九杆机构传动特性研究及仿真分析

发布时间：2017-05-14 04:10

  本文关键词：九杆机构传动特性研究及仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在机械式精冲压力机中，传动系统常采用两个自由度的双肘杆机构，以此来满足滑块快速合模、缓慢冲裁和快速回程的要求。瑞士的Feintool公司生产的GKP-F系列精冲压力机采用的传动机构正是二自由度九杆机构。作为两个自由度的多连杆机构，该机构本身具有良好的可调性。然而该系列压力机是采用单台普通电机通过变速箱、带传动、蜗杆蜗轮和一对双边斜齿轮减速后来驱动双曲柄的。鉴于伺服压力机的高柔性、高精度、高效率等优点，更贴合精冲工艺对压力机的基本要求。本文将这种由单台普通电机驱动二轴九杆机构的传动形式，改造为由两台伺服电机进行全伺服驱动的新模式。同时设计一台20KN的实验用伺服压力机，通过实验进一步研究该机构的传动特性。具体研究内容和成果如下： 建立全伺服驱动的二轴九杆机构数学模型，然后列出该机构的闭合回路矢量方程，求解出机构中各杆件的角位移、角速度、角加速度方程，滑块位移、速度及加速度方程，从而完成运动学分析。据此，可进一步研究该机构的传动特性及各杆件尺寸参数对滑块运动特性的影响。 应用MSC.ADAMS软件建立二自由度九杆机构的虚拟样机模型，研究滑块在全行程负载条件下，双曲柄上的扭矩分布。分析了三角肘杆在机构力的放大特性中的作用，并通过改变三角肘杆的尺寸参数提高机构的力的放大性能，同时使在公称压力行程内双曲柄上的最大扭矩分配趋于均衡，避免单个曲柄所受扭矩过大从而导致单台电机功率过大的问题。 确定样机传动机构的布置方案，并完成传动机构、滑块、导轨及机身的三维结构设计。对关键受力部件大小曲轴，进行强、刚度校核。对样机机身进行有限元静力学分析，，找到机身薄弱处，以便改进其结构。 完成整机装配及干涉检查，在UG NX机构运动分析模块Motion中对整机进行运动学仿真，并利用ADAMS强大的后处理功能，模拟双曲柄在同步驱动条件下，不同的起始相位差，即相位超前或滞后，对滑块运动性能的影响，为今后完成样机同步控制实验提供参考。
【关键词】：二自由度九杆机构 传动特性 曲柄扭矩 伺服压力机 虚拟样机
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG385;TH112
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-19
• 1.3 本文的研究目标和主要研究内容19-21
• 2 二轴九杆机构的数学模型21-27
• 2.1 二轴九杆机构的简介21-22
• 2.2 二轴九杆机构运动学分析22-26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 二轴九杆机构放大特性研究27-39
• 3.1 机构传动样机模型27-28
• 3.2 传动机构的压力放大曲线及扭矩曲线28-30
• 3.3 传动机构力的放大原理30-31
• 3.4 传动机构的仿真31-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 基于 UG 的实验样机设计及有限元分析39-54
• 4.1 传动机构设计39-46
• 4.2 滑块及导轨设计46-49
• 4.3 机身结构设计49-50
• 4.4 机身有限元分析50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 基于 NX /Motion 及 ADAMS 压力机运动学仿真54-60
• 5.1 压力机整机虚拟装配54-55
• 5.2 双曲柄同步驱动运动学特性研究55-59
• 5.3 本章小结59-60
• 6 总结与展望60-62
• 6.1 研究总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 附录：攻读硕士学位期间已发表（或录用）的论文67

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本文编号：364266