【正文】 這本次設(shè)計中我得到了老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助，衷心的感謝你們。從 混常 和 ?? 數(shù)學(xué)表達式中我們就可以看出 )2s i ( s i nt60s in1 5 0 0 0 ???? ???? ?；?，而15000 )2s ( s in60s in ?? ??t 是伺服電機對滑塊速度的影響。所以 OA以角速度 ? 做旋轉(zhuǎn)運動時， B點則以速度 ? 作直線運動。為了節(jié)約優(yōu)質(zhì) 鋼材，降低產(chǎn)品成本，此壓力機鑄鐵的連桿材料采用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 危險截面： C— C（曲柄頸中點處）， B— B（右側(cè)曲柄臂右端面）。差動輪系結(jié)構(gòu)中行星輪的個數(shù)為 3，并且取行星輪間的載荷分配不均衡系數(shù)為 ?pk 。則常速電機與差動輪系之間用 變速箱替換減速器，則總體傳動方案如圖 。行星差動傳動具有兩個自由度，太陽輪，內(nèi)齒圈和行星架都承受外轉(zhuǎn)矩而運動。他們針對混合驅(qū)動機構(gòu)實現(xiàn)運動規(guī)律的控制，運用 ADAMS軟件建立了混合驅(qū)動機構(gòu)的虛擬樣機模型（如圖 ），然后經(jīng) 過逆運動分析，在確定恒速原動件運動規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過綜合的輸出運動，在 ADAMS的仿真中可以清楚直觀的了解到此機構(gòu)的運動狀況，得到構(gòu)件及關(guān)鍵點的運動特性和動力特性 [9]。 在我國，為滿足沖壓工藝“柔性”要求，混合驅(qū)動壓力機是必須的。根據(jù)條件設(shè)計出主要零件結(jié)構(gòu)尺寸，首先建立曲柄滑塊位移、速度、加速度的數(shù)學(xué)模型，然后對壓力機壓力機構(gòu)進行運動學(xué)仿真得到滑塊位移、速度、加速度的曲線圖，最后分析在改變伺服電機轉(zhuǎn)速規(guī)律時對仿真結(jié)果的影響。然而，由于受到工件材料特性，機械性能等的影響，壓力機的成形速度是很難提高的。 1992年，為了驗證混合驅(qū)動機構(gòu)的各項性能及其特點，針對變規(guī)律的輸出運動要求，例如：升 降、升 停 降、升 降停運動，他們在研究中采用混合驅(qū)動的方案，如圖 。 題目要求在原有單自由度曲柄壓力機的基礎(chǔ)上進行改造，利用兩自由度機構(gòu)實現(xiàn)雙驅(qū)動壓力機構(gòu)得到雙驅(qū)動曲柄壓力機。 常規(guī)電機的速度為常數(shù)， 價格比較便宜；伺服電機的速度可以調(diào)節(jié)，但是價格昂貴。轉(zhuǎn)速曲線圖如圖 。有些中大型壓力機的曲軸則用合金鋼鍛制，如 40Cr， 37SiMn2MoV、 18CrMnNoV，鍛比需要大于 3，對于小型壓力機的曲軸，國內(nèi)有些制造廠用球磨鑄鐵 QT60— 2鑄造。為了使連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的強度和剛度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu) 45模鍛。 Pro/E可謂是一個全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)軟件，整合了零件設(shè)計、零件裝配、產(chǎn)品設(shè)計、塑料模具設(shè)計、鈑金設(shè)計、沖壓模具設(shè)計、公差分析、 NC加工、動態(tài)仿真、動畫制作等功能于一體，其模塊眾多 [14]。 高速沖壓仿真結(jié)果 在 高 速 沖 壓 工 作 模 式 下 ， 伺 服 電 機 的 轉(zhuǎn) 速 數(shù) 學(xué) 表 達 式 ：)) ( d e g /60720(c o s1 4 4 0 0 stn ??高 曲線圖如圖 , 經(jīng) 過 齒 輪 傳 動 減 速 ， 所 以）（ s/d e g)60t720(c o s720 05 ??? ，變速箱的傳動比 31?i ,所以 ）（ s/deg3607 ?? 。一個大功率的常規(guī)電機和一個小功率的伺服電機同時作用就可以得到既滿足功率要求又滿足“柔性”要求的曲柄壓力機，這種壓力機是目前研究的一個熱點，此機構(gòu)很用應(yīng)用前景。感謝學(xué)校給我們這次鍛煉個人能力的機會，提高了我們的獨立思考和運用查閱資料來解決問題的能力。但是隨著 B的減小，雖然速度曲線形狀改變但是周期不變，可以保證在一定時間內(nèi)沖壓次數(shù)不變。而且曲柄的轉(zhuǎn)角可以表示為 ? 在時間 t上的積分。 Pro/Engineer自 1988年問世以來，二十多年來已成為全世界最普及的三維 CAD/CAM系統(tǒng)。所以選擇滑動軸承材料 ZZnAl(鋅鋁合金 )其許用壓強為 20MPa。曲軸為壓力機的重要零件，受力復(fù)雜，故制造條件要求較高，一般用 45號鋼鍛制而成。轉(zhuǎn)速曲線圖如圖。因此，曲柄滑塊機構(gòu)的曲軸的運動就完全由伺服電機和常規(guī)電機的運動來控制。其工作原理為：電動機通過三角皮帶把運動傳給大皮帶輪，在經(jīng)過小齒輪、大齒輪傳給曲柄軸，連桿上端裝在曲柄軸上，下端與滑塊連接，通過曲柄滑塊機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運動。 90年代初， Tokuz和 Jones[6]是最早提出了混合驅(qū)動的概念，他們結(jié)合了傳統(tǒng)的機械壓力機和全伺服壓力機，提出了一種介于二者之間的系統(tǒng)，稱之為“復(fù)合式機器”，奠定了混合驅(qū)動可控機構(gòu)的思想。隨著我國工業(yè)的蓬勃發(fā)展，特別是汽車、航空航天、電子、家電等領(lǐng)域的不斷進步，對沖壓工藝的要求也越來越高。