【正文】 s valueless in practical application. (3) With the scheme of the conventional motor and the servomotor being separately driven, the power of the servomotor can be assigned low value in order to satisfy the velocity requirements of the mechanical press. So doing decreases the manufacturing cost and the operation cost of the mechanical press. Therefore, this scheme proposes a feasible way in practical industrial engineering. 研究利用差動(dòng)齒輪系實(shí)現(xiàn)機(jī)械混合壓力 本文對(duì)機(jī)械壓力混合輸入的問題進(jìn)行了研究，用差動(dòng)輪系作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它提出了伺服電機(jī)和傳統(tǒng)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)，伺服電機(jī)和傳統(tǒng)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)方案。混合動(dòng)力機(jī)制是一種有 2 個(gè)自由度的機(jī)制（也稱為差速機(jī)制），當(dāng)兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)同時(shí)輸入時(shí)，輸出的運(yùn)動(dòng)能夠滿足一些運(yùn)動(dòng)要求，這些要求通過機(jī)械的運(yùn)動(dòng)組成來獲得的。所以混合動(dòng)力 機(jī)械壓力機(jī)在機(jī)制上的工作引起了許多研究者的興趣；并且這些研究主要集中在多桿混合機(jī)械中。 Tokuz 首次提出了混合機(jī)構(gòu)并且使用差動(dòng)齒輪系分析了合成速度。在參考文獻(xiàn) [13]中他們使用連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)施機(jī)械壓力機(jī)的混合輸入。為了簡(jiǎn)化機(jī)械模型并使得問題更加透明，在這篇文章中差速齒輪系常作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來研究機(jī)械壓力機(jī)的混合問題。系統(tǒng)由傳統(tǒng)電機(jī)（也叫作恒定速度的 AC 機(jī)器 ），伺服電機(jī)，減速器 1，減速器 2，差動(dòng)輪系和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成。減速器 1和減速器 2以串行方式安裝在兩個(gè)電機(jī)和差速齒輪系單元之間目的是為了承擔(dān)所有傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分減速任務(wù)，因?yàn)樘蟮牟顒?dòng)齒輪系傳動(dòng)比會(huì)使得傳動(dòng)效率下降。因此，用這種方式，不僅使得機(jī)械壓力機(jī)的曲柄軸的輸出運(yùn)動(dòng)靈活可變，而且還避免使用大功率的伺服電機(jī)?；瑝K以很大的速度（稱作快速進(jìn)給階段）從頂部死角中心移到工作起點(diǎn)。因此，機(jī)械壓力機(jī)的滑塊的移動(dòng)速度可以分為三種情況：快速下降速度 V1，緩慢工作速度 V2，和快速返回速度 V3。為了方便的表達(dá)三個(gè)軸之間的關(guān)系，和常規(guī)電機(jī)連接的軸叫軸 1，和伺服電機(jī)連接的軸叫軸 2，和曲軸連接的軸叫軸 0。所以這三根軸的傳動(dòng)比和角速度的關(guān)系需要表達(dá)出上標(biāo)和下標(biāo)的特點(diǎn)。 常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)對(duì)輸出運(yùn)動(dòng)的影響 當(dāng)常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)同時(shí)以經(jīng)過差速齒輪系的組成來運(yùn)行時(shí)，輸出速度可以表達(dá)。在混合機(jī)械的差速齒輪中，調(diào)速振幅等于運(yùn)行一個(gè)單獨(dú)伺服電機(jī)的軸 0 輸出速度和運(yùn)行一個(gè)單獨(dú)常規(guī)電機(jī)的軸 0 輸出速度之比。它是差速齒輪系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)參數(shù)。 圖 3調(diào)速振幅的物理感應(yīng) 從（ 9）到（ 11），常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)之間的輸出功率由 K 值決定，它等于伺服電機(jī)的角速度的變化之比。 輸出軸在增速區(qū)域運(yùn)行 伺服電機(jī)在正方向運(yùn)行， 0K1,P1 和 P2都是正值，所以常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)都承受一部分工作載荷。 在增速區(qū)域，伺服電機(jī)在負(fù)方向運(yùn)行， K 值變化在 0—— 1 之間。因此當(dāng)輸出角速度在減速區(qū)域，常規(guī)電機(jī)比其他領(lǐng)域消耗更多的能量。如圖 1所示，差速齒輪系的輸出角速度和機(jī)械壓力機(jī)的曲柄軸有聯(lián)系， 所以這兩個(gè)軸有相同的角速度。 常規(guī)電機(jī)和伺 服電機(jī)分開驅(qū)動(dòng) 這種方案表明在混合輸入過程中只驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)另一個(gè)電機(jī)制動(dòng)，即當(dāng)曲柄軸在不同的運(yùn)行階段，常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)是分開運(yùn)行的；因此可以獲得不同的輸出角速度。當(dāng)伺服電機(jī)止動(dòng)時(shí)常規(guī)電機(jī)運(yùn)行， n2=0，從方程（ 5）中我們可以得到。這兩個(gè)輸出角速度的物理感應(yīng)比較可以由圖 4 來說明。 （ 2） 由于常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)的這個(gè)方案，這兩種電機(jī)的功率可以設(shè)置成很大的數(shù)值，目的是為了滿足機(jī)械壓力機(jī)的速度需要。因此，這種方案在實(shí)際工業(yè)工程中屬于可行的方案。 （ 3） 由于常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)分開驅(qū)動(dòng)的這個(gè)方案，伺服電機(jī)的功率可以設(shè)置成很小的數(shù)值，目的是為了滿足機(jī)械壓力機(jī)的要求。通過以上的分析和計(jì)算，可以得到如下結(jié)論： （ 1） 調(diào)速振幅和差速比是混合機(jī)械的兩個(gè)重要參數(shù)。 