【正文】 這本次設(shè)計(jì)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(dá)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(jī)對(duì)滑塊速度的影響。所以 OA以角速度 ? 做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)， B點(diǎn)則以速度 ? 作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。為了節(jié)約優(yōu)質(zhì) 鋼材，降低產(chǎn)品成本，此壓力機(jī)鑄鐵的連桿材料采用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 危險(xiǎn)截面： C— C（曲柄頸中點(diǎn)處）， B— B（右側(cè)曲柄臂右端面）。差動(dòng)輪系結(jié)構(gòu)中行星輪的個(gè)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(jī)與差動(dòng)輪系之間用 變速箱替換減速器，則總體傳動(dòng)方案如圖 。行星差動(dòng)傳動(dòng)具有兩個(gè)自由度，太陽(yáng)輪，內(nèi)齒圈和行星架都承受外轉(zhuǎn)矩而運(yùn)動(dòng)。他們針對(duì)混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的控制，運(yùn)用 ADAMS軟件建立了混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型（如圖 ），然后經(jīng) 過(guò)逆運(yùn)動(dòng)分析，在確定恒速原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，通過(guò)綜合的輸出運(yùn)動(dòng)，在 ADAMS的仿真中可以清楚直觀(guān)的了解到此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況，得到構(gòu)件及關(guān)鍵點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性 [9]。 在我國(guó)，為滿(mǎn)足沖壓工藝“柔性”要求，混合驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)是必須的。根據(jù)條件設(shè)計(jì)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(duì)壓力機(jī)壓力機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真得到滑塊位移、速度、加速度的曲線(xiàn)圖，最后分析在改變伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速規(guī)律時(shí)對(duì)仿真結(jié)果的影響。然而，由于受到工件材料特性，機(jī)械性能等的影響，壓力機(jī)的成形速度是很難提高的。 1992年，為了驗(yàn)證混合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)性能及其特點(diǎn)，針對(duì)變規(guī)律的輸出運(yùn)動(dòng)要求，例如：升 降、升 停 降、升 降停運(yùn)動(dòng)，他們?cè)谘芯恐胁捎没旌向?qū)動(dòng)的方案，如圖 。 題目要求在原有單自由度曲柄壓力機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，利用兩自由度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)構(gòu)得到雙驅(qū)動(dòng)曲柄壓力機(jī)。 常規(guī)電機(jī)的速度為常數(shù)， 價(jià)格比較便宜；伺服電機(jī)的速度可以調(diào)節(jié)，但是價(jià)格昂貴。轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)圖如圖 。有些中大型壓力機(jī)的曲軸則用合金鋼鍛制，如 40Cr， 37SiMn2MoV、 18CrMnNoV，鍛比需要大于 3，對(duì)于小型壓力機(jī)的曲軸，國(guó)內(nèi)有些制造廠(chǎng)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(qiáng)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(gè)全方位的三維產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件，整合了零件設(shè)計(jì)、零件裝配、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、塑料模具設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、沖壓模具設(shè)計(jì)、公差分析、 NC加工、動(dòng)態(tài)仿真、動(dòng)畫(huà)制作等功能于一體，其模塊眾多 [14]。 高速?zèng)_壓仿真結(jié)果 在 高 速 沖 壓 工 作 模 式 下 ， 伺 服 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 ：)) ( d e g /60720(c o s1 4 4 0 0 stn ??高 曲線(xiàn)圖如圖 , 經(jīng) 過(guò) 齒 輪 傳 動(dòng) 減 速 ， 所 以）（ s/d e g)60t720(c o s720 05 ??? ，變速箱的傳動(dòng)比 31?i ,所以 ）（ s/deg3607 ?? 。一個(gè)大功率的常規(guī)電機(jī)和一個(gè)小功率的伺服電機(jī)同時(shí)作用就可以得到既滿(mǎn)足功率要求又滿(mǎn)足“柔性”要求的曲柄壓力機(jī)，這種壓力機(jī)是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，此機(jī)構(gòu)很用應(yīng)用前景。感謝學(xué)校給我們這次鍛煉個(gè)人能力的機(jī)會(huì)，提高了我們的獨(dú)立思考和運(yùn)用查閱資料來(lái)解決問(wèn)題的能力。但是隨著 B的減小，雖然速度曲線(xiàn)形狀改變但是周期不變，可以保證在一定時(shí)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(shí)間 t上的積分。 Pro/Engineer自 1988年問(wèn)世以來(lái)，二十多年來(lái)已成為全世界最普及的三維 CAD/CAM系統(tǒng)。所以選擇滑動(dòng)軸承材料 ZZnAl(鋅鋁合金 )其許用壓強(qiáng)為 20MPa。曲軸為壓力機(jī)的重要零件，受力復(fù)雜，故制造條件要求較高，一般用 45號(hào)鋼鍛制而成。轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)圖如圖。因此，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲軸的運(yùn)動(dòng)就完全由伺服電機(jī)和常規(guī)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)來(lái)控制。其工作原理為：電動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶把運(yùn)動(dòng)傳給大皮帶輪，在經(jīng)過(guò)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(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑塊的直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 90年代初， Tokuz和 Jones[6]是最早提出了混合驅(qū)動(dòng)的概念，他們結(jié)合了傳統(tǒng)的機(jī)械壓力機(jī)和全伺服壓力機(jī)，提出了一種介于二者之間的系統(tǒng)，稱(chēng)之為“復(fù)合式機(jī)器”，奠定了混合驅(qū)動(dòng)可控機(jī)構(gòu)的思想。隨著我國(guó)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，特別是汽車(chē)、航空航天、電子、家電等領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，對(duì)沖壓工藝的要求也越來(lái)越高。利用雙曲柄差動(dòng)輪系機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的參數(shù)配置和串聯(lián)，是實(shí)現(xiàn)上述要求的有效途徑。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前關(guān)于機(jī)械壓力機(jī)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(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。他們認(rèn)為行星齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)才是壓力機(jī)最終發(fā)展巔峰 [10]。其應(yīng)用方式，一是用于運(yùn)動(dòng)的合成；二是用于運(yùn)動(dòng)的分解。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%。 考慮到截面尺寸較大的影響，取 MPaF 240][ ?? 。 ? 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。 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 ??? 。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。 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。我衷心感謝所有對(duì)我有過(guò)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(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)。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）。 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 。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。 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。 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。在這里采用兩個(gè)中心輪為兩個(gè)輸入，系桿為輸出。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)。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]。因此，全伺服壓力機(jī)在我國(guó)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(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)。因此我們考慮混合驅(qū)動(dòng)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(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)。并要求