【正文】 .............................24 輸出測量曲線 ..................................................................................24 驗證 ADAMS 虛擬樣機 ............................................................................26 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 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(gòu) 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(jié)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(jié) ................................................................................................37 4 混合驅(qū)動九桿壓力機靜力學(xué)和增力比分析 .....................................39 機構(gòu)力分析的原則 ...............................................................................39 混合驅(qū)動九桿壓力機的靜力學(xué)研究 ...................................................40 混合驅(qū) 動九桿壓力機的靜力學(xué)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(dá)式 ...............................................42 混合驅(qū)動九桿壓力機的增力比曲線 ...................................................43 結(jié)構(gòu)參數(shù)對九桿壓力機增力比的影響 ...............................................44 本章小結(jié) ...............................................................................................47 5 總結(jié)與展望 ..................................................................................................49 主要結(jié)論 ................................................................................................49 工作展望 ................................................................................................49 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................51 致 謝 ...............................................................................................................53 附錄 1 ................................................................................................................54 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(shù)已經(jīng)進(jìn)入市場?；旌向?qū)動多連桿機械式壓力機的運動學(xué)和力學(xué)特性比傳統(tǒng)的機械式和液壓式壓力機的性能要復(fù)雜的多，因此，對其進(jìn)行運動學(xué)和動態(tài)靜力學(xué)分析研究對于設(shè)計的成功性來說就顯得尤為重要。 本文將混合驅(qū)動九桿機械式壓力機根據(jù)其工作原理轉(zhuǎn)化成二自由度九 桿機構(gòu)，建立坐標(biāo)系后利用解析法求出該機構(gòu)的運動學(xué)方程，并運用半角 正切 公式，解出滑塊在任意時刻的位移，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“專利快反壓機驅(qū)動”技術(shù)。 （ 3） 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(biāo)準(zhǔn)的，因此成本可以大大降低。 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(gòu)的研究上， 國內(nèi)對于混 合驅(qū)動機構(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 分別在山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 Tokuz 研究的基礎(chǔ)上對整個二自由度機構(gòu)的傳動方式進(jìn)行了改進(jìn)， Greenough 用兩自由度平面七桿機構(gòu)代替了 Tokuz 所建立機構(gòu)模型中的差動輪系，結(jié)果都減小了伺服電機的功率需求。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(dá)式。 機構(gòu)運動分析的方法 機構(gòu)運動分析的方法主要有圖解法和解析法。 解析法分析機構(gòu)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。 圖 混合驅(qū)動九桿壓力機機構(gòu)簡圖 如圖 所示，活動構(gòu)件數(shù)： n=8 運動低副數(shù)： PL=11 運動高副數(shù)： PH=0 則機構(gòu)的計算自由度數(shù) F=382110=2 由于機構(gòu)由直流電機和伺服電機驅(qū)動，故原 動件個數(shù)等于機構(gòu)的自由度數(shù)，所以該機構(gòu)在任意時刻都有確定的運動。 （ 3） 加速度模型的建立 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 對位移模型進(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)動桿 L1和 L2的轉(zhuǎn)動角加速度，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刻的加速度以及各個桿在任意時刻的角加速度值。 同理，運用半角正切法得到 tanθ5 = 2y1?y2 其中： 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 y = ?v2 177。 所謂混合驅(qū)動，是指采用常規(guī)電機作山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 為壓力機傳動系統(tǒng)的主要動力源，采用伺服電機作為壓力機傳動系統(tǒng)的輔助動力源，通過對兩個驅(qū)動源的協(xié)調(diào)控制，進(jìn)而實現(xiàn)對滑塊運動速度的有效調(diào)節(jié)。可取 γmin ≥ 50176。點擊 OK 確定 。 如圖 所示 圖 建立轉(zhuǎn)動副 （ 2） 創(chuàng)建移動副 右擊轉(zhuǎn)動副圖標(biāo) ，彈出級聯(lián)圖標(biāo)，左鍵單擊移動副（ 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 得到的最終虛擬樣機 如圖 所示 圖 ADAMS 虛擬樣機圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 24 進(jìn)行仿真 點擊仿真按鈕 ，設(shè)置仿真終止時間（ End Time）為 36s，仿真工作步長（ Step Size）為 ,然后點擊開始仿真按鈕 ，進(jìn)行仿真。4 仿真加速度 /㎝ /s2 10。 （ 3） 驗證模型的加速度 采用同樣的方法，對比滑塊在 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，滑塊給被沖壓件提供均勻的壓力，有效提高沖壓質(zhì)量，同時可以有效的避免材料的回彈。 因此研究混合驅(qū)動多連桿壓力機，以提高鍛壓機床的速度、精度、強度和剛度，是壓力機的發(fā)展趨勢所在。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。而采用混合動力，通過直流電機提供壓力機工作所需要的驅(qū)動力，而伺服電機用來調(diào)整滑塊的輸出特性，從而能很好的調(diào)整壓力機的輸出特性，達(dá)到很高的柔性化輸出。通過施加約束副、施加驅(qū)動、仿真并最終得到滑塊的位移、速度和加速度測 量曲線。 機構(gòu)力分析的任務(wù)和目的主要有兩個，一個是確定運動副反力。然后通過改變直流電機和伺服電機不同的輸入狀態(tài)，采用逐點比較方法和 整 周期比較的方法來觀察壓力機滑塊的輸出特性曲線，從而驗證該壓力機在雙電機驅(qū)動下的較高的輸出柔性。我們通過直流電機和伺服電機轉(zhuǎn)速的不同搭配，可以 得到成千上萬中輸出特性，從而使壓力機滑塊的輸出特性高度的柔性化。 傳統(tǒng)壓力機由于結(jié)構(gòu)簡單且動力源相對單調(diào)，只能通過調(diào)節(jié)電機速度來調(diào)整輸出特性。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 （ 3） 混合驅(qū)動九桿 壓力機具有更高的生產(chǎn)效率 ， 從兩者加速度曲線圖對比可以看出，滑塊加速度的變化趨勢是由快 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，在非工作行程能夠獲得較大的運動速度，從而可以提高壓力機的生產(chǎn)效率。 圖 混合驅(qū)動九桿壓力機滑塊加速度曲線 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 圖 曲柄滑塊機構(gòu)滑塊加速度曲線 通過對比可以看出，混合驅(qū)動九桿壓力機與傳統(tǒng)壓力機相比，在工作時的加速度基本趨于零，在滑塊帶動模具對工件進(jìn)行沖壓時，有效的降低了動態(tài)載荷，從而降低了整個機械系統(tǒng)的振動，避免了壓力機在工作時產(chǎn)生巨大的噪音，這樣就有效的改善了壓力機的工作環(huán)境，從而保證了一線操作人員工作舒適度。 圖 曲柄滑塊機構(gòu) ADAMS模型 混合驅(qū)動九桿壓力機位移特性 如圖 和圖 所示，將混合驅(qū)動九桿壓力機滑塊位移曲線和曲柄滑塊機構(gòu)滑塊位移曲線相比較。 （ 2） 驗證模型的速度 采用同樣的方法，對比滑塊在 Y 方向的速度 曲線，如圖 和圖 所示。 表 滑塊位移對比結(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 算 位 移/cm 4 9 9 4