鍛造操作機夾持力分析研究
更新時間：2015-06-06 17:26:00點擊次數(shù)：4838次字號：T|T
在現(xiàn)代化工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出主題。鍛造操作機在鍛造工業(yè)中的應(yīng)用能進一步發(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強度，改善勞動條件。夾持機構(gòu)是鍛造操作機執(zhí)行機構(gòu)，是決定鍛造操作機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接觸模型，結(jié)合重載夾持接觸的特點，對動態(tài)過程中夾持等效接觸點位置進行了搜索，并采用線性約束梯度流的方法實現(xiàn)了鉗口接觸力的優(yōu)化，比較以往用于計算和分析鍛造操作機夾持機構(gòu)夾持力和驅(qū)動力的方法，同時，建立的鉗口接觸力優(yōu)化模型對夾持力的計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)化算法計算效率高，特別適于動態(tài)夾持過程接觸力的實時優(yōu)化計算。得到以下結(jié)論：
（1）利用力旋量理論，結(jié)合力等效原理，建立夾持機構(gòu)鉗口與鍛件摩擦點接觸力學(xué)分析數(shù)學(xué)模型，利用該模型可計算鉗口處于任意位置時鉗口接觸力及夾持驅(qū)動力。
（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)動功率最小的接觸點位置以確定接觸點的位置。
（3）對任意確定接觸點位置的接觸力進行優(yōu)化，利用BUSS等人在機器人靈巧手方面的成果，將非線性摩擦錐約束等價為一對稱矩陣的正定性，進而用線性約束梯度流方法優(yōu)化接觸力，得到各接觸點的最小接觸力。
（4）利用多體動力學(xué)仿真軟件ADAMS對動態(tài)工作過程中夾持接觸力特性進行了仿真，并通過與實驗數(shù)據(jù)的比較分析，驗證了接觸力優(yōu)化模型的可行性。
（1）利用力旋量理論，結(jié)合力等效原理，建立夾持機構(gòu)鉗口與鍛件摩擦點接觸力學(xué)分析數(shù)學(xué)模型，利用該模型可計算鉗口處于任意位置時鉗口接觸力及夾持驅(qū)動力。
（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)動功率最小的接觸點位置以確定接觸點的位置。
（3）對任意確定接觸點位置的接觸力進行優(yōu)化，利用BUSS等人在機器人靈巧手方面的成果，將非線性摩擦錐約束等價為一對稱矩陣的正定性，進而用線性約束梯度流方法優(yōu)化接觸力，得到各接觸點的最小接觸力。
（4）利用多體動力學(xué)仿真軟件ADAMS對動態(tài)工作過程中夾持接觸力特性進行了仿真，并通過與實驗數(shù)據(jù)的比較分析，驗證了接觸力優(yōu)化模型的可行性。