【正文】 詳細的驗證，具體驗證方法有特殊點驗證法和 整周期 驗證法。 特殊點驗證法 為了驗證模型的合理性及其能否真實的表達運動方程的特征，我們在圓周位置上選擇了 6 個點，并選擇滑塊下死點的位置，共 7 個點，通過將桿長數(shù)據(jù)代入到解方程得到的滑塊的位移、速度和加速度的表達式中，得到了位移、速度和加速度的具體數(shù)值，通過與ADAMS 仿真結果對比，得到表 。 表 滑塊位移對比結果 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 0 989 0 仿真位移 /cm 3 1 7 4 7 989 0 計算速度 /cm/s 83 0 仿真速度 /cm/s 1 910。16 計算加速度 /㎝ /s2 10。4 仿真加速度 /㎝ /s2 10。4 整周期 驗證法 利用解析法我們得到了混合驅動九桿機構的運動方程，由這些方程，我們使用 Matlab 編寫程序對運動學方程進行求解，分別得到混合驅動九桿壓力機的位移、速度和加速度曲線。通過對比位移、速度、加速度曲線，來驗證所建立的模型的準確性。 （ 1） 驗證模型的位移 山東科技大學學士學位論文 27 運用上節(jié)中輸出測量曲線的方法， 測量對象選擇滑塊的質心點，測量特征選擇 Y 軸方向上的位移特征，得到滑塊質心在 Y 軸方向上的位移曲線，同時，通過 Matlab 編程，我們得到由理論值計算得到的滑塊位移曲線，兩曲線對比分析。如圖 和圖 所示，取三個周期上的位移曲線對比。 圖 ADAMS 樣機 滑塊位移 曲線 圖 Matlab 解得滑塊位移曲線 對比兩位移圖，可以發(fā)現(xiàn)通過 Matlab 求解方程得到的滑塊位移圖和使用 ADAMS 建立的模型測量的到的位移圖吻合很好，說明通過位移驗證模型是正確并準確的。 （ 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。 山東科技大學學士學位論文 28 圖 ADAMS 樣機 滑塊速度 曲線 圖 Matlab 解得滑塊速度曲線 對比兩速度曲線 ，可以發(fā)現(xiàn)通過 Matlab 求解方程得到的滑塊速度和使用 ADAMS 建立的模型測量的到的速度吻合很好，說明通過速度 驗證模型是正確并準確的。 （ 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。 山東科技大學學士學位論文 29 圖 ADAMS 樣機 滑塊加速度 曲線 圖 Matlab 解得滑塊加速度曲線 對比兩 加 速度曲線 ，可以發(fā)現(xiàn)通過 Matlab 求解方程得到的滑塊加速度和使用 ADAMS建立的模型測量 得到 的加速度吻合很好，說明通過加速度驗證模型是正確并準確的。 通過對 ADAMS 模型的位移、速度、加速度曲線和 Matlab 計算得到的位移、速度、加速度曲線相比較，我們發(fā)現(xiàn)，無論是位移、速度還是加速度，兩組曲線的重合度都非常高，這就表明，我們通過 ADAMS 建立的模型，能夠準確的表達出運動方程所表示的運動關系和運動特征 ，可以作為實驗模型來加以研究。 混合驅動九桿壓力機的運動特性分析 在上一節(jié)中，我們運用 ADAMS 軟件建立了混合驅動九桿壓力機的仿真模型，并得到了輸出量即滑塊的位移、速度和加速度測量曲線。在本節(jié)里，我們先建立一個傳統(tǒng)壓力機山東科技大學學士學位論文 30 的簡單機構，運用曲柄滑塊機構來代替?zhèn)鹘y(tǒng)壓力機的傳動系統(tǒng)，然后通過對比傳統(tǒng)壓力機的輸出曲線和混合驅動九桿壓力機的輸出曲線，來分析混合驅動九桿壓力機的運動特性。 建立曲柄滑塊機構 ADAMS 模型 通過圖 ADAMS 模型建立過程，建立曲柄滑塊機構如圖 所示，并測量滑塊質心的位移、速度、加速度，得出測量曲線。 圖 曲柄滑塊機構 ADAMS模型 混合驅動九桿壓力機位移特性 如圖 和圖 所示，將混合驅動九桿壓力機滑塊位移曲線和曲柄滑塊機構滑塊位移曲線相比較。 