柔性速度補償裝置的設(shè)計與仿真
研究生：黃玉清
指導(dǎo)教師：姚燕安 副教授
專業(yè)：運載工具運用工程
論文提交日期：2005年3月
學(xué)位授予單位：北京交通大學(xué)
摘要
機械運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生的速度波動是一種有害現(xiàn)象柴底。多年來設(shè)計人員從多方面研究速度波動的調(diào)節(jié)方法面镣，已經(jīng)提出了補償速度波動的多種平衡裝置，如飛輪卷芜、平衡齒輪夷朽、平衡凸輪以及非圓齒輪平衡機構(gòu)等，這些平衡裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)一般不易進行調(diào)整元粹，因而不具柔性熄朴，即當(dāng)機械自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)因受力磨損或受熱變形等原因而改變，或機械外部的運行工況發(fā)生人為調(diào)整或不可預(yù)知的隨機變化時勺激，平衡效果通常會降低雾鸠。
本文通過深入分析國內(nèi)、外關(guān)于調(diào)速或速度補償裝置的設(shè)計思想捎滴、原理和方法纪娄，交叉融合可調(diào)整機構(gòu)、混合驅(qū)動機器及變速驅(qū)動伺服機構(gòu)的一些設(shè)計原理悉契，提出柔性速度補償?shù)睦砟钇艋伲㈥U述這一理念的設(shè)計方法和設(shè)計流程。然后以沖壓機械為應(yīng)用對象憔辞，設(shè)計一種柔性速度補償裝置页衙，它通過對裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的主動控制來實現(xiàn)速度波動的柔性補償，以改善平衡效果并增加機械的柔性阴绢，驗證了這一理念的正確性店乐。柔性速度補償裝置設(shè)計的關(guān)鍵是機構(gòu)的選型。所選擇機構(gòu)類型的特點和約束條件是首先滿足柔性速度補償?shù)母拍钌胂腋鶕?jù)執(zhí)行機構(gòu)和載荷的特點眨八，設(shè)定目標(biāo)速度輸出曲線腺兴。本文通過對備選的幾組機構(gòu)性能特點的比較，選定以一種機械式無級變速器（GUSA型）為依托廉侧，經(jīng)過調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)页响，設(shè)計出合適的兩自由度七桿機構(gòu)。
對該機構(gòu)進行運動學(xué)分析伏穆，認為從運動學(xué)角度該機構(gòu)是滿足設(shè)計要求的拘泞，然后利用Adams軟件的優(yōu)良的仿真特性，建立速度補償裝置的虛擬樣機模型枕扫，借助仿真軟件調(diào)整其各項參數(shù)陪腌，并協(xié)調(diào)兩輸入之間的配合。通過算例燥颠，對該裝置在伺服電機不動作和用學(xué)習(xí)控制方式控制伺服電機動作兩個階段進行仿真叼稍，驗證了速度補償效果良好。
實驗是驗證柔性速度補償裝置是否合理有效的最有力的方式睛赁，本文給出了詳細的實驗方案闻荠。
關(guān)鍵詞：速度補償，可調(diào)整機構(gòu)徙祥，動態(tài)仿真
第一章 緒論
本章介紹柔性速度補償裝置研究的相關(guān)學(xué)術(shù)背景藻拟，以及前人所作的研究工作，并提出設(shè)計概念廉贤、研究意義和其應(yīng)用背景卑聚。
§1.1機械系統(tǒng)的組成及發(fā)展
一般而言，機械是由原動機與若干機構(gòu)組合而成的系統(tǒng)卧蒂，稱為“機械系統(tǒng)”纽秽。按照各組成環(huán)節(jié)的功能劃分，機械系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1所示圆乡。
