Учебник - КШО - Живов (1031225), страница 94
Текст из файла (страница 94)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КУЗНЕЧНОШТАМПОВОЧНЫХ МАШИН24.1. Кривошипные прессыПроектирование многозвенных исполнительных механизмов.Проектирование многозвенных исполнительных механизмов кривошипныхпрессов включает в себя:1) синтез кинематической схемы;2) предварительное назначение ее параметров, т.
е. размеров элементов и ихисходных положений;3) корректировку параметров кинематической схемы до получения желательных значений параметров закона движения ползуна.Решение двух первых задач носит творческий характер и опирается на существующий опыт проектирования, общетехнические представления и интуицию проектировщика (см. § 2.5). Решение третьей задачи поддается формализации, а подходы к нему одинаковы для механизмов с любой кинематическойсхемой.
При этом к результатам проектирования на первых двух этапах непредъявляют высоких требований в отношении их качества. Нужно получить лишь работоспособный вариант, который будет улучшен при решениитретьей задачи.504Глава 24. Проектирование кузнечно-штамповочныхмашинСписок значений параметров закона двиL3,a3жения ползуна определяется назначением механизма. Исполнительные механизмы приLl,alжимных ползунов листоштамповочных прессовдолжны обеспечивать необходимые значенияхода ползуна, угла опережения прижимногоL8,a8ползуна, продолжительности выстаивания в нижнем положении, отхода ползуна от крайнегоL9,a9нижнего положения во время выстаивания,а многозвенные главные исполнительные механизмы самих прессов - необходимый ход и минимальную скорость ползуна при деформировании заготовки.Рис.
24.1. Кинематическая схемаПроектирование многозвенного исполни ветви главного исполнительноготельного механизма рассмотрим на примере механизма четырехкривошипноглавного исполнительного механизма четы- го листоштамповочного прессарехкривошипного листоштамповочного пресса простого действияпростого действия (рис. 24.1).
Исполнительныймеханизм показан в положении, соответствующем положению ползуна в концехода вниз. Ход ползуна пресса 5тах ==0,8 м, начало деформирования соответствует перемещению ползуна на 0,85'тах = 0,64 м.Предварительно назначенные параметры кинематической схемы и обозначения элементов на топологии (рис. 24.2) приведены в табл. 24.1. Угловые положения элементов L6, L7 и L8 являются зависимыми от других параметров ивычисляются через них по тригонометрическим зависимостям.
Вращение кривошипа механизма воспроизводится источником фазовой переменной типа потенциала (элемент W1), в данном случае угловой скорости (см. рис. 24.2).Вывод результатов моделирования осуществляется индикаторами «ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЗУНА» и «СКОРОСТЬ ПОЛЗУНА». Согласно результатам моделирования (рис.
24.3, а), максимальная скорость ползуна на этапе рабочего ходаравна 0,542 м/с, минимальная - 0,425 м/с. Задачу корректировки параметровкинематической схемы можно поставить и решить как задачу безусловной оптимизации. Критериями оптимизации приняты максимальная скорость ползунана участке рабочего хода и отклонение его полного хода от заданного. Целевуюфункцию формируют как аддитивный критерий со следующими весовымикоэффициентами при частных критериях: 0,00001 для максимальной скоростиползуна на участке рабочего хода и 0,99999 для отклонения полного хода ползунаот заданного. В качестве параметров оптимизации принимают длины элементовкинематической схемы и их начальные угловые положения.
Оптимизацию осуществляют методом Нелдера-Мида. Согласно результатам моделирования (рис. 24.3, б),максимальная скорость ползуна на этапе рабочего хода стала 0,416 м/с, что в 1,3 раза505ОАЭ : КА4(И0 ШЫ^Шт ii^/r|Mifi^ <шт Шшшш0ГЮ1»АЭ»СЦЭ*ТРИ}«А1/1й№И90ШИП«Ш1 Biiiiiilfc\mfi^mv^ \2(по^од^кз;ШАРНИР 23} t^mo фройь{СТА;^llgiРис. 24.2. Топология ветви главного исполнительного механизма четырехкривошипного листоштамповочного пресса простогодействия1Са4040 STEP4 ; O^oaiwcШШШ!:!5ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЗУНА; СКОРОСТЬ ПОЛЗУНА-1.-5и 8551Jlnipiv^rkjizoomf [^Ка4040 STEP4.-I. ^1МЗ.§ш%ш%^)....,.ОупаимеШИШ;-^#да''c-il^'':Шшwш.- Ш Ф - tmmnm:о1!51V\.ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ПОЛЗУНА<\ ж,\ т;СКОРОСТЬ ПОЛЗУНА/|У '1соо"ПЕРЕМЕЩЕНИЕ П0'ЛЗУНД|^СКОРОСТЬ ПОЛЗЖА1^fП"х:7 •1- -- Шш<^:-%",;{j^- ^..^-г_>:г5 =^^mej:3 ----;^^^W9^W^P}1 1.^..,^...^.....^..^ш.^.^.^.„Л-^х^йалаЕшшш.™^^11_.--: '-' '--"°: -- J l J i l fРис.
