混合驱动可控压力机的运动方案设计及动态特性研究

摘要

混合驱动可控压力机研究是目前关于压力机改进的研究问题之一。它是由大功率的常速电机和小功率的伺服电机作为驱动器，通过一个两自由度机构合成后实现可编程的输出运动，从而满足不同产品和不同材料加工工艺的要求。其中常速电机为系统提供主要的功率和运动，而伺服电动机则只起到调节作用。这使得混合驱动可控压力机既有传统机械式压力机的高速、高效、高负载等优点，又具有可控性，即具有柔性。
　　从分析其它种类机械式压力机的不足之处入手，对混合驱动理论的可行性进行论证。并考虑到压力机的典型运动规律，选择了该混合驱动可控压力机的运动方案。
　　鉴于虚拟样机技术的优越性，在软件Pro/E的帮助下，建立了混合驱动可控压力机的三维实体模型，其中包括：零件建模和装配建模。
　　建立了混合驱动可控压力机的运动学分析模型。应用回路矢量法对该压力机的正运动学、逆运动学进行分析，并在Pro/E中得出运动学仿真结果。
　　考虑到各构件的惯性力，列出了各构件的力和力矩平衡方程，对混合驱动压力机进行动态静力分析。应用拉格朗日方程建立了混合驱动压力机的动力学方程，并得到四阶龙格-库塔法对其进行数值求解的公式。

目录

混合驱动可控压力机的运动方案设计及动态特性研究

MOTION DESIGN OF HYBRID-DRIVEN CONTROLLABLE MECHANICAL PRESS AND ANALYSIS OF ITS DYMANIC PERFORMANCE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

课题的来源

简述几种常见压力机的不足

新型混合驱动可控压力机的研究意义

1.2 国内外相关课题的研究现状　

关于多连杆压力机的研究

全伺服驱动可控压力机的研究

混合驱动机构的研究

1.3 本论文的主要研究内容

第2章 混合驱动可控压力机的运动方案设计

2.1 利用混合驱动模式进行调速的可行性分析

传统机械压力机实现调速功能的方式

伺服电机驱动的小型压力机的调速特点分析

混合驱动可控压力机的调速特点分析

2.2 压力机的典型加工曲线分析

具有代表性的压力加工曲线介绍

混合驱动可控压力机的加工曲线介绍

2.3 混合驱动可控压力机机构形式的选择

混合驱动五杆机构分析

混合驱动六杆机构分析

混合驱动可控压力机的运动方案确定

2.4 本章小结

第3章 基于Pro/E的三维实体建模

3.1 基于Pro/E的三维实体零件建模

创建三维实体的过程

压力机典型零件的三维实体建模分析

3.2 基于Pro/E的装配建模

装配建模的概述

压力机的装配建模

3.3 本章小结

第4章 混合驱动可控压力机的运动学分析及仿真

4.1 机床运动学分析的相关理论介绍

塑性加工对压力机运动学性能的要求

运动学分析的目的和意义

4.1.3 压力机运动学分析的数学模型

4.2 混合驱动可控压力机的正运动学分析

位置分析

速度分析

加速度分析

4.3 混合驱动可控压力机的逆运动学分析

位置分析

速度分析

加速度分析

4.4 混合驱动可控压力机的运动学仿真

正运动学仿真

逆运动学仿真

4.5 本章小结

第5章 混合驱动可控压力机的动力学分析

5.1 混合驱动可控压力机的动态静力分析

压力机动力学分析的数学模型

混合驱动可控压力机各构件的受力分析

常速电机和伺服电机功率的确定

5.2 混合驱动可控压力机的动力学方程

广义坐标的选择

拉格朗日动力学方程的建立

5.3 本章小结

结论

参考文献

附录I

附录II

II.1混合驱动压力机各构件质心的运动参数：

II.1.1各构件质心位置坐标：

II.1.2各构件质心处的速度

II.1.3各构件质心处的加速度

II.2 各构件角位移对广义坐标的各阶偏导数

II.3 各构件质心位移对广义坐标的偏导数

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