本文關(guān)鍵詞：雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計及仿真分析

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【摘要】：在產(chǎn)品生產(chǎn)形式向多品種小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變的市場背景下,作為傳統(tǒng)工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)鏈中的基礎(chǔ)加工裝備,以機(jī)械壓力機(jī)為典型代表的沖壓設(shè)備及其剛性加工生產(chǎn)線已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對設(shè)備加工柔性,加工精度,加工質(zhì)量等方面提出的要求。相關(guān)制造領(lǐng)域亟需可控性強(qiáng),自動化程度高,工藝適應(yīng)性好的智能沖壓設(shè)備。采用大功率交流伺服電機(jī)驅(qū)動的伺服壓力機(jī)作為新一代沖壓設(shè)備,繼承了傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)機(jī)械傳動的優(yōu)點(diǎn),滿足了相關(guān)行業(yè)日趨多變的生產(chǎn)要求,極大地改善了設(shè)備的加工柔性和工藝適應(yīng)性,提高了產(chǎn)品的加工精度和加工質(zhì)量,在相關(guān)領(lǐng)域得到了極大的推廣和應(yīng)用。本文基于5000KN伺服壓力機(jī)設(shè)計開發(fā)的需要,從仿真驅(qū)動優(yōu)化設(shè)計的角度出發(fā),著重研究了伺服壓力機(jī)無飛輪傳動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計問題。在此基礎(chǔ)之上,提出了5000KN雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,并圍繞方案虛擬樣機(jī)模型,結(jié)合伺服壓力機(jī)不同的加工模式及加工特點(diǎn),對方案整機(jī)動態(tài)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本文主要的研究內(nèi)容如下:第一,對一種復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,并建立了機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)解析模型。研究結(jié)果表明,相比傳統(tǒng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu),該復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)能夠顯著降低大噸位伺服壓力機(jī)傳動系統(tǒng)對于驅(qū)動電機(jī)輸出扭矩的要求,同時加工行程內(nèi)滑塊速度波動較小,有利于提高加工工件的成形質(zhì)量。第二,建立了上述復(fù)合型增力傳動系統(tǒng)的參數(shù)化仿真模型,探討了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合對于系統(tǒng)輸出性能的影響,并結(jié)合實(shí)際設(shè)計要求,最終給出了滿足設(shè)計要求的結(jié)構(gòu)參數(shù)組合方案,并借助三維CAD軟件對傳動系統(tǒng)部件進(jìn)行了設(shè)計和裝配,相比傳統(tǒng)伺服壓力機(jī)設(shè)計方案,所設(shè)計的伺服壓力機(jī)結(jié)構(gòu)及整體受力布局更為合理,壓力機(jī)承載及抗偏載能力得到加強(qiáng)。第三,利用有限元分析軟件ANSYS對雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)重要承載部件進(jìn)行了強(qiáng)度分析和校核,并借助ANSYS Design Xplorer優(yōu)化功能模塊對雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)重要部件的幾何特征參數(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化,在保證結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度滿足要求的前提下,進(jìn)一步節(jié)約設(shè)備生產(chǎn)成本。第四,利用多體動力學(xué)軟件ADAMS建立了雙點(diǎn)伺服壓力機(jī)的虛擬樣機(jī)模型,對伺服壓力機(jī)不同工作模式下伺服電機(jī)的速度及扭矩控制參數(shù)進(jìn)行了反求,為伺服控制系統(tǒng)控制參數(shù)的選取提供了理論參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：伺服壓力機(jī) 傳動系統(tǒng) 運(yùn)動學(xué) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 虛擬樣機(jī)
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG385
【目錄】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 引言13-16
• 1.2 機(jī)械壓力機(jī)發(fā)展概況16-18
• 1.2.1 曲柄壓力機(jī)發(fā)展概況16-17
• 1.2.2 多連桿壓力機(jī)發(fā)展概況17-18
• 1.3 伺服壓力機(jī)國內(nèi)外發(fā)展概況及研究動態(tài)18-21
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容和研究方法21-22
• 1.4.1 課題來源21
• 1.4.2 本論文的研究內(nèi)容和研究方法21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第二章 復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)23-32
• 2.1 機(jī)械壓力機(jī)傳動系統(tǒng)23-24
• 2.2 機(jī)械壓力機(jī)多連桿傳動機(jī)構(gòu)24-29
• 2.2.1 多連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)24-25
• 2.2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性分析25-26
• 2.2.3 雙曲柄機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性分析26-29
• 2.3 復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)運(yùn)動特性分析29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)仿真優(yōu)化32-57
• 3.1 伺服壓力機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計要求32
• 3.2 基于ADAMS的復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)仿真分析32-45
• 3.2.1 復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)參數(shù)化仿真模型的建立33-34
• 3.2.2 基于ADAMS的機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析34-45
• 3.3 基于ISIGHT的復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)仿真優(yōu)化設(shè)計45-56
• 3.3.1 計算機(jī)輔助設(shè)計優(yōu)化技術(shù)45-46
• 3.3.2 Isight集成ADAMS仿真優(yōu)化流程46
• 3.3.3 基于Isight的復(fù)合型增力傳動機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計46-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 第四章 伺服壓力機(jī)傳動機(jī)構(gòu)部件設(shè)計57-73
• 4.1 伺服壓力機(jī)傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計流程57-58
• 4.2 傳動系統(tǒng)布局方案及功能實(shí)現(xiàn)58-59
• 4.3 傳動系統(tǒng)構(gòu)件設(shè)計59-65
• 4.3.1 壓力機(jī)曲軸設(shè)計計算59-61
• 4.3.2 壓力機(jī)曲軸傳統(tǒng)理論強(qiáng)度計算61-62
• 4.3.3 壓力機(jī)曲軸有限元強(qiáng)度計算62-65
• 4.4 5000KN伺服壓力機(jī)構(gòu)件優(yōu)化設(shè)計65-70
• 4.4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計65-66
• 4.4.2 基于ANSYS DesignXplorer模塊的壓力機(jī)曲軸優(yōu)化設(shè)計66-70
• 4.5 5000KN伺服壓力機(jī)最終設(shè)計方案70-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的伺服壓力機(jī)仿真分析73-89
• 5.1 多體動力學(xué)發(fā)展概述73-74
• 5.2 伺服壓力機(jī)虛擬樣機(jī)建立74-76
• 5.3 伺服壓力機(jī)虛擬樣機(jī)負(fù)載定義及仿真結(jié)果分析76-84
• 5.3.1 伺服壓力機(jī)負(fù)載參數(shù)定義76-79
• 5.3.2 ADAMS負(fù)載參數(shù)定義79-82
• 5.3.3 伺服壓力機(jī)構(gòu)件承載情況分析82-84
• 5.4 伺服壓力機(jī)運(yùn)動參數(shù)的逆向求解84-88
• 5.4.1 伺服壓力機(jī)加工工藝曲線概述84-85
• 5.4.2 伺服壓力機(jī)的高效加工模式85-86
• 5.4.3 基于ADAMS的伺服壓力機(jī)運(yùn)動控制參數(shù)反求86-88
• 5.5 本章小節(jié)88-89
• 第六章 總結(jié)和展望89-91
• 6.1 全文總結(jié)89
• 6.2 今后工作展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-94
• 致謝94-95
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

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本文編號：1109176