大型重載伺服機械壓力機的關鍵技術及實驗研究.pdf

1、大型重載沖壓裝備是制造產業(yè)鏈中的基礎裝備，特別是伺服電機驅動的機械壓力機因技術含量高、設計和制造難度大在機械壓力機裝備中處于高檔龍頭產品地位，體現(xiàn)一個國家的先進制造水平。本文結合開發(fā)設計25000KN重載伺服壓力機的需要，針對新型多伺服電機驅動機械壓力機的構型設計和性能展開研究。提出了無過約束的多電機并聯(lián)驅動壓力機構型并綜合出具有2、3、4、5和6驅動輸入的壓力機構型，以一種具有對稱結構四伺服電機并聯(lián)驅動的壓力機構型為研究對象，系統(tǒng)地進

2、行壓力機的性能研究，包括運動性能與承載能力的協(xié)調匹配、誤差建模和精度分析、靜剛度建模和設計、動力學建模與驅動性能評價，同時提出一種分離參數(shù)的運動學標定方法，并通過實驗驗證了所提出運動學標定方法和動力學模型的工程有效性和可行性。本文的研究成果為大型重載伺服壓力機的設計與性能研究提供新的構型方案和理論基礎，主要內容如下:
　　 1.提出一種新型多輸入無過約束并聯(lián)驅動壓力機構型，創(chuàng)新設計機械協(xié)調方式多伺服電動機驅動傳動機構以滿足伺服控

3、制和承載能力需要，并采用基于GF集理論的并聯(lián)機構設計方法綜合出具有2、3、4、5和6輸入的并聯(lián)驅動壓力機構型，并給出相應的結構設計方案。
　　 2.給出一種具有對稱結構的4-(R)RPaR&PRPaR型四驅動壓力機數(shù)學模型，討論輸出支鏈的力傳遞特性和輸入支鏈位形對驅動力矩的影響，根據(jù)驅動器的實際輸出能力構造出評價壓力機最大承載能力的性能指標，提出具有多驅動單輸出特性并聯(lián)驅動壓力機的均負荷驅動，通過規(guī)劃驅動運動實現(xiàn)最大承載能力與均

4、負荷性能的協(xié)調匹配。
　　 3.建立4-(R)RPaR&PRPaR型四驅動壓力機的運動誤差模型，借助靈敏度分析方法，在統(tǒng)計學意義下采用顯著度指標定量揭示出幾何誤差源對末端誤差的影響程度。同時在考慮機構部件彈性變形的條件下，根據(jù)靜力分析和運動誤差模型建立靜剛度模型，并提出最小剛度總和條件下的各結構部件的剛度設計方法。
　　 4.根據(jù)并聯(lián)驅動壓力機構型中輸出支鏈的運動構件幾何參數(shù)誤差不會對輸入支鏈和動平臺等運動構件的運動產生

5、影響這一運動學特征，提出一種分離參數(shù)的運動學標定方法，并對上海交通大學重大裝備設計與控制工程研究所與中國第一重型機械集團大連設計研究院聯(lián)合設計的25000KN伺服壓力機進行標定實驗。
　　 5.提出考慮伺服電機轉子慣量和平衡氣缸氣壓變化的四電機驅動機械壓力機傳動機構的動力學模型，并給出滿足沖壓運動性能要求的五次多項式沖壓工藝曲線規(guī)劃方法，根據(jù)驅動力矩最小原則對平衡力進行了優(yōu)化并建立了平衡氣缸的力學模型，通過實驗驗證所建立動力學模