基于Matlab/Simulink的肘式伺服压力机动力学仿真

基于肘杆式压力机的基本结构,进行数学建模分析,以定量分析机构的运动和受力情况,为压力机的实际控制提供重要参考。设定在恒定角加速度和恒定速度的条件下,利用Matlab/Simulink平台搭建肘杆式压力机的运动学和动力学模型,分别得到滑块的位移、速度和加速度,以及曲轴受力、力矩和电机做功曲线。该仿真结果可作为伺服电动机控制的输入量,为其他伺服压力机传动机构的分析和控制提供参考,并为降低电机运行时的转矩提供一种可行的方法。     

几种伺服压力机传动结构方案的分析与比较

介绍了几种不同的单驱动和混合驱动伺服压力机传动结构方案,对各自的运动学和功率特性进行了分析;在同一的负载条件下,对曲柄连杆式、单肘杆式、双肘杆式不同传动结构的单驱动伺服压力机的滑块行程、速度曲线、作用扭矩和功率消耗进行了比较;构建了轮系混合驱动三维结构模型,并从结构特征、伺服电机与常规电机所需功率以及两者间的功率比,对轮系混合驱动和杆系混合驱动伺服压力机的传动结构进行了分析.为伺服压力机的开发研究和设计制造提供了有益参考.     

肘杆式伺服压力机的运动分析

介绍了肘杆式伺服压力机的结构图,绘制机构运动简图,推导出滑块位移方程;以800kN肘杆式伺服压力机为例,绘制滑块的位移、速度、加速度、扭矩曲线图,与曲柄连杆式压力机对比说明该结构的特点.为伺服压力机的开发研究和设计制造提供有益的参考.     

肘杆式压力机运动学和静力学分析

以6000kN肘杆式压力机为例,绘制肘杆杆系运动简图,并对其进行运动学和静力学分析;通过计算推导出滑块位移方程和曲柄扭矩方程,再根据方程绘制滑块位移、速度、加速度曲线图和曲柄扭矩曲线图,结合曲线图详细阐述肘杆式压力机的特点;最后对比曲柄连杆式压力机进一步说明肘杆机构的优越性。为肘杆式压力机的进一步研究和优化提供参考。     

双点伺服压力机主传动系统设计与分析

通过比较常见的传动系统结构,重点分析多杆机构的三种类型--三角肘杆式、双曲柄式和四点六杆式,最终设计了双点伺服压力机的双曲柄主传动系统。利用遗传算法,优化设计杆系参数,分析滑块位移、速度、加速度以及大齿轮所需转矩曲线。     

三角肘杆式伺服压力机传动机构的仿真与优化

提出一种新型的三角肘杆式伺服压力机传动机构.运用MSC.ADAMS建立三角肘杆机构的虚拟样机,进行运动学仿真并按设计需求进行性能优化.在建立的虚拟样机模型中,考虑实际工况中的多种影响因素,引入滑块和模具重力、板材成形力、平衡缸作用力等综合分析计算,使优化设计后的三角肘杆机构在满足滑块快速合模、下死点保压和快速回程等工艺...     

回转头压力机不同的工作机构动态特性的研究

简要分析了回转头压力机使用的传统曲柄滑块工作机构的工作原理及优缺点,论述了肘杆式工作机构的工作原理及优势。以公称压力20 kN、滑块行程25 mm、滑块公称压力行程4 mm的高速回转头压力机为应用研究背景,设计了3种不同类型的肘杆工作机构,分别建立其运动学模型;并以滑块行程为25 mm作为约束条件,以滑块在4 mm公称压力行程内的最大速度最小化作为优化目标,通过计算机优化分别确定出了该3种类型的工作机构中的各个构件尺寸。进一步建立了该3种类型机构的三维结构模型,然后分析对比这三种不同类型机构的滑块位移、速度、加速度等特性参数。分析结果表明,这3种类型中的"连杆曲线"型六连杆机构的综合性能较为理想。     

伺服压力机双动肘杆机构的设计与研究

针对伺服机械压力机双动肘杆机构双自由度的特点,采用逆推设计原理对双动肘杆机构的主肘杆系统进行解耦,以滑块下死点作为起点进行设计分析,利用矢量方程解析法与动态静力学方法建立机构运动学与动力学的数学计算模型;采用MATLAB软件优化工具箱对主肘杆系统的运动学与动力学的多目标函数进行优化,得到了满足公称压力行程滑块速度波动小以及所需机构驱动扭矩小的一组参数;采用ADAMS软件对已有的等长肘杆机构、三角肘杆机构以及双动肘杆机构进行建模仿真,并对滑块的运动状态以及曲柄所需扭矩情况进行对比分析,得出双动肘杆机构符合伺服压力机设计要求。     

肘杆式压力机数控系统的研发

分析了肘杆式压力机的非线性运动特性与数字控制的要求及优点.比较了常用控制方式的优缺点,得出了肘杆式锻压机的控制图,并用PMAC运动控制器和工控机实现了锻压机的控制.该数控系统的上位机软件包括控制系统软件和编程系统软件.控制系统软件包含手动控制、在线仿真加工、实时加工和周边接口控制等模块,而编程系统内包含机构管理、模具管理、加工曲线管理和其它管理等模块.该系统目前在肘杆式伺服压力机KS630上使用.     

