【摘 要】
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高速冲压机械广泛应用于航空航天、电子通信、汽车制造等现代机械工程领域。随着冲压行程次数的提高,导致高速冲压机械在冲压工作时不可避免地产生振动及噪声,严重影响滑块下死点动态性能,从而降低加工精度。因此进行高速冲压机械振动控制研究,对提高机械设备动力学性能进而提高产品质量具有重要意义。首先,根据压力机结构特性,分析传动机构的运动规律及力学特性,并求解系统冲压方向上的不平衡惯性力。以压力机关键部件箱体为
【基金项目】
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大连理工大学机械工程学院重点建设项目“典型机械运动学/动力学及结构性能实验设备开发”;
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高速冲压机械广泛应用于航空航天、电子通信、汽车制造等现代机械工程领域。随着冲压行程次数的提高,导致高速冲压机械在冲压工作时不可避免地产生振动及噪声,严重影响滑块下死点动态性能,从而降低加工精度。因此进行高速冲压机械振动控制研究,对提高机械设备动力学性能进而提高产品质量具有重要意义。首先,根据压力机结构特性,分析传动机构的运动规律及力学特性,并求解系统冲压方向上的不平衡惯性力。以压力机关键部件箱体为研究对象建立有限元模型,针对冲压工况,根据静态分析求解箱体最大变形量,根据模态分析求解箱体低阶固有频率和阵型。结果表明机身为箱体主要变形部件,箱体固有频率不会与电机工作频率产生共振。其次,分析振动产生的原因,利用Workbench求解压力机关键部件的动力学参数,选取隔振器刚度与阻尼。基于集中参数法建立整机三自由度动力学模型,利用龙格库塔法求解冲压机械的振动特性,定量分析惯性力、冲压力、箱体质量和隔振器参数对机器振幅的影响,为高速冲压机械的振动控制研究及提高机械动力学性能提供理论依据。然后,以惯性力作为影响压力机振动的关键因素,进行机构平衡仿真优化设计。分析高速压力机惯性力平衡的方法,采用近似对称布置机构法进行机构平衡方案设计。以附加平衡机构连杆及滑块质量为优化变量,以运动部件对主轴竖直方向Fy和水平方向Fz惯性力变动量加权和最小为优化目标函数,利用ADAMS仿真求解最优方案。分析结果表明,机构平衡优化设计可改善机械动力学性能,达到控制压力机振动响应的目的。利用飞轮的功能性进行电机速度波动性调节,将整机视为单自由度机械动力学系统,根据电机机械特性,确定飞轮转动惯量并进行结构设计。最后,为验证惯性力平衡设计对提高整机机械系统动力学性能的可行性设计振动测试实验,根据要求确定实验的硬件和软件组成方案,搭建振动测试实验台系统,实施振动实验。根据设计实验方案测量在不同平衡状态下压力机机身的振动响应值。实验结果表明,机构惯性力平衡对提高机械动力学性能,降低压力机振幅具有重要意义。
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