八连杆压力机传动机构的动力学分析与优化

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随着机械技术的不断发展,在现代工业中,锻压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,产生较大的振动和噪音。随着对多样化产品需求量的增加及高质量产品的追求,传统的曲柄滑块机构的压力机已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、精度等要求,对多连杆机构的研究具有十分重要的现实意义。  本文以L4-630E3型闭式压力机进行研究。首先,建立其传动系统的简化模型并将其划分为三个模块,用复数矢量法对其进行运动学理论分析,并推导出数学方程,再分别基于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位移、速度及加速度的曲线,并对仿真得到的相对应运动曲线进行对比,得到曲线的拟合度;然后,对机构进行动力学分析,得到各构件质心处的位移、速度及加速度表达式,应用达朗贝尔原理进行动态静力分析,列出各构件力和力矩平衡方程式,基于MATLAB软件得出每个杆件的受力、最小截面积及原动曲柄驱动转矩的曲线,再用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,将两种曲线进行比较,以验证动态静力理论分析的正确性;其次,为了考虑杆件的弹性变形,验证模型中引入柔性体的必要性与可行性,建立了刚柔耦合动力学模型,运用 ANSYS与 ADAMS,对八连杆压力机传动机构的刚柔耦合模型进行动力学仿真,得到滑块的运动参数曲线与机构的多刚体模型的动力学仿真得到的曲线对比;最后,基于ADAMS软件,以滑块工作行程中速度波动最小为优化目标,在刚柔耦合模型的基础上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优化。在优化前,对机构进行参数化分析,为优化做准备。本文采用了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,同时对比多刚体模型与刚柔耦合模型动力学仿真结果,并在刚柔耦合模型的基础上作优化,对其他多连杆压力机的研究优化具有一定的借鉴意义。
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