高速精密冲床肘接式执行机构设计及分析

摘要

随着冲裁次数或冲裁效率的提高以及对冲裁零件质量要求的提升，小型精密零件的需求越来越大，因此当下研制高速精密冲床是大势所趋。本文围绕高速冲床肘接式执行机构的结构优化和动态性能等方面，进行了肘接式执行机构的运动学分析，动力学分析，并且根据多体动力学，进行了肘接式执行机构的建模与仿真。
　　本研究主要内容包括：⑴通过把高速精密冲床肘接式执行机构拆分成几个独立的分支结构，建立各杆件和滑块的位移方程，速度方程和加速度方程，进行运动学分析，通过一组算例，借助Matlab和肘接式执行机构的数学模型，更加深入的分析该执行机构的运动特性。为了达到曲柄杆件最短的目标，采用工程遗传算法与共轭梯度法相结合的混合算法，对执行机构的杆长尺寸进行优化，得到优化后的杆长并验证优化的正确与否。⑵对机械系统动力学做了详细的介绍，引出机械系统动力学的四种主要分析方法，并着重介绍了与动态静力分析相关的动态静力学方程，特别是如何建立方程和求解方程；通过对肘接式执行机构摇杆进行动力分析且根据达朗贝尔原理建立其静力学方程，再利用数学软件Matlab对动态静力方程进行编程求解，最终得到摇杆所受载荷的变化曲线；简要阐述了多体动力学分析软件 Recurdyn的主要内容和仿真流程，之后把肘接式执行机构作为传动系统的高速精密冲床三维模型导入 Recurdyn，根据装配要求为其添加约束和工作载荷驱动载荷再进行仿真，通过结果后处理得到肘接式执行机构中关键杆上力的变化曲线，通过与Matlab中得到的力的曲线相对比，来验证我们设计是否合理。⑶根据固定界面模态综合法，将连杆和支撑柱作为柔性体，运用多体动力学软件Recurdyn构建高速精密冲床执行机构刚柔耦合动力学模型。根据柔性多体动力学理论和间隙碰撞原理，通过对比高速精密冲床空载和冲裁这两种情况下，得到无间隙高速精密冲床刚柔耦合模型与含间隙高速精密冲床刚柔耦合模型的下滑块位移、速度、加速度、机身振动等动力学特性，并与理想高速精密冲床模型的动力学特性作比较，研究高速精密冲床柔性化和间隙对高速精密冲床动力学性能的影响。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 高速精密冲床发展历程

1.3 冲床的类型

1.4 论文的主要研究内容

1.5 本章小结

第二章 冲床执行机构运动学分析与参数优化设计

2.1 冲床执行机构的确定

2.2 执行机构运动学分析

2.3 关键杆件曲柄的优化设计

2.4 本章小结

第三章 高速精密冲床肘接式执行机构的动力学分析

3.1 机械系统动力学理论基础

3.2 动态静力学方程简介

3.3 肘接式执行机构动态静力分析

3.4 肘接式执行机构在Recurdyn中的动力学仿真

3.5 本章小结

第四章 肘接式执行机构含间隙刚柔耦合模型

4.1间隙碰撞模型

4.2 对肘接式执行机构刚柔耦合的建模

4.3 高速精密冲床空载工况下动力学分析

4.4 高速精密冲床冲裁工况下动力学特性

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献