【正文】 特殊點驗證法 ..................................................................................26 整周期驗證法 ..................................................................................26 混合驅(qū)動九桿壓力機的運動特性分析 ................................................29 建立曲柄滑塊機構 ADAMS模型 ..........................................................30 混合驅(qū)動九桿壓力機位移特性 ..........................................................30 混合驅(qū)動九桿壓力機速度特性 ..........................................................31 混合驅(qū)動九桿壓力機加速度特性 ......................................................32 結果對比分析 ..................................................................................33 混合驅(qū)動九桿壓力機輸出特性柔性化研究 ........................................34 本章小結 ................................................................................................37 4 混合驅(qū)動九桿壓力機靜力學和增力比分析 .....................................39 機構力分析的原則 ...............................................................................39 混合驅(qū)動九桿壓力機的靜力學研究 ...................................................40 混合驅(qū) 動九桿壓力機的靜力學方程 ...................................................40 混合驅(qū)動九桿壓力機增力比計算 .......................................................42 混合驅(qū)動九桿壓力機的增力比表達式 ...............................................42 混合驅(qū)動九桿壓力機的增力比曲線 ...................................................43 結構參數(shù)對九桿壓力機增力比的影響 ...............................................44 本章小結 ...............................................................................................47 5 總結與展望 ..................................................................................................49 主要結論 ................................................................................................49 工作展望 ................................................................................................49 參考文獻 ..........................................................................................................51 致 謝 ...............................................................................................................53 附錄 1 ................................................................................................................54 山東科技大學學士學位論文 1 1 緒論 論文的研究背景 多連桿壓力機的概念 其實，多連桿壓力機并不是一個新的概念，幾十年前這種技術已經(jīng)進入市場。