多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台制造技术

本发明专利技术涉及多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台，包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括计算机和触摸显示屏；软件部分包括：机构构型分析模块、运动分析模块、三维仿真分析模块、受力分析模块、弹性分析模块、方案比较模块及帮助模块，软件部分加载在计算机内。该分析平台以多连杆伺服压力机为研究对象，将不同构型的伺服压力机集中在一起，通过界面选取方式完成对多连杆伺服压力机传动机构设计结果的性能分析以及完成方案比较促进完善设计决策，使设计者在连杆机构设计完成之后即可获得对其性能的仿真分析，更加直观地为用户展示研究机构所需要的有效参考数据，便于机构方案的优选研究，各功能模块可进行二次开发，根据实际需要扩展构型数据库。

Performance analysis platform for transmission mechanism of multi link servo press

The present invention relates to a performance analysis platform for the transmission mechanism of a Multi-Link Servo press, which includes a hardware part and a software part. The hardware part includes a computer and a touch display screen; the software part includes a mechanism configuration analysis module, a motion analysis module, a three-dimensional simulation analysis module, a force analysis module, an elastic analysis module, and a square. Case comparison module and help module, software part loaded in the computer. The analysis platform takes the Multi-Link Servo Press as the research object, concentrates the different servo presses, completes the performance analysis of the transmission mechanism design result of the Multi-Link Servo press through the interface selection method, and completes the scheme comparison to promote the perfect design decision, enables the designer to complete the design of the linkage mechanism. Then we can get the simulation and analysis of its performance, and display the effective reference data needed by the research institution more intuitively for the users, which is convenient for the optimization of the mechanism scheme. Each functional module can be redeveloped and the configuration database can be expanded according to the actual needs.

