多连杆机械压力机的运动学分析与虚拟样机研究

摘要

机械压力机是金属塑性变形加工中最主要的锻压设备之一。提高压力机工作机构的运动学性能，使之具备低速锻冲急回特性，从而保证加工质量、提高生产效率，是现代化制造业的基本要求。目前，被广泛使用的通用机械压力机，普遍采用曲柄连杆机构，无低速锻压急回特性，其工作时冲击振动噪声大，模具寿命低，工艺范围窄。因此，立足于现有结构，研制一种具有较低工作速度的新型低速锻压急回机构极为重要。
　　在现代机械压力机上，用多连杆机构代替曲柄滑块机构已成为压力机工作机构发展方向之一。多连杆机构是实现拉伸、弯曲等工艺性能的关键部件，其设计水平直接影响到压力机的工作性能。其中八连杆机构是应用比较广泛的一种，但其优化设计过程复杂，不易得到工艺过程要求的运动曲线，急需进行研究并实现设计和生产的优化。因此多连杆机构的运动仿真和优化设计对设计和改进压力机的工作机构具有重要的意义。
　　本论文对现有的多连杆压力机进行分析，通过机构数值分析与综合的方法，建立了运动学和动力学理论模型；使用CAD/CAE/CAM高端软件SolidWorks建立多连杆压力机工作机构的三维实体模型，通过SolidWorks及机械系统动力学仿真分析软件ADAMS的数据交换建立机构的虚拟样机模型，并进行运动学仿真分析，实现机构设计变量的参数化，进行设计研究和最优化设计，找出既能提高机械压力机运动性能，又便于对现有压力机进行升级改造的方案。另外，根据机械系统动力学分析软件ADAMS/View的二次开发功能，开发了多连杆压力机工作机构的用户化窗口，用户根据自己的需要输入设计变量值，直接、方便的实现多连杆压力机的测试和分析。
　　根据优化结果进行比较和分析，得出优化后滑块加速度比优化前减少了33.2％，从而达到改善工件冲压稳定性的目的；在ADAMS/View中开发了多连杆机构的用户化窗口和用户菜单，用户可以直接打开用户对话框，输入不同参数来改变杆件的长短，从而直观的观察机构的变化和仿真结果，使用户的操作更加方便快捷；虚拟样机技术为机械压力机多连杆机构的设计提供了一个有力的工具，对深入研究多连杆机构的优化设计和整机性能参数的优化设计将产生一定的指导意义。

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Contents

1 绪 论

1.1 课题提出的背景及研究意义

1.2 国内外相关问题的研究

1.3 国内外多连杆压力机的研究

1.4 本论文的研究思路和主要研究内容

1.5 本章小结

2 多连杆压力机的动力学和运动学分析

2.1 L4-630E3型多连杆压力机

2.2 多连杆压力机的运动学分析

2.3 多连杆压力机的动力学分析

2.4 本章小结

3 多连杆压力机的建模与仿真分析

3.1 引言

3.2 虚拟样机技术简介

3.3 基于ADAMS软件的开发流程

3.4 基于SolidWorks的多连杆压力机的建模

3.5 基于ADAMS的多连杆压力机的仿真分析

3.6 本章小结

4 多连杆压力机的参数化设计及优化分析

4.1 引言

4.2 ADAMS软件参数化设计与优化分析

4.3 L4-630E3型多连杆压力机的参数化设计与优化分析

4.4 本章小结

5 虚拟样机建模中的用户化设计研究

5.1 ADAMS/View的用户化设计

5.2 自定义界面的建立

5.3 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展 望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目