【摘要】：伺服压力机是在摒弃传统机械压力机的飞轮和离合器等耗能部件基础上,采用伺服电机驱动和计算机控制系统,实现对滑块位置和速度的精确控制,并可通过程序,实现不同工艺所需的各种滑块运动曲线。伺服机械压力机具有复合性、高效性、高精度、高柔性、低噪环保性等特点,使得它在成形工艺中的应用愈发重要。伺服驱动压力机传动系统采用传统的曲柄连杆机构,其传动系统增力比小,所需电机功率大,制约了其发展。伺服压力机采用三角肘杆新型传动机构具有以下优点：三角肘杆机构结构简单,刚性较高；三角肘杆机构本身具有急回特性,可以很好的适应成形要求；三角肘杆机构滑块在工作行程内有更好的低速运动特性；三角肘杆机构具有很好的增力特性,可以减少伺服电机的控制以及降低电机的功率需求实现节能降耗。 本文通过逆推设计原理,从三角肘杆机构滑块下死点位置进行分析设计,减少了设计变量,并采用参数比例化,可以有效对机构模型进行缩放,达到设计要求,提高了设计的灵活度。采用矢量方程解析法与动态静力学方法建立了机构运动学与动力学的数学计算模型。 采用MATLAB优化工具箱对三角肘杆机构运动学与动力学的多目标函数进行了优化,得到了满足工程压力行程滑块速度波动小以及所需机构驱动扭矩小的一组参数。并在ADAMS中建模,进行求解检验,验证了计算得到的滑块速度和位移曲线、在负载4000KN时所需的驱动扭矩曲线、以及在额定扭矩下滑块的输出力曲线都与仿真得到的曲线想吻合。对求得的机构进行了分析,得出了以下规律：在要求得到大工作行程,大增力比,曲柄初始转角应在第一象限；连接曲柄与机架的铰链应设计在垂直方向上靠上位置为佳；应减小三角肘杆部分的质量,增加滑块的质量,曲柄质心尽量靠近原动件方向,上下肘杆的质心应设置在中间位置,可以使所需最大驱动扭矩降低。 三角肘杆机构中含有较多的转动副,这些转动副摩擦对三角肘杆机构有较大的影响,尤其是在大型伺服压力机中这种影响更为明显。本文将转动副摩擦计算模型加入到动力学模型中,采用粒子群算法对考虑摩擦的运动与动力学多目标优化模型进行求解,得到与实际更吻合的机构参数。从得到的结果中分析得出铰链摩擦消耗的能量占总能量的23.99%。并与第二章的优化结果进行了比较,得出粒子群算法得到的机构所需驱动扭矩要比MATLAB优化工具箱优化得到的小3198.76N·m,速度波动值也明显小很多。突出了粒子群算法的优越性。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH112
【参考文献】
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2527953
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