【正文】 工作狀態(tài)：高速?zèng)_壓和低速模壓。這樣不僅使得機(jī)械壓力機(jī)的輸出速度為柔性，而且又避免了選用大功率的伺服電機(jī)，使得制造成本和使用成本大大降低。在這行星齒輪用作運(yùn)動(dòng)的合成使用 [12]。并要求壓力機(jī)工作距離 為 500mm，高速?zèng)_壓次數(shù)為 120次 /分，低速模壓次數(shù)為 10次 /分，制作仿真動(dòng)畫(huà)，輸出位移、速度、加速度相關(guān)仿真結(jié)論。何予鵬、趙升噸等人在研究差動(dòng)輪系混合輸入時(shí)，提出了 “調(diào)速幅度”和“差速比”兩個(gè)概念，指出“調(diào)速幅度”或“差速比”將工作載荷功率在兩個(gè)電機(jī)間進(jìn)行分配，分析了常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)同時(shí)拖動(dòng)和常規(guī)電機(jī)和伺服電機(jī)分別拖動(dòng)兩種拖動(dòng)方案的功率分配情況 [11]。Greenough為了克服 Tokuz與 Jones研究中“停歇段對(duì)伺服電機(jī)功率損耗較大”的問(wèn)題，采用二自由度七桿機(jī)構(gòu)作為運(yùn)動(dòng)合成機(jī)構(gòu)（如圖 ），同樣可以實(shí)現(xiàn)上述變規(guī)律輸出運(yùn)動(dòng)。所謂的混 合輸入就是利用一個(gè)具有兩個(gè)自由度的機(jī)構(gòu) (稱(chēng)為差速機(jī)構(gòu) ), 同時(shí)輸入兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)差速機(jī)構(gòu)對(duì)這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成，最后得到滿(mǎn)足一定要求的輸出。因此我們考慮混合驅(qū)動(dòng)的方法是滑塊具有急回特性。但是目前有關(guān)這方面的理論分析和文獻(xiàn)資料甚少?；旌陷斎脒x用功率較大的常規(guī)電機(jī)為機(jī)械壓力機(jī)提供一個(gè)恒定速度輸出，選用功率較小的伺服電機(jī)為機(jī)械壓力機(jī)提供速度調(diào)節(jié)。因此，沖壓工藝的應(yīng)用越來(lái)越廣 [1]。因此，全伺服壓力機(jī)在我國(guó)的發(fā)展受到一定的阻礙。這種混合輸入機(jī)械壓力機(jī)不僅具有柔性的工作速度，而且比單純用伺服電機(jī)控制的機(jī)械壓力機(jī)具有更低的價(jià)格，因此引起了海內(nèi)外眾多的工作者對(duì)其進(jìn)行研究。例如：程英輝、李學(xué)剛、黃永強(qiáng)三人采用逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方法綜合混合驅(qū)動(dòng)可控 六桿機(jī)構(gòu)（如圖 ），通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算得到機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，建立了該機(jī)構(gòu)的優(yōu)化綜合的數(shù)學(xué)模型，然后分機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)已知和結(jié)構(gòu)參數(shù)未知，以及同一機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同一軌跡和不同機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同軌跡得到不同的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，不同的優(yōu)化約束條件，并且得出了機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)同一軌跡時(shí)，混合驅(qū)動(dòng)可控六桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果明顯優(yōu)于可控五桿機(jī)構(gòu)的結(jié)論 [8]。 圖 混合驅(qū)動(dòng)可控六桿機(jī)構(gòu)示意圖 圖 機(jī)構(gòu)模型 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè) 共 32 頁(yè) 題目要求 單 自由度曲柄壓力機(jī)是一種最常用的的冷沖壓設(shè)備，用作冷沖壓模具的工作平臺(tái)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 。由于行星輪系在沖壓過(guò)程中有多個(gè)齒輪受力，設(shè)計(jì)時(shí)尺寸較小 ，降低了從動(dòng)慣量，所以我們采用“差動(dòng)行星輪系機(jī)構(gòu)”來(lái)實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動(dòng)。