气—液复合及流体—机械复合传动技术的研究与创新设计
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摘要
分析了复合传动的技术特点，对机械、液压及气压传动的技术性能与优缺点进行了较为系统的综合分析，分别在以下三个方面对复合传动技术进行研究，设计出了多种新型的复合传动系统，并对其中的大部分系统进行了力学建模及分析计算，给出了能够指导工程设计的力学计算公式。
(1)气—液复合传动系统。利用对称性原则对气—液复合传动系统进行合理配置，形成双作用气—液复合传动系统，相对于传统的单作用系统，可以显著减小装置体积；具有双级液体压力输出的气—液复合传动系统，能实现低压大流量到高压小流量的自动切换。所设计的新型系统有：串联式双作用双级气—液复合传动系统、并联式双作用双级气—液复合传动系统。
(2)液压—机械复合传动系统。利用机械增力机构的力放大作用，与液压传动技术相结合，在输出力及液压缸直径一定的条件下，能显著降低系统压力；而在输出力及系统压力一定的条件下，则能显著减小液压缸的直径。所设计的新型系统有：基于斜楔—铰杆串联组合增力机构的液压—机械复合传动系统、单缸双活塞液压—机械复合传动系统、基于无杆活塞缸的液压—机械复合传动系统、过临界点铰杆增力自锁型液压—机械复合传动系统。
(3)气动—机械复合传动系统。将气压传动与机械增力传动机构合理组合，能相对弥补气压传动系统压力较低的缺点，可部分代替容易造成环境污染的液压传动系统。所设计的新型系统有：基于多级串联增力机构的气动—机械复合传动系统、增力自锁型气动—机械复合传动系统、基于气动肌腱的气动—机械复合传动系统。
通过扬长避短及优势互补，复合传动技术能够弥补单—传动技术的各自缺点。对其继续进行较为系统的研究与技术创新，可以开发出大量符合生产实际的新装置来。
The technic feature of composite transmission system is analysed. The mechanism transmission、 hydraulic transmission and pneumatic transmission technical characteristics are relatively systematic discussed. We taking the study and design many composite transmission system from three aspect as follows. Most of system had been mechanics modeling and anacom. The calculating formulae that can be guiding engineering design are given.
(1) Pneumatic-hydraulic composite transmission system. Fit together pneumatic-mechanism composite in reason by symmetry principle come into being double-acting pneumatic-hydraulic composite transmission system. Relative to traditional single action system, it can decrease system's volume. The pneumatic-hydraulic composite transmission system with two-step output liquid pressure automatic switchover from low pressure and mass flow to high pressure and little flow. The main contents are tandem position double-acting pneumatic-hydraulic composite transmission system with two-step output liquid pressure, parallel double-acting pneumatic-hydraulic composite transmission system with two-step output liquid pressure.
(2) The hydro-mechanism composite transmission system. Combined with force amplifier mechanism and hydraulic transmission technology, when output force and hydraulic cylinder's diameter are limited it can decrease system pressure; when output force and system pressure are limited, it can decrease hydraulic cylinder's diameter. New system as follows: the hydro-mechanism composite transmission system based on combined with toggle and wedge in series, the hydro-mechanism composite transmission system based on double pistion and single cylinder. the hydro-mechanism composite transmission system based on rod-less piston cylinder, The hydro-mechanism composite transmission system based on the toggle with self-locking function on passing the critical position.
(3) Pneumatic-mechanism composite transmission system. Combined with force amplifier mechanism and hydraulic transmission in reason can fetch up the disadvantage of low pressure of pneumatic transmission. It can partly replace hydraulic transmission that can easy bring pollsution. We design new system include the pneumatic-mechanism composite transmission system based on multistage force amplifier mechanism in series, the pneumatic-mechanism composite transmission system with force amplifier and self-locking function. the pneumatic-mechanism composite transmission system based on pneumatic muscle.
