基于ADAMS的多连杆高速压力机滑块运动特性曲线分析(二)

基于ADAMS的多连杆高速压力机滑块运动特性曲线分析(二)

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基于ADAMS的多连杆高速压力机滑块运动特性曲线分析(二)

2022-02-16

仿真结果

曲柄旋转角速度取 600 次 /min,对多连杆机构的运动特性进行了仿真,获取了滑块的位移曲线、速度曲线以及加速度曲线。

为便于比较,构建了具有相同滑块位移、滑块行程,上死点位置相同的曲柄连杆线。仿真结果如图 3~5 所示。

以冲压 1.2mm 厚的零件为例,定量分析多连杆压力机与曲柄压力机冲压过程中的运动学特性。

从图 3 中可以看出,曲柄连杆机构接触零件时对应的曲柄转角约为 153°,工作角为 27°,而多连杆机构接触零件时对应的曲柄转角约为 131.4°,工作角为 48.6°。

可见,使用多连杆机构大幅度地增加了工作角,延长了冲压过程中的工作时间,有利于减小冲压过程中的冲击。

图 5 比较了两种机构的滑块加速度曲线。

曲柄连杆机构压力的滑块加速度在工作角度范围内由 44.99m·s-2 逐渐增加到 50.91m·s-2,在非工作角度范围内最大加速度为 50.91m·s-2,基本上在一窄小高水平范围内变化。

多连杆压力机的滑块加速度在工作角范围内由 31.84m·s-2 逐渐减小到 10.69m·s-2,而在非工作角范围内达到 - 103.65m·s-2,在工作角范围较小的滑块加速度有助于消除滑块高速运动产生的惯性力对下死点精度的影响,减小冲压过程中产生的振动。


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影响因素

在设计杆系结构的时候,可以将曲柄OA的长度设计成可以调节的,以此增强高速多连杆压力机的柔性。

如图 6~ 图 9 所示为曲柄半径取 20mm、25mm、 30mm、35mm、40mm 时,滑块的位移曲线、速度曲线、加速度曲线以及不同的曲柄半径对滑块行程的影响。

从图 6 中可以看出,随着曲柄半径的增加,滑块的行程不断增大,滑块位移曲线的底部逐渐隆起,这种曲线形态表明,滑块在下死点附近出现了波动。

波动量过大不利于精密冲压,因此曲柄半径从图 8 可以看出,随着曲柄半径的增大,滑块在下死点附近的加速度减小,在非工作区域的加速度增大。

图 9 为滑块行程随曲柄半径变化的规律。从图中可以看出,随着曲柄半径的增大,曲柄连杆机构滑块的行程线性增加。

而多连杆压力机构滑块的行程增加相对较小。因此,对于多连杆压力机而言,行程的增加不能单靠增加曲柄的半径,而且在结构上也存在一定难度。


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结论

分析了多连杆压力机传动系统的运动过程,利用 ADAMS 软件建立了多连杆传动系统的多体运动学模型并进行了运动仿真,同时对影响滑块位移、速度及加速度曲线形态的因素进行了仿真分析,结果表明:

(1) 与曲柄连杆机构相比,多连杆机构有利于提高冲压精度和冲压速度。

(2) 随着曲柄半径的增大,滑块行程逐渐增大,滑块速度曲线及加速度曲线表现出相反的变化趋势。

(3) 曲柄半径的增加引发滑块行程变化不显著。设计此类多连杆高速精密压力机时,应综合考虑上述因素的影响,以便获得最佳的结构参数。

参考文献:

[1] 鹿新建,等.多连杆高速压力机滑块运动曲线研究[J].锻压技术,

2010,(4):90- 94.

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