双伺服驱动高速精冲机主传动系统研究

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精冲是金属处于三向压应力的状态下以纯剪切的形式完成冲裁的一种精密冲裁方法。与普通冲裁零件相比,精冲零件具有尺寸形状精度高、断面质量好、表面翘曲小、互换性好等特点。精冲工艺广泛应用于仪器仪表、汽车、航空航天等制造领域。高速化、智能化的精冲机是提高精冲生产效率,获得优质精冲零件的保证。然而,我国对于高速精冲机的研发还处于空白,国外出于核心技术保密,鲜有报导。针对高速精冲过程中滑块速度和力能分配急剧变化的特点,本文研究了双伺服驱动高速精冲机主传动系统,为我国新一代精冲机的设计制造提供理论方法指导。  根据精冲工艺要求,提出双伺服驱动高速精冲机主传动系统的构型方案,运用复数矢量法建立主传动系统运动学数学模型,求解出各构件的运动学方程;在运动学分析的基础上,应用达朗贝尔原理对主传动系统进行动态静力学分析,得到需在双曲柄上施加的力矩以及各运动副约束反力,为进一步研究主传动系统的运动规划以及动态特性提供数学参考。  构造伺服电机柔性加减速函数,使伺服电机速度平滑过渡;研究主传动系统的运动规划方法,得到满足不同精冲工艺条件的主传动系统高速柔性运动通用方程,为主传动系统提供运动控制方案;建立主传动系统参数化虚拟样机模型,对不同精冲工艺条件进行运动学和静力学仿真分析,验证主传动系统运动方案的可行性,同时为主传动系统的结构设计提供理论依据;确定主传动系统的传动布置方案,并完成主传动系统关键零部件的结构设计,利用Pro/E建立主传动系统关键零部件的三维实体模型并完成装配。  采用二状态模型建立含间隙运动副数学模型,构造精冲工作载荷特性函数,利用ADAMS建立含间隙主传动系统模型,对比分析无间隙与含间隙主传动系统动态特性,研究不同转速、不同载荷、不同间隙对含间隙主传动系统动态特性的影响;利用ANSYS和ADAMS联合仿真技术,得到各柔性杆的模态中性文件并建立无间隙与含间隙刚柔耦合主传动系统模型,分析柔性杆件对主传动系统动态特性的影响。
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