【正文】 ................................................ 31 特殊點(diǎn)驗(yàn)證法 .................................................................................. 32 整周期驗(yàn)證法 .................................................................................. 32 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性分析 ................................................ 36 建立曲柄滑塊機(jī)構(gòu) ADAMS模型 .......................................................... 36 混合驅(qū) 動(dòng)九桿壓力機(jī)位移特性 .......................................................... 37 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)速度特性 .......................................................... 38 混合驅(qū)動(dòng)九 桿壓力機(jī)加速度特性 ...................................................... 40 結(jié)果對(duì)比分析 .................................................................................. 41 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)輸出特性柔性化研究 ........................................ 42 本章小結(jié) ................................................................................................ 46 4 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)靜力學(xué)和增力比分析 ..................................... 48 機(jī)構(gòu)力分析的原則 ............................................................................... 48 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)的靜力 學(xué)研究 ................................................... 49 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)的靜力學(xué)方程 ................................................... 49 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)增力比計(jì)算 ....................................................... 52 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)的增力比表達(dá)式 ............................................... 53 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)的增力比曲線 ................................................... 54 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)九桿壓力機(jī)增力比的影響 ............................................... 55 本章小結(jié) ............................................................................................... 59 5 總結(jié)與展望 .................................................................................................. 60 主要結(jié)論 ................................................................................................ 60 工作展望 ................................................................................................ 60 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................... 62 致 謝 ............................................................................................................... 65 附錄 1 ................................................................................................................ 66 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 1 緒論 論文的研究背景 多連桿壓力機(jī)的概念 其實(shí)，多連桿壓力機(jī)并不是一個(gè)新的概念，幾十年前這種技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。混合驅(qū)動(dòng)多連桿機(jī)械式壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)特性比傳統(tǒng)的機(jī)械式和液壓式壓力機(jī)的性能要復(fù)雜的多，因此，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)態(tài)靜力學(xué)分析研究對(duì)于設(shè)計(jì)的成功性來說就顯得尤為重要。 本文將混合驅(qū)動(dòng)九桿機(jī)械式壓力機(jī)根據(jù)其工作原理轉(zhuǎn)化成二自由度九 桿機(jī)構(gòu)，建立坐標(biāo)系后利用解析法求出該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并運(yùn)用半角 正切 公式，解出滑塊在任意時(shí)刻的位移，速度，加速度表 達(dá)式。早在 20 年代，第一次在文獻(xiàn)中出現(xiàn)的該技術(shù)被稱為“專利快反壓機(jī)驅(qū)動(dòng)”技術(shù)。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 （ 3） 與普通壓力機(jī)比較，多連桿壓力機(jī)只驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)不一樣，壓力機(jī)的其他部分仍然是標(biāo)準(zhǔn)的，因此成本可以大大降低。 國內(nèi)混合驅(qū)動(dòng)多連桿壓力機(jī)的發(fā)展情況 在混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究上， 國內(nèi)對(duì)于混 合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)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。Herman 和 Greenough 分別在 Tokuz 研究的基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)二自由度機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式進(jìn)行了改進(jìn)， Greenough 用兩自由度平面七桿機(jī)構(gòu)代替了 Tokuz 所建立機(jī)構(gòu)模型中的差動(dòng)輪系，結(jié)果都減小了伺服電機(jī)的功率需求。具體分為如下幾個(gè)方面的工作： ，并運(yùn)用半角公式，解出滑塊在任意時(shí)刻的位移，速度，加速度表達(dá)式。 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法和解析法。 