機器的功能在向柔性化趨勢發(fā)展掰腌，機電一體化、運動可控性炸渡、智能化己經(jīng)成為現(xiàn)代化機器的重要特征娜亿。
傳統(tǒng)機械大多以普通電機作為動力機，以定傳動比機構(gòu)組成傳動系統(tǒng)偶摔，以凸輪暇唾、連桿等變傳動比機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行機構(gòu)的輸入構(gòu)件一般作等速轉(zhuǎn)動辰斋，通常稱為“等速假設(shè)”。傳統(tǒng)機械具有成本低瘸味、可靠性高等優(yōu)點宫仗，但是缺乏柔性够挂，難以適應(yīng)變化的需求和工作環(huán)境。隨著電子計算機技術(shù)的出現(xiàn)和快速進步藕夫，機構(gòu)和機器出現(xiàn)了柔性化（需要指出孽糖，此處的“剛性”和“柔性”是指可控性或可調(diào)節(jié)性，而與表示構(gòu)件力學(xué)性質(zhì)的剛性毅贮、柔性或彈性無關(guān)办悟。）的趨勢，其中最為杰出的標(biāo)志是機器人和數(shù)控機床的誕生與發(fā)展炊捻。這些基于多自由度開鏈機構(gòu)的新機器以靈活多變的特征鸦呆，為機械注入新的活力。但是也導(dǎo)致了高昂的成本和欠佳的高速性能眨捶。
不過畔香，在現(xiàn)實生活中，應(yīng)用最為廣泛的履字、大量需求的往往都是只要求具有一定的工作柔性猪褐、能完成相類似的工作任務(wù)簇、可以進行適度調(diào)整的機器攀瘟，即所謂半柔性機械和蛀，或者說適度柔性機器。這是介于完全剛性的傳統(tǒng)機器和完全柔性的數(shù)控機器之間的一類新機器诉玲，在潛在的應(yīng)用范圍內(nèi)搂棱，取二者之長、去二者之短钢婆，擁有廣泛的發(fā)展前景系馁。
§1.2課題理論背景
適度柔性機器將剛性機器的低成本和柔性機器的可控性有機結(jié)合，是一般機器柔性化的一個最佳解決方案窟扑。它們通常是集機電一體化喇颁、運動可控性、智能化為一體的一類現(xiàn)代機器嚎货。
適度柔性機器包括可調(diào)整機構(gòu)橘霎、混合驅(qū)動機器和變速驅(qū)動伺服機器等，這三類機器從不同角度導(dǎo)入機器柔性殖属。
1.2.1可調(diào)整機構(gòu)
有很多機器需要根據(jù)不同任務(wù)進行適度調(diào)節(jié)姐叁。可調(diào)整機構(gòu)的思想在很多實際應(yīng)用中都有所體現(xiàn)洗显。最初一般是在機器停機后外潜，由操作人員手工或自動調(diào)節(jié)某些桿件的運動學(xué)尺度參數(shù)來實現(xiàn)，現(xiàn)在，一般通過計算機和控制器實時調(diào)節(jié)某些桿件的尺度參數(shù)处窥，來實現(xiàn)普通機構(gòu)難以實現(xiàn)的精確軌跡等任務(wù)嘱吗，則需要深入考慮相應(yīng)的設(shè)計方法和運動控制規(guī)劃方法。所以現(xiàn)在一般定義可調(diào)整機構(gòu)(Adjustable Mechanisms)為滔驾，是指以控制電機改變連桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以滿足變化的設(shè)計需求谒麦，是一類可以在機構(gòu)運動過程中調(diào)整構(gòu)件長度的連桿機構(gòu)。
圖1-2所示是一種可調(diào)整曲柄搖桿機構(gòu)組成的搬運機械采冕。其中援愁，一個普通電機驅(qū)動曲柄等速回轉(zhuǎn)，在搖桿上還安裝有一個控制電機孩青。該機械的工作原理為：右邊的傳送帶上送來的箱子有大有小径揭。要求將大箱子般到左上方的傳送帶上，而將小箱子般到左下方的傳送帶纺辟。恰當(dāng)設(shè)計連桿機構(gòu)的尺度高骑，并利用控制電機來調(diào)整搖桿的長度，可以分別完成上述任務(wù)脾仁。
