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高速压力机作为“少无切削类”高效工作母机,是最重要的工业基础装备之一,其精度是最关键的技术指标和性能标志,体现了压力机的技术和制造水平,也制约了它的应用领域和模具的使用寿命。本文以DP75G-200B型闭式高速精密压力机为研究对象,综合运用多体动力学理论、虚拟样机技术和有限元技术,围绕含间隙机构的运动特性和组合机身的动态响应等关键问题,运用理论和实验相结合的方法,进行了广泛而深入的研究。 针对闭式高速精密压力机的结构特点,综合考虑间隙、柔性等因素,采用二状态模型,建立其运动机构的多体动力学模型;以牛顿力学为基础,结合扰动坐标法和拉格朗日方程,推导双间隙机构的运动学和动力学方程,为含间隙机构运动特性研究提供理论依据。 采用二维等效约束描述含间隙铰,融合非线性等效弹簧阻尼模型和修正的Coulomb摩擦模型,在ADAMS中建立含间隙高速压力机虚拟样机模型:利用控制变量法研究了间隙大小、间隙数量、曲柄转速、不同工况、杆件柔性等因素对机构运动特性的影响;以下死点动态精度为衡量指标,探求合理的间隙范围。 利用ADAMS和ANSYS联合仿真技术,确定作用于组合机身的载荷谱;建立组合机身的有限元模型,利用静态分析法研究了预紧力作用下组合机身的变形场,利用瞬态分析法研究了冲裁工况下组合机身的动态响应,获得打击中心和工作中心的竖直错移量。 设计并搭建动态测试平台,测量冲裁工况下的下死点精度、滑块和工作台的加速度信号,并与理论计算结果比较,验证含间隙机构动力学模型和组合机身有限元模型的合理性与仿真结果的正确性。