差動(dòng)輪系的輸出軸與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲軸相連接；差動(dòng)輪系的兩個(gè)輸入軸分別通過(guò)減速器Ⅰ和減速器Ⅱ與伺服電機(jī)和常規(guī)電機(jī)相連。在這里采用兩個(gè)中心輪為兩個(gè)輸入，系桿為輸出。由于伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速是周期性變化的，當(dāng)工作在高速?zèng)_壓 120r/min模式下時(shí)，周期 sT ? ，轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： )( d e g /60t720c o s1440n 00 s）（高 ?? 。 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為使齒輪、軸等各部件滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求，則在計(jì)算時(shí)假設(shè)壓力機(jī)工作在低速模壓 10r/min工作模式下。 曲軸的設(shè)計(jì) 曲柄壓力機(jī)中，常見(jiàn)的曲軸有三種型式，即曲軸、曲拐軸和偏心軸。 對(duì)載荷的簡(jiǎn)化： 1）齒輪對(duì)曲軸的作用力比連桿對(duì)它的作用力小得多，可忽略不計(jì)；2）連桿對(duì)曲軸的作用力近似看成等于公稱(chēng)壓力 ,并分別作用在距離曲柄臂處。 作用在滑動(dòng)軸承上的壓強(qiáng)iiildPpi ? 式中 ip 為某軸承上的壓強(qiáng)（ Pa） iP 為作用在軸承上的力（ N） id 為軸承直徑（ m） il 為軸承長(zhǎng)度（ m） 曲軸軸承的強(qiáng)度 M P aldPpg 105002 33 3000 ????????? 由于壓力機(jī)轉(zhuǎn)速不高所以不用核驗(yàn) pv值， p為軸承壓強(qiáng)， v是軸對(duì)軸承的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度。為了提高連桿的疲勞強(qiáng)度，不經(jīng)機(jī)械加工的表面應(yīng)經(jīng)過(guò)噴砂處理。在這里， 我用 Pro/Engineer來(lái)建模，仿真。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 21 頁(yè) 共 32 頁(yè) 五 仿真分析 曲柄滑塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 壓力機(jī)的工作機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖 。我們已知曲柄轉(zhuǎn)速2457 22 ????? ?? ， 4 是常速電機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)帶輪 、變速箱減速得到， 2? 是伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)減速得到的。當(dāng)只有常規(guī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)曲軸的轉(zhuǎn)速表達(dá)式： ）（常 sdeg/60?? ，則滑塊速度的數(shù)學(xué)表達(dá)式：)2s i ( s i n1 5 0 0 02s i i n2 5 060 ????? ????? ）（常 （ deg/s）。 圖 B不同時(shí)滑塊速度 從圖 ，隨著 B的減小，滑塊在完成沖壓后回程的速度最大值依中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 29 頁(yè) 共 32 頁(yè) 次減小且速度變化幅度減小，滑 塊在向下移動(dòng)時(shí)速度最大值依次增大，并且速度峰值往右邊偏移，在沖壓工作時(shí)速度都比較小，滿(mǎn)足壓力機(jī)對(duì)沖壓時(shí)速度小于空行程速度的要求。這是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一次綜合性的檢驗(yàn)，是對(duì)一個(gè)合格畢業(yè)生的考核，并且為將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ)。同時(shí)要感謝的是我所有的同學(xué)們，感謝你們陪同我四年時(shí)光。我衷心感謝所有對(duì)我有過(guò)幫助的老師和同學(xué)。 本次雙驅(qū)動(dòng)曲柄壓力機(jī)壓力機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，由于時(shí)間較短，只對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，包括：差動(dòng)行星輪系的設(shè)計(jì)、曲軸的設(shè)計(jì)、連桿的設(shè)計(jì)，及其相關(guān)的強(qiáng)度校核。 