圖 混合驅動九桿壓力機滑塊位移曲線山東科技大學學士學位論文 31 圖 曲柄滑塊機構滑塊位移曲線 由圖 混合驅動九桿壓力機滑塊位移圖可以看出，滑塊的行程范圍是 306mm，與我們加工所需的工作行程要求相吻合，同時在與傳統(tǒng)壓力機的曲柄滑塊機構的滑塊位移曲線相對比后，我們可以發(fā)現(xiàn)，在壓力機進入工作行程后，在沖壓的最低點，壓力機會存在一個位移不變的一個階段，通過數(shù)據(jù)分析，在這個階段，驅動桿 L1 和桿 L2 轉動大約 40176。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，有效提高沖壓質量，同時可以有效的避免材料的回彈。 混合驅動九桿壓力機速度特性 如圖 和圖 所示，將混合驅動九桿壓力機滑塊速度曲線和曲柄滑塊機構滑塊速度曲線相比較。 圖 混合驅動九桿壓力機滑塊速度曲線 山東科技大學學士學位論文 32 圖 曲柄滑塊機構滑塊速度曲線 通過對比可以看出，混合驅動九桿壓力機與傳統(tǒng)壓力機相比，其滑塊在工作區(qū)間時的速度低且趨于穩(wěn)定，這樣可以有效的提高壓力機的動態(tài)特性，從而降低了成型工件的廢品率。在最低點左右速度為零并保持一段時間，可以有效的避免材料產(chǎn)生的回彈，同時提供較為穩(wěn)定的輸出壓力，降低工件的廢品率。沖壓前空行程中速度較快，工作行程的速度低且趨于穩(wěn)定，沖壓后滑塊回程速度更高，從而達到“快 — 慢 — 更快”的急回特性要求，使滑塊運行的循環(huán)時間大大縮短，從而有效提高壓力機的工作效率。 混合驅動九桿壓力機加速度特性 如圖 和圖 所示，將混合驅動九桿壓力機滑塊速度曲線和曲柄滑塊機構滑塊速度曲線相比較。 圖 混合驅動九桿壓力機滑塊加速度曲線 山東科技大學學士學位論文 33 圖 曲柄滑塊機構滑塊加速度曲線 通過對比可以看出，混合驅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。 結果對比分析 近年來， 由于生產(chǎn)現(xiàn)場對壓力機要求的不斷提高，傳統(tǒng)的曲柄滑塊結構壓力機由于其輸出速度和加速度波動較大且不穩(wěn)定，在加工過程中對工件的損壞較大，容易造成廢品的產(chǎn)生。 因此研究混合驅動多連桿壓力機，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。本文研究的混合驅動多連桿壓力機是以九連桿機構為傳動機構，通過直流電機和伺服電機共同驅動來工作的。通過本章的分析可以得出，使用多連桿機構（九連桿機構）作為壓力機的主傳動系統(tǒng)比傳統(tǒng)的以曲柄滑塊機構作為傳動機構的壓力機在鍛壓工藝的工作過程中具有很多的優(yōu)點，具體的對比分析如下 （ 1） 混合驅動九桿 壓力機的鍛壓性能比較好。從 混合驅動九桿 壓力機位移曲線圖和傳統(tǒng)壓力機位移曲線圖的對比可以看出，多連桿壓力機由于在工作行程中的位移變化較平穩(wěn)且在下死點位置會保持一段時間的位移恒定，從而有效的避免了材料的回彈造成的加工誤差，同時能在沖壓過程中提供更加穩(wěn)定的沖壓力，提高壓力機的鍛壓性能。 （ 2） 混合驅動九桿 壓力機 有效提高模具使用壽命。從多連桿壓力機速度曲線圖和傳統(tǒng)壓力機速度曲線圖的對比看出，多連桿壓力機在進入工作行程后的 速度 較低且趨于勻速，同時在加工完成后有一段時間的速度為零的過程，從而有效的降 低了動態(tài)載荷和振動，提高了模具和機床的使用壽命。 山東科技大學學士學位論文 34 （ 3） 混合驅動九桿 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。 （ 4） 與普通壓力機比較，多連桿壓力機只驅動部分的設計不一樣，壓力機的其他部分仍然是標準的，因此成本可以大大降低。多連桿驅動可用于單點或雙點驅動的偏心齒輪壓力機或曲柄壓力機。在設計參數(shù)內(nèi)，運動曲線可根據(jù)特定工件的需要進行修改。 混合驅動九桿壓力機輸出特性柔性化研究 隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展，對壓力機工作性能的要求越來越高。尤其是近年來汽車行業(yè)的發(fā)展，極大的促進了壓力機的革新?，F(xiàn)代生產(chǎn)的特點是小批量，多種類的生產(chǎn)。