2(2RPR+2R)型并联锻压机的设计研究

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锻压装备在制造工业中一直占据重要地位,对国民经济发展具有决定性作用。结构简单、刚度强、工作空间大的锻压设备更能满足日益复杂的工艺要求,是国内外研究的重点。本课题提出一种基于并联机构的新型锻压机,利用并联机构结构简单、刚度强、工作空间大等特点来提高锻压机的锻压性能。相较于传统的锻压机,新型并联锻压机的锻压力经上压板直接传递到工件,缩短了传递路径,从而减少了锻压力损耗,提高了锻压效率,并且其运动的多自由度使得动平台运动灵活,适用于复杂工件的多维锻造。本文提出的新型并联锻压机基于平面闭环分支构成的2(2RPR+2R)型并联机构,主要在结构介绍、运动学性能、力学性能、刚度性能以及液压系统设计分析等方面来介绍新型锻压机。首先,通过建立新型并联锻压机的三维模型并绘制其线框图来介绍锻压机的结构,分别采用三种方法对锻压机的自由度数进行计算,利用矢量法对位置分析得到位置反解的解析解,并利用Matlab/Simulink模块构建仿真模型得到位置反解的仿真解。其次,在位置分析的基础上对并联锻压机的运动学和力学进行分析,通过搭建反应输入与输出关系的速度雅克比矩阵和加速度海塞矩阵来建立机构运动学模型,利用虚功原理建立力学模型,并构建仿真模型得到运动学和力学的仿真解。之后,分析驱动力和约束力引起并联锻压机各构件的弹性变形,基于静力学分析建立刚度模型,利用程序进行算例分析得到解析解并通过有限元软件进行仿真分析得到仿真解。最后,根据新型并联锻压机的设计要求对其部分零部件及液压系统进行分析与设计,零部件的设计主要包括尺寸设计及其校核、部分连接方式等,液压系统设计主要通过分析液压系统工作原理以及部分液压元件的选型来进行。
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