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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。
（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。