By combined in reason and bring into play advantage composite transmission can fetch up each disadvantage of single drive technology. Keep on studying and technique innovation ,many accord with actual production new equipment will be designed .
(1)气—液复合传动系统。利用对称性原则对气—液复合传动系统进行合理配置，形成双作用气—液复合传动系统，相对于传统的单作用系统，可以显著减小装置体积；具有双级液体压力输出的气—液复合传动系统，能实现低压大流量到高压小流量的自动切换。所设计的新型系统有：串联式双作用双级气—液复合传动系统、并联式双作用双级气—液复合传动系统。
(2)液压—机械复合传动系统。利用机械增力机构的力放大作用，与液压传动技术相结合，在输出力及液压缸直径一定的条件下，能显著降低系统压力；而在输出力及系统压力一定的条件下，则能显著减小液压缸的直径。所设计的新型系统有：基于斜楔—铰杆串联组合增力机构的液压—机械复合传动系统、单缸双活塞液压—机械复合传动系统、基于无杆活塞缸的液压—机械复合传动系统、过临界点铰杆增力自锁型液压—机械复合传动系统。
(3)气动—机械复合传动系统。将气压传动与机械增力传动机构合理组合，能相对弥补气压传动系统压力较低的缺点，可部分代替容易造成环境污染的液压传动系统。所设计的新型系统有：基于多级串联增力机构的气动—机械复合传动系统、增力自锁型气动—机械复合传动系统、基于气动肌腱的气动—机械复合传动系统。
通过扬长避短及优势互补，复合传动技术能够弥补单—传动技术的各自缺点。对其继续进行较为系统的研究与技术创新，可以开发出大量符合生产实际的新装置来。
The technic feature of composite transmission system is analysed. The mechanism transmission、 hydraulic transmission and pneumatic transmission technical characteristics are relatively systematic discussed. We taking the study and design many composite transmission system from three aspect as follows. Most of system had been mechanics modeling and anacom. The calculating formulae that can be guiding engineering design are given.
(1) Pneumatic-hydraulic composite transmission system. Fit together pneumatic-mechanism composite in reason by symmetry principle come into being double-acting pneumatic-hydraulic composite transmission system. Relative to traditional single action system, it can decrease system's volume. The pneumatic-hydraulic composite transmission system with two-step output liquid pressure automatic switchover from low pressure and mass flow to high pressure and little flow. The main contents are tandem position double-acting pneumatic-hydraulic composite transmission system with two-step output liquid pressure, parallel double-acting pneumatic-hydraulic composite transmission system with two-step output liquid pressure.
(2) The hydro-mechanism composite transmission system. Combined with force amplifier mechanism and hydraulic transmission technology, when output force and hydraulic cylinder's diameter are limited it can decrease system pressure; when output force and system pressure are limited, it can decrease hydraulic cylinder's diameter. New system as follows: the hydro-mechanism composite transmission system based on combined with toggle and wedge in series, the hydro-mechanism composite transmission system based on double pistion and single cylinder. the hydro-mechanism composite transmission system based on rod-less piston cylinder, The hydro-mechanism composite transmission system based on the toggle with self-locking function on passing the critical position.
(3) Pneumatic-mechanism composite transmission system. Combined with force amplifier mechanism and hydraulic transmission in reason can fetch up the disadvantage of low pressure of pneumatic transmission. It can partly replace hydraulic transmission that can easy bring pollsution. We design new system include the pneumatic-mechanism composite transmission system based on multistage force amplifier mechanism in series, the pneumatic-mechanism composite transmission system with force amplifier and self-locking function. the pneumatic-mechanism composite transmission system based on pneumatic muscle.
By combined in reason and bring into play advantage composite transmission can fetch up each disadvantage of single drive technology. Keep on studying and technique innovation ,many accord with actual production new equipment will be designed .
