肘杆式压力机冲压机构的动力学分析与优化

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在现代工业中,冲压成形工艺因其独特的优势而有着举足轻重的地位,而机械式压力机是最重要的锻压设备之一。传统的机械式压力机采用的是曲柄连杆机构,其工艺适应范围窄,工作中速度不平稳,产生较大的加速度、振动和噪音。随着对多样化产品的需求量的增加,对高质量产品的追求,传统的曲柄滑块机构的压力机已经无法满足生产的要求。在这种趋势下多连杆压力机应运而生,多连杆机构具有急回特性,冲压过程速度低且平稳,特别适用于深拉伸工艺。为了满足不断发展的生产需求,对多连杆机构的研究就具有重要的现实意义。  本文以某型号肘杆式压力机为基础对其传动系统进行研究。首先,建立其传动系统的简化模型并进行模块化划分,用复数矢量法对其进行运动学理论分析推导出运动方程,并且分别基于MATLAB软件和ADAMS软件对机构进行运动学仿真分析,得到机构滑块相应的运动参数的曲线,并对仿真得到的相对应运动曲线的拟合度进行分析。然后,对机构进行动态静力分析,得到理论分析模型,基于MATLAB软件对理论模型进行求解,得出每个杆件的受力、最小截面积以及曲柄驱动转矩的曲线。并基于ADAMS软件对机构进行动力学仿真分析,得出原动曲柄上驱动转矩的曲线,与理论分析所得曲线进行比较,以验证动态静力理论分析的正确性。并且应用拉格朗日方程和虚位移原理,对机构的动力学进行分析,得到其理论分析模型。其次,基于ADAMS软件,以滑块工作行程中速度波动最小为优化目标,对机构进行优化分析,使机构在原有优良的运动特性的基础上进一步得到优化。最后,对机构精度进行研究,基于MATLAB软件得到各个杆件的杆长对机构滑块运动精度的影响曲线。本文采用理论分析与仿真分析相结合的研究方法,弥补了前人将这两种分析方法分离开来进行研究的不足,为肘杆式压力机冲压机构的设计和优化提供了较为可靠的理论依据,对其他多连杆机构的研究也具有一定的借鉴意义。  在现代工业中,冲压成形工艺因其独特的优势而有着举足轻重的地位,而机械式压力机是最重要的锻压设备之一。传统的机械式压力机采用的是曲柄连杆机构,其工艺适应范围窄,工作中速度不平稳,产生较大的加速度、振动和噪音。随着对多样化产品的需求量的增加,对高质量产品的追求,传统的曲柄滑块机构的压力机已经无法满足生产的要求。在这种趋势下多连杆压力机应运而生,多连杆机构具有急回特性,冲压过程速度低且平稳,特别适用于深拉伸工艺。为了满足不断发展的生产需求,对多连杆机构的研究就具有重要的现实意义。  本文以某型号肘杆式压力机为基础对其传动系统进行研究。首先,建立其传动系统的简化模型并进行模块化划分,用复数矢量法对其进行运动学理论分析推导出运动方程,并且分别基于MATLAB软件和ADAMS软件对机构进行运动学仿真分析,得到机构滑块相应的运动参数的曲线,并对仿真得到的相对应运动曲线的拟合度进行分析。然后,对机构进行动态静力分析,得到理论分析模型,基于MATLAB软件对理论模型进行求解,得出每个杆件的受力、最小截面积以及曲柄驱动转矩的曲线。并基于ADAMS软件对机构进行动力学仿真分析,得出原动曲柄上驱动转矩的曲线,与理论分析所得曲线进行比较,以验证动态静力理论分析的正确性。并且应用拉格朗日方程和虚位移原理,对机构的动力学进行分析,得到其理论分析模型。其次,基于ADAMS软件,以滑块工作行程中速度波动最小为优化目标,对机构进行优化分析,使机构在原有优良的运动特性的基础上进一步得到优化。最后,对机构精度进行研究,基于MATLAB软件得到各个杆件的杆长对机构滑块运动精度的影响曲线。本文采用理论分析与仿真分析相结合的研究方法,弥补了前人将这两种分析方法分离开来进行研究的不足,为肘杆式压力机冲压机构的设计和优化提供了较为可靠的理论依据,对其他多连杆机构的研究也具有一定的借鉴意义。
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