一种伺服机械压力机用对称肘杆式惯性力平衡机构

摘要

一种伺服机械压力机用对称肘杆式惯性力平衡机构，包括完全对称布置的左右侧肘杆机构，左侧肘杆机构包括左曲柄，左曲柄一端与机身连接构成转动副，左曲柄另一端与左连杆一端连接构成转动副，左连杆另一端分别与左上肘杆和左下肘杆的一端构成转动副，左上肘杆另一端与机身连接构成转动副，左下肘杆另一端与滑块连接构成转动副，滑块沿导轨作直线运动，在左右驱动齿轮轴上安装左右偏振块，左右平衡齿轮分别与左右驱动齿轮外啮合，在左右平衡齿轮轴上安装左右副偏振块，本发明可实现较大的增力系数，降低驱动电机的输入扭矩，减小压力机在高速运行状态下的振动和噪声，提高冲压速度和精度，改善执行机构力学性能。

说明书

技术领域

本发明属于机械压力机技术领域，具体涉及一种伺服机械压力机用对称 肘杆式惯性力平衡机构。

背景技术

机械压力机是利用曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转变为滑块的直 线往复运动，对坯料进行成形加工的压力加工设备，可进行各种冲压工艺直 接生成半成品或成品。在所有锻压设备中，机械压力机所占比例达到80％ 以上。机械压力机具有结构简单、生产率高等特点，因而被广泛用于电器机 械、汽车、电子设备、仪器制造、国防工业、口用品等生产行业。

一般来说，冲压次数(每分钟滑块行程次数spm)在400spm以下的压力 机为普通压力机，400--1000spm的压力机为高速压力机。高速压力机因为具 备自动、高效、精密的优点而被广泛应用于工业生产之中。

普通压力机常采用曲柄滑块机构，当曲柄的转速提高时，这一机构会产 生很大的惯性力。高速压力机的研究，主要需解决压力机在超高速情况下的 噪声、振动和精度等问题，而压力机工作中的惯性力对上述问题影响很大。 在高速情况下，压力机惯性力会变得很大。我国高速压力机设计及制造水平 较低，产品性能和国外仍有较大差距，特别在噪声及振动、精密化和高速化 方面，差距更大。因此，对高速压力机惯性力平衡问题的研究显得十分必要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种伺服机械压 力机用对称肘杆式惯性力平衡机构，可实现较大的增力系数，降低驱动电机 的输入扭矩，减小压力机在高速运行状态下的振动和噪声，提高冲压速度和 精度，改善执行机构力学性能。

为了达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

一种伺服机械压力机用对称肘杆式惯性力平衡机构，包括左曲柄6和右 曲柄12，左曲柄6的一端与机身连接构成转动副，左曲柄6的另一端与左 连杆4的一端连接构成转动副，左连杆4的另一端分别与左上肘杆3和左下 肘杆5的一端构成转动副，左上肘杆3的另一端与机身连接构成转动副，左 下肘杆5的另一端与滑块9的一端连接构成转动副；右曲柄12的一端与机 身连接构成转动副，右曲柄12的另一端与右连杆14的一端连接构成转动副，右连杆14的另一端分别与右上肘杆15和右下肘杆13的一端构成转动副， 右上肘杆15的另一端与机身连接构成转动副，右下肘杆13的另一端与滑块 9的另一端连接构成转动副，滑块9置于机身的导轨上构成移动副；

所述的左曲柄6旋转中心同轴连接有左驱动齿轮7，右曲柄12旋转中 心同轴连接有右驱动齿轮11，左驱动齿轮7与压力机动力输入轴连接驱动 曲柄6旋转，左驱动齿轮7与右驱动齿轮11外啮合连接。

所述的左驱动齿轮7和右驱动齿轮11齿数和模数相同，左驱动齿轮7、 右驱动齿轮11的齿轮轴上安装左偏振块8、右偏振块10；左驱动齿轮7、 右驱动齿轮11的上部和左平衡齿轮2、右平衡齿轮16啮合，左平衡齿轮2、 右平衡齿轮16的齿轮轴连接在机身上，左平衡齿轮2、右平衡齿轮16的齿 轮轴上安装左副偏振块1、右副偏振块17。