引文
1．唐中一，于今．顾庆详编著．复合传动与控制[M]．重庆：重庆大学出版社，2004．
2．朱才朝，林腾蚊．多介质多流复合传动现状与发展趋势[J]．农业机械学报，2000，33(4)：129～133．
3．曾晓松．复合传动技术及其评价体系探讨[J]．渝州大学学报(自然科学版)．2001，18(3)：46～49
4．王意．行走机械的液压复合传动技术[J]．液压气动与密封．2004，1：18～23
5．史维详．流体传动几个重要方面的发展[J]．液压气动与密封．2000，1：1～5．
6．朱孝录编著．中国机械设计大典第四卷机械传动设计[M]．南昌：江西科学技术出版社，2002
7．李壮云编著．中国机械设计大典第五卷机械控制系统设计[M]．南昌：江西科学技术出版社，2002
8．方昌林编著．液压、气压传动与控制[M]．北京：机械工业出版社，2001
9．彭熙伟编著．流体传动与控制基础[M]．北京：机械工业出版社，2005
10．明仁雄，万会雄编著．液压与气压传动[M]．北京：国防工业出版社，2003
11．胡德森译．液压油的“绿色”潮．机械制造，1997(1)：42～43
12．林文焕，陈本通．机床夹具设计[M]．北京：国防工业出版社，1987．
13．蔡光跃主编．机床夹具设计．北京：机械工业出版社，1988
14. Edward G. Hoffman. Jig and Fixture Design. Fourth Edition. Albany, USA: Delmar Publishers. 1996
15．龚定安，蔡建国编著．机床夹具设计原理．西安：陕西科学技术出版社，1981
16. William E.Boyes. Jigs and Fixtures. Dearbon, Michigan, USA" Society of Manufacturing Engineering, 1982
17．HIRAM E．GEANT编著．北京机床研究所译．夹具—非标准夹紧装置[M]．北京：机械工业出版社，1975．
18．颜鸿森编著．机械装置的创造性设计[M]．北京：机械工业出版社，2002
19．钟康民．简论对称性美学思想指导下的机械设计创新．机械设计，2004(专辑)：94-95，56．
20．牛占文，徐燕申，林岳等．发明创造的科学方法论—TRIZ．中国机械工程，1999，10(1)：84～89
21．戴庆辉，孙化民，杨晓红等．论先进设计技术．中国机械工程，1999，10(8)：939～942
22．刘恒，虞烈，谢友柏．现代设计方法与新产品开发．中国机械工程，1999，10(1)：81～83
23．钟康民．双作用双级气-液传动增压装置[J]．新技术新工艺，2003，(11)．
24．王兵，钟康民．并联式双作用双级气-液复合传动装置[J]，液压与气动，2004，6：59～60
25．王德云，钟康民．高速数控车床用离心式端面驱动顶尖[J]．组合机床与自动化加工技术，2002(2)：58～60．
26．王雄耀．介绍一种气动新产品—仿生气动肌肉腱(J)．液压气动与密封，2002(1)，31-35．
27．钟康民，苏东宁，王明娣．流体传动夹具中介质绿色化的途径与方法探讨[J]．机床与液压，2004(11)：44-45，48．
28．王洪欣，高谦，付顺玲．斜楔机构的受力分析和设计．机械制造，1999，37(3)：19～20
29. Hitchcox, A.L. Pneumatic cylinders epitomize variety. Hydraulics and Pneumatics, v 53, n 11, Nov, 2000, p 47-48, 50, 78
30. Schneider, R.T. Designing with rodless cylinders Hydraulics & Pneumatics, v 45, n 3, Mar, 1992, p 51
31. Zhong Kangmin, Guo Peiquan. Orthogonal reinforcement mechanism, and hydraulic drive. In: Proceedings of tenth world congress on the theory of machines and mechanisms(Vol5). Oulu, Finland: Oulu University Press,1999, 2037～2042.
