新型鍛造操作機(jī)動力學(xué)分析與控制器設(shè)計(jì).pdf

1、近些年來，由于國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國家對于航天航空技術(shù)與現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)的項(xiàng)目的投入力度不斷增加，一方面大鍛件的應(yīng)用越來越多，另一方面對鍛造車間的鍛造機(jī)械化與自動化要求也越來越高。鍛造操作機(jī)是用于鍛造自動化作業(yè)的重要設(shè)備，能夠夾持各種大型鍛件配合主機(jī)完成鍛造作業(yè)，大大改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)效率。然而，由于國內(nèi)的大型鍛造操作機(jī)的核心技術(shù)尚未完全成熟，導(dǎo)致企業(yè)需要斥巨資從國外引進(jìn)，打破這一局勢的唯一辦法就是我國必須自主創(chuàng)新，開發(fā)出具有自己

2、知識產(chǎn)權(quán)的重載鍛操作機(jī)，來滿足各行各業(yè)對大鍛件的需求。本文從機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的角度，提出一種新型六自由度鍛造操作機(jī)，并著重分析該新型機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)并設(shè)計(jì)其控制器系統(tǒng)。
　　本文按照構(gòu)型分析、運(yùn)動學(xué)分析、動力學(xué)分析以及控制器設(shè)計(jì)的流程進(jìn)行研究?；凇捌矫?2桿3自由度運(yùn)動鏈拓?fù)鋱D圖譜庫”，綜合出鍛造操作機(jī)的不同機(jī)構(gòu)，并針對鍛造操作機(jī)的工作特性評價(jià)指標(biāo)建立鏈篩選原則，優(yōu)選得到一種合適的新構(gòu)型。
　　首先對新型鍛造操作機(jī)的機(jī)構(gòu)

3、進(jìn)行分析，著重對其機(jī)構(gòu)綜合與自由度的分析?；趶?fù)向量方法建立其運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型，分析其速度、加速度以及雅可比矩陣，得到其位置解與速度解，基于Matlab平臺仿真機(jī)構(gòu)的正運(yùn)動學(xué)模型與逆運(yùn)動學(xué)模型。通過對比仿真結(jié)果，證明了運(yùn)動學(xué)分析的正確性。將液壓缸的缸體和活塞桿簡化為一個構(gòu)件的情況下，基于虛功原理方法推導(dǎo)并建立主運(yùn)動機(jī)構(gòu)的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型。在給定夾鉗末端負(fù)載情況下，使夾鉗按照預(yù)定軌跡進(jìn)行運(yùn)動，得到不同狀態(tài)下三組液壓缸所需提供的驅(qū)動力的仿真曲線

4、。結(jié)果表明該新型鍛造操作機(jī)的主要承重構(gòu)件為前提升缸。將該簡化模型與實(shí)際中將液壓缸的缸體和活塞桿分為兩個構(gòu)件的動力學(xué)模型進(jìn)行仿真對比分析，得到各驅(qū)動液壓缸分別在三種運(yùn)動狀態(tài)下輸出驅(qū)動力的誤差曲線。對比仿真結(jié)果證明簡化模型等效于實(shí)際模型，并且有效簡化了動力學(xué)的建模過程。針對新型鍛造操作機(jī)的三組液壓缸系統(tǒng)設(shè)計(jì)器模糊PID控制器，基于Matlab/Simulink平臺搭建新型機(jī)構(gòu)的控制子系統(tǒng)仿真模型，在一定負(fù)載情況下，分別對夾鉗的豎直提升運(yùn)動、