利用雙曲柄差動輪系機構(gòu)對其進行科學(xué)的參數(shù)配置和串聯(lián)，是實現(xiàn)上述要求的有效途徑。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前關(guān)于機械壓力機的混合輸入方面的研究論文有很多，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的一個熱點問題。他們認為行星齒輪機構(gòu)驅(qū)動才是壓力機最終發(fā)展巔峰 [10]。其應(yīng)用方式，一是用于運動的合成；二是用于運動的分解。假設(shè)壓力機的公稱壓力 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%。 考慮到截面尺寸較大的影響，取 MPaF 240][ ?? 。 ? BB截面 公稱當(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)計說明書 第 15 頁 共 32 頁 ] 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 ,曲軸滿足剪切要求。 a) 調(diào)節(jié)螺桿 b) 連桿 圖 連桿簡圖 已知連桿尺寸經(jīng)驗公式如下： 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 在單點壓力機中， KNPP g 10000 ?? 所以根據(jù)經(jīng)驗公式可以取， 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 17 頁 共 32 頁 mmdB 130? mmd 900 ? mmd 802 ? mmd 1173 ? mmd 1354 ? mm180H? 取連桿系數(shù) ?? ，而 ?Rllin?，則連桿的最小長度 mmllin 1 2 5 5 0 ??，連桿的最大長度 mmll lin 130050m a x ??? 。圖中 mm2502SR ?? ， mm1300L? ，滑塊的位移和曲柄轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系可表達為： )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 ?? 所以上式可以簡化。 常規(guī)電機驅(qū)動和混合驅(qū)動時滑塊速度曲線如圖 ，我們從圖 混合驅(qū)動時滑塊速度較常規(guī)電機驅(qū)動時周期不變只是速度大小有變化即：最大值增大，在空行程時速度大，而在沖壓時速度比較小，滿足沖壓機在工作時空行程速度大，沖壓時速度小的要求。我衷心感謝所有對我有過幫助的老師和同學(xué)。這是大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一次綜合性的檢驗，是對一個合格畢業(yè)生的考核，并且為將來的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的 基礎(chǔ)。當(dāng)只有常規(guī)電機驅(qū)動時曲軸的轉(zhuǎn)速表達式： ）（常 sdeg/60?? ，則滑塊速度的數(shù)學(xué)表達式：)2s i ( s i n1 5 0 0 02s i i n2 5 060 ????? ????? ）（常 （ deg/s）。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁 共 32 頁 五 仿真分析 曲柄滑塊的運動規(guī)律 壓力機的工作機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)，其運動簡圖如圖 。為了提高連桿的疲勞強度，不經(jīng)機械加工的表面應(yīng)經(jīng)過噴砂處理。 對載荷的簡化： 1）齒輪對曲軸的作用力比連桿對它的作用力小得多，可忽略不計；2）連桿對曲軸的作用力近似看成等于公稱壓力 ,并分別作用在距離曲柄臂處。 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計 為使齒輪、軸等各部件滿足強度和剛度要求，則在計算時假設(shè)壓力機工作在低速模壓 10r/min工作模式下。在這里采用兩個中心輪為兩個輸入，系桿為輸出。由于行星輪系在沖壓過程中有多個齒輪受力，設(shè)計時尺寸較小 ，降低了從動慣量，所以我們采用“差動行星輪系機構(gòu)”來實現(xiàn)混合驅(qū)動。例如：程英輝、李學(xué)剛、黃永強三人采用逆運動學(xué)方法綜合混合驅(qū)動可控 六桿機構(gòu)（如圖 ），通過數(shù)學(xué)計算得到機構(gòu)的運動學(xué)參數(shù)，建立了該機構(gòu)的優(yōu)化綜合的數(shù)學(xué)模型，然后分機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)已知和結(jié)構(gòu)參數(shù)未知，以及同一機構(gòu)實現(xiàn)同一軌跡和不同機構(gòu)實現(xiàn)不同軌跡得到不同的優(yōu)化設(shè)計變量，不同的優(yōu)化約束條件，并且得出了機構(gòu)在實現(xiàn)同一軌跡時，混合驅(qū)動可控六桿機構(gòu)的優(yōu)化結(jié)果明顯優(yōu)于可控五桿機構(gòu)的結(jié)論 [8]。因此，全伺服壓力機在我國的發(fā)展受到一定的阻礙?；旌陷斎脒x用功率較大的常規(guī)電機為機械壓力機提供一個恒定速度輸出，選用功率較小的伺服電機為機械壓力機提供速度調(diào)節(jié)。因此我們考慮混合驅(qū)動的方法是滑塊具有急回特性。Greenough為了克服 Tokuz與 Jones研究中“停歇段對伺服電機功率損耗較大”的問題，采用二自由度七桿機構(gòu)作為運動合成機構(gòu)（如圖 ），同樣可以實現(xiàn)上述變規(guī)律輸出運動。并要求