伺服壓力機(jī)肘桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、伺服壓力機(jī)是在摒棄傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)的飛輪和離合器等耗能部件基礎(chǔ)上，采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑塊位置和速度的精確控制，并可通過(guò)程序，實(shí)現(xiàn)不同工藝所需的各種滑塊運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)。伺服機(jī)械壓力機(jī)具有復(fù)合性、高效性、高精度、高柔性、低噪環(huán)保性等特點(diǎn)，使得它在成形工藝中的應(yīng)用愈發(fā)重要。伺服驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)系統(tǒng)增力比小，所需電機(jī)功率大，制約了其發(fā)展。伺服壓力機(jī)采用三角肘桿新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：三角肘桿機(jī)構(gòu)結(jié)

2、構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性較高；三角肘桿機(jī)構(gòu)本身具有急回特性，可以很好的適應(yīng)成形要求；三角肘桿機(jī)構(gòu)滑塊在工作行程內(nèi)有更好的低速運(yùn)動(dòng)特性；三角肘桿機(jī)構(gòu)具有很好的增力特性，可以減少伺服電機(jī)的控制以及降低電機(jī)的功率需求實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。
　　 本文通過(guò)逆推設(shè)計(jì)原理，從三角肘桿機(jī)構(gòu)滑塊下死點(diǎn)位置進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，減少了設(shè)計(jì)變量，并采用參數(shù)比例化，可以有效對(duì)機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行縮放，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提高了設(shè)計(jì)的靈活度。采用矢量方程解析法與動(dòng)態(tài)靜力學(xué)方法建立了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與

3、動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)計(jì)算模型。
　　 采用MATLAB優(yōu)化工具箱對(duì)三角肘桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)的多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，得到了滿(mǎn)足工程壓力行程滑塊速度波動(dòng)小以及所需機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)扭矩小的一組參數(shù)。并在ADAMS中建模，進(jìn)行求解檢驗(yàn)，驗(yàn)證了計(jì)算得到的滑塊速度和位移曲線(xiàn)、在負(fù)載4000KN時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)扭矩曲線(xiàn)、以及在額定扭矩下滑塊的輸出力曲線(xiàn)都與仿真得到的曲線(xiàn)想吻合。對(duì)求得的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析，得出了以下規(guī)律：在要求得到大工作行程，大增力比，曲柄初始轉(zhuǎn)角

4、應(yīng)在第一象限；連接曲柄與機(jī)架的鉸鏈應(yīng)設(shè)計(jì)在垂直方向上靠上位置為佳；應(yīng)減小三角肘桿部分的質(zhì)量，增加滑塊的質(zhì)量，曲柄質(zhì)心盡量靠近原動(dòng)件方向，上下肘桿的質(zhì)心應(yīng)設(shè)置在中間位置，可以使所需最大驅(qū)動(dòng)扭矩降低。
　　 三角肘桿機(jī)構(gòu)中含有較多的轉(zhuǎn)動(dòng)副，這些轉(zhuǎn)動(dòng)副摩擦對(duì)三角肘桿機(jī)構(gòu)有較大的影響，尤其是在大型伺服壓力機(jī)中這種影響更為明顯。本文將轉(zhuǎn)動(dòng)副摩擦計(jì)算模型加入到動(dòng)力學(xué)模型中，采用粒子群算法對(duì)考慮摩擦的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到與