1.2.2混合動力機器
在可調(diào)整機構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來一種所謂混合動力機器（Hybrid Machines）辈殃。該類機械系統(tǒng)一般有線性與非線性兩種類型的原動機，其中線性原動機提供主運動秕栓，非線性原動機提供補償運動债案，“混合機械”即由此得名。
其基本原理如圖1-3所示邢入，一個普通馬達和一個控制馬達分別驅(qū)動一個兩自由度機構(gòu)的兩個輸入構(gòu)件截型。設(shè)計者期望通過機械與馬達的恰當(dāng)配合，使得普通馬達提供系統(tǒng)所需的主要功率儒溉，而控制馬達僅提供佼小的輔助功率宦焦，但還能夠?qū)敵鲞\動進行控制《倩粒混合動力機器的研究動機之一是期望以一個大功率（大扭矩）的普通馬達波闹、一個小功率（小扭矩）的控制馬達、以及一個機構(gòu)的組合系統(tǒng)來替代一個大功率（大扭矩）的控制馬達涛碑，從而降低成本精堕。混合動力機器的研究動機之二是期望利用機構(gòu)具有的高機械利益（與控制馬達和負載直接耦合的清形比較而言）來提高運動控制的精度及穩(wěn)定性蒲障。
Bhartendu Seth和Sesha Sai Vaddi提出基于混合動力機器思想的可編程函數(shù)發(fā)生器（Programmable function generators)歹篓，如圖l-4所示分別為七桿機構(gòu)的兩種設(shè)計。
該函數(shù)發(fā)生器輸入1為常速電機驅(qū)動揉阎，輸入2為控制電機驅(qū)動庄撮，控制連桿的擺動速度，這樣經(jīng)七桿機構(gòu)和兩電機的恰當(dāng)配合，輸出運動具有可控性弛镣，產(chǎn)生所設(shè)計的函數(shù)曲線凄在。
1.2.3變速驅(qū)動伺服機構(gòu)
變速驅(qū)動伺服機構(gòu)的基本思想是以計算機控制的伺服電機作為動力機才擒，輸出特定的速度函數(shù)變速驅(qū)動凸輪钩裆、連桿等傳統(tǒng)的單自由度變傳動比執(zhí)行機構(gòu)，將機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計與輸入速度函數(shù)設(shè)計有機地集成善瞧，期望以低成本獲得既具有一定限度的輸出柔性图盖，又具有高可靠性、高速蓬肢、高精度企著、低噪音等優(yōu)良品質(zhì)的機械。此處“變速驅(qū)動”是相對于經(jīng)典的“等速假設(shè)”而命名的概念魂中，“變速”是指非等速冒溜，執(zhí)行機構(gòu)的輸入速度為非線性函數(shù)，即“非線性變速”香题，與當(dāng)前“變速器”中“變速”（線性）的含義不同饶辆。
應(yīng)用變傳動比的傳動機構(gòu)變速驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的研究由來已久。例如雌隅，Rothbart曾設(shè)計了一個凸輪機構(gòu)翻默，由一個Withworth急回機構(gòu)變速驅(qū)動，以減小凸輪尺寸和壓力角恰起；JINTBNH提及了利用非圓齒輪傳動變速驅(qū)動槽輪機構(gòu)以降低沖擊力矩修械，以及變速驅(qū)動曲柄滑塊機構(gòu)以提高工作行程和空行程時間比的應(yīng)用。
近年來检盼，顏鴻森等人致力于有關(guān)變輸入轉(zhuǎn)速凸輪機構(gòu)的研究肯污，其具體成果為通過仿真和試驗驗證消除了從動件的運動特性曲線的不連續(xù)性，及降低了各種凸輪曲線（如擺線吨枉、多項式曲線等）的從動件和加速度峰值蹦渣。其實驗系統(tǒng)如圖1-5所示，其中微機控制的伺服電機作為變速單元东羹，以直動滾子從動件平面凸輪機構(gòu)為執(zhí)行機構(gòu)剂桥。
