机械压力机多连杆机构优化设计及运动仿真研究

发布时间：2020-03-02 11:29

【摘要】：机械压力机是材料塑性成形中应用广泛的设备,可进行冲压、挤压、锻造等工艺,在汽车、航空、五金等工业领域起着重要的作用。 作为现代机械压力机普遍采用的工作机构,多连杆机构是实现拉深、弯曲等各种工艺性能的关键部件,其设计水平的高低直接影响到工作机构性能的好坏,进而影响压力机的性能如工作效率,生产产品的质量等。八连杆机构是其中应用较为广泛的一类,但其优化设计过程复杂,不易得到工艺过程要求的运动曲线,迫切需要进行研究并实现设计和生产的优化。多连杆机构优化设计以最优化方法和计算机程序设计为基础,是解决复杂设计问题的有效工具之一。在产品的设计阶段对机械压力机工作机构进行运动仿真,可以直观地检验工作机构在工作过程中的运动合理与否、工作机构各构件之间是否发生干涉等；通过运动仿真还可以直观的分析、优化设计方案,使设计的工作机构的功能更加完善。因此,机械压力机多连杆机构,特别是八连杆机构的优化设计及运动仿真对合理设计机械压力机的工作机构具有重要的意义。 基于对机械压力机工作机构优化设计及运动仿真的研究现状的回顾和综合,以八连杆内、外滑块机构为例,建立起机械压力机工作机构运动过程的通用数学表达式；通过对工作机构优化设计所需要的合理方法进行了探讨研究,确定采用复合形法对多连杆机构内、外滑块的运动情况进行优化设计,并对机械压力机工作机构的运动性能参数进行优化计算。 对优化设计的具体技术内容,例如数学模型的建立、目标函数的确定、约束条件的建立、优化方法的选择等进行了阐述。对优化的主要方法进行了对比,确定了八连杆机构的优化设计方法。对工作机构进行了运动分析,建立了工作机构内、外滑块在工作循环内的位移与曲柄转角、速度与曲柄转角、加速度与曲柄转角之间的数学关系表达式,为机械压力机工作机构的优化设计、工作机构的运动仿真提供了数学基础。 综合利用复合形法对八连杆内、外滑块机构进行了优化设计,以特定行程内内滑块的速度波动最小和特定行程内外滑块位移波动量最小为目标函数,优化后机构的各项性能比原机构的性能得到了相应提高。 基于Visual C++ 6.0平台开发了机械压力机多连杆机构优化设计及运动仿真软件。对机械压力机工作机构的运动特性进行了动态仿真,检验设计方案的合理性的同时,可以检验工作机构各构件在运动过程中是否发生干涉、机构参数设计是否合理,为机械压力机多连杆机构的设计提供了一个合理的工具。
【图文】：

四连杆机构等134]。目前机械压力机常用多连杆机构包括六杆、八杆、十杆等。本文以双动板冲压力机上典型八连杆机构为例进行论述。八连杆板冲压力机内、外滑块执行机构如图3一1，该机构具有公共的四杆机构以搜CD。由于八连杆机构中杆数多，参数复杂，设计思路和计算方法也就相应的复杂，由机械原理可知，八连杆机构的连杆上任意点的运动规律都比一般的多连杆机构更为复杂和多样。因此，传统的设计方法，即单纯用作图的方法来确定内、外滑块执行机构构件尺寸参数，很难实现设计前预先给定的运动技术参数，设计的压力机也就很难实现特定的性能。一一犷犷丫丫丫a)内滑块机构b)外滑块机构图3一】八连杆双动压力机运动机构

次序上的关系。它是各类多连杆机构压力机特别是自动机的设计基础，它的正确制定对机器工作的可靠性和平稳性有着重要的影响。对双动拉深压力机而言，由于机构较少，工作循环图可用内滑块和外滑块的位移图线表示。图4一1是内滑块由多连杆机构驱动的某压力机型工作循环图[7]。一叻\巨已，

本文编号：2584315