所述的左平衡齿轮2、右平衡齿轮16的齿数分别为左驱动齿轮7、右驱 动齿轮11齿数的一半。

本发明的有益效果为：

1、本发明采用了对称肘杆式驱动机构，利用曲柄连杆机构和铰杆机构 进行串联组合，形成了对称布局的二级增力机构，提高了压力机的增力系数， 可显著缩小压力机的输入转矩，减小系统的质量，同时，机构在水平方向完 全对称布置，使得水平方向惯性力平衡。

2、本发明利用偏振块平衡惯性力，在驱动齿轮轴上和平衡齿轮轴上分 别设置两组偏振块，对压力机竖直方向上的惯性力进行平衡，减小了压力机 在运行时的噪声和振动，提高了压力机的精度的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

参照图1，一种伺服机械压力机用对称肘杆式惯性力平衡机构，包括左 曲柄6和右曲柄12，左曲柄6一端与机身连接构成转动副，左曲柄6的另 一端与左连杆4的一端连接构成转动副，左连杆4的另一端分别与左上肘杆 3和左下肘杆5的一端构成转动副，左上肘杆3的另一端与机身连接构成转 动副，左下肘杆5的另一端与滑块9的一端连接构成转动副；右曲柄12的 一端与机身连接构成转动副，右曲柄12的另一端与右连杆14的一端连接构 成转动副，右连杆14的另一端分别与右上肘杆15和右下肘杆13的一端构 成转动副，右上肘杆15的另一端与机身连接构成转动副，右下肘杆13的另 一端与滑块9的另一端连接构成转动副，滑块9置于机身的导轨上构成移动 副，滑块9能沿机身导轨往复直线运动，上述部件组成压力机的驱动机构。

参照图1，所述的左曲柄6旋转中心同轴连接有左驱动齿轮7，右曲柄12旋转中心同轴连接有右驱动齿轮11，左驱动齿轮7与压力机动力输入轴 连接驱动曲柄6旋转，左驱动齿轮7与右驱动齿轮11外啮合连接，压力机 扭矩带动左驱动齿轮7后，左驱动齿轮7和右驱动齿轮11分别带动左曲柄 6和右曲柄12，作为系统的动力传递机构。

参照图1，所述的左驱动齿轮7和右驱动齿轮11齿数和模数相同，左 驱动齿轮7、右驱动齿轮11的齿轮轴上安装左偏振块8、右偏振块10；左 驱动齿轮7、右驱动齿轮11的上部和左平衡齿轮2、右平衡齿轮16啮合， 左平衡齿轮2、右平衡齿轮16的齿数分别为左驱动齿轮7、右驱动齿轮11 齿数的一半，左平衡齿轮2、右平衡齿轮16的齿轮轴连接在机身上，左平衡齿轮2、右平衡齿轮16的齿轮轴上安装左副偏振块1、右副偏振块17， 两组偏振块共同构成惯性力平衡机构。

本发明的工作原理为：输入扭矩作用在左驱动齿轮7上，左驱动齿轮7 与右驱动齿轮11外啮合，分别带动左曲柄6和右曲柄12旋转，通过上述肘 杆机构，进而驱动滑块9沿机身导轨做往复直线运动。在滑块9做往复直线 运动的同时，在竖直方向会产生较大的惯性力，通过对机构的运动学和动力 学分析，得出竖直方向的惯性力函数曲线，根据傅里叶变换，满足一定条件 的某个函数表示成三角函数(正弦和/或余弦函数)或者它们的积分的线性 组合。可知对于任意曲线，都可通过叠加正弦或余弦波来抵消一定的曲线波 动。在左驱动齿轮7和右驱动齿轮11上增加一对左偏振块8和右偏振块10， 左偏振块8和右偏振块10提供一组惯性力，与原惯性力叠加后得到类似于 三角函数的惯性力曲线，通过在左平衡齿轮2和右平衡齿轮16的轴上设置 左副偏振块1和右副偏振块17，左副偏振块1和右副偏振块17产生一组与 上述叠加后的惯性力相反的惯性力曲线，从而使得整个机构在竖直方向上的惯性力极大地减小。