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J立用研究·张茂青周艳荣钟康民新型形封闭增力机构及其力学计算 学术前沿 新型形封闭增力机构及其力学计算 张茂青，周艳荣，钟康民 (苏州大学机电工程学院，江苏苏州215021) 摘要：介绍了一种以转动偏心轮为驱动力的多次增力机构及其工作原理，给出了其力学计算公式。 该增力机构为形封闭机构，不仅可以实现自锁，还可以实现自动复位，克服了现有的增力机构所不 能实现自锁和自动复位的缺点。 关键词：偏心轮；铰杆；杠杆；增力机构；力放大 文献标识码：A 文章编号2004 中图分类号：TG751；111112 形封闭偏心轮一杠杆一铰杆增力机构的突出优点：一是可 1 工作原理 实现多级放大；二是具有自锁功能；三是具有自动复位功能。因 基于形封闭偏心轮一杠杆一铰杆增力机构的工作原理如图 此它不仅在手动力放大装置中广泛应用，而且在电动增力机构 1所示。该机构主要由带手柄的偏心轮、杠杆、铰杆、固定铰链、 中的应用也极其广泛。但由于人手所能提供的作用力有限，所 导向板及力输出件组成，其中固定铰链与导向板的位置是固定 以在要求力较大的场合下，人们往往不得不采用费用昂贵且容 不动的。当操作者在手柄球头上施加一个力并使偏心轮顺时针 易产生污染的气动或液压等机动增力机构。为此，笔者设计了 转动时，便使偏心轮产生一个推动杠杆向上运动的力，由于杠杆 以偏心轮为驱动力，通过杠杆一铰杆增力后，再输出力的多级增 原理，该力进行了一次力放大，此时的杠杆、连杆、铰杆同时运 力装置，使得在一定范围内采用手动装置代替机动装置成为了 动。杠杆将力传递到连杆的同时，又一次进行了力的放大，铰杆 可能。下面结合图例与实例，介绍这种新型增力装置的结构工 将力传递到输出件时，利用角度效应第三次把力放大。通过多 作原理和力学计算公式。 次增力后，由输出件输出放大后的力F。。当偏心轮转动一周 时，该机构完成自动复位。 图1形封闭偏心轮杠杆一铰杆增力机构 2力学计算与力学特性讨论 it·2名而 (1) 2．1 增力系数计算 式中：L为手柄端点到凸轮偏心的距离；JD为偏心轮旋转中心与其 增力系数是机构的输出力与输入力之比值，常用i表示。不 力输出点间的距离(p=~／R2+82—2RgcoSy，其中R为凹槽的 考虑摩擦损失的增力系数为理论增力系数，用i，表示；考虑摩擦 中心圆半径；e为凸轮偏心距；y为手柄与水平线所夹的锐角)；目 损失的增力系数为实际增力系数，用i。表示。 ． 常见的用手柄驱动的偏心凸轮机构，实际上是一个由杠杆 为力输出点处偏心凸轮的升角(口=“ctan i等)。 与凸轮复合的串联式二次增力机构，为标注清晰起见，特将凸轮 根据文献[1]，该机构的实际增力系数i。。的计算公式为 机构单独画出，如图2所示。该机构的理论增力系数i。的计算