[发明专利]一种双驱动肘杆机构优化方法

说明书

本发明公开了一种双驱动肘杆机构优化方法，包括步骤：1、根据设计要求，确定双驱动肘杆工作机构的基本结构参数；2、据压力机的最大总高度设定下肘杆部分的结构参数；3、在确定的下肘杆机构基础上，进行双驱动肘杆工作机构的结构优化，获得上肘杆部分的优化的结构参数；4、在优化后的上肘杆机构基础上，进行双驱动肘杆工作机构的结构优化，获得下肘杆部分的优化的结构参数；5、改变步骤3的杆长约束条件，反复进行步骤3和步骤4的迭代结构优化，最终得到双驱动肘杆工作机构的优化结构参数。本发明分开地进行上、下部分机构的优化设计。在优化设计时，将两个驱动部分分开进行有先后顺序的优化，能有效地找到全局最优值，提高了优化速率。

技术领域

本发明涉及一种双驱动肘杆机构优化方法，尤其是指一种伺服机械压力机用双驱动肘杆机构优化方法。

背景技术

机械压力机是一种重要的金属成形装备，也是最重要的机械装备之一，肘杆式机械压力机是其中的一种主要类型。肘杆式机械压力机具有工作行程速度慢、增力比大、滑块在下死点保压时间长等特点，且机身刚性好，适合于金属精密压制成形或挤压成形，广泛应用于机械、汽车、仪器仪表等行业。

传统肘杆式机械压力机的工作机构运动简图如图1所示，其工作机构由曲柄11、连杆12、肘杆13和14、滑块15组成。其采用普通电机驱动飞轮运转，工作时飞轮释放积蓄的动能和电机转动一起驱动曲柄1转动，通过连杆12、肘杆13和14带动滑块15作上下往复运动。由于其工作机构运动方式不能控制，因此这种传统肘杆压力机滑块运动方式相对固定不变、压力机功能单一，工艺适应性较差，且电机不停带动飞轮旋转导致总能耗高，不适应现代制造业的发展。

随着大功率伺服电机驱动的发展，伺服驱动开始应用了于成形装备中。伺服驱动的机械压力机采用伺服电机直接驱动，其驱动电机的转速和扭矩可以实时控制和调节，因此压力机的自动化、智能化程度提高，工作效率提高；且可以获得任意的滑块特性，设备的工艺适应性扩大；可以根据不同的工艺采用相应的优化曲线，提高工作性能。伺服压力机一般取消了飞轮，简化了传动环节，驱动电机只在工作时启动，因此具有显著的节能效果。同时，伺服压力机还具有精度高、绿色环保和提高模具寿命的特点。因此伺服压力机得到了迅速的发展和应用。对于伺服电机直接驱动的肘杆式压力机，如仍然采用传统肘杆式压力机的工作机构，则选用伺服驱动电机的瞬时功率和扭矩将远大于传统压力机的普通感应电机，导致压力机造价昂贵，成本高，不利于推广应用。因此，必须采用新的工作机构。

专利号“CN201510013662.7”公开了“一种伺服机械压力机用双驱动肘杆机构及其控制方法”。该方法提出一种伺服机械压力机用双驱动肘杆机构，可实现压力机工程压力行程和下死点可调、滑块运动方式可任意设置，大大提升压力机的性能和适用性，且能降低单台驱动电机的扭矩和瞬时功率，工作机构运动简图如图2和3所示。该伺服机械压力机用双驱动肘杆机构,包括有第一曲柄1、第二曲柄1′、第一连杆2、第二连杆3、第一肘杆4、第二肘杆5、第三肘杆6，其中第一曲柄1的一端与机身连接构成转动副O，第一曲柄1的另一端与第一连杆2的一端连接构成转动副A,第一连杆2的另一端分别与第一肘杆4的一端及第二肘杆5的一端连接构成转动副C，第一肘杆5的另一端与机身连接构成转动副D,第二曲柄1′的一端与机身连接构成转动副O′，第二曲柄1′的另一端与第二连杆3的一端连接构成转动副A′,第二连杆3的另一端分别与第一肘杆4的另一端及第三肘杆6的一端连接构成转动副B，第三肘杆6的另一端与滑块7连接构成转动副E，滑块7置于机身的导轨上构成移动副，滑块7能沿机身导轨作往复直线移动。相对于传统的肘杆机构，该伺服机械压力机用双驱动肘杆工作机构由1个驱动增加为2个驱动，在保持压力机公称压力机前提下，能显著降低单台伺服驱动电机的扭矩和瞬时功率。可实现压力机工程压力行程和下死点可调、滑块运动方式可任意设置，大大提升压力机的性能和适用性，且能降低单台驱动电机的扭矩和瞬时功率。