【技术实现步骤摘要】
多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台
本专利技术属于机械传动设计
，具体涉及一种多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台。
技术介绍
伺服压力机(ServoPress)是在20世纪90年代国际上出现的一种与传统机械压力机完全不同概念的第三代压力机，在摒弃传统机械压力机的飞轮和离合器等耗能部件基础上，采用交流伺服电机直接作为压力机的动力源，通过螺旋、曲柄连杆、肘杆等多连杆执行机构将电机的旋转运动转化为滑块的直线运动。多连杆伺服压力机具有柔性化、高精度、高效率、低噪声等优点，近年来在全世界得到广泛使用和推广。分析多连杆伺服压力机传动机构的构型及性能，对多连杆伺服压力机的优化具有重要的科学意义和实际应用价值，同时寻求节能途径，对于制造业节能、建立节约型中国社会更具实际意义。多连杆伺服压力机传动机构的构型多种多样，每种构型性能受多方面因素影响，如各构件的长度、曲柄初始转角位置变化均会影响整个机构的动力和运动特性发生改变。多连杆机构的滑块运行特性，是由各杆件的尺寸和相对位置确定的，由于杆件较多所以如何正确选择各杆件的尺寸以保证滑块具有符合工艺要求的运动特性是设计工作中的关键。近年来，多连杆伺服压力机传动机构的研究者对多连杆伺服压力机传动机构进行轨迹综合、性能分析及优化设计方面进行了研究，但目前的研究还仅限于对某种特定的传动机构单独逐一进行分析，工作量大。为了发挥多连杆伺服压力机传动机构的増力特性，实时获得供选方案的静动态数据，并将其可选传动机构进行集成横纵向对比，以便综合评价，同时针对传动机构构型学习抽象化问题，全面提升实践教学能力，书本知识工程应用化，有必要提供一种多连杆伺服压力机传动机构选型及优化方法，搭建教学与工程实际应用桥梁，提供集成性、可视化和扩展性的多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台，降低成本需求，全面了解机构性能参数在实际系统中的变化和联系。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是：提供一种多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台。该分析平台以多连杆伺服压力机为研究对象，将不同构型的伺服压力机集中在一起，通过界面选取方式完成对连杆机构设计结果的性能分析以及完成方案比较促进完善设计决策，使设计者在连杆机构设计完成之后即可获得对其性能的仿真分析，更加直观、简洁地为用户展示研究机构所需要的有效的参考数据，便于机构方案的优选研究，各功能模块可进行二次开发，根据实际需要扩展构型数据库。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台，包括硬件部分和软件部分，其特征在于硬件部分包括计算机和触摸显示屏；软件部分包括：机构构型分析模块、运动分析模块、三维仿真分析模块、受力分析模块、弹性分析模块、方案比较模块及帮助模块，软件部分加载在计算机内；所述机构构型分析模块为杆系构型库，采用了Pop-upMenu控件进行菜单式选择，各种杆系因结构不同所具备的特性不一样，进入系统首先选择压力机传动机构构型，展示出所选杆系结构并加以结构说明，压力机设计选型首先根据用户提出的要求从备选杆系构型库中进行初步筛选；所述运动分析模块用以根据多连杆伺服压力机传动机构的多组各杆杆长参数，绘制出不同杆长条件下的运动学曲线，并能实时进行分析比较；所述三维仿真分析模块用于将抽象构型实体化，给用户直观感受，验证运动轨迹输出的正确性，分析位移、速度、加速度参数指标；所述受力分析模块用于对机构运动过程中各个杆和各个链接副的受力情况进行分析，从而合理选择制造压力机的杆件的材料和尺寸以及杆件的链接；所述弹性分析模块用于了解各个杆件运动位置时的应力应变的变化，静动态受力综合考虑，具体流程为；开始进入系统，选择待分析压力机传动机构构型，输入对应压力机传动机构杆件参数，构建相应压力机传动机构三维柔性模型，进行柔性仿真分析，得出载荷谱、位移谱；通过在运动过程中生成的应力应变模型进行弹性分析，在显示界面上显示各个杆件处在各个位置时的应力应变变化，通过弹性分析可知各个杆件运动位置时的应力应变的变化，静动态受力综合考虑；然后判断是否继续选择机构构型，如果不继续选择，则退出，如果继续选择机构构型，则返回选择待分析压力机传动机构构型步骤；在机构构型分析模块中选定机构类型，对应的在运动分析模块中输出相应的运动参数，并通过受力分析模块进行静力学分析，给出静力学分析结果，然后通过三维仿真分析模块进行刚性仿真分析，确定机构的合理性；再在弹性分析模块中进行柔性仿真分析，并在触摸屏显示器上显示各个杆件处在各个位置时的应力应变变化，用各种颜色代表应力应变的大小；通过方案比较模块对所得方案进一步比较，包括与不同杆系的传动机构相比较，或同一传动机构杆长参数不同取值比较，将可选机构进行集成横纵向对比，实时获得供选方案的静动态数据以便综合评价，至此完成多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台的搭建。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台为一种可视化伺服压力机传动机构性能分析平台，利用Matlab编程，实现基于图形用户界面(GUI)的压力机机构的类型选择、运动学计算及其性能曲线显示等性能分析，能完成压力机传动机构优选工作，为用户提供直观形象的选择依据，以及对原有方案进行优化，通过杆系分析、运动分析、三维仿真、受力分析、弹性分析和方案比较几大模块，综合优化原有方案得到满意结构参数。界面友好功能全面的可视化性能分析结果直观地反映了压力机机构的综合性能，为辅助用户设计和分析提供了理论基础，具有很强的扩展性，该方法简单有效，便于实施操作，提高设计效率，具有较大的工程应用价值。本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台具有集成性、可视化和便捷性等特点，主要为机械设计制造及其自动化专业而设计，从传动机构选型、运动学、动力学分析、三维仿真到方案比较对机构的认知不再单单停留在抽象化设计中，将抽象知识具体化、实物化，求解过程实现了可视化，界面设计合理，人机交互十分方便。通过功能分析，改善了传统机械设计类教学模式，研究设计得出了有益结论，为提高课堂教学效果提供了重要指导作用。本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台将可选机构进行集成横纵向对比，从传动机构増力特性角度出发，省去繁杂的手工计算，实时获得供选方案的静动态数据以便综合评价，助力用户决策。其二搭建书本知识与工程应用桥梁，以达到机构构型抽象化学习向工程应用化过渡的目的，有效降低成本需求，全面了解机构性能参数在实际系统中的变化和联系。附图说明图1为本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台构成示意框图。图2为不同杆系的机构简图，其中图2(a)为曲柄压力机的机构简图，图2(b)为肘杆压力机的机构简图，图2(c)为八杆压力机的机构简图，图2(d)为十杆压力机的机构简图。图3为实施例1中的滑块受力FF曲线示意图。图4为本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台中机构构型分析模块的流程图。图5为本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台中运动分析模块的流程图。图6为本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台中三维仿真分析模块的流程图。图7为本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台中受力分析模块的流程图。图8为本专利技术多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台中弹性分析模块的流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台，包括硬件部分和软件部分，其特征在于硬件部分包括计算机和触摸显示屏；软件部分包括：机构构型分析模块、运动分析模块、三维仿真分析模块、受力分析模块、弹性分析模块、方案比较模块及帮助模块，软件部分加载在计算机内；所述机构构型分析模块为杆系构型库，采用了Pop‑up Menu控件进行菜单式选择，各种杆系因结构不同所具备的特性不一样，进入系统首先选择压力机传动机构构型，展示出所选杆系结构并加以结构说明，压力机设计选型首先根据用户提出的要求从备选杆系构型库中进行初步筛选；所述运动分析模块用以根据多连杆伺服压力机传动机构的多组各杆杆长参数，绘制出不同杆长条件下的运动学曲线，并能实时进行分析比较；所述三维仿真分析模块用于将抽象构型实体化，给用户直观感受，验证运动轨迹输出的正确性，分析位移、速度、加速度参数指标；所述受力分析模块用于对机构运动过程中各个杆和各个链接副的受力情况进行分析，从而合理选择制造压力机的杆件的材料和尺寸以及杆件的链接；所述弹性分析模块用于了解各个杆件运动位置时的应力应变的变化，静动态受力综合考虑，具体流程为；开始进入系统，选择待分析压力机传动机构构型，输入对应压力机传动机构杆件参数，构建相应压力机传动机构三维柔性模型，进行柔性仿真分析，得出载荷谱、位移谱；通过在运动过程中生成的应力应变模型进行弹性分析，在显示界面上显示各个杆件处在各个位置时的应力应变变化，通过弹性分析可知各个杆件运动位置时的应力应变的变化，静动态受力综合考虑；然后判断是否继续选择机构构型，如果不继续选择，则退出，如果继续选择机构构型，则返回选择待分析压力机传动机构构型步骤；在机构构型分析模块中选定机构类型，对应的在运动分析模块中输出相应的运动参数，并通过受力分析模块进行静力学分析，给出静力学分析结果，然后通过三维仿真分析模块进行刚性仿真分析，确定机构的合理性；再在弹性分析模块中进行柔性仿真分析，并在触摸屏显示器上显示各个杆件处在各个位置时的应力应变变化，用各种颜色代表应力应变的大小；通过方案比较模块对所得方案进一步比较，包括与不同杆系的传动机构相比较，或同一传动机构杆长参数不同取值比较，将可选机构进行集成横纵向对比，实时获得供选方案的静动态数据以便综合评价，至此完成多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台的搭建。...

