【正文】 然后求解未知運動參數(shù)。我們采用的是封閉矢量多邊形法。將兩種類型的輸入運動通過一個二自由度機構(gòu)合成后產(chǎn)生所需要的輸出運動。 混合 驅(qū)動九桿機械壓力機機構(gòu)簡圖 如圖 所示，混合驅(qū)動九桿壓力機簡化為圖中的二自由度九桿機構(gòu)。 在此二自由度九桿系統(tǒng)中， L1和 L2為驅(qū)動桿， L6一端為固定端，坐標為（ a,b）， L L L L7為連桿， L7帶動滑塊沿 Y 軸方向運動。 （ 2） 速度模 型的建立 對位移模型關(guān)于時間進行一階求導，即可求出系統(tǒng)的速度模型 L1cosθ1dθ1dt ? L3cosθ3dθ3dt ? L5cosθ5 dθ5dt ?L6sinθ6dθ6dt = 0 L1sinθ1dθ1dt + L3sinθ3 dθ3dt +L5sinθ5dθ5dt ? L6cosθ6dθ6dt = 0 L2sinθ2dθ2dt + L4sinθ4 dθ4dt +L5sinθ5dθ5dt ? L7sinθ7 dθ7dt = 0 L2cosθ2dθ2dt + L4cosθ4dθ4dt ? L5cosθ5 dθ5dt ?L7cosθ7 dθ7dt ?dydt = 0 L6cosθ6dθ6dt ? L7sinθ7 dθ7dt = 0 L6sinθ6dθ6dt ?L7cosθ7dθ7dt ? dydt = 0 在上述速度方程中， dθ1dt 和 dθ2dt 為已知數(shù)，表示驅(qū)動桿 L1和 L2的轉(zhuǎn)動角速度，此方程為一次方程組，通過此方程組可以解出滑塊在任意時刻的速度以及各個桿在任意時刻的角速度值。 求解位置方程 L1sinθ1 + L3sinθ3 +L5sinθ5 + L6cosθ6 ? b = 0 ① L1cosθ1 +L3cosθ3 + L5cosθ5 + L6sinθ6 ?a = 0 ② d +L2sinθ2 +L4sinθ4 ?L5sinθ5 ?L7sinθ7 ?y = 0 ③ L2cosθ2 +L4cosθ4 +L5cosθ5 ? L7cosθ7 ?a = 0 ④ L6sinθ6 + L7cosθ7 = 0 ⑤ b? L6cosθ6 ?L7sinθ7 ? y = 0 ⑥ 由 ① ③ 可以得到 L4sinθ4 = L1sinθ1 ?L3sinθ3 ? d? L2sinθ2 山東科技大學學士學位論文 10 同理，由 ② ④ 可以得到 L4cosθ4 = L1cosθ1 +L3cosθ3 ? L2cosθ2 則由三角函數(shù)關(guān)系 可知 （ L1sinθ1 ? L3sinθ3 ?d ?L2sinθ2） 2 + （ L1cosθ1 +L3cosθ3 ?L2cosθ2） 2 = L42 展開后合并同類項，我們此處引入半角正切法來求解位置方程。x2 得到 θ3 其中： u1 = 2(L1L3cosθ1 ?L2L3cosθ2) v1 = ?2(L1L3sinθ1 ?dL3 ?L2L3sinθ2) w1 = L12 +L22 + L32 ?L42 +d2 ?2dL1sinθ1 ? 2L1L2cosθ1cosθ2 ? 2L1L2sinθ1sinθ2+2dL2sinθ2 將 θ3的數(shù)值代入到 θ4的方程中，得到 tanθ4 = L1sinθ1 ?L3sinθ3 ? d? L2sinθ2L1cosθ1 +L3cosθ3 ? L2cosθ2 從而得到 θ4的表達式。 求解加速度方程 α1L1cosω1t? α3L3cosω3t? α5L5cosω5t?α6L6cosω6t?L1ω12sinω1t+L3ω32sinω3t+L5ω52sinω5t?L6ω62cosω6t = 0 α1L1sinω1t+α3L3sinω3t+α5L5sinω5t? α6L6cosω6t+ L1ω12cosω1t+ L3ω32cosω3t+L5ω52cosω5t+L6ω62sinω6t = 0 α2L2cosω2t+α4L4cosω4t?α5L5cosω5t?α7L7cosω7t?L2ω22sinω2t?L4ω42sinω4t+L5ω52sinω5t+L7ω72sinω6t?a = 0 α2L2sinω2t+α4L4sinω4t+ α5L5sinω5t?α7L7sinω7t+L2ω22cosω2t+L4ω42cosω4t+L5ω52cosω5t?L7ω72cosω7t = 0 α6L6cosω6t?