重載鍛造操作機夾持裝置夾持接觸力建模及優(yōu)化研究.pdf

1、在現(xiàn)代化工業(yè)中，生產過程的機械化、自動化已成為突出主題。鍛造操作機在鍛造工業(yè)中的應用能進一步發(fā)揮鍛造設備的生產能力，特別是對于大鍛件，用其代替人工操作可減輕勞動強度，改善勞動條件。夾持機構是鍛造操作機執(zhí)行機構，是決定鍛造操作機的承載能力及工作穩(wěn)定行、安全性重要部件之一，而夾持機構鉗口與鍛件的接觸狀態(tài)又是影響穩(wěn)定夾持的最主要因素。 本文在詳細了解現(xiàn)有國內外鍛造操機夾持裝置基本結構及其穩(wěn)定夾持原理的基礎上，將鉗口與鍛件之間的接觸作用

2、等效為摩擦點接觸模型，結合重載夾持接觸的特點，對動態(tài)過程中夾持等效接觸點位置進行了搜索，并采用線性約束梯度流的方法實現(xiàn)了鉗口接觸力的優(yōu)化，比較以往用于計算和分析鍛造操作機夾持機構夾持力和驅動力的方法，本文建立的鉗口接觸力優(yōu)化模型對夾持力的計算不局限于某些特殊位置，而是可以適用于鉗口處于任意位置的情況，并且采用的接觸力優(yōu)化算法計算效率高，特別適于動態(tài)夾持過程接觸力的實時優(yōu)化計算。具體研究內容及成果如下： （1）利用力旋量理論，結合

3、力等效原理，建立夾持機構鉗口與鍛件摩擦點接觸力學分析數學模型，利用該模型可計算鉗口處于任意位置時鉗口接觸力及夾持驅動力。 （2）利用穩(wěn)定夾持力封閉原理，采用拉格朗日乘子法將非線性摩擦錐約束簡化為線性約束優(yōu)化問題，搜索任意位置所需接觸力及驅動功率最小的接觸點位置以確定接觸點的位置。 （3）對任意確定接觸點位置的接觸力進行優(yōu)化，利用BUSS等人在機器人靈巧手方面的成果，將非線性摩擦錐約束等價為一對稱矩陣的正定性，進而用線性約