這就要求我們在設計壓力機時，對壓力機的輸出特性，如滑塊的位移、速度和加速度等能做到很好的可調(diào)性，即使壓力機的輸出柔性化，從而能根據(jù)生產(chǎn)條件的不同，以及被加工工件材料、性能的不同調(diào)整輸出特性，更好的滿足生產(chǎn)需求。 傳統(tǒng)壓力機由于結構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。但由于這種調(diào)節(jié)的范圍較小，很難滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需求。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，達到很高的柔性化輸出。 如表 所示，調(diào)整兩輸入電機的轉速關系，得到如圖 ，圖 ，圖 所示的位移、速度和加速度曲線。 表 電機轉速關系 組別 1 2 3 4 桿 1 轉速 （度 /秒） 90 60 30 15 桿 2 轉速 （度 /秒） 30 30 30 30 曲線類型 點劃線 虛線 實線 點線 山東科技大學學士學位論文 35 圖 不同直流電機轉速下位移輸出曲線 圖 不同直流電機轉速下速度輸出曲線 山東科技大學學士學位論文 36 圖 不同直流電機轉速下加速度輸出曲線 由表 和圖 ，圖 ，圖 可以看出，調(diào)整桿 1 和桿 2 之間的轉速關系，即調(diào)整直流電機和伺服電機之間的關系，即可得到不同的滑塊輸出特性。 取桿 1 轉速為 360 度 /秒，桿 2 轉速為 30 度 /秒，仿真時間為 12 秒，即桿 2 沿著圓周方向運動到 12 個特征點的過程中，桿 1 整轉 12 圈，觀察輸出特性曲線如圖 ，圖 和圖 。 山東科技大學學士學位論文 37 圖 位移輸出曲線 圖 速度輸出曲線 圖 加速度輸出曲線 由圖 — 圖 可以看出，當伺 服電機轉到不同的角度時，直流電機在相同的速度下也能得到不同的 運動特性曲線，滑塊的位移、速度和加速度都會發(fā)生變化。而第二章我們知道，我們得到的是個五桿子機構，存在雙曲柄，桿 2 可以轉到 0360 度之間的任何角度，從而在不同的位置，滑塊的輸出特性是不同的。我們通過直流電機和伺服電機轉速的不同搭配，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。 本章小結 在本章中，我們通過桿長確定條件，獲得了混合驅動九桿壓力機模型的合適桿長范圍，并在此范圍內(nèi)選擇了一組合適的桿長來建立 ADAMS 模型，由于模型比較簡單，我們選擇在 ADAMS/View 中直接建立模型。通過施加約束副、施加驅動、仿真并最終得到滑塊的位移、速度和加速度測 量曲線。 為了驗證 ADAMS 模型的準確性，我們采用了兩種方法。山東科技大學學士學位論文 38 首先 采用特殊點驗證法，通過隨機選取幾個點和輸出特殊點，通過計算該點的位移、速度和加速度，并和 ADAMS 仿真曲線相比較，驗證 ADAMS 模型的準確性。然后 我們運用Matlab 來解理論方程組，并將結果繪成曲線，得到滑塊的理論位移、速度、加速度曲線。通過對比兩組曲線的重合程度來驗證 ADAMS 模型的準確性。 然后我們 重點討論的是混合驅動九桿壓力機的 運動輸出特性，采用的方法是首先建立傳統(tǒng)壓力機的曲柄滑塊模型，通過與曲柄滑塊機構的輸出曲線對比，來分析混合驅動九桿壓力機輸出的位移、速度和加速度的優(yōu)越性，從而得出混合驅動九桿壓力機所具有的傳統(tǒng)壓力機所不能比擬的優(yōu)勢。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動下的較高的輸出柔性。 山東科技大學學士學位論文 39 4 混合驅動九桿壓力機 靜力學和增力比分析 作用在機械上的力不僅影響機械的運動學和動力學性能，而且也決定了機械的強度、結構和尺寸，因此，不論 是設計新機械，還是合理使用現(xiàn)有機械，都必須要對其進行受力分析。 機構力分析的任務和目的主要有兩個，一個是確定運動副反力。運動副反力對于計算機械中各個零件的強度、剛度，確定機械的效率、運動副中的磨損等，都是極為重要且必須的資料。另