早在20 年代，第一次在文獻中出現(xiàn)的該技術被稱為“專利快反壓機驅(qū)動”技術。 1950 年 BLISS公司制造的稱為“均勻行程”的壓機被介紹為“可以提供比較慢的拉伸速度、較快的上行程，從而提高生產(chǎn)率的壓力機”。 沖壓生產(chǎn)中，提高生產(chǎn)率而不必增加投資或勞動力是我們的目標，一個簡單的方法就是提高壓力機的速度。然而，由于要沖壓成型的工件受材料機械性能等條件的限制，欲提高成型速度是很難甚至是不可能的。使用多連桿驅(qū)動技術的機械壓力機，不用改變壓機的工作行程速度，即可達到提高生產(chǎn)率、延長模具壽命并降低噪聲的目的。 多連桿壓力機的優(yōu)越性 （ 1） 模具接觸金屬板料的突然性將提高凸模尖端周圍材料的拉應力，即增加了板料在該點破裂的可能性。因此，即使普通壓力機和多連桿壓力機都在材料的允許拉深速度內(nèi)運行，多連桿壓力機在同樣的運動速度時將比普通壓力機 以更慢的滑塊速度接觸板料，從而降低材料撕裂 的可能性。 （ 2） 由于多連桿壓力機滑塊以較低的速度接觸板料，故降低了噪聲和振動， 減 少了模具內(nèi)部發(fā)熱，延長了模具壽命。 （ 3） 與普通壓力機比較，多連桿壓力機只驅(qū)動部分的設計不一樣，壓力機的其他部分仍然是標準的，因此成本可以大大降低。多連桿驅(qū)動可用于單點或雙點驅(qū)動的偏心齒輪壓力 機或曲柄壓力機。在設計參數(shù)內(nèi)，運動曲線可根據(jù)特定工件的需要進行修改。 （ 4） 多連桿壓力機可用于高強度鋼的多工位拉深成型。 混合驅(qū)動多連桿 壓力機的 研究成果和發(fā)展概況 現(xiàn)代工業(yè)中，鍛壓機床作為基礎裝備的重要組成部分之一，在汽車產(chǎn)業(yè)、家電產(chǎn)業(yè)、山東科技大學學士學位論文 2 航空航天和冶金化工產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應用。特別近幾年來，國內(nèi)汽車業(yè)的崛起，大大的推動了鍛壓設備的發(fā)展。國產(chǎn)大型的高精成套設備、自動化生產(chǎn)線、柔性生產(chǎn)線以及帶有高附加值的沖壓設備正裝備著我國的制造業(yè)，為將我國從制造大國發(fā)展成制造強國打下堅實的基礎?，F(xiàn)代的鍛壓技術主要向著 鍛壓設備自 動 化、高復合高速化相結合、鍛壓控制功能集成化、鍛壓制造環(huán)?；板懏a(chǎn)柔性化這幾個方面發(fā)展。 國內(nèi)混合驅(qū)動多連桿壓力機的發(fā)展情況 在混合驅(qū)動機構的研究上， 國內(nèi)對于混 合驅(qū)動機構的研究雖然起步較晚，但也已經(jīng)取得了一些突破性的成果。 訾斌和宋勝 濤 等分別從不同的角度對二自由度混合驅(qū)動機構進行了優(yōu)化設計。這些學者以功率最小、結構最優(yōu)等為目 標函數(shù)，使得二自由度混合驅(qū)動機構的整體性能達到最優(yōu)。其中宋勝濤 將優(yōu)化后的結果應用到工程實際中，最終確立了混合驅(qū)動 4RIP 機構可以實現(xiàn)動臂 斗桿機構的輸 出軌跡。陳正洪、李仁軍、王湘和何東 分別 對二自由度混合驅(qū)動機構的軌跡特性做了較為深入的研究，其中陳正洪 得出了 機構在實現(xiàn)直線軌跡和拋物線軌跡時電動機的功率分配的規(guī)律；李仁軍 構建了混合驅(qū)動機構軌跡控制實驗平臺，借助視覺系統(tǒng)檢測，得出了給 定軌跡的生成方法在低速和給定軌跡的曲率變化較小時的可行性；王湘 則應用 ADAMS 軟件對所研究的機構進行了逆運動學分析， 為實現(xiàn)一組給定的運動軌跡，通過一般 點驅(qū)動和曲線轉(zhuǎn)化為樣條函數(shù)的功能，得出伺服電機的運動規(guī)律；何東 基于常速電機在工作中的速度波動，提出一種將慣性、阻尼和剛度考慮在內(nèi)的機構真實動態(tài)行為的軌跡綜合方法，并通過仿真實例證明了該方法能實現(xiàn)更精確的軌跡生成。 在壓力機方面，陳文 立足于實際生產(chǎn)中遇到的問題，對所提出的混合驅(qū)動沖壓機構進行了運動學分析，根據(jù)沖頭運動規(guī)律得出伺服電機驅(qū)動的運動參數(shù)，同時 采用 ADAMS 軟件進行了機 構的仿真分析，通過優(yōu)化機構參數(shù)，改進了沖壓機構運動性能。