高速压力机多体动力学分析及仿真

摘要

随着高速精密压力机的发展，对压力机下死点精度等动力学性能提出了更高的要求。本文以“JF75G-200高速精密压力机”为研究对象，围绕高速压力机的结构力学特性、动平衡和动态性能等方面，进行了压力机结构力学分析、动平衡理论分析，并且基于多体系统动力学理论，进行了多体系统动力学建模及仿真。本文的主要研究内容如下：
　　（1）建立了高速精密压力机机身的有限元模型，对压力机进行了结构力学特性分析和模态分析。结果表明立柱为机身部分主要变形部件，连杆为传动部分主要变形部件，压力机满足强度要求。
　　（2）对压力机传动部分进行动平衡设计，用解析法对曲柄滑块机构进行运动学和动力学分析，得到压力机不平衡惯性力和力矩的公式，阐述了压力机动平衡的一般方法。分析振动产生的原因，针对不平衡惯性力和冲裁力引起的振动，通过Matlab仿真和计算得到两种情况下压力机的振动响应曲线。通过理论分析，说明隔振器设计时，刚度选择要满足压力机的振幅和隔振效率两方面的要求，阻尼要选择合适的值，使得压力机共振时振幅不能太大。
　　（3）基于赫兹碰撞理论和Coulomb摩擦模型，建立旋转副的间隙碰撞模型。基于柔性多体动力学，将立柱和连杆作为柔性体，运用多体动力学软件 RecurDyn建立高速压力机的刚柔耦合动力学模型。通过对比理想情况、无间隙刚柔耦合模型和含间隙刚柔耦合模型三种情况下压力机的动力学性能来说明柔性和间隙对压力机动力学性能的影响，结果表明构件柔性和间隙对压力机的动力学性能有很大影响，分析时不可忽略。
　　（4）在建立的含间隙刚柔耦合模型的基础上，通过仿真进行正交试验来确定各因素对压力机动力学性能的影响，找出其中的主要影响因素。通过分析这些主要因素下压力机动力学性能的变化来说明主要影响因素对压力机动力学性能的影响，得到这些因素对压力机动力学性能的影响规律。通过优化设计的方法对压力机的动平衡进行优化设计，动平衡后压力机振幅更小。

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4图表清单

1第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题背景及内容

1.4 课题来源及论文的内容架构

2第二章 高速压力机结构力学特性分析

2.1 压力机结构特点

2.2 压力机机身机构力学分析

2.3 弹性系统动力学参数的确定

2.4 本章小结

3第三章 高速压力机动平衡分析与系统动力学模型

3.1 压力机振动产生的原因

3.2 高速压力机的动平衡

3.3 冲裁力函数

3.4 隔振器的参数选择

3.5 压力机振动的计算

3.6 本章小结

4第四章 高速压力机含间隙刚柔耦合模型

4.1间隙碰撞模型

4.2 高速压力机刚柔耦合模型的建立

4.3压力机空载工况动力学特性

4.4压力机冲裁工况动力学特性

4.5 本章小结

5第五章 高速压力机动力学性能分析与优化

5.1多因素分析

5.2压力机振动分析

5.3压力机曲轴受力分析

5.4压力机下死点精度分析

5.5压力机动平衡优化设计

5.6 本章小结

6第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

9在学期间的研究成果及发表的学术论文