【正文】 急回特性。而混合驅(qū)動機構(gòu)可以解決問題，所謂混合驅(qū)動，即：同時使用一個大功率的常速電機和一個小功率的伺服電機作為驅(qū)動，其中，常速電機提供主要動力，而伺服電機僅起調(diào)節(jié)作用，這樣，再通過一個二自由度機構(gòu)對其運動進行合成 [3]。所謂的混 合輸入就是利用一個具有兩個自由度的機構(gòu) (稱為差速機構(gòu) ), 同時輸入兩個獨立的運動，經(jīng)過差速機構(gòu)對這兩個運動的合成，最后得到滿足一定要求的輸出。 90年代初， Tokuz和 Jones[6]是最早提出了混合驅(qū)動的概念，他們結(jié)合了傳統(tǒng)的機械壓力機和全伺服壓力機，提出了一種介于二者之間的系統(tǒng)，稱之為“復(fù)合式機器”，奠定了混合驅(qū)動可控機構(gòu)的思想。Greenough為了克服 Tokuz與 Jones研究中“停歇段對伺服電機功率損耗較大”的問題，采用二自由度七桿機構(gòu)作為運動合成機構(gòu)（如圖 ），同樣可以實現(xiàn)上述變規(guī)律輸出運動。劉偉杰、李瑞琴等人分析了含 RPP型 II級桿組的雙曲柄混合驅(qū)動七桿機構(gòu)的特性。何予鵬、趙升噸等人在研究差動輪系混合輸入時，提出了 “調(diào)速幅度”和“差速比”兩個概念，指出“調(diào)速幅度”或“差速比”將工作載荷功率在兩個電機間進行分配，分析了常規(guī)電機和伺服電機同時拖動和常規(guī)電機和伺服電機分別拖動兩種拖動方案的功率分配情況 [11]。其工作原理為：電動機通過三角皮帶把運動傳給大皮帶輪，在經(jīng)過小齒輪、大齒輪傳給曲柄軸，連桿上端裝在曲柄軸上，下端與滑塊連接，通過曲柄滑塊機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運動。并要求壓力機工作距離 為 500mm，高速沖壓次數(shù)為 120次 /分，低速模壓次數(shù)為 10次 /分，制作仿真動畫，輸出位移、速度、加速度相關(guān)仿真結(jié)論。行星輪系結(jié)構(gòu)簡圖如圖 。在這行星齒輪用作運動的合成使用 [12]。因此，曲柄滑塊機構(gòu)的曲軸的運動就完全由伺服電機和常規(guī)電機的運動來控制。這樣不僅使得機械壓力機的輸出速度為柔性，而且又避免了選用大功率的伺服電機，使得制造成本和使用成本大大降低。而且題目要求壓力機滿足高速沖壓 120r/min和低速模壓 10r/min兩種工作模式。 電動機的選擇 由于壓力機要滿足兩種工作狀態(tài)：高速沖壓和低速模壓。轉(zhuǎn)速曲線圖如圖。當在高速沖中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 10 頁 共 32 頁 壓模式下工作時，即 min/120H r?? 時，而 2? 平均值為 0 ，則r / m i n1 2 02m i n/60 434 ??? ??? 可得r ，而常速電機的轉(zhuǎn)速為 1460r/min，則變速箱的傳動比為 3。 差動輪系齒輪的設(shè)計 壓力機一般為機床類，速度不高，故選用 7級精度（ GB1009588),并且選用變位直齒圓柱齒輪傳動，并且太陽輪采用變位 齒輪。 由于 57 2zz ? 而 657 2zzz ?? 則 657 42 zzz ?? 假設(shè)齒輪齒 數(shù) 246?z 485?z 967?z 在低速模壓時差動輪系的輸出轉(zhuǎn)矩： 0 4 0610 Nnp ??????????輸 則行星輪 6z 的轉(zhuǎn)矩 mTT .p6 ????? 輸 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 11 頁 共 32 頁 假設(shè)齒輪齒寬系數(shù) 1?bd 根據(jù) 246?z ，查圖 512線圖得齒形系數(shù) ?FY 則齒輪 6的分度圓直徑 mmYd kzd FFb 5 12 7 4 01 9 8 92][T2 333 666 ??? ?????? ? 則模數(shù) 7m, 66 ???? 取zdm 。曲軸為壓力機的重要零件，受力復(fù)雜，故制造條件要求較高，一般用 45號鋼鍛制而成。對于大型曲軸，有時在支承頸和曲柄頸中心處鉆深孔，以該 善淬透性，提高機械性能，曲軸支承頸和曲柄頸（或曲拐頸）需加以精車或磨光，為了延長曲軸壽命，在各軸頸特別是圓角處，最好用滾子碾壓強化。 對支承的簡化：兩支承也是在距離曲柄臂處 2r處，簡化成簡支梁。 曲軸危險截面的應(yīng)力均在許用應(yīng)力范圍之類，滿足強度要求。所以選擇滑動軸承材料 ZZnAl(鋅鋁合金 )其許用壓強為 20MPa。所以合金鋼連桿的形狀設(shè)計，過渡圓滑性，毛坯表面質(zhì)量等，必須給以更多的注意，才能充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)材料的潛力。連桿還必須經(jīng)過磁力探傷檢驗，以求工作可靠。 螺桿強度 10904101 0 0 0P33m i n0y ????????M P aF ?? 而 45號鋼的 巴1800][ ?y? 所以 ][y y?? ? ，安全。 Pro/Engineer自 1988年問世以來，二十多年來已成為全世界最普及的三維 CAD/CAM系統(tǒng)。其主要零件的三維模型見下圖。 O點表示曲軸的旋轉(zhuǎn)中心， A點表示連桿與曲柄的連接點， B點表示連桿與滑塊的連接點， OA表示曲柄半徑AB表示連桿長度。