解析法分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 程。 找封閉矢量多邊形 X， Y 軸位置投影方程式 求導(dǎo)，得速度方程和加速度方 程 完成求解過程 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 圖 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 如圖 所示，活動(dòng)構(gòu)件數(shù)： n=8 運(yùn)動(dòng)低副數(shù)： PL=11 運(yùn)動(dòng)高副數(shù)： PH=0 則機(jī)構(gòu)的計(jì)算自由度數(shù) F=382110=2 由于機(jī)構(gòu)由直流電機(jī)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，故原 動(dòng)件個(gè)數(shù)等于機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)，所以該機(jī)構(gòu)在任意時(shí)刻都有確定的運(yùn)動(dòng)。 （ 3） 加速度模型的建立 對(duì)位移模型進(jìn)行二階求導(dǎo)，即得出系統(tǒng)的加速度模型 即： α1L1cosω1t? α3L3cosω3t? α5L5cosω5t?α6L6sinω6t? L1ω12sinω1t+L3ω32sinω3t+L5ω52sinω5t?L6ω62cosω6t= 0 α1L1sinω1t+α3L3sinω3t+α5L5sinω5t? α6L6cosω6t+ L1ω12cosω1t+L3ω32cosω3t+L5ω52cosω5t+ L6ω62sinω6t = 0 α2L2cosω2t+α4L4cosω4t?α5L5cosω5t?α7L7cosω7t?L2ω22sinω2t?L4ω42sinω4t+L5ω52sinω5t+L7ω72sinω7t?a = 0 α2L2sinω2t+α4L4sinω4t+ α5L5sinω5t?α7L7sinω7t+L2ω22cosω2t+L4ω42cosω4t+L5ω52cosω5t? L7ω72cosω7t= 0 α6L6cosω6?α7L7sinω7t?L6ω62sinω6t? L7ω72cosω7t= 0 α6L6sinω6?α7L7cosω7t+ L6ω62cosω6t+L7ω72sinω7t? a = 0 在加速度方程中， α1和 α2為已知數(shù)，表示驅(qū)動(dòng)桿 L1和 L2的轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度，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(shí)刻的加速度以及各個(gè)桿在任意時(shí)刻的角加速度值。 同理，運(yùn)用半角正切法得到 tanθ5 = 2y1 ?y2 其中： y = ?v2 177。 所謂混合驅(qū)動(dòng)，是指采用常規(guī)電機(jī)作為壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿υ?，采用伺服電機(jī)作為壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的輔助動(dòng)力源，通過對(duì)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)源的協(xié)調(diào)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)速度的有效調(diào)節(jié)?？扇?γmin ≥ 50176。點(diǎn)擊 OK 確定 。 如圖 所示 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 建立轉(zhuǎn)動(dòng)副 （ 2） 創(chuàng)建移動(dòng)副 右 擊 轉(zhuǎn) 動(dòng) 副 圖 標(biāo) ， 彈 出 級(jí) 聯(lián) 圖 標(biāo) ， 左 鍵 單 擊 移 動(dòng) 副（ Joint:Translational）圖標(biāo) ，參數(shù)選擇 2 Bod1 Loc 和 Normal To Grid。 圖 施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 得到的最終虛擬樣機(jī) 如圖 所示 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 圖 ADAMS 虛擬樣機(jī)圖 進(jìn)行仿真 點(diǎn)擊仿真按鈕 ，設(shè)置仿真終止時(shí)間（ End Time）為 36s，仿真工作步長(zhǎng)（ Step Size）為 ,然后點(diǎn)擊開始仿真按鈕 ，進(jìn)行仿真。4 仿真加速度 /㎝ /s2 10。 （ 3） 驗(yàn)證模型的加速度 采用同樣的方法，對(duì)比滑塊在 Y 方向的加速度曲線，如圖 和圖 所示。的角度，而滑塊位移不發(fā)生變化，這就可以保證在沖壓時(shí)，滑塊給被沖壓件提供均勻的壓力，有效提高沖壓質(zhì)量，同時(shí)可以有效的避免材料的回彈。 因此研究混合驅(qū)動(dòng)多連桿壓力機(jī)，以提高鍛壓機(jī)床的速度、精度、強(qiáng)度和剛度，是壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)所在。多連桿驅(qū)動(dòng)可用于單點(diǎn)或雙點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的偏心齒輪壓力機(jī)或曲柄壓力機(jī)。而采用混合動(dòng)力，通過直流電機(jī)提供壓力機(jī)工作所需要的驅(qū)動(dòng)力，而伺服電機(jī)用來調(diào)整滑塊的輸出特性，從而能很好的調(diào)整壓力機(jī)的輸出特性，達(dá)到很高的柔性化輸出。通過施加約束副、施加驅(qū)動(dòng)、仿真并最終得到滑塊的位移、速度和加速度測(cè) 量曲線。我們通過直流電機(jī)和伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的不同搭配，可以 得到成千上萬中輸出特性，從而使壓力機(jī)滑塊的輸出特性高度的柔性化。 傳統(tǒng)壓力機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且動(dòng)力源相對(duì)單調(diào)，只能通過調(diào)節(jié)電機(jī)速度來調(diào)整輸出特性。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 42 （ 3） 混合驅(qū)動(dòng)九桿 壓力機(jī)具有更高的生產(chǎn)效率 ， 從兩者加速度曲線圖對(duì)比可以看出，滑塊加速度的變化趨勢(shì)是由 快 慢 更快，這樣可以使滑塊在工作行程中獲得較穩(wěn)定的速度同時(shí)，在非工作行程能夠獲得較大的運(yùn)動(dòng)速度，從而可以提高壓力機(jī)的生產(chǎn)效率。 圖 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)滑塊加速度曲線 圖 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊加速度曲線 通過對(duì)比可以看出，混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)與傳統(tǒng)壓力機(jī)相比，在工作時(shí)的加速度基本趨于零，在滑塊帶動(dòng)模具對(duì)工件進(jìn)行沖壓時(shí)，有效的降低山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 了動(dòng)態(tài)載荷，從而降低了整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)，避免了壓力機(jī)在工作時(shí)產(chǎn)生巨大的噪音，這樣就有效的改善了壓力機(jī)的工作環(huán)境，從而保證了一線操作人員工作舒適度。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 圖 曲柄滑塊機(jī)構(gòu) ADAMS模型 混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)位移特性 如圖 和圖 所示，將混合驅(qū)動(dòng)九桿壓力機(jī)滑塊位移曲線和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊位移曲線相比較。 （ 2） 驗(yàn)證模型的速度 采用同樣的方法，對(duì)比滑塊在 Y 方向的速度 曲線，如圖 和圖 所示。 表 滑塊位移對(duì)比結(jié)果 組別 特征 1 2 3 4 5 6 7 θ1/度 30 90 150 210 270 330 θ2/度 30 90 150 210 270 330 計(jì) 算 位 移/cm 4 9 9 4 0 989 0 仿真位移 /cm 3 1 7 4 7 989 0 計(jì)算速度 /cm/s 83 0 仿真速度 /cm/s 1 910。在ADAMS/View 工作窗口中，分別