动态夹持力建模及夹持过程控制研究

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1、中南大学硕士学位论文重载夹持机构动态夹持力建模及夹持过程控制研究姓名：刘松柏申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：邓华20090505摘要目前，关于重载锻造操作机夹持机构的承载能力的研究较少，一般都只局限于通过计算钳口静态时处于垂直和水平状态夹紧锻件所需夹持力，然后通过简单的钳臂力矩公式计算出驱动力，该方法忽略销轴摩擦力矩，角位移、角速度和角加速度对提供的夹持力的影响，在工程应用中误差较大，对夹持过程的控制更少提及。本文针对上述问题开展研究，主要研究内容如下：通过对锻造操作机压杆式夹持机构、长杠杆式夹持机构和短杠杆夹持机构分别进行动力学建模，考虑夹持机构角位移、角速度、销轴摩擦系

2、数和锻件半径对其的影响，分析动态力传递规律，建立夹持机构提供的动态夹持力模型，并分析在变工况的情况下，钳口夹紧锻件所需的动态夹持力，对夹持机构的承载能力进行量化分析。采用ADAMS软件，对压杆式夹持机构进行虚拟样机仿真，仿真结果与所建数学模型计算值基本吻合。对实际短杠杆夹持机构进行夹持力实验，数学模型计算值、ADAMS仿真值与实验数据基本吻合。根据夹持机构的动力学模型得到夹持锻件的驱动力，设计夹持液压驱动回路，建立插装式比例节流阀模型、阀控非对称模型及液压缸活塞与钳口的运动方程；根据已建立的机构动态夹持力模型，确定夹持机构在夹持过程中的负载方程及钳口需要的夹持力，对液压缸活塞位移进行控制

3、，达到缓冲夹持过程中的碰撞冲击和提高夹持效率的目的。关键词：重载夹持机构，动态夹持力，夹持液压系统，PID控制ABSTRACTFewstudieshavebeendoneonthe10ad．carryingabilityofthegrippersforlarge-scaleheavydutyforgingmanipulators．Inpreviousstudies，onlythemechanicalmodelofthetongforcebetweenthejawsandtheworkpiecewasgivenunderstaticconditionswhenthejawsareinthe

4、horizontalorverticalposition．Thenasimplemomentformulawasusedtoderivethedrivingforce．Thepreviousmethodsmayleadtoalargeerrorintheengineering。application，becausetheeffectsofthefrictionmoment，theinertiaforceandtheangulardisplacementwereignored．Themainstudiestosolvesuchproblemsareasfollows：Themechanic

5、almodelsofthedynamictongforcearebuilt．inwhichtheeffectsofthefrictionmoment，theinertiaforceandtheangulardisplacementareconsideredbasedonthepushbar,10ng1everandshortlevergrippersandanalysesthetransferofdynamicforceinthegrippersisanalyzed．Thenthedynamicmechanicalmodelofthetongforcebetweenthejawsandt

6、heworkpieceunderdifferentworkingconditionsiSbuilt．Thus，thequantitativeanalysisoftheload—carryingabilityofthegripperscanbedonebasedonthebuiltmodels．DynamicsimulationsareperformedbythedynamicsimulationsoftwareADAMSforthegrippermechanism．Thecomputationalresultsofthemechanicalmodelareinagreementwitht

7、hesimulationresultsofADAMS，provingthatthemechanicalmodeliSreasonable．Inaddition，thetestresultsofashortlevergrippingmechanismfittheADAMSsimulationresultsandmodelcomputationalresultswell．Basedonthedrivingforceobtainedbyt