畢業(yè)論文-氣動(dòng)肌腱驅(qū)動(dòng)的仿生型增力裝置的創(chuàng)新與設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-25 12:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 原理圖 1 所示為氣動(dòng)肌腱與 雙邊單作用鉸桿增力機(jī)構(gòu)的組合系統(tǒng)，其工作原理是： 當(dāng)氣動(dòng)肌腱內(nèi)部充入壓縮空氣后，就會(huì)在產(chǎn)生徑向膨脹 的同時(shí)伴隨著軸向收縮，從而提供一個(gè)收縮力。該收縮 力通過鉸桿的角度效應(yīng)進(jìn)行一次力放大后，傳遞到力輸 出件上，最后由力輸出件輸出力 ，作用于相應(yīng)的工oF 作對象上。 iFt?oF力輸出件圖 1 鉸桿氣動(dòng)肌腱 力學(xué)模型計(jì)算系統(tǒng)的增力系數(shù)是輸出力 與輸入力 的比值。不考慮摩擦損失的增力系數(shù)為理論oFi增力系數(shù)，常用 表示；考慮摩擦損失后的增力系數(shù)為實(shí)際增力系數(shù)，常用 表示。ti pi圖 1 所示系統(tǒng)的理論增力系數(shù) 和實(shí)際增力系數(shù) 的計(jì)算公式分別是：tipi (1) （2） 式中： — 理論壓力角(如圖示)；t? — 鉸桿兩鉸接處的當(dāng)量摩擦角, ( ?鉸桿兩鉸鏈的中心距； ?? lrf2acsin??r鉸鏈軸的半徑； ?鉸鏈副的摩擦因數(shù)) [2]；f — 力輸出件與其導(dǎo)向孔間的當(dāng)量摩擦角，其值由力輸出件的受力及約束方式?jīng)Q定[3]。? 特點(diǎn)由圖中可看出，這種氣動(dòng)肌腱與增力機(jī)構(gòu)的組合,與傳統(tǒng)的由鉸接式氣缸驅(qū)動(dòng)的同類系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)上變得簡約多了。但系統(tǒng)中的力輸出件與其約束件的導(dǎo)向孔內(nèi)壁之間，不可避免地存在一定的摩擦損失，從而影響力的傳遞效率，以及系統(tǒng)的使用壽命。為能有效地解決摩擦損失這一問題，我們可以使用下面的對稱型雙邊單作用鉸桿增力機(jī)構(gòu)。 氣動(dòng)肌腱與對稱型雙邊單作用鉸桿增力機(jī)構(gòu)的組合構(gòu)思及評(píng)價(jià)ttan21??i)ta(tp???i 工作原理圖 2 所示為氣動(dòng)肌腱與對稱型雙邊單作用鉸桿增力機(jī)構(gòu)的組合裝置。該裝置的工作原理與氣動(dòng)肌腱與雙邊單作用鉸桿增力機(jī)構(gòu)的組合系統(tǒng)類似，只不過巧妙的應(yīng)用了氣動(dòng)肌腱可提供雙向拉伸力的特性。當(dāng)給氣動(dòng)肌腱充入壓縮空氣后，它將產(chǎn)生徑向膨脹同時(shí)伴隨軸向收縮，從而提供一個(gè)雙向拉伸力，由于該結(jié)構(gòu)對稱，故此雙向輸入力同時(shí)分別被各自的鉸桿發(fā)大，并同時(shí)傳遞給工件上。 力學(xué)模型計(jì)算圖 2 系統(tǒng)的理論增力系數(shù) 和實(shí)際增力系數(shù) 的計(jì)算公式是：tipi （3） （ 4） 特點(diǎn)該裝置巧妙地利用了氣動(dòng)肌腱能提供雙向張力的功能，且因該系統(tǒng)中的力輸出件在徑向上所受的力是對稱平衡的，所以力輸出件與其導(dǎo)向孔之間理論上不存在摩擦損失。因此，該裝置的力傳遞效率要顯著高于圖 1 所示裝置。但由于該裝置與圖 1 所示裝置相類似，僅采用一次增力機(jī)構(gòu)，所以力放大效果不甚圖 2氣動(dòng)肌腱鉸桿力輸出件iFt?oFttan1??i)ta(tp??i顯著。為了獲得較大的增力系數(shù)，可以采用二次增力機(jī)構(gòu)與氣動(dòng)肌腱進(jìn)行組合。 氣動(dòng)肌腱與對稱型鉸桿二次增力機(jī)構(gòu)的組合構(gòu)思及評(píng)價(jià) 工作原理圖 3 所示為氣動(dòng)肌腱與對稱型鉸桿二次增力機(jī)構(gòu)的組合裝置。該裝置的工作原理是：當(dāng)氣動(dòng)肌腱被充入壓縮空氣后，輸出一軸向拉力，該力經(jīng)過第一對鉸桿放大后傳給第二對鉸桿，進(jìn)行第二次放大，經(jīng)過兩次放大的力輸出給工件。 力學(xué)模型計(jì)算圖 3 系統(tǒng)的理論增力系數(shù) 和實(shí)際增力系數(shù) 分別是：tipi （5） （6） 式中： — 理論壓力角(如圖示)。t? 特點(diǎn)圖 3 所示系統(tǒng)，是以串聯(lián)的方式，兩次
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