伺服壓力機肘桿機構的運動與動力優(yōu)化設計研究.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上，采用伺服電機驅動和計算機控制系統(tǒng)，實現對滑塊位置和速度的精確控制，并可通過程序，實現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用愈發(fā)重要。伺服驅動壓力機傳動系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的曲柄連桿機構，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具有以下優(yōu)點：三角肘桿機構結

2、構簡單，剛性較高；三角肘桿機構本身具有急回特性，可以很好的適應成形要求；三角肘桿機構滑塊在工作行程內有更好的低速運動特性；三角肘桿機構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節(jié)能降耗。
　　 本文通過逆推設計原理，從三角肘桿機構滑塊下死點位置進行分析設計，減少了設計變量，并采用參數比例化，可以有效對機構模型進行縮放，達到設計要求，提高了設計的靈活度。采用矢量方程解析法與動態(tài)靜力學方法建立了機構運動學與

3、動力學的數學計算模型。
　　 采用MATLAB優(yōu)化工具箱對三角肘桿機構運動學與動力學的多目標函數進行了優(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驅動扭矩小的一組參數。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，曲柄初始轉角

4、應在第一象限；連接曲柄與機架的鉸鏈應設計在垂直方向上靠上位置為佳；應減小三角肘桿部分的質量，增加滑塊的質量，曲柄質心盡量靠近原動件方向，上下肘桿的質心應設置在中間位置，可以使所需最大驅動扭矩降低。
　　 三角肘桿機構中含有較多的轉動副，這些轉動副摩擦對三角肘桿機構有較大的影響，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