伺服壓力機肘桿機構(gòu)的運動與動力優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、伺服壓力機是在摒棄傳統(tǒng)機械壓力機的飛輪和離合器等耗能部件基礎(chǔ)上，采用伺服電機驅(qū)動和計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對滑塊位置和速度的精確控制，并可通過程序，實現(xiàn)不同工藝所需的各種滑塊運動曲線。伺服機械壓力機具有復合性、高效性、高精度、高柔性、低噪環(huán)保性等特點，使得它在成形工藝中的應(yīng)用愈發(fā)重要。伺服驅(qū)動壓力機傳動系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)，其傳動系統(tǒng)增力比小，所需電機功率大，制約了其發(fā)展。伺服壓力機采用三角肘桿新型傳動機構(gòu)具有以下優(yōu)點：三角肘桿機構(gòu)結(jié)

2、構(gòu)簡單，剛性較高；三角肘桿機構(gòu)本身具有急回特性，可以很好的適應(yīng)成形要求；三角肘桿機構(gòu)滑塊在工作行程內(nèi)有更好的低速運動特性；三角肘桿機構(gòu)具有很好的增力特性，可以減少伺服電機的控制以及降低電機的功率需求實現(xiàn)節(jié)能降耗。
　　 本文通過逆推設(shè)計原理，從三角肘桿機構(gòu)滑塊下死點位置進行分析設(shè)計，減少了設(shè)計變量，并采用參數(shù)比例化，可以有效對機構(gòu)模型進行縮放，達到設(shè)計要求，提高了設(shè)計的靈活度。采用矢量方程解析法與動態(tài)靜力學方法建立了機構(gòu)運動學與

3、動力學的數(shù)學計算模型。
　　 采用MATLAB優(yōu)化工具箱對三角肘桿機構(gòu)運動學與動力學的多目標函數(shù)進行了優(yōu)化，得到了滿足工程壓力行程滑塊速度波動小以及所需機構(gòu)驅(qū)動扭矩小的一組參數(shù)。并在ADAMS中建模，進行求解檢驗，驗證了計算得到的滑塊速度和位移曲線、在負載4000KN時所需的驅(qū)動扭矩曲線、以及在額定扭矩下滑塊的輸出力曲線都與仿真得到的曲線想吻合。對求得的機構(gòu)進行了分析，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；連接曲柄與機架的鉸鏈應(yīng)設(shè)計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)動扭矩降低。
　　 三角肘桿機構(gòu)中含有較多的轉(zhuǎn)動副，這些轉(zhuǎn)動副摩擦對三角肘桿機構(gòu)有較大的影響，尤其是在大型伺服壓力機中這種影響更為明顯。本文將轉(zhuǎn)動副摩擦計算模型加入到動力學模型中，采用粒子群算法對考慮摩擦的運動與動力學多目標優(yōu)化模型進行求解，得到與