肘桿式伺服曲柄壓力機動力學(xué)仿真與實驗研究.pdf

1、傳統(tǒng)的機械壓力機傳動系統(tǒng)多沿用曲柄連桿機構(gòu)，傳動系統(tǒng)增力比小，所需電機功率大，制約了其發(fā)展。目前用交流伺服電機取代普通異步電動機，是成形裝備領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢。伺服壓力機一般沒有飛輪，工作壓力主要靠電機的瞬時扭矩產(chǎn)生，因而驅(qū)動電機容量較普通壓力機要大得多，這導(dǎo)致設(shè)備造價高，成為伺服壓力機推廣應(yīng)用的一大障礙。因此，開發(fā)新型傳動機構(gòu)已成為當(dāng)前伺服驅(qū)動壓力機技術(shù)開發(fā)的重要內(nèi)容之一，同時，該技術(shù)也可應(yīng)用到采用普通電機驅(qū)動的壓力機中，以實現(xiàn)節(jié)能降耗

2、。
　　 本項目針對在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用的機械壓力機，應(yīng)用交流伺服驅(qū)動技術(shù)，輔以計算機控制技術(shù)，將傳統(tǒng)的曲柄連桿式壓力機變成智能型節(jié)能型的肘桿式曲柄壓力機。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)通過比較幾種常用傳動機構(gòu)，設(shè)計出三角連桿一肘桿式機構(gòu)，并利用UG軟件建立其幾何模型。
　　 (2)對三角連桿—肘桿機構(gòu)進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)分析，并對電機軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩和等效轉(zhuǎn)動慣量進(jìn)行計算，建立運動學(xué)和動力學(xué)方面的動態(tài)數(shù)學(xué)模型。

3、r>　　 (3)建立基于MATLAB/Simulink的仿真模塊的肘桿式伺服曲柄壓力機機電系統(tǒng)動態(tài)仿真模型，并根據(jù)樣機參數(shù)進(jìn)行了壓力機運動過程的數(shù)值模擬。按照實際工況建立沖壓工藝，典型工藝有普通沖壓、靜音沖裁、高速薄板沖裁、分級壓制、精密壓印等，并對典型工藝進(jìn)行數(shù)值仿真，預(yù)知各種工藝狀態(tài)下的系統(tǒng)參數(shù)。
　　 (4)建立幾種常用傳動機構(gòu)的運動學(xué)仿真模型，并對其仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，進(jìn)而證明所采用的三角連桿—肘桿機構(gòu)是較優(yōu)的傳動機

4、構(gòu)。
　　 (5)實驗研究，驗證數(shù)值仿真與實驗結(jié)果是否吻合，證實仿真模型的有效性。
　　 (6)進(jìn)行壓力機性能分析(包括電、力、運動參數(shù)、能耗等)，對壓力機驅(qū)動系統(tǒng)提出改進(jìn)意見。
　　 研究結(jié)果表明，數(shù)值仿真和實驗研究二者結(jié)果十分吻合，證實了數(shù)學(xué)仿真模型的正確性，肘桿式伺服曲柄壓力機采用交流永磁同步伺服電機代替普通異步感應(yīng)電機做為壓力機的主傳動，可以解決其工作特性不可調(diào)的缺點，從而提高了機械壓力機的工作性能，拓寬

5、了工藝適用性；交流伺服壓力機可以實現(xiàn)滑塊任意工作曲線，實現(xiàn)了工作特性的柔性化。通過仿真可得伺服壓力機比普通壓力機節(jié)約了56．5％的能量，機械效率提高了23．9％；通過對三種常用傳動機構(gòu)的仿真對比分析，結(jié)果表明，與曲柄滑塊機構(gòu)、等長肘桿機構(gòu)相比，三角連桿—肘桿機構(gòu)具有更高的增力比和更好的急回與近似停歇特性，不僅可以改善伺服機械壓力機的工作性能，還可降低其制造成本。
　　 本文通過對交流伺服曲柄壓力機機電系統(tǒng)的數(shù)值仿真，預(yù)知各種工藝