α7L7sinω7t? L6ω62sinω6t? L7ω72cosω7t= 0 α6L6sinω6t?α7L7cosω7t+ L6ω62cosω6t+L7ω72sinω7t?a = 0 求解加速度方程，得到 α3 = ?α1L1sinω1t?L1ω12cosω1t?L3ω32cosω3t+ α2L2sinω2t+L2ω22cosω2t+tanθ4(α1L1cosω1t?L1ω12sinω1t+L3ω32sinω3t?α2L2cosω2t+ L2ω22sinω2t+ L4ω42sinω4t)L3sinθ3 + tanθ4L3cosθ3 α4 =α1L1cosω1t?L1ω12sinω1t?α3L3cosω3t+ L3ω32sinω3tα2L2cosω2t+ L2ω22sinω2t+ L4ω42sinω4tL4cosθ4 山東科技大學學士學位論文 13 α5 =α1L1cosω1t?L1ω12sinω1t?α3L3cosω3t+L3ω32sinω3t+L5ω52sinω5t+ tanθ6(α1L1sinω1t+L1ω12cosω1t+L3ω32cosω3t+α3L3sinω3t+ L5ω52cosω5t+L6ω62sinω6t)+ L6ω62cosω6tL5cosθ5 + tanθ6L5sinθ5 α6 =α1L1sinω1t+L1ω12cosω1t+α3L3sinω3t+ L3ω32cosω3t+L5ω52cosω5t+α5L5sinω5t+L6ω62sinω6tL6cosθ6 α7 = α6L6cosθ6 ?L6ω62sinω6t?L7ω72cosω7tL7sinθ7 則得到滑塊的加速度表達式為 a = α6L6sinω6t+L6ω62cosω6t?α7L7cosω7t+L7ω72sinω7t 本章小結(jié) 在本章我們采用解析法，通過建立數(shù)學模型，得到混合驅(qū)動九桿壓力機滑塊的位移方程、速度方程和加速度方程，并引入半角正切法，求解出壓力機滑塊的位移、速度和加速度的表達式。 桿長確定條件 （ 1） 雙曲柄存在條件 如圖 所示，是從混合驅(qū)動九桿壓力機機構(gòu)中分解出來的五桿子機構(gòu)，則雙曲柄存在的條件為： L1 + L2 +L3 LM +L4 L1 + L2 +L4 LM +L3 L1 + L2 +LM L3 +L4 式中： L1， L2， L3， L4， 分別表示桿 1，桿 2，桿 3 和桿 4 的長度， LM兩電機軸心之間距離 圖 五桿子機構(gòu) （ 2） 動力及功率分配條件 由于該壓力機為混合驅(qū)動，故驅(qū)動馬達有兩個。 則這兩個電機功率之間必須滿足功率分配條件即 L1 ??﹒ L2 其中 λ為動力及功率分配系數(shù)且 λ1。；對于顎式破碎機、沖床等大功率機械，最小傳動角應(yīng)取得大一些。 在 ADAMS 中，我們可以直接創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，也可以使用從其它 CAD 軟件（如 ProE， solidworks）傳過來的造型逼真的幾何模型。 設(shè)置工作環(huán)境 創(chuàng)建物體（ Part） 創(chuàng)建約束副 施加運動速度 進行仿真 輸出測量曲線 山東科技大學學士學位論文 18 圖 設(shè)置單位 （ 2） 設(shè)置工作柵格 在 Settings 下拉菜單中選擇 Working Grid,如圖 所示系統(tǒng)打開參數(shù)設(shè)置對話框，在Size 中 X 和 Y 項輸入 300cm,在 Spacing 欄中輸入 5cm。 選中 Length， Width， Depth，并輸入長度，寬度和厚度數(shù)值，如圖 所示。 采用相同的方法，在桿 2 和機架之間，桿 6 和機架之間，桿 3 和桿 1 之間，桿 2 和桿4 之間，桿 5 和桿 3 之間，桿 3 和桿 4 之間，桿 5 和桿 6 之間，桿 5 和桿 7 之間以及桿 7山東科技大學學士學位論文 21 和滑塊之間建立轉(zhuǎn)動副。 山東科技大學學士學位論文 22 圖 建立移動副 （ 3） 施加固定副 右擊轉(zhuǎn)動副圖標 ，彈出級聯(lián)圖標，左鍵單擊固定副（ Joint： Fixed）圖標 ，參數(shù)選擇 2 Bod1 Loc 和 Pick feature。