32．王兵，钟康民．单缸双活塞正交夹紧液压夹具[J]，新技术新工艺，2005，10：26～27
33．王兵，钟康民．基于无杆活塞缸的铰杆-杠杆增力双向夹紧液压夹具．机械制造，2004，42(10)：69-70．
34. Horgan,M.R..Today's spacesavers: rodless air cylinders. Hydraulics & Pneumatics,v 47,n 6,Jun, 1994,p 41
35. Schneider, R.T. Designing with rodless cylinders. Hydraulics & Pneumatics, v 45, n 3, Mar, 1992, p 51
36．曹华，钟康民．基于无杆活塞缸与机械增力机构的液压-机械复合传动装置[J]．液压与气动，2004，(11)．：71-72
37．曾华，钟康民．对称型齿条-齿轮-铰杆机构在液压传动中的应用[J]．新技术新工艺，2004，(10)：43-44
38．钟康民．偏心夹紧流体传动夹具[J]．新技术新工艺，2003，(12)：26-27
39．司广琚，钟康民．基于偏心凸轮增力自锁机构的冲击式气动夹具[J]．机械制造，
40．陆雯，钟康民．气动肌腱与铰杆增力机构的三种组合系统及其比较[J]．机械设计，2005，(2)．
2．朱才朝，林腾蚊．多介质多流复合传动现状与发展趋势[J]．农业机械学报，2000，33(4)：129～133．
3．曾晓松．复合传动技术及其评价体系探讨[J]．渝州大学学报(自然科学版)．2001，18(3)：46～49
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22．刘恒，虞烈，谢友柏．现代设计方法与新产品开发．中国机械工程，1999，10(1)：81～83
23．钟康民．双作用双级气-液传动增压装置[J]．新技术新工艺，2003，(11)．
24．王兵，钟康民．并联式双作用双级气-液复合传动装置[J]，液压与气动，2004，6：59～60
25．王德云，钟康民．高速数控车床用离心式端面驱动顶尖[J]．组合机床与自动化加工技术，2002(2)：58～60．
26．王雄耀．介绍一种气动新产品—仿生气动肌肉腱(J)．液压气动与密封，2002(1)，31-35．
27．钟康民，苏东宁，王明娣．流体传动夹具中介质绿色化的途径与方法探讨[J]．机床与液压，2004(11)：44-45，48．
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29. Hitchcox, A.L. Pneumatic cylinders epitomize variety. Hydraulics and Pneumatics, v 53, n 11, Nov, 2000, p 47-48, 50, 78
30. Schneider, R.T. Designing with rodless cylinders Hydraulics & Pneumatics, v 45, n 3, Mar, 1992, p 51
31. Zhong Kangmin, Guo Peiquan. Orthogonal reinforcement mechanism, and hydraulic drive. In: Proceedings of tenth world congress on the theory of machines and mechanisms(Vol5). Oulu, Finland: Oulu University Press,1999, 2037～2042.
32．王兵，钟康民．单缸双活塞正交夹紧液压夹具[J]，新技术新工艺，2005，10：26～27
33．王兵，钟康民．基于无杆活塞缸的铰杆-杠杆增力双向夹紧液压夹具．机械制造，2004，42(10)：69-70．
34. Horgan,M.R..Today's spacesavers: rodless air cylinders. Hydraulics & Pneumatics,v 47,n 6,Jun, 1994,p 41
35. Schneider, R.T. Designing with rodless cylinders. Hydraulics & Pneumatics, v 45, n 3, Mar, 1992, p 51
36．曹华，钟康民．基于无杆活塞缸与机械增力机构的液压-机械复合传动装置[J]．液压与气动，2004，(11)．：71-72
37．曾华，钟康民．对称型齿条-齿轮-铰杆机构在液压传动中的应用[J]．新技术新工艺，2004，(10)：43-44
38．钟康民．偏心夹紧流体传动夹具[J]．新技术新工艺，2003，(12)：26-27
39．司广琚，钟康民．基于偏心凸轮增力自锁机构的冲击式气动夹具[J]．机械制造，
40．陆雯，钟康民．气动肌腱与铰杆增力机构的三种组合系统及其比较[J]．机械设计，2005，(2)．