论文总字数：25840字

摘 要

由于超高速精密压力机的快速发展，其内部的连杆机构自身的好坏一定程度上决定了压力机的精度等性能指标。因此为改善国产压力机的技术水平，本文对一款正在研究的一套压力机内部多连杆驱动机构进行了部分研究。其中主要探讨了多连杆机构中的间隙以及零件的柔性对压力机性能指标的影响。

本文介绍了3种间隙的数学模型，经过对比，利用其中的一种建立了含间隙的多连杆机构的动力学模型。然后创建了多连杆机构的计算机三维模型，将其导入至计算机仿真软件中进行了仿真。在这些仿真中，本文比较了刚性理想模型和刚性含间隙模型之间的 区别，分析比较了柔性理想模型和柔性含间隙模型之间的不同。最后对利用Adams仿真软件仿真得出的全部数据进行了总的数据分析比较，了解了间隙和柔性因素对多连杆系统整体的运动状态和性能指标的影响因素。

关键词：连杆机构；间隙；柔性体；仿真

The analysis of dynamic precision flexible multi-link driven mechanism with clearance

Abstract

Due to the rapid development of ultra-high speed and precision press machine, the quality of the link mechanism inside of this machine will partly depend the press machines’ precision performance index. So, in order improve the technique level of domestic press machine, this paper did some research to a set of multi-link driven mechanism inside of one type of press machine which is still in developing. This paper mainly discussed the influence of the clearance in the mechanism and parts’ flexible to press machine performance index.

This paper introduced 3 mathematical model about clearance. After comparison between them, paper built one dynamic model of the multi-link mechanism with clearance with the help of one mathematical model. Then, creating the 3D model of the multi-link mechanism, do the simulation work after importing it into the computer simulation software. Among these simulation results, the paper compared the difference between the ideal rigid model and rigid body with clearance, and the difference between the ideal flexible model and flexible model with clearance. In the end, paper did a total analysis to all data we get in the software simulation, studied that the clearance and flexible body do have some effect to the multi-link mechanism’ moving state and performance index.

Keywords：Multi-link mechanism; clearance; flexible body; simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1 课题的研究背景 1

1.2 研究现状 1

1.2.1 高速压力机的发展历史 1

1.2.2 含间隙运动副动力学建模的研究现状 2

1.3 课题研究的意义 3

1.4 课题研究的主要内容 3

第二章 机构动力学分析 4

2.1 含间隙运动副的动力学建模方法 4

2.1.1 三状态模型 4

2.1.2 二状态模型 5

2.1.3 连续接触模型 6

2.2 弹性构件变形的动力学模型 7

2.3 本章小结 8

第三章 含间隙刚性多连杆机构运动状态分析 9

3.1 基于三维绘图软件和虚拟样机技术的动力学方程求解 9

3.1.1 间隙运动副碰撞参数的确定 10

3.1.2. Pro.E模型 10

3.1.3 机构简图和结构参数 10

3.1.4 求解器设置 12

3.2 高速压力机动态特性分析与讨论 13

3.2.1 不同积分步长下的刚性理想多连杆无间隙机构仿真曲线 13

3.2.2 ADAMS下的刚性多连杆含间隙机构仿真曲线 15

3.2.3 不同转速下的刚性多连杆含间隙机构仿真曲线 19

3.3 本章小结 21

第四章 含间隙弹性多连杆机构运动状态分析 22

4.1 ADAMS中柔性体的建立和其连接 22

4.2 高速压力机机构仿真分析 24

4.2.1 理想无间隙弹性连杆机构动态特性分析 24

4.2.2 含间隙弹性连杆机构动态特性分析 25

4.2.3 含间隙弹性连杆机构运动副受力状态分析 27

4.2.4 含间隙弹性连杆机构在冲压力作用下的运动副受力状态分析 29

4.3 本章小结 33

第五章 结论与展望 34

5.1 结论 34

5.2 展望 34

致 谢 35

参考文献 36

第一章 引言

1.1 课题的研究背景

目前，由于市场上各类行业如电子，计算机，家电，汽车等行业发展十分迅速，对工厂产能的要求越来越高，也因此对冲压成型的零件所需求的数量也越来越多。在冲压零件中主要有两种类型的零件，大致可以分为以功能为主和以外观为主的这两类，在工业化大规模生产的背景下，它们的尺寸，外形等参数，都是越来越需要进行标准化，模块化的生产，同时生产的批次，产量也越来越高。为了降低生产成本和调高生产速度，高速精密压力机的应用便显得十分必要。高速精密压力机是可以完成高效率的对板料进行精密加工的机械压力机，同时还带有自动上料下料的装置，完成自动加工，保证高速精密的特点。

1.2 研究现状

1.2.1 高速压力机的发展历史

压力机属于锻压设备，其作用是对零件进行锻压加工，使其成型或者分离。在1842年的时候，英国的工程师便已经生产出了第一台锻压设备：一台蒸汽锤。在19世纪末的时候，由于电动机的发明，大型压力机，空气锤等设备得以使用电为动力，从而进入了飞速发展的时期。在随后的1910年，美国的亨利拉特公司率先推出了带有四柱下传动结构的高速压力机，这可以算是第一台高速压力机，具有重大的意义。

高速压力机与普通的压力机想比，其具有更高的精度。而精度又是由动态精度和静态精度这两个部分组成的。静态精度是指的是由于制造的精确度所决定的精度，而动态精度指的是在高速压力机在运行过程的中，下方的滑块相对于工作面的各个方向的位移精度。在20世纪70年代之前，高速压力机的发展主要以速度为主，而到了80年代之后，各大生产高速压力机的商家则开始注重于提高压力机的滑块下死点的动态精度。比如德国的舒乐公司开发的SA系列的高速压力机，其中SA-80系列的800KN型号的高速压力机可以达到800次/min的行程次数，并且可以做到使放在其上方的一枚硬币保持直立的状态；而日本三菱重工所研发的HP系列超高速精密压力机，则可以使下死点的动态精度保持在5μm以内，并同时令机身在300-1000次/min的高速运行的情况下，晃动的振幅小于50微米；而由日本铁工所生产的压力机，则可达到1500次/min的运行速度，并可以保证生产出来的零件的尺寸误差处于10到20微米的范围内。

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