/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動。 圖 測量對話框 山東科技大學學士學位論文 25 圖 滑塊位移測量曲線 圖 滑塊速度測量曲線 圖 滑塊加速度測量曲線 山東科技大學學士學位論文 26 驗證 ADAMS 虛擬樣機 上一節(jié)我們使用了 ADAMS 軟件建立了混合驅(qū)動九桿機構(gòu)的模型，并施加了約束副和驅(qū)動， 得到滑塊的位移、速度、加速度曲線。16 計算加速度 /㎝ /s2 10。 （ 1） 驗證模型的位移 山東科技大學學士學位論文 27 運用上節(jié)中輸出測量曲線的方法， 測量對象選擇滑塊的質(zhì)心點，測量特征選擇 Y 軸方向上的位移特征，得到滑塊質(zhì)心在 Y 軸方向上的位移曲線，同時，通過 Matlab 編程，我們得到由理論值計算得到的滑塊位移曲線，兩曲線對比分析。 山東科技大學學士學位論文 28 圖 ADAMS 樣機 滑塊速度 曲線 圖 Matlab 解得滑塊速度曲線 對比兩速度曲線 ，可以發(fā)現(xiàn)通過 Matlab 求解方程得到的滑塊速度和使用 ADAMS 建立的模型測量的到的速度吻合很好，說明通過速度 驗證模型是正確并準確的。 混合驅(qū)動九桿壓力機的運動特性分析 在上一節(jié)中，我們運用 ADAMS 軟件建立了混合驅(qū)動九桿壓力機的仿真模型，并得到了輸出量即滑塊的位移、速度和加速度測量曲線。 圖 混合驅(qū)動九桿壓力機滑塊位移曲線山東科技大學學士學位論文 31 圖 曲柄滑塊機構(gòu)滑塊位移曲線 由圖 混合驅(qū)動九桿壓力機滑塊位移圖可以看出，滑塊的行程范圍是 306mm，與我們加工所需的工作行程要求相吻合，同時在與傳統(tǒng)壓力機的曲柄滑塊機構(gòu)的滑塊位移曲線相對比后，我們可以發(fā)現(xiàn)，在壓力機進入工作行程后，在沖壓的最低點，壓力機會存在一個位移不變的一個階段，通過數(shù)據(jù)分析，在這個階段，驅(qū)動桿 L1 和桿 L2 轉(zhuǎn)動大約 40176。在最低點左右速度為零并保持一段時間，可以有效的避免材料產(chǎn)生的回彈，同時提供較為穩(wěn)定的輸出壓力，降低工件的廢品率。 結(jié)果對比分析 近年來， 由于生產(chǎn)現(xiàn)場對壓力機要求的不斷提高，傳統(tǒng)的曲柄滑塊結(jié)構(gòu)壓力機由于其輸出速度和加速度波動較大且不穩(wěn)定，在加工過程中對工件的損壞較大，容易造成廢品的產(chǎn)生。從 混合驅(qū)動九桿 壓力機位移曲線圖和傳統(tǒng)壓力機位移曲線圖的對比可以看出，多連桿壓力機由于在工作行程中的位移變化較平穩(wěn)且在下死點位置會保持一段時間的位移恒定，從而有效的避免了材料的回彈造成的加工誤差，同時能在沖壓過程中提供更加穩(wěn)定的沖壓力，提高壓力機的鍛壓性能。 （ 4） 與普通壓力機比較，多連桿壓力機只驅(qū)動部分的設(shè)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。尤其是近年來汽車行業(yè)的發(fā)展，極大的促進了壓力機的革新。但由于這種調(diào)節(jié)的范圍較小，很難滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求。 取桿 1 轉(zhuǎn)速為 360 度 /秒，桿 2 轉(zhuǎn)速為 30 度 /秒，仿真時間為 12 秒，即桿 2 沿著圓周方向運動到 12 個特征點的過程中，桿 1 整轉(zhuǎn) 12 圈，觀察輸出特性曲線如圖 ，圖 和圖 。 本章小結(jié) 在本章中，我們通過桿長確定條件，獲得了混合驅(qū)動九桿壓力機模型的合適桿長范圍，并在此范圍內(nèi)選擇了一組合適的桿長來建立 ADAMS 模型，由于模型比較簡單，我們選擇在 ADAMS/View 中直接建立模型。然后 我們運用Matlab 來解理論方程組，并將結(jié)果繪成曲線，得到滑塊的理論位移、速度、加速度曲線。 山東科技大學學士學位論文 39 4 混合驅(qū)動九桿壓力機 靜力學和增力比分析 作用在機械上的力不僅影響機械的運動學和動力學性能，而且也決定了機械的強度、結(jié)構(gòu)和尺寸，因此，不論 是設(shè)計新機械，還是合理使用現(xiàn)有機械，都必須要對其進行受力