多连杆机械式压力机动力学分析

多连杆机械式压力机动力学分析

摘要多连杆机械式压力机朝向高精度、自动化的方向进步，近年来机械制造行业的发展，更是为多连杆机械式压力机的发展提供了市场机遇。多连杆机械式压力机应该保持着最优的工作状态，采用动力学分析的方法优化该结构的运行，满足机械行业的需求。本文主要分析多连杆机械式压力机的动力学。

关键词多连杆；机械式；压力机；动力学

压力机是机械行业中的一项重要设备，在汽车、电子、化工等行业中经常会用到压力机。现阶段多连杆机械式压力机得到了有效的应用，表现出高自动化、高柔性的特征，重点分析多连杆机械式压力机的动力学，以此来提高机械制造时的速度与精确度，一方面完善多连杆机械式压力机在机械制造行业中的应用，另一方面明确压力机的动力学表现，降低安全事故的发生机率。

1 动力学

多连杆机械式压力机动力学分析时采用的是矢量解析法，以机械式压力机中最简单的四连杆机构为分析基础，运用复数矢量法研究多连杆机构的动力学[1]。矢量解析法分析多连杆机械式压力机动力学时遵循一定的规律，如：①根据机械式压力机的连杆结构构件坐标系，同时设计封闭的矢量分析图；②分析位移时采用矢量方程消元整理的方法；③速度分析中需要利用位移方程求导时间后再得出速度方程；④加速度分析中运用速度方程求导时间之后得出加速度方程。多连杆机械式压力机动力学分析时分成了两个部分，分别是多连杆运动以及曲柄滑块机构，具体分析如下：

1.1 多连杆运动

多连杆机械式压力机的多连杆运动学分析时，需要把多连杆按照实际数量分为若干模块，对每个模块中的连杆机构进行动力学分析，得出对应的运动方程[2]。每个模块中都要明确机架、原动件、连杆、从动件的动力学，在动力学分析中的已知条件是多连杆的杆长、原动件的初始位置及等角速度，需要在方程中求出连杆和X轴坐标的夹角。多连杆动力学中会达到一定的受力平衡，基础公式如下：

F+（-Ma）+N=0

上述公式中，F表示物体外力，M表示物体质量，a表示物体的加速度，N 表示物体自身受到的反约束力。多连杆动力学分析中，物體可以不受反约束力作用，此时N=0，此条件下上述公式简化为：

F-Ma=0

1.2 曲柄滑块机构

曲柄滑块机构为多连杆机械式压力机提供高效的传动服务，根据曲柄滑块的运动原理分析其在主传动机构中的作业方式。电机的作用下带动偏心轮运动，偏心轮连接着连杆并产生带动作用，连杆会带动曲柄滑块运动完成上下冲压的作用。曲柄滑块机构中采用的运动学方程为非线性方程，存有大量未知的参数，为了简化方程求解的过程，在动力学分析中可以采用MATLAB软件，该软件负责分析曲柄滑块机构的数值和绘图计算，为多连杆机械式压力机中的曲柄滑块提供了仿真模拟的方法，在MATLAB软件的工作界面中仿真了曲柄滑块机构，直接运用软件中的编写程序求出动力学方程的解。

2 案例分析

本文以八连杆机械式压力机（传动结构简图如下图1）为例，分析动力学的研究内容，该研究中的八连杆机构在Adams中实行了动力学分析，重点掌握了八连杆机械式压力机中的影响因素，具体分析如下：

2.1 八连杆机构精度分析

八连杆机构的原始误差容易造成局部误差，影响压力机的精度。针对八连杆机构的精度实行多次测量，统计测量的数据结果，掌握八连杆机构的运行规律，进而准确分析误差的具体来源，在此基础上合成误差，促使八连杆机械式压力机在运动时能够实现最高的精度。在动力学中分析八连杆机构的精度度，可以在设计时实行误差补偿，以便提升八连杆机构的精度。八连杆机构精度分析与动力学存在直接的关系，还要从精确度、精密度以及准确度方面进行分析，完善八连杆机械式压力机的应用。

2.2 杆长误差与滑块位移

八连杆机械式压力机中平面八杆机构是主要的传动机构，在制造压力机时机构中的八根杆机构很难达到理想的尺寸，每根杆机构都会存在不同程度的误差，八连杆机械式压力机在运行时产生的有效行程是指公称力行程，其受滑块影响比较大，动力学中重点研究滑块位移的精度，确保压力机的有效行程能够维持在8mm，通过仿真软件Adams围绕杆长与滑块建立动力学仿真模型，适当的调整八杆机构中的每根杆长，可以多次选取模拟仿真点，通过数理统计、数值分析的方式掌握杆长误差与滑块位移的实际关系，绘制滑块位移误差和杆长误差的关系图。Adams软件中需要根据杆长与滑块位移的关系设置约束条件，在软件中对八连杆运行实行仿真研究，从加工、装配两个方面处理杆长误差，保障滑块位移的准确性。

2.3 惯性载荷与滑块位移

惯性载荷是八连杆机械式压力机动力学分析中不能忽视的内容，压力机中的惯性载荷与滑块位移要实行平衡设计，采用不同类型的平衡设计，分配好压力机

中的惯性载荷，待压力机运行后能够降低惯性载荷的影响，维护滑块位移的平衡性，最大化的消除八连杆机械式压力机的惯性载荷，降低惯性载荷对压力机的影响力度。

3 结束语

多连杆机械式压力机动力学的分析过程中，明确了现阶段多连杆机械式压力机的发展状态，最为常见的是六连杆、八连杆、十连杆机构，根据动力学研究可以选择适合机械制造的压力机，最主要的是发挥多连杆机械式压力机的动力学优势，避免影响压力机实践应用的过程。

参考文献

[1] 陈修龙，高文花，姜帅，宋浩，苟岩岩.新型单自由度六连杆机械压力机机构的静力学及动力学分析（英文）[J].山东科技大学学报（自然科学版），2017，36（05）：80-90+116.

[2] 夏链，张进，韩江，王玉山，何亮.八连杆机械式压力机动力学分析[J].锻压技术，2012，37（04）：158-161.