机械压力机工作机构合理性探讨

以公称压力800kN、滑块行程130mm、滑块公称压力行程5mm、滑块行程次数75min-1的机械压力机为应用研究背景,设计了常见的三角形连杆、上连式三角形上肘杆、下连式三角形上肘杆共三种类型的三角肘杆式压力机工作机构,分别建立其运动学与动力学的模型,并以滑块行程为130mm作为约束条件,以滑块在5mm公称压力行程内的最大速度最小化作为优化目标,通过计算机优化分别确定出了该三种类型的工作机构的结构尺寸.进一步建立了该三种类型机构的三维结构模型,然后分析对比这三种不同类型机构的速度、加速度、曲柄扭矩、机架水平合力波动范围及机架竖直方向波动范围等参数.分析结果表明,这三种类型中的三角形连杆式工作机构的综合性能较为理想.     

基于遗传算法的双曲柄伺服压力机杆系的优化设计

双曲柄伺服压力机具有低速急回和增力的特性。通过双曲柄杆系模型的建立,借助语言编程工具,利用遗传算法,进行单目标优化设计。据此设计了双曲柄杆系参数,分析了滑块位移、速度、加速度以及大齿轮所需转矩曲线。有效降低了伺服电机功率,为大吨位伺服压力机的设计提供一定的理论计算基础。     

曲柄驱动双肘杆传动机构的设计与优化

为加工高强度、回弹大的轻量化板材,设计了一种曲柄驱动的立式传动肘杆伺服压力机。采用ADAMS软件对比分析了两种不同传动机构的工作特性。针对曲柄立式传动肘杆机构,通过矢量法建立滑块变速移动特性的运动学方程;运用ADAMS对传动机构各尺寸变量进行敏感度分析,以减少设计变量,再运用遗传算法对传动机构进行多目标优化,以减小滑块最大速度、滑块最大加速度和机构高度为优化目标。研究结果表明,优化后的曲柄立式传动肘杆机构的工作性能有较大提高,滑块最大速度降低了8.5%,滑块最大加速度降低了37.6%,曲柄最大扭矩降低了9%,机构高度降低了1%;同时该机构具有良好的保压性能和急回特性。     

伺服压力机加工运动的控制

分析了S曲线加减速的动力学特性并提出其快速计算方法。根据电动伺服压力机的加工运动特点,控制系统应用S曲线加减速;提出了运动段速度的前向和后向的提前预分析处理方法和一种离散化速度衔接方法。这些方法使加工运动能满足系统的加速和减速的要求,实现段间高速的速度过渡。这些算法简单、有效,已在最新开发的伺服压力机上得到应用。在高速加工时机床运行平稳、噪声低。     

锻压设备实现低速锻冲方式合理性探讨

依据实际锻冲工艺过程,指出锻压设备的滑块运动应具有低速锻冲的必要性,同时滑块又需要快速空程和快速回程,以提高生产效率.在简介了常用锻压设备的传动方式后,分别分析了螺旋压力机、液压机、机械压力机和伺服压力机实现低速锻冲的途径,并指出其优缺点.重点对公称压力4000kN的机械压力机中的曲柄滑块机构、肘杆机构、串联四连杆机构和椭圆齿轮传动机构等实现低速锻冲方式时的位移和速度曲线进行了计算机仿真.在分析了不同锻压设备的低速锻冲方式后,提出伺服压力机具有优良的低速锻冲特性,将成为今后的主要发展方向.     

基于OPC协议的高性能伺服压力机控制系统研究

研究了1000kN伺服压力机的控制系统。为了满足伺服压力机大型化发展的需求,机械系统采用双螺杆驱动结构,并通过虚拟主轴同步控制及优化设计机械结构,解决了双电机同步控制难的问题;针对运动曲线设计柔性化、简单化的需求,提出了一种三次样条拟合的曲线规划方法,以实现伺服压力机自定义运动曲线功能;控制系统采用上位PC机与运动控制器的架构模式,通过OPC通讯协议实现PC机与西门子Simotion运动控制器之间的参数传递互联。     

衬套压装机传动系统动力学建模与抖动控制研究

在汽车涡轮壳衬套伺服压装机中,衬套压入过程经常出现抖动现象,严重影响了压装的精度和质量。为揭示抖动现象产生的机制,将衬套与孔之间的挤压作用等效为非线性摩擦过程,将电机与末端件之间的传动链看成同时具有弹性和阻尼两种特性的环节,建立伺服压装过程的动力学模型及其状态空间表达式,仿真验证所建立模型可以有效再现实际的抖动过程。在此基础上,考虑衬套压装过程不断往复工作的特点,设计一种不严格依赖精确数学模型且有强抗干扰的迭代学习算法。为验证所提出控制算法的有效性,构建包含非线性动力学模型和迭代学习控制器的压装过程控制系统数值仿真模型。仿真结果表明：迭代学习控制器可以有效抑制衬套压入过程中出现的抖动现象,相比于传统PID算法,它具有更高的定位精度和强抗干扰能力。     

基于Robotic Toolbox和ADAMS的机器人运动学及动力学仿真

对国产机器人BRIR801-5进行运动学分析,采用MATLAB工具箱Robotic Toolbox对机器人进行了建模仿真,通过轨迹规划得到关节位移、角速度、角加速度曲线,利用ADAMS软件对机器人进行了动力学仿真,得到关节力矩曲线,验证理论分析正确性和机器人机构设计的合理性,为机器人结构设计和仿真提供参考。     

多连杆机构的运动学研究

本文对多连杆压力机机构的运动进行了研究,对多连杆机构的滑块位移与曲柄转角、滑块速度与曲柄转角、滑块加速度与曲柄转角的关系进行研究,推导出的公式可系统研究各杆长对压力机滑块曲线的影响[5];多连杆压力机设计时运用公式计算,准确快捷方便.