圖 4 兩種輸出角速 度的物理感應(yīng)比較 因?yàn)轵?qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)比 i10 和 i20 相互依賴，常規(guī)電機(jī)的運(yùn)行和伺服運(yùn)行也是相互依賴的，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)比的數(shù)值可以設(shè)置不同的數(shù)值（一個(gè)很小，另一個(gè)很大）， 所以這兩個(gè)輸出角速度可以不同。 因?yàn)?1K+1,所以曲柄軸的輸出角速度是可以調(diào)節(jié)的而且能設(shè)計(jì)出來，且能獲得一個(gè)很小的輸出角速度 n10。因此，混合機(jī)械壓力機(jī)有兩種建議方案：（ i）常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)；（ ii）常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)分開驅(qū)動(dòng)。為了節(jié)約能量，輸出角速度應(yīng)當(dāng)避免或者減少在減速區(qū)域運(yùn)行。伺服電機(jī)的負(fù)值說明伺服電機(jī)的功率已經(jīng)是工作阻力。調(diào)速和差速比的數(shù)值決定了兩個(gè)電機(jī)之間的工作載荷 分配。 輸出軸以一個(gè)基本的速度運(yùn)行 當(dāng)伺服電機(jī)的輸出角速度等于 0 時(shí)，也就是， K=0， P2=0，從（ 9）中可以得到。 根據(jù)角速度和扭矩成反比，相同的載荷可以由常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)這一事實(shí)，一個(gè)代表兩個(gè)電機(jī)的功率的方程可以被推倒出來。它不僅決定兩個(gè)輸出軸的速度匹配關(guān)系，還決定了伺服電機(jī)和常規(guī)電機(jī)安裝能力的匹配關(guān)系。 調(diào)速振幅和差速比 調(diào)速振幅 為了正確的描述混合機(jī)械的差速齒輪系的變化速度，需要引入調(diào)速振幅的概念。 伺服電機(jī)輸出運(yùn)動(dòng)的影響 當(dāng)常規(guī)電機(jī)停止時(shí)， n1=0,僅有伺服電機(jī)的角速度影響輸出角速度 n0。三根軸的力矩分別為 M1， M2和M0。事實(shí)上機(jī)械壓力機(jī)在到達(dá)死角中心的底部之前僅以一個(gè)很短的行程工作，而在 其他行程中對(duì)工件來說是不工作的。低速的滑塊是為了避免對(duì)模具產(chǎn)生重大的影響，有益于塑料工件的成型。 圖 1 差速齒輪系的混合機(jī)構(gòu)工作準(zhǔn)則 機(jī)械壓力機(jī)滑塊的速度特征 機(jī)械壓力機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)體現(xiàn)了周期性的變化規(guī)律。伺服電機(jī)的角速度是可調(diào)的，所以它的價(jià)格昂貴。兩根輸入軸中的一根軸通過減速器 1 和傳統(tǒng)電機(jī)相連；另外一根輸入軸通過減速器 2 和伺服電機(jī)相連。隨著 200 噸的機(jī)械壓力機(jī)作為工程背景，機(jī)械壓力機(jī)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已設(shè)計(jì)出來，并且在機(jī)械壓力機(jī)中的兩種驅(qū)動(dòng)方案的可行性也已得到了分析。所以一些主要的問題在混合機(jī)械的課程研究中常常被忽略， 而且研究結(jié)果不總是和實(shí)際工程條件相符合。 調(diào)速幅度和差速比的概念在他們的作品中沒有提到，并且兩電機(jī)的速度變化和功率之間的關(guān)系也沒有清楚的給出?；诙囗?xiàng)式的軌跡規(guī)劃也需要調(diào)查，且計(jì)算機(jī)模擬表明結(jié)果的確吸引人。研究機(jī)械壓力機(jī)的混合機(jī)械的目的是使用大功率常規(guī)電機(jī)利用飛輪來完成工件的沖壓；并使用低功率的伺服電機(jī)來調(diào)整滑塊速度。后一個(gè)方案提出了一個(gè)可行的途徑在實(shí)際工程中來使用混合機(jī)械壓力。它不僅規(guī)定了可調(diào)節(jié)幅度速度 ，而且還決定了伺服電動(dòng)機(jī)功率比的傳統(tǒng)電機(jī)。 thus the different angular velocity of the crankshaft can be obtained. The flexible low speed operation .When the conventional motor is braked and the servomotor is operated, n1 = 0， the below equation can be obtained from eq. (5) Because ?1≤ K≤ +1 , the output angular velocity of the crankshaft is adjustable and the crankshaft has two rotating directions。 the other input axis links the servomotor through the reducing unit II. Therefore the motion of the crankshaft is pletely controlled by the motions of the conventional motor and the servomotor. The reducing unit ? and the reducing unit II are respectively installed between the two motors and the differential gear unit in the way of serial in order to bear a part of reducing velocity task of the all transmission system, because too big drive ratio of the differential gear train will make its driving efficiency decreased. The angular velocity of the conventional motor is constant, so its price is cheaper. The angular velocity of the servomotor is adjustable, so its price is expensive. In the system of the hybrid mechanism the constant speed of the output axis is provided by high power conventional motor。 Technology, Nanjing 210094, China。 ZHANG ZhiYuan2 1 School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science amp。 and these studies are mainly focused on the multibar hybrid mechanism. Du and Guo[1, 2] have prehensively discussed the sevenbar hybrid mechanism of mechanical press, including the feasible conditions of position of the linkage mechanism, the slider motion analysis, and the torque and power distribution between t