根據(jù)二項式定理，取 ???? 2222 s in211s in1 ?? 所以 mm)]2c o s1()c o s1[(250)]2c o s1(4)c o s1[( ????? ???????? Rs （ a） 式中 s為滑塊行程，從下死點起算，以下均同； ? 為曲柄轉(zhuǎn)角，從下死點起算，與曲柄旋轉(zhuǎn)方向相反者為正，下同。而且曲柄的轉(zhuǎn)角可以表示為 ? 在時間 t上的積分。轉(zhuǎn)速曲線圖如圖 所示： 圖 高速沖壓時曲軸轉(zhuǎn)速 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 24 頁 共 32 頁 把 高? 的數(shù)學(xué)表達式代入公式（ a）、（ b）、（ c）可以得到在高速沖壓時滑塊的位移、速度、加速度數(shù)學(xué)表達式： )]2c o s1( o s1[250 ?? ??? ）（高s )2s i ) ] ( s i n607 2 0c o s (1[7 2 02 5 0 0 ??? ????? t高 )2c o ( c o s)]60t7 2 0c o s (7 2 07 2 0[ 2 5 0 20 ?? ????高a 其中 dttdt t? ? ??? t0 0 0 )60720(co s720720高?? （ deg） 其位移、速度、加速度曲線圖如下圖所示： 圖 高速沖壓時滑塊位移 圖 高速沖壓時滑塊速度 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 25 頁 共 32 頁 圖 高速沖壓時滑塊加速度 低速模壓仿真結(jié)果 在低速模壓的工作模式下，伺服電機的轉(zhuǎn)速數(shù) 學(xué)表達式： )( d e g /60s in1 2 0 stn ??低 ，曲線圖如圖 ，經(jīng)過齒輪傳動減速，所以 )(d eg /60s in605 st?? ，變速箱沖動比362?i ，所以 ）（ deg/s307 ?? 。當在混合驅(qū)動時曲軸的轉(zhuǎn)速表達式 t60sin6060 ??混? （ deg/s ）， 則 滑 塊 速 度 的 數(shù) 學(xué) 表 達 式 ：)2s i ( s i n60s i n1 5 0 0 02s i i n1 5 0 0 0 ????? ????? t）（混 （ deg/s）。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 28 頁 共 32 頁 圖 常規(guī)電機驅(qū)動和混合驅(qū)動滑塊速度 伺服電機轉(zhuǎn)速改變對滑塊速度的影響 假設(shè)伺服電機轉(zhuǎn)速曲線滿足表達式： CBtTAn ??? )3 6 0c o s (伺，并且比較伺服電機只在 B不同，而其他相同的情況下滑塊的速度，即 A=120， T=6s， C=0。但是隨著 B的減小，雖然速度曲線形狀改變但是周期不變，可以保證在一定時間內(nèi)沖壓次數(shù)不變。并且對其簡單的裝配來進行運動學(xué)仿真，制作出了相應(yīng)的仿真動畫， 還得到了兩種工作模式下的滑塊位移、速度、加速度仿真結(jié)論。由于我的能力有限，在設(shè)計過程中還有很多不完善不全面的地方，懇請各位老師同學(xué)批評指正。首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師宋勝濤老師和李大海學(xué)長，從選題，查閱資料，中期檢查，一直到論文完成，都給了我很大的幫助。感謝學(xué)校給我們這次鍛煉個人能力的機會，提高了我們的獨立思考和運用查閱資料來解決問題的能力。然后要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下專業(yè)知識基礎(chǔ)。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 32 頁 參考文獻 [1] 何德譽 .曲柄壓力機 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,1981 [2] 朱釩，張志 .國內(nèi)外液壓機技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .機床與液壓， 20xx(1):6～ 7 [3] 彭于華 .六連桿壓力機的分析與混合驅(qū)動運動學(xué)分析 .碩士學(xué)位論文 .南京 :航天航空 大學(xué) ,20xx [4] Du R,Guo W design of a new metal forming pressing with controllable Mech Des Trans ASME,20xx,125:582～ 592 [5] Meng C F,Zhang C,Lu Y H,et design and control of a novel press With an extra mach thory,20xx,39:811～ 818 [6] Tokuz .,Jones .,Power Transmission And Flow IN The Hybird 6th International Machine Design And Production Conf,1994,MENU,ANKARA,RUYKEY: 209~215 [7] Greenough JD