新型混合驱动机械压力机的研究

摘要

混合驱动压力机的基本思想是采用常规电机和伺服电机作为其动力源，两种类型的输入通过一个二自由度机构合成后产生所需要的输出运动。常规电机为系统提供主要动力，伺服电机起运动调节作用。这使得混合驱动压力机既具有传统机械式压力机的大功率、运行平稳等优点，又具有可控性、可调性，即具有柔性，能够提供多组输出运动规律。本文将凸轮连杆机构应用于混合驱动机械压力机，提出了混合驱动凸轮连杆机械压力机的概念和意义。 首先根据混合驱动机械压力机的设计要求，提出了混合驱动凸轮连杆机械压力机的结构形式。从机构的奇异性分析入手，较为深入地分析了混合驱动凸轮连杆机构的可动性条件。在此基础上，使用图解法，得出了混合驱动压力机滑块的工作行程范围，并指出混合驱动凸轮连杆压力机滑块实现的运动规律应满足的条件。 然后运用回路矢量法对混合驱动凸轮连杆压力机进行了逆运动学、正运动学分析，分别求出了混合驱动机械压力机机构中各构件的位移、速度和加速度的解析表达式。在假定常规电机作等速回转运动、伺服电机按给定的运动规律运动的情况下，列出了各构件的力和力矩平衡方程，并把这些方程进行综合，建立了混合驱动机械压力机机构系统的动态静力分析模型。在已知构件的运动状态和工作阻力时，可求出常规电机、伺服电机的平衡力矩、各运动副中的反力及其变化规律。 其次，对混合驱动压力机进行了机构运动仿真，设计了滑块实现余弦、线性运动规律的计算机仿真实例。仿真结果表明，混合驱动凸轮连杆压力机可以实现滑块的多组输出运动规律，即具有柔性。通过对混合驱动七杆压力机的结构特性和运动仿真分析，得出了混合驱动凸轮连杆压力机相对混合驱动七杆压力机具有杆长条件容易满足和滑块输出运动规律特性好等优点。 最后，在动力学仿真研究中，对混合驱动凸轮连杆压力机常规电机和伺服电机的功率分配情况进行了分析。分析结果表明，在只考虑机构滑块所受工作阻力和各构件重力的情况下，常规电机主要提供系统的能耗，伺服电机提供系统的运动柔性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外相关课题研究现状

1.2.1混合驱动机构基础理论的研究

1.2.2可控压力机的研究

1.3凸轮连杆组合机构

1.4课题的主要研究内容

2混合驱动机械压力机的可行性分析与机构构型选择

2.1机械压力机输出运动构件的典型运动规律

2.2传统曲柄压力机的机构型式

2.3混合驱动压力机的机构选型

2.4本章小结

3混合驱动机械压力机的机构结构分析

3.1混合驱动机械压力机机构的可动性条件

3.1.1五杆环路ABCDE的可动性条件

3.1.2五杆环路ABCFH的可动性分析

3.1.3混合驱动凸轮连杆机构的可动性分析

3.2混合驱动机械压力机机构的柔性工作空间研究

3.3本章小结

4混合驱动机械压力机机构的运动学和动态静力分析

4.1混合驱动机械压力机机构的逆运动学分析

4.1.1位置分析

4.1.2速度分析

4.1.3加速度分析

4.2混合驱动机械压力机机构的正运动学分析

4.2.1位置分析

4.2.2速度分析

4.2.3加速度分析

4.3混合驱动机械压力机的动态静力分析

4.3.1混合驱动机械压力机机构各构件的受力分析

4.3.2混合驱动机械压力机机构系统动态静力分析模型的建立

4.4本章小结

5混合驱动机械压力机的机构运动仿真研究

5.1机构运动仿真技术概述

5.2 Pro/ENGINEER及Pro/Mechanism模块简介

5.2.1 Pro/ENGINEER简介

5.2.2 Pro/Mechanism模块简介

5.2.3 Pro/Mechanism机构运动仿真的特点及工作流程

5.3混合驱动机械压力机机构的运动仿真分析

5.3.1混合驱动机械压力机机构运动仿真模型的建立

5.3.2混合驱动机械压力机的机构正运动仿真

5.3.3混合驱动机械压力机的机构逆运动仿真

5.4混合驱动七杆机构与混合驱动凸轮七杆机构对比分析

5.4.1混合驱动七杆机构运动仿真模型的建立

5.4.2混合驱动七杆机构的特性分析

5.5本章小结

6混合驱动机械压力机机构的动力学仿真研究

6.1计算机动力学仿真模型的创建基础

6.2计算机动力学仿真分析

6.2.1动力学模型的建立

6.2.2混合驱动压力机机构的动力学仿真

6.3本章小结

7结论和展望

致谢

参考文献

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