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《基于ADAMS的冷鐓機曲軸滑臺機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2013年9月機械設(shè)計與制造工程Sep．2013第42卷第9期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．42No．9DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．09．013基于ADAMS的冷鐓機曲軸滑臺機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計陳光明，汪帆(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機械工程系，江蘇南京210031)摘要：曲軸滑臺機構(gòu)作為冷鐓機的主要傳動部件，在冷鐓機整機設(shè)計中占有重要意義，基于機械系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件ADAMS，通過修改構(gòu)件的材料屬性，用ADAMS環(huán)境下簡化模型代替原始復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型，優(yōu)化了
2、該機構(gòu)中連桿構(gòu)件的尺寸，并對優(yōu)化后的模型進行了動力學(xué)分析，驗證了該簡化方法的正確性，并得到驅(qū)動力矩以及曲軸所受的反作用力。關(guān)鍵詞：冷鐓機；曲軸滑臺機構(gòu)；ADAMS；優(yōu)化設(shè)計中圖分類號：TH113文獻標識碼：A文章編號：2095—509X(2013)09—0053—05多工位全自動冷鐓機是一種無切削、高效全自滑塊位移：動冷成形設(shè)備，常用于進行緊固件、標準件、異形件LAc=LABcos+L口cco的冷鐓加工，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車等各工業(yè)滑塊速度：部門中。其中曲軸滑臺機構(gòu)作為實現(xiàn)冷鐓動作的￡=一Lassinotdol=+LBcsi)關(guān)鍵機
3、構(gòu)，某種程度上它的運動性能關(guān)系到整臺機器的運動，也直接影響到冷鐓產(chǎn)品的性能和質(zhì)在l，方向上有量?。本文利用曲軸滑臺機構(gòu)的簡化模型直接在LBcsinI9+E=LABsinaADAMS環(huán)境下建模，以曲軸所需扭矩為目標，利用等式兩邊對時間求導(dǎo)：其優(yōu)化設(shè)計模塊對該機構(gòu)中連桿的尺寸進行優(yōu)化。d口daLAsCOSadL口cco按優(yōu)化后尺寸在Pro／E環(huán)境下建立曲軸滑臺機構(gòu)曲柄轉(zhuǎn)速：的實際模型，導(dǎo)人ADAMS后對其進行動力學(xué)仿d真，驗證了用簡化模型分析的可行性?！抟虼嘶瑝K速度、加速度分別為：1曲軸滑臺機構(gòu)簡化模型及理論分析一∞曲軸滑臺機構(gòu)的簡化模型是
4、機械設(shè)計中常見的負偏置曲柄滑塊機構(gòu)，如圖1所示。負偏置機構(gòu)82CO。==一∞【+LAB0／]的滑塊有急回特性，其工作行程速度較小，回程速。。。度較大，有利于冷擠壓工藝，常在冷擠壓機中采用。2ADAMS動力學(xué)分析基礎(chǔ)y對于機械系統(tǒng)模型中的每個剛體，其6個廣義坐標帶乘子的拉格朗13方程及相應(yīng)的約束方程為：dOK一—d—tf-a_gr，))一罄—加—f十+。砉>—∞—“^=‘．(I1l)J=0(i=1，2，?，m)(2)圖1負偏置曲柄滑塊示意圖式中：為系統(tǒng)動能表達式；g為描述系統(tǒng)的廣義收稿日期：2013—07—22作者簡介：陳光明(1967一
5、)，男，江蘇泰興人，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授，工學(xué)碩士，主要研究方向為先進制造技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、機械設(shè)計、計算機輔助設(shè)計、機器人學(xué)等?！?3·2013年第42卷機械設(shè)計與制造工程坐標；為系統(tǒng)的描述方程；F為在廣義坐標上的3連桿尺寸優(yōu)化設(shè)計廣義力；A為m×1的拉格朗日乘子矩陣。3．1優(yōu)化設(shè)計理論模型式(1)、(2)可寫成如下矩陣形式：為方便在ADAMS環(huán)境中設(shè)置尺寸變量，取連，【F、J=D(3)桿水平時刻為初始時刻，此時曲柄滑塊機構(gòu)簡圖如圖2所示。式中：F=，(，，q，A，t)；緲：廠(孑，，t)；O為零矩陣。將其動能定義為：+代入式(1)，合并
6、成簡潔的矩陣形式為Mx+A=Q圖2簡化模型機構(gòu)簡圖式中：=(，：，?，孟)T；=(，，?，q'x)；M=diag[M，M2，?，M]；Q=(Q。，3．2曲軸滑臺機構(gòu)優(yōu)化前模型Q，?，Q)To優(yōu)化前曲軸滑臺機構(gòu)如圖3所示。根據(jù)冷鐓ADAMS對于上述微分方程將二階降為一階微機主箱體的尺寸以及冷鐓機的產(chǎn)品參數(shù)，確定圖2rF]中各參數(shù)的取值。其中A，曰，C三點的坐標值見表分方程求解，引入：0t，得到{lL垡1一Jl=1。綜上所述，對于多剛體系統(tǒng)ADAMS將列出以下剛體運動方程：6個一階動力學(xué)方程為d(OK)一?蓑+熹一=。(=1，2，?，6)式
7、中：g=(，，，，0，)TO6個一階運動學(xué)方程為[A1一『1=O圖3優(yōu)化前曲軸滑臺機構(gòu)式中：A=(，，，，，)；B=(，，，W，W，)。表1設(shè)計點坐標系統(tǒng)約束代數(shù)方程、外力定義方程和自定義代數(shù)微分方程分別為：(q，q，t)=0F(1l，H，q，t)=0d，U，q，t)=0式中：q為笛卡爾廣義坐標系；U為廣義坐標的微各構(gòu)件材料特性及在Pro／E中測量的慣性張分為外力或約束；￡為時間。量見表2。表2各構(gòu)件參數(shù)3．3ADAMS環(huán)境連桿尺寸優(yōu)化示，可變化范圍為430±80內(nèi)。根據(jù)冷鐓機箱體尺寸，確定連桿尺寸如圖4所a．ADAMS壞境中簡化模型的
8、建立?！?4·2013年第42卷機械設(shè)計與制造工程昌目．日疊謄?？趽襁B桿尺寸為350mm。可以看出，在力加載以及釋放開瞬間時刻曲軸受力會M0T10N1MEAlO發(fā)生一個突變；滑臺位移、速度、加速度皆為正余弦