黃海波 提出一種二自由度九桿機構的全伺服驅(qū)動模式，運用 ADAMS 軟件建立了該機構的虛擬樣機模型，并進行了仿真分析，數(shù)據(jù)顯示，當兩曲柄同步轉(zhuǎn)動時，僅僅改變兩曲柄的初始相位差，可以獲得不同形式的滑塊運動曲線。 國外 混合驅(qū)動多連桿壓力機的發(fā)展情況 自上世紀 90 年代初 Tokuz 提出混合驅(qū)動機構的概念以來，很多學者從不同的角度對這類新型機構做了較為深入的研究，也 取得了 一定的成果。 Herman 和 Greenough 分別在山東科技大學學士學位論文 3 Tokuz 研究的基礎上對整個二自由度機構的傳動方式進行了改進， Greenough 用兩自由度平面七桿機構代替了 Tokuz 所建立機構模型中的差動輪系，結果都減小了伺服電機的功率需求。 Ouyang P R 研究了混合驅(qū)動五桿機構，直接采用常速電機和伺服電機混合驅(qū)動的方式，并據(jù)此分析得出建立的滑?？刂颇Ｐ拖到y(tǒng)具有漸進穩(wěn)定性。 在壓力機應用方面， 、 、 ChengHo Li、 Hui Li 將二自由度混合驅(qū)動機構的理論研究應用到壓力機的設計、工藝改進等實踐中，并且對不同結構形式壓力機的優(yōu)點和缺陷有了更深的認識。其中 設計了一種新型混合驅(qū)動七桿壓力機，實現(xiàn)了壓力機工作臺的行程及速度可控，并降低了壓力機的成本； 研究了變速伺服電機驅(qū)動曲柄的軌跡規(guī)劃和優(yōu)化，在運用了反饋控制的混合驅(qū)動伺 服壓力機下，實現(xiàn)不同的沖壓運動；ChengHo Li 提出一種用于混合驅(qū)動伺服壓力機的迭代學習控制方案并且應用到?jīng)_壓工藝上； Hui Li 提出一種用于精密沖壓的混合驅(qū)動機構，獲得了機構的尺寸和伺服電機的運動規(guī)律， 得到靈活多變的 輸出運動特性。 本課題研究的主要內(nèi)容 本次設計運用解析法來計算壓力機滑塊的位移、速度和加速度方程，建立數(shù)學模型，通過求解數(shù)學模型得到滑塊位移、速度、加速度的數(shù)學表達式。同時依據(jù)桿長條件及動力分配條件，確定壓力機的桿長，并運用 ADAMS 軟件建立模型，進行仿真分析。將桿長數(shù)據(jù)代入數(shù)學表 達式中，將計算結果與計算機仿真結果對比，驗證模型的正確性并優(yōu)化模型。最后建立靜力學模型，通過仿真，得出壓力機滑塊在不同輸入條件下的位移、速度、加速度和壓力曲線。具體分為如下幾個方面的工作： ，并運用半角公式，解出滑塊在任意時刻的位移，速度，加速度表達式。 ADAMS 模型，通過對模型的仿真并分析，得出滑塊的位移、速度和加速度曲線，并將模型數(shù)據(jù)代入到位移、速度、加速度表達式中，通過選取隨機點計算位移、速度、加速度數(shù)值 和使用 Matlab 進行整周期仿真 ，以驗證模型的正確性。 ，得到混合驅(qū)動多連桿壓力機的輸出特性并分析其輸出的柔性化。 靜力學方程， 并獲得增力比的表達式，探究增力比和機構尺寸參數(shù)之間的關系 。 山東科技大學學士學位論文 4 本章小結 本章詳細的介紹了本課題的研究背景及研究意義，綜述了混合驅(qū)動多連桿機構在國外和國內(nèi)的應用現(xiàn)狀及未來的發(fā)展方向，闡述了作者工作的主要內(nèi)容，解決的方法和步驟。 山東科技大學學士學位論文 5 2 混合驅(qū)動九桿壓力機的運動學模型 與分析 機構的運動分析 機構運動分析就是根據(jù)機構運動簡圖和原動件的運動規(guī)律，分析機構的其他構件上的某些點的軌跡、位移、加速度以及構件的角位移、角速度和角加速度。這些內(nèi)容不僅是設計、選擇、使用機構的依據(jù)，也是對機構做動態(tài)靜力學分析和研究機械動力學的基礎。無論是了解現(xiàn)有的機械的工作性能，還是設計新機械，都需要進行機構的運動分析。 機構運動分析的方法 機構運動分析的方法主要有圖解法和解析法。圖解法形象直觀，概念清晰，但精度較低，而且對機構整個運動循環(huán)進行運動分析時，需要反復作圖，也很繁瑣。圖解法包括速度瞬心法和矢量方程圖解法。 解析法是列出機構中已知的尺寸參數(shù)和和運動參數(shù)以及未知運動參數(shù)之間的數(shù)學關系式，然后求解未知運動參數(shù)?，F(xiàn)在解析法多用計算機求解運算，精度高，速度快，但解析法不如圖解法形象直觀，而且計算式有時比較復雜，工作量很大。 由于我們需要做準確度要求很高的機構的運動分析，所以必須采用解析法。解析法有很多種，包括矢量分析法、復數(shù)法等。我們采用的是封閉矢量多邊形法。 解析法分析機構運動的求解過程 由于我們采用的是封閉矢量多邊形法，我們僅介紹這種方法的求解過程。 首先寫出機構的封閉矢量多邊形在 X、 Y 坐標軸上的位置投影方程式，然后將位置投影方程式對時間求一次導數(shù)和二次導數(shù)，即可得到機構的速度方程