【技术特征摘要】
1.一种多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台，包括硬件部分和软件部分，其特征在于硬件部分包括计算机和触摸显示屏；软件部分包括：机构构型分析模块、运动分析模块、三维仿真分析模块、受力分析模块、弹性分析模块、方案比较模块及帮助模块，软件部分加载在计算机内；所述机构构型分析模块为杆系构型库，采用了Pop-upMenu控件进行菜单式选择，各种杆系因结构不同所具备的特性不一样，进入系统首先选择压力机传动机构构型，展示出所选杆系结构并加以结构说明，压力机设计选型首先根据用户提出的要求从备选杆系构型库中进行初步筛选；所述运动分析模块用以根据多连杆伺服压力机传动机构的多组各杆杆长参数，绘制出不同杆长条件下的运动学曲线，并能实时进行分析比较；所述三维仿真分析模块用于将抽象构型实体化，给用户直观感受，验证运动轨迹输出的正确性，分析位移、速度、加速度参数指标；所述受力分析模块用于对机构运动过程中各个杆和各个链接副的受力情况进行分析，从而合理选择制造压力机的杆件的材料和尺寸以及杆件的链接；所述弹性分析模块用于了解各个杆件运动位置时的应力应变的变化，静动态受力综合考虑，具体流程为；开始进入系统，选择待分析压力机传动机构构型，输入对应压力机传动机构杆件参数，构建相应压力机传动机构三维柔性模型，进行柔性仿真分析，得出载荷谱、位移谱；通过在运动过程中生成的应力应变模型进行弹性分析，在显示界面上显示各个杆件处在各个位置时的应力应变变化，通过弹性分析可知各个杆件运动位置时的应力应变的变化，静动态受力综合考虑；然后判断是否继续选择机构构型，如果不继续选择，则退出，如果继续选择机构构型，则返回选择待分析压力机传动机构构型步骤；在机构构型分析模块中选定机构类型，对应的在运动分析模块中输出相应的运动参数，并通过受力分析模块进行静力学分析，给出静力学分析结果，然后通过三维仿真分析模块进行刚性仿真分析，确定机构的合理性；再在弹性分析模块中进行柔性仿真分析，并在触摸屏显示器上显示各个杆件处在各个位置时的应力应变变化，用各种颜色代表应力应变的大小；通过方案比较模块对所得方案进一步比较，包括与不同杆系的传动机构相比较，或同一传动机构杆长参数不同取值比较，将可选机构进行集成横纵向对比，实时获得供选方案的静动态数据以便综合评价，至此完成多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台的搭建。2.根据权利要求1所述的多连杆伺服压力机传动机构性能分析平台，其特征在于所述机构构型分析模块的具体流程为：开始，选择杆系构型，若选择为四杆机构，则在四杆机构中选择一种四杆机构类型，若不是四杆机构，则判断是否为六杆机构，若为六杆机构，则在六杆机构中选择一种六杆机构类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱瑛，李为民，严杨扬，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12