常規(guī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和混合驅(qū)動(dòng)時(shí)滑塊速度曲線(xiàn)如圖 ，我們從圖 混合驅(qū)動(dòng)時(shí)滑塊速度較常規(guī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)周期不變只是速度大小有變化即：最大值增大，在空行程時(shí)速度大，而在沖壓時(shí)速度比較小，滿(mǎn)足沖壓機(jī)在工作時(shí)空行程速度大，沖壓時(shí)速度小的要求。 所以曲柄轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)表達(dá)式： )( d e g /60720c o s720720 0 st ）（高 ??? 。圖中 mm2502SR ?? ， mm1300L? ，滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系可表達(dá)為： )L c osc os()( ?? ???? RLRs 而 LR ?? sinsin ? 且 ??LR （ ? 為連桿系數(shù)為 ） 則 ??? sinsin ? 而 ?? 2s in1c os ?? 可以得到 )]s in11(1c o s1[c o s 22 ???? ???? ）（R 由于 ?? 所以上式可以簡(jiǎn)化。 根據(jù)前面部分計(jì)算的數(shù) 據(jù)，在 Pro/E零件設(shè)計(jì)模塊中進(jìn)行三維建模，建模過(guò)程不在此累述。 a) 調(diào)節(jié)螺桿 b) 連桿 圖 連桿簡(jiǎn)圖 已知連桿尺寸經(jīng)驗(yàn)公式如下： KNP)~( 00 位為連桿上的作用力，單，Pd B ? Bdd )~(0 ? 02 )~( dd ? Bdd )~(3 ? 04 )~( dd ? 0)~( dH ? ， H為螺紋最小工作高度 在單點(diǎn)壓力機(jī)中， KNPP g 10000 ?? 所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可以取， 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 共 32 頁(yè) mmdB 130? mmd 900 ? mmd 802 ? mmd 1173 ? mmd 1354 ? mm180H? 取連桿系數(shù) ?? ，而 ?Rllin?，則連桿的最小長(zhǎng)度 mmllin 1 2 5 5 0 ??，連桿的最大長(zhǎng)度 mmll lin 130050m a x ??? 。合金鋼有較高的綜合機(jī)械性能，但當(dāng)存在主生應(yīng)力集中的因素時(shí)，它的疲勞強(qiáng)度急劇下降，甚至低到與碳素鋼不相上下。 ? BB截面 公稱(chēng)當(dāng)量力臂 ]d)1[(21)2s i n2( s i n 0B ?????? ddRm Aggg ?????? 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 共 32 頁(yè) ] 1 0)[(2140s i n2 i n50 00 ??????????? ）（ ? M P adm gg 148)1090( 333330m a x ??? ????? ??? 曲軸材料為 40Cr調(diào)質(zhì)鋼，其許用切應(yīng)力 [? ]= MPa150~100 ,曲軸滿(mǎn)足剪切要求。鍛制的曲軸加工后應(yīng)進(jìn)調(diào)質(zhì)處理，有時(shí)還要在兩端切割試件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。 考慮到截面尺寸較大的影響，取 MPaF 240][ ?? 。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 9 頁(yè) 共 32 頁(yè) 圖 高速?zèng)_壓時(shí)伺服電器轉(zhuǎn)速 圖 低速模壓時(shí)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)比分配 如圖 3所示，假設(shè) 57 2zz ? 34 2zz ? 12 3zz ? 12 ?r 則可得 257H7557 ????? zzi HH ?? ?? 則 H???? 22 7H5 ??? 2457H 22 ????? ????? 由于壓力機(jī)工作模式可調(diào)：即高速?zèng)_壓 120r/min，低速模壓 10r/min。假設(shè)壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力 Pg=1000KN，變速箱的工作效率為 95%，帶輪傳遞效率為 99%，齒輪傳遞效率為 98%。混合輸入選用功率較大的常規(guī)電機(jī)為機(jī)械壓力機(jī)提供一個(gè)恒定