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拉延压力机多连杆机构运动分析与优化设计

董桂伟  
【摘要】:拉延压力机是应用于薄板拉延工艺的专用压力机。多连杆机构是现代拉延压力机内、外滑块普遍采用的工作机构。多连杆机构滑块工作行程较长且速度平稳,能很好地实现拉延工艺要求。多连杆机构作为拉延压力机的工作机构,是拉延压力机的关键部件之一,其设计水平的高低直接影响到工作机构性能的好坏,进而影响整机的性能以及拉延工件的质量等。机构优化设计以最优化方法和计算机程序设计为基础,是解决复杂设计问题的有效工具之一。在产品的设计阶段,对拉延压力机工作机构进行运动分析,可以直观地检验工作机构工作行程的正确性及工作机构内、外滑块工作循环图的合理性;通过运动分析还可以直观地分析、优选设计方案,使产品的结构和性能更趋完善。因此,进行拉延压力机多连杆机构的运动分析与优化设计对合理设计拉延压力机工作机构具有重要作用。 基于以上分析,在对拉延压力机工作机构运动分析与优化设计研究现状进行全面回顾与综合的基础上,以压力机“连杆曲线”型六连杆机构和外滑块串接四连杆机构为例,建立了多连杆机构运动过程的通用数学表达式,对工作机构优化设计的合理方法进行了探索。采用复合形法对多连杆机构进行了优化设计,并对拉延压力机工作机构的机构优化参数进行了计算。利用Visual C++6.0开发了多连杆机构的运动分析与优化设计软件。 对优化设计的具体应用技术,如数学模型的建立、目标函数的选择、约束条件的建立、优化方法的选择等进行了阐述。对优化设计的主要方法进行了比较,确定了拉延压力机“连杆曲线”型六连杆机构和外滑块串接四连杆机构的优化设计方法。对压力机工作机构进行了运动分析,建立了工作机构内外滑块工作循环内位移与曲柄转角、速度与曲柄转角、加速度与曲柄转角之间的数学表达式,为拉延压力机工作机构的优化设计、工作机构的运动仿真提供了数学基础。 综合利用复合形法对“连杆曲线”型六连杆机构和外滑块串接四连杆机构进行了优化设计,以工作行程内滑块匀速运动和给定外滑块压紧波动量后外滑块压紧角最大为目标函数,优化后机构的各项性能比原机构的性能得到了提


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