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本文围绕徐州锻压机床厂的企业项目“JF75G-125型冲床优化设计”课题,运用多体系统动力学理论和方法,进行了高速闭式曲柄压力机的动力学仿真和动平衡优化设计的研究。采用振动及动态信号采集分析系统对JF75G-125型高速闭式曲柄压力机进行振动信号的测试、采集和分析。在此基础上,根据机身各部位的振动信号情况,分析压力机振动的规律和原因,研究了振动和噪声产生的机理,确定减小振动的方法和改进方案。
利用机械平衡的理论,比较了压力机的主要运动部件曲柄滑块机构的几种动平衡方案的特点,提出了对称布置的动力学平衡方法,研究其动平衡的机理。同时,根据曲柄压力机的结构特点,建立了含曲柄滑块机构的压力机动力学模型,运用四阶龙格-库塔法对机电系统的模型进行了动力学仿真。
建立了JF75G-125型曲柄压力机在机械系统动力学仿真分析软件ADAMS中的虚拟样机,进行多次仿真,通过改变机床各部件的动力学特性参数,得到了各个参数的动力学特性曲线,选择合理的动力学特性参数和多目标函数,运用多体系统动力学理论对机床进行分析优化、试验研究和仿真,提高机床的动力学性能,减小振动和降低噪声,实现机床工作状态趋于平稳。
分析了曲柄压力机的不同工况下的载荷特性曲线,构造了简化的载荷标准表达式。在空载、打桩、冲裁和拉深等工况下,对曲柄压力机的动力学模型分别进行了仿真,得出了机床的动态特性曲线。通过对模型优化改进前后的动力学仿真参数的比较,论证了对称布置动平衡方案的可行性、优越性。