gòu)的手動(dòng)夾具。由圖可見(jiàn)，該機(jī)構(gòu)主要由帶手柄的偏心凸輪、固定套筒、圓錐體、傳力鋼球、導(dǎo)向板及力輸出件組成。人手作用于手柄球頭上的力FH，經(jīng)過(guò)手柄杠桿機(jī)構(gòu)的一次增力(長(zhǎng)度效應(yīng))和偏心凸輪的二次增力(角度效應(yīng))，以及外錐面與鋼球之間、鋼球與內(nèi)錐面之間的三次和四次增力(均為角度效應(yīng))，通過(guò)力的輸出件作用于工件之上實(shí)現(xiàn)夾緊。其中圓錐體所受的來(lái)自于三個(gè)鋼球的徑向力，是一個(gè)合力為零的平衡力。也就是說(shuō)，圓錐體與固定套筒內(nèi)壁之間，理論上不存在作用力，當(dāng)然也就不存在摩擦損失。 增力比計(jì)算：常見(jiàn)的用手柄驅(qū)動(dòng)的偏心凸輪機(jī)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由杠桿與凸輪復(fù)合的串聯(lián)式二次增力機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的理論增力系數(shù)iil的計(jì)算公式為