大型重載伺服機(jī)械壓力機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、大型重載沖壓裝備是制造產(chǎn)業(yè)鏈中的基礎(chǔ)裝備，特別是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械壓力機(jī)因技術(shù)含量高、設(shè)計(jì)和制造難度大在機(jī)械壓力機(jī)裝備中處于高檔龍頭產(chǎn)品地位，體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家的先進(jìn)制造水平。本文結(jié)合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)25000KN重載伺服壓力機(jī)的需要，針對(duì)新型多伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓力機(jī)的構(gòu)型設(shè)計(jì)和性能展開(kāi)研究。提出了無(wú)過(guò)約束的多電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)構(gòu)型并綜合出具有2、3、4、5和6驅(qū)動(dòng)輸入的壓力機(jī)構(gòu)型，以一種具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)四伺服電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的壓力機(jī)構(gòu)型為研究對(duì)象，系統(tǒng)地進(jìn)

2、行壓力機(jī)的性能研究，包括運(yùn)動(dòng)性能與承載能力的協(xié)調(diào)匹配、誤差建模和精度分析、靜剛度建模和設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)建模與驅(qū)動(dòng)性能評(píng)價(jià)，同時(shí)提出一種分離參數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提出運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法和動(dòng)力學(xué)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(jī)的設(shè)計(jì)與性能研究提供新的構(gòu)型方案和理論基礎(chǔ)，主要內(nèi)容如下:
　　 1.提出一種新型多輸入無(wú)過(guò)約束并聯(lián)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)構(gòu)型，創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械協(xié)調(diào)方式多伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以滿(mǎn)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法綜合出具有2、3、4、5和6輸入的并聯(lián)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)構(gòu)型，并給出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
　　 2.給出一種具有對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的4-(R)RPaR&PRPaR型四驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)數(shù)學(xué)模型，討論輸出支鏈的力傳遞特性和輸入支鏈位形對(duì)驅(qū)動(dòng)力矩的影響，根據(jù)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際輸出能力構(gòu)造出評(píng)價(jià)壓力機(jī)最大承載能力的性能指標(biāo)，提出具有多驅(qū)動(dòng)單輸出特性并聯(lián)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)的均負(fù)荷驅(qū)動(dòng)，通過(guò)規(guī)劃驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)最大承載能力與均

4、負(fù)荷性能的協(xié)調(diào)匹配。
　　 3.建立4-(R)RPaR&PRPaR型四驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)誤差模型，借助靈敏度分析方法，在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義下采用顯著度指標(biāo)定量揭示出幾何誤差源對(duì)末端誤差的影響程度。同時(shí)在考慮機(jī)構(gòu)部件彈性變形的條件下，根據(jù)靜力分析和運(yùn)動(dòng)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(jié)構(gòu)部件的剛度設(shè)計(jì)方法。
　　 4.根據(jù)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)構(gòu)型中輸出支鏈的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件幾何參數(shù)誤差不會(huì)對(duì)輸入支鏈和動(dòng)平臺(tái)等運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生

5、影響這一運(yùn)動(dòng)學(xué)特征，提出一種分離參數(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定方法，并對(duì)上海交通大學(xué)重大裝備設(shè)計(jì)與控制工程研究所與中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合設(shè)計(jì)的25000KN伺服壓力機(jī)進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。
　　 5.提出考慮伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量和平衡氣缸氣壓變化的四電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械壓力機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型，并給出滿(mǎn)足沖壓運(yùn)動(dòng)性能要求的五次多項(xiàng)式?jīng)_壓工藝曲線(xiàn)規(guī)劃方法，根據(jù)驅(qū)動(dòng)力矩最小原則對(duì)平衡力進(jìn)行了優(yōu)化并建立了平衡氣缸的力學(xué)模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所建立動(dòng)力學(xué)模