姚燕安作了凸輪機構(gòu)的主動控制的研究以及凸輪機構(gòu)與伺服控制系統(tǒng)的集成研究，基于以最佳控制理論導(dǎo)出改善凸輪從動件系統(tǒng)運動特性以及抑制其殘余振動的轉(zhuǎn)速軌跡的設(shè)計方法属提，其實驗系統(tǒng)如圖1-6所示权逗，由伺服電機驅(qū)動擺動從動件平面凸輪機構(gòu)。
在相關(guān)研究方面：Lee&cho研究了變速驅(qū)動伺服槽輪機構(gòu)冤议；Liu等研究了變速驅(qū)動伺服變導(dǎo)程螺桿機構(gòu)僵馒；chew&Plan提出通過控制直流電機的輸入電壓函數(shù)降低彈性凸輪機構(gòu)的殘余振動；Kochev的研究指出，對于一個已經(jīng)作了擺動力平衡的曲柄搖桿機構(gòu)绸秸，理論上可以通過設(shè)計曲柄轉(zhuǎn)速函數(shù)實現(xiàn)擺動力矩的完全平衡嬉拾；岳士崗和白師賢研究了利用特定的輸入轉(zhuǎn)速函數(shù)抑制彈性連桿機構(gòu)的振動響應(yīng)。
§1.3機械的速度波動及其調(diào)節(jié)
在研究機構(gòu)的運動分析及力分析時匠似，通常假定其原動件的運動規(guī)律是已知的臊吓，而且一般假設(shè)原動件作等速運動。然而實際上機構(gòu)原動件的運動規(guī)律是由其各構(gòu)件的質(zhì)量暗沉、轉(zhuǎn)動慣量和作用于其上的驅(qū)動力與阻抗力等因素而決定的英谢，因而在一般情況下，原動件的速度和加速度是隨時間而變化的里淡。因此刃伞，機械在運動過程中將會出現(xiàn)速度波動，而這種速度波動谎跨，會導(dǎo)致在運動副中產(chǎn)生附加的動壓力钥嫌，并引起機械的振動，從而降低機械的壽命男杈、效率和工作質(zhì)量丈屹。
如上所述，機械在運動過程中出現(xiàn)的速度波動是十分有害的势就，所以多年來泉瞻，人們不斷對機械運轉(zhuǎn)速度的波動及其調(diào)節(jié)的方法加以研究，設(shè)法將機械運轉(zhuǎn)速度波動的程度限制在許可的范圍之內(nèi)苞冯。
對于周期性速度波動袖牙，傳統(tǒng)且最為經(jīng)典的方法是飛輪調(diào)速。而對非周期性速度波動舅锄，就必須安裝一種專門的調(diào)節(jié)裝置一一調(diào)速器來調(diào)節(jié)鞭达。
這種情況在機械的原動機是蒸氣機、汽輪機或內(nèi)燃機等的情況下是很常見的皇忿。以汽車柴油機調(diào)速器為例畴蹭，按其工作原理得不同，可分為機械式鳍烁、氣動式叨襟、液壓機、機械氣動復(fù)合式羞条、機械液壓復(fù)合式和電子式等多種形式慌缨。但是目前應(yīng)用最廣得當(dāng)屬機械式調(diào)速器，因其結(jié)構(gòu)簡單资妇，工作可靠娱背，性能良好讥燎。
德國Bosch公司生產(chǎn)的RQ型調(diào)速器是典型的兩極式調(diào)速器，該種調(diào)速器可起到防止超速和穩(wěn)定怠速的作用烂秘，而在最高轉(zhuǎn)速和怠速之間的其它任何轉(zhuǎn)速掰魁，調(diào)速器不起調(diào)速作用。
RQ型調(diào)速器對柴油機轉(zhuǎn)速的調(diào)工裳雕，是通過一套杠桿系統(tǒng)把飛錘的位移轉(zhuǎn)變?yōu)楣┯土空{(diào)節(jié)齒桿的位移低流，以增減噴油泵的供油量來實現(xiàn)的。
