基于热致线膨胀与行程放大的温度势能自锁夹紧装置.pdf

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1、2014年8月机床与液压Aug．2014第42卷第16期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．42No．16DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．16．008基于热致线膨胀与行程放大的温度势能自锁夹紧装置王传洋，李知瑶，钟康民(苏州大学机电工程学院，江苏苏州215021)摘要：在环境污染Et益严峻的形势下，绿色可持续发展成为一项重要的议题。夹具是制造业中应用广泛的一种装置，设计一种能源利用率高、无污染的夹紧装置对于实现节能降耗有着重要意义。设计一种自锁夹紧装置，利用温度敏感材料产生线性热膨胀效应作为微位移驱动装置，结合行程放大机构将微量的位

2、移放大为显著的位移，并利用驱动装置本身的温度势能保持自锁夹紧。此夹紧装置具有能源利用率高、无污染、自锁性能优良、稳定性好的优点。关键词：热致线膨胀；面积效应行程放大装置；自锁夹紧；微驱动中图分类号：TG135；TH112；TH137文献标识码：B文章编号：1001—3881(2014)16—020—3Self-lockingClampingDeviceUsingTemperaturePotentialBasedonThermalLinearExpansionandAreaEfiectStrokeAmplifierWANGChuanyang．LIZhiyao．ZH0NGKangmin(

3、CollegeofMechanicalandElectronicEngineering，SoochowUniversity，SuzhouJiangsu215021，China)Abstract：Theseriousenvironmentpollutionmakesgreenandsustainabledevelopmentbecomeallimportantissue．Clampingde-viceiswidelyusedinmanufacturing，SOitismeaningfultodesignclampingdevicewithfeaturesofhishenergyefic

4、iencyandnonpol-lution．Anovelclampingdevicewasdesigned．Thematerial’Sthermallinearexpansionwasusedasmicrodrive，andareaeffectstrokeamplifierwasusedtomagnifymicrodisplacementtonotabledisplacement．Thermalpotentialwasusedtomaintainself-lockingstate．Thenewclampingdevicehasthecharacteristicsofhighenerg

5、yeficiency，nonpollution，goodself-lockingproperty，andhighstability．Keywords：Thermallinearexpansion；Areaeffectstrokeamplifier；Self-lockingclamp；Microdrive工业文明的发展在推动社会进步的同时，也给社的有效利用率低。会和人民造成了许多阵痛，比如濒临枯竭的资源，日文中提出一种新颖的自锁夹紧装置，其原理是：渐严重的环境污染，以及由此带来的种种社会问题。利用半导体制冷／制热技术使温度敏感材料产生线性所以从粗放式向绿色和谐可持续式发展转变，是目前热

6、膨胀效应作为微位移驱动装置，结合内回流面积差各领域都亟需重视的问题。制造业既是国家工业生产动行程放大机构将微量的位移放大为显著位移，然后的支柱产业，同时又是能源消耗与环境污染的主要源利用温敏材料从初始制冷后缩短的状态到恢复室温状头，因此对制造业进行绿色化、可持续化的研究尤为态下驱动装置本身的温度势能保持自锁夹紧。此夹紧重要。装置具有能源利用率高、无污染、自锁性能优良、稳无论是传统机械制造业，还是现代机械制造业，定性好的优点。夹具都是一种使用广泛且发挥重要作用的装置。设计1线性热膨胀效应¨一种能源利用率高、稳定性好、无污染、自锁性能优很多材料都有热胀冷缩的物理特性，尤其对于一良的夹紧装

7、置，对实现节能降耗有着重要意义。目前些温度敏感材料，当环境温度改变时，材料本身会产生产中使用较广泛的是液压或者气动的夹紧装置，但生微量的伸长或缩短。并且在一定的温度范围内，很它们存在明显的不足：(1)液压夹具需要提供压力多材料的尺寸随着温度的升高而大致呈线性递增，反油泵，气动夹具需要提供压缩空气的空压机，驱动源之则呈线性递减。复杂，成本高；(2)能量转换和控制环节多，能量2半导体制热／制冷快速转换技术损耗较大，能源的利用率低；(3)存在高速旋转的半导体制热