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            鍛造操作機(jī)夾持力分析研究

            更新時(shí)間:2015-06-06 17:26:00點(diǎn)擊次數(shù):4781次字號:T|T
            在現(xiàn)代化工業(yè)中,生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化已成為突出主題。鍛造操作機(jī)在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進(jìn)一步發(fā)揮鍛造設(shè)備的生產(chǎn)能力,特別是對于大鍛件,用其代替人工操作可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,改善勞動(dòng)條件。夾持機(jī)構(gòu)是鍛造操作機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu),是決定鍛造操作機(jī)的承載能力及工作穩(wěn)定行、安全性重要部件之一,而夾持機(jī)構(gòu)鉗口與鍛件的接觸狀態(tài)又是影響穩(wěn)定夾持的最主要因素。 我們在了解現(xiàn)有國內(nèi)外鍛造操機(jī)夾持裝置基本結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定夾持原理的基礎(chǔ)上,將鉗口與鍛件之間的接觸作用等效為摩擦點(diǎn)接觸模型,結(jié)合重載夾持接觸的特點(diǎn),對動(dòng)態(tài)過程中夾持等效接觸點(diǎn)位置進(jìn)行了搜索,并采用線性約束梯度流的方法實(shí)現(xiàn)了鉗口接觸力的優(yōu)化,比較以往用于計(jì)算和分析鍛造操作機(jī)夾持機(jī)構(gòu)夾持力和驅(qū)動(dòng)力的方法,同時(shí),建立的鉗口接觸力優(yōu)化模型對夾持力的計(jì)算不局限于某些特殊位置,而是可以適用于鉗口處于任意位置的情況,并且采用的接觸力優(yōu)化算法計(jì)算效率高,特別適于動(dòng)態(tài)夾持過程接觸力的實(shí)時(shí)優(yōu)化計(jì)算。得到以下結(jié)論:
            (1)利用力旋量理論,結(jié)合力等效原理,建立夾持機(jī)構(gòu)鉗口與鍛件摩擦點(diǎn)接觸力學(xué)分析數(shù)學(xué)模型,利用該模型可計(jì)算鉗口處于任意位置時(shí)鉗口接觸力及夾持驅(qū)動(dòng)力。
            (2)利用穩(wěn)定夾持力封閉原理,采用拉格朗日乘子法將非線性摩擦錐約束簡化為線性約束優(yōu)化問題,搜索任意位置所需接觸力及驅(qū)動(dòng)功率最小的接觸點(diǎn)位置以確定接觸點(diǎn)的位置。
            (3)對任意確定接觸點(diǎn)位置的接觸力進(jìn)行優(yōu)化,利用BUSS等人在機(jī)器人靈巧手方面的成果,將非線性摩擦錐約束等價(jià)為一對稱矩陣的正定性,進(jìn)而用線性約束梯度流方法優(yōu)化接觸力,得到各接觸點(diǎn)的最小接觸力。
            (4)利用多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS對動(dòng)態(tài)工作過程中夾持接觸力特性進(jìn)行了仿真,并通過與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較分析,驗(yàn)證了接觸力優(yōu)化模型的可行性。

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