圖1-7為R801調(diào)速器的工作原理簡圖嘹谎，圖1-8為飛錘結(jié)構(gòu)圖大熟。該調(diào)速器采用特殊的凸輪機構(gòu)和浮動桿的可變杠桿比（1.1～5.4）進行調(diào)速，可獲得多種適應(yīng)特性囤恶。在調(diào)速器上部，裝有全負荷限位機構(gòu)窘游，用于確定限位凸輪的位置唠椭。調(diào)整全負荷限位機構(gòu)，將使滑板左右移動忍饰。擰出或擰進接合螺栓贪嫂，可調(diào)整限位凸輪上下移動偏轉(zhuǎn)一微小角度，以此改變限位凸輪型線方程艾蓝。操縱手柄和轉(zhuǎn)動桿固定在操縱手柄軸上力崇，轉(zhuǎn)動桿帶動導(dǎo)向軸，導(dǎo)向軸的一端沿凸輪盤中滑槽的型線作運動赢织。其另一端帶有一滑塊亮靴，滑塊在圓柱形的浮動桿內(nèi)上下移動，以此實現(xiàn)可變杠桿比于置。如調(diào)節(jié)手柄轉(zhuǎn)到“怠速”位置時茧吊，浮動臂不與限位凸輪接觸，此時限位凸輪不起作用八毯。如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過設(shè)定的轉(zhuǎn)速搓侄，則飛錘更張開，使滑動螺栓左移予乏，B點繞A點逆時針轉(zhuǎn)動偿寥，同時浮動桿繞C點按順時針方向轉(zhuǎn)動，拉引調(diào)節(jié)齒桿向“怠速”位置移動蟹游，而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降填级。如果怠速時柴油機轉(zhuǎn)速下降，則會產(chǎn)生與上述相反的過程赞拼。
這是一種純機械的調(diào)速器飒自，它是直接調(diào)節(jié)原動機來實現(xiàn)調(diào)速的目的缔龟，還有另一類機械式調(diào)速器，是通過調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)的運動輸入來設(shè)計速度輸出的秘驻。
如圖1-9所示的馬達和非圓齒輪驅(qū)動系統(tǒng)值豫，如果沒有加設(shè)一對非圓齒輪，馬達提供給凸輪軸的是一個恒定的速度（理論上）戳明，加了非圓齒輪后澈拖，通過非圓齒輪節(jié)線的設(shè)計，為凸輪軸傳遞一個可變的速度輸入函數(shù)赋焕，從而產(chǎn)生所要求的速度輸出函數(shù)参歹。
其它的平衡齒輪、平衡凸輪及加設(shè)彈簧等平衡機構(gòu)在國內(nèi)外也有不同程度的探索隆判。
然而犬庇，這些方法共同缺點是不具有柔性。因為這些平衡裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)一般不易進行調(diào)整侨嘀，因而不具柔性臭挽。當(dāng)機械自身的結(jié)構(gòu)參數(shù)因受力磨損或受熱變形等原因而改變，或機械外部的運行工況發(fā)生人為調(diào)整或不可預(yù)知的隨機變化時咬腕，平衡效果通常會降低欢峰。
§1.4柔性速度補償概念的提出和研究目的
1.4.1提出概念
綜上所述，傳統(tǒng)調(diào)速機構(gòu)對速度波動的調(diào)節(jié)有一些弱點:
1.難以具備柔性輸出的能力涨共。若要改變輸出軌跡或輸出運動規(guī)律纽帖，則必須修改執(zhí)行機構(gòu)的幾何尺寸甚至極構(gòu)的空間拓撲結(jié)構(gòu)，或者在輸入端加設(shè)非圓齒輪等機構(gòu)举反，這一般難以設(shè)計加工懊直。
2.不能適應(yīng)自身參數(shù)或外部工況的變化。雖然通痴罩可以利用優(yōu)化技術(shù)來設(shè)計具有最佳化性能的機構(gòu)參數(shù)嫡澄，但是制造與裝配誤差、工藝調(diào)整以及磨損等諸多因素诽矩，都可能導(dǎo)致機構(gòu)性能偏離其最佳狀態(tài)改擂。
