混合驱动精压机是指使用两种不同类型的驱动电机来控制精密压力机械的设备。在本研究中,作者李永刚、张策、孟彩芳和宋轶民对混合驱动精压机进行优化设计,并通过实例分析探讨了其动态静力性能。传统的精压机多数是单自由度机械系统,主要使用恒速电机驱动,这种设计的缺点在于其输出运动是不可调的,缺乏柔性,因而无法满足多种不同材料和产品加工的需求。而全伺服驱动的精压机虽然能提供柔性输出,实现多组输出运动规律,但受到伺服技术和成本的限制,多用于小功率的场合。 混合驱动机构理论的引入,意在克服传统精压机和全伺服驱动精压机的不足,其核心思想是采用一个常规电机和一个伺服电机相结合,通过两自由度机构进行混合驱动。在混合驱动精压机中,常规电机负责提供主要的运动和功率,它执行匀速运动,而伺服电机则负责变速运动,以调节系统的运动。这样一来,混合驱动精压机既具备了传统机械大功率和运行平稳的优点,又能够在一定程度上实现柔性输出。 为了实现伺服电机的合理运转,文章提出采用正运动学优化方法进行设计。正运动学优化方法相较于逆运动学优化,可以保证伺服电机的整周运转,降低对伺服电机的要求。在优化设计模型的建立上,研究者使用了两步法。假定伺服电机和常规电机一起做恒速匀速转动,优化综合机构的几何参数;随后,在第一步优化结果的基础上,对伺服电机运动规律进行优化设计。设计变量包括机构几何参数和伺服电机运动规律,使用10次Bezier曲线表示伺服电机的运动规律,并设置相应的中间控制点坐标。 通过系统动态静力分析,文章研究了混合驱动精压机系统中电机功率的分配情况。研究表明,优化后的混合驱动精压机可以实现较好的柔性输出,并且电机需求功率的分配较为合理。优化设计允许设计者通过改变结构参数,来实现多种不同的输出运动规律曲线,满足不同的精压加工要求。 本研究为混合驱动精压机的设计与应用提供了理论依据和实用指导,对混合驱动精压机的优化设计以及其在实际生产中的应用有重要的指导意义。通过实际的实例优化和动态静力分析,本研究不仅提高了混合驱动精压机的性能,而且在节约成本、提高生产效率方面具有潜在的应用价值。
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