3.設(shè)計空問受約束于拓撲結(jié)構(gòu)與構(gòu)件的受力條件。例如租触，雖然四桿機構(gòu)最為簡單實用胶棕，但是仍有許多性能要求更高的場合不得不采用多桿機構(gòu)（如圖l-10所示的齒輪五桿機構(gòu)，圖中圓齒輪分別與桿l2·l5固連）蔽宜。
本論文正是考慮上述傳統(tǒng)機械調(diào)速機構(gòu)的不足水亮，認識到現(xiàn)代機器的柔性化發(fā)展趨勢和工業(yè)應(yīng)用實際狀況，提出具有適度柔性的速度補償這一概念苫颤，是在基于可調(diào)整機構(gòu)枢菇、混合驅(qū)動機器和變速輸入伺服系統(tǒng)等適度柔性機器基礎(chǔ)之上奏散，交叉融合了他們的一些優(yōu)勢特點后提出的。并試圖設(shè)計一種柔性速度補償裝置噩拼，通過對裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)的主動控制剩喧，使得對機械系統(tǒng)速度波動及其變化，能進行實時柔性的速度補償世吨，以改善平衡效果并增加機械的柔性澡刹。
1.4.2研究目的
試圖通過設(shè)計一種柔性速度補償裝置體現(xiàn)柔性速度補償?shù)睦砟詈驮O(shè)計方法，并驗證柔性速度補償機器具有良好的速度補償效果耘婚，為其進一步在工業(yè)應(yīng)用作理論研究罢浇。
§1.5課題應(yīng)用背景
本文的主要應(yīng)用對象是沖壓機械，研究的應(yīng)用目標(biāo)是以低成本獲得既具有一定限度的輸出柔性沐祷，又具有高可靠性嚷闭、高速、高精度戈轿、低噪音等優(yōu)良品質(zhì)的精密沖壓機械凌受。
金屬壓力機床在工業(yè)生產(chǎn)中占有很重要的地位，傳統(tǒng)的曲柄壓力機具有承載能力高思杯，能量消耗少，能滿足高速大批量的生產(chǎn)要求挠进。但是在現(xiàn)代制造業(yè)中對產(chǎn)品的更新?lián)Q代和產(chǎn)品的多樣化色乾、個性化提出越來越多的要求，不同的產(chǎn)品和不同的工藝對沖頭的速度要求有較大的差異皇驼，傳統(tǒng)的曲柄壓力機是由普通電機和連桿或凸輪等單自由度變傳動比執(zhí)行機構(gòu)組成圾框，其沖壓速度為剛性輸出，不能控制速度曲線畦怒，難以滿足現(xiàn)代產(chǎn)品的壓力加工的要求残团。本文的研究是以滿足現(xiàn)代壓力加工的新需求為目的，以新的設(shè)計理念和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計為指導(dǎo)桶邑，采用先進的伺服電機和控制技術(shù)画眯，設(shè)計出具有可控、節(jié)能务囤、高速和精密等優(yōu)點的新型混合動力伺服壓力機
近年來灌当，為增加柔性和改善動力性能，也隨著伺服電機與計算機控制技術(shù)的提高以及模具市場的迅速擴大幅挂，主要用于精密壓力加工工藝的伺服壓力機（Scrvo press）日益獲得重視京球。
1998年，美國KOMATSU首先開發(fā)成功了HC300O型任意曲線交流伺服壓力機腺帽，公稱壓力為800kN怎晰；2001年髓绽，推出了H2F、H4F系列交流伺服壓力機妆绞，公稱壓力為2000～10000kN顺呕；2002年，推出了HIF系列摆碉，公稱壓力為350～2000kN塘匣。交流伺服壓力機驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。主要用于板材沖壓巷帝、也可用于精密鍛造忌卤，例如鎂合金板鍛造，由于采用了交流伺服電機楞泼、滾珠絲杠等新型部件驰徊，可以自由控制滑塊的運動模式。設(shè)備的主要特點如下：滑塊行程長度可根據(jù)實際需要自由調(diào)節(jié)堕阔，提高了生產(chǎn)效率棍厂；滑塊位置采用閉環(huán)控制技術(shù)，下死點位置精度可控制在±10μm以內(nèi)超陆；可根據(jù)不同的沖壓牺弹、鍛造工藝，選擇經(jīng)過優(yōu)化的滑塊運動模式战架；由于傳動鏈較短砸新，減少了運動部件的數(shù)量，可顯著降低設(shè)備噪聲咸壮；與傳統(tǒng)機械壓力機相比拿奥，取消了離合器、制動器漆究、飛輪等部件母滤，節(jié)能效果明顯，但是钉榔，也制約了該類設(shè)備在高能耗成形工藝中的應(yīng)用城砖。
日本Muratec公司采用伺服驅(qū)動系統(tǒng)來改善轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床的工作性能等，如圖l-12怪褐，采用伺服馬達控制沖頭的工作方式實現(xiàn)了較同類機械高出150%的沖壓速度溜勃，同時通過對軸速度的最佳設(shè)定，抑制了振動蝠欲，大幅度降低了沖壓音量廉丽。
日本komatsu公司設(shè)計了一系列用伺服電機驅(qū)動的機械壓力機H1F（見圖1-13）和H2F，并已推向市場妻味。這一設(shè)計解廖了傳統(tǒng)機械壓力機不能控制的問題正压，壓力機可根據(jù)不同的生產(chǎn)需要設(shè)定不同的行程長度和速度欣福；通過伺服壓力機標(biāo)配的線性光柵尺，能夠始終保證下死點的成形精度焦履，可達到微米級拓劝，有效抑制了產(chǎn)品的毛刺及其他不合格品的出現(xiàn)；可超低速運行嘉裤；模具振動小郑临，大大提高了模具的使用壽命；但造價昂貴屑宠，能耗也大厢洞。
香港城市大學(xué)R.Du教授將混合動力七桿機構(gòu)用于開發(fā)一種伺服壓力機。還有一些設(shè)計人員于近期提出了新一代機械式可控金屬壓力機的設(shè)計典奉，如圖l-14躺翻，該壓力機由一個恒速電機提供主要動力，一個伺服電機提供控制卫玖。主要特點可通過控制伺服電機改變沖錘的運動特性真葱，以滿足不同的沖壓加工工藝。具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊辐胆，造價低廉讨砍，運行能耗低等特點。
§1.6論文架構(gòu)
全文章節(jié)安排如下：
第一章為緒論卸研，介紹論文的研究背景和所要解決的問題弧哥，提出柔性速度補償概念和研究目標(biāo)及工業(yè)應(yīng)用對象；
第二章為方案設(shè)計药扒，主要闡述柔性速度補償這一概念及設(shè)計方法和流程。并設(shè)計一種柔性速度補償裝置的糯档，做機構(gòu)選型的工作隙殴；第三章為運動分析，對選擇出來的二自由度連桿機構(gòu)進行兩種輸入情況下的運動學(xué)分析蜡幼；
第四章為動力學(xué)仿真掷栋，通過Adams仿真軟件的幫助，給定兩種工況嗓万，分兩階段對該裝置進行單邦鲫、兩輸入情況下的速度補償仿真，驗證該裝置的補償效果神汹；
第五章為實驗方案庆捺，設(shè)計該裝置的整體試驗方案；
第六章為總結(jié)與展望屁魏，總結(jié)全文滔以，指出工作重點和存在的缺點捉腥，提出新的目標(biāo)。
§1.7本章小節(jié)
本章深入分析本文的理論背景——適度柔性機器的設(shè)計理論及其研究狀況你画，總結(jié)國內(nèi)抵碟、外研究速度波動調(diào)節(jié)的研究情況，歸納傳統(tǒng)調(diào)速機構(gòu)的缺點坏匪。在此基礎(chǔ)之上提出了柔性速度補償?shù)母拍钅獯瑢⑦m度柔性機器原理應(yīng)用到設(shè)計當(dāng)中，以利用該類機器良好的性能适滓，提高速度補償效果敦迄，并增加機械的柔性。
文章最后分析本文的主要應(yīng)用對象——沖壓機械的發(fā)展?fàn)顩r助潭，并闡述了本論文的設(shè)計目標(biāo)烙凝。
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