24.3. Результаты моделирования работы ветви главного исполнительного механизма при исходных значениях его параметров (а) и после оптимизации (б)РазделVI. АВТОМАТИЗЛЦИЯПРОЕКТИРОВАНИЯКШМТаблица 24.1. Параметры кинематической схемы и обозначения элементовна топологии ветви главного исполнительного механизмалистоштамповочного прессаОбозначениена рис.
24.1Длина, мНачальное угловоеположение, радОбозначение на топологииL1L2L3L4L5L6L7L8L90,1901,2350,3740,4101,3620,6700,5800,7600,6602,3072,6354,6514,6515,8163,972КРИВОШИП 1ПОВОДОК 2ПЛЕЧО КОРОМЫСЛА 3ПЛЕЧО КОРОМЫСЛА 4ПОВОДОК 5ПОВОДОК 6ПОВОДОК 7ПОВОДОК 8ШАТУН 9меньше исходной. Оптимизация выполнена за 139 шагов. Значения параметровмеханизма, которые получены в результате оптимизации, приведены в табл. 24.2.Описанный подход сохраняется для многозвенных исполнительных механизмов любой структуры и сложности.
Отличия в решении третьей задачи проектирования многозвенных исполнительных механизмов иной структуры будут связаныс формированием целевой функции в соответствии с требуемыми служебнымисвойствами механизма и назначением прямых и функциональных ограничений.Таблица 24.2. Значения параметров механизма после оптимизацииОбозначениеэлементана рис. 24.1L1L2L3L4L5Длина,0,1901,4030,3740,3981,362Начальноеугловоеположение, радОбозначениеэлементана рис. 24.1Длина,мНачальноеугловоеположение, рад2,3072,2984,6514,6515,816L6L7L8L90,6700,5800,7600,6601,6810,3815,6493,972Основной задачей при проектировании исполнительных механизмов относительно простой структуры (кривошипно-ползунных, кривошипно-коленных,кривошипно-шарнирных и др.) является кинематический анализ.
Ее решениеявляется составной частью решения задачи проектирования многозвенных исполнительных механизмов кривошипных прессов, которое рассмотрено выше.Проектирование кулачковых механизмов. Математическое моделированиепозволяет отказаться от поиска наилучшего закона движения толкателя кулачкового механизма среди ограниченного множества таких законов и решить задачусинтеза профиля кулачка в общей постановке: найти оптимальный профиль ку508Глава24, Проектирование кузнечно-штамповочныхмашинлачка по выбранному критерию или их совокупности.
Для этого конструктивный профиль кулачка задают в полярной системе координат значениямиугловых координат, которые отсчитывают от точки, принятой в качестве начальной, и их радиусов-векторов. Координаты вводят как параметры математической модели кулачкового механизма KULMD. Участки профиля междуточками, задающими конструктивный профиль кулачка, определяются кубическими сплайнами:р/ = р/о + р/ i(a - а/о) + р/2(ос - a/of + р/з(а - а/о)^при а/о <а<а(/+1)о,где р/, а - текущий радиус-вектор и угловая координата какой-либо точки профиля кулачка; р/о, р/ь Р/2 и р/з - коэффициенты сплайна; / - порядковый номеручастка профиля между соседними точками, задающими профиль; а/о - начальная точка /-Г0 участка профиля.Сплайны рассчитываются в математической модели кулачкового механизмаиз условия непрерывности функции, описывающей весь профиль кулачка, а такжепервой и второй ее производных по угловой координате и используются для вычисления в модели координат точек контакта (при его наличии) ролика с кулачком.
Весь профиль кулачка в общем случае состоит из участков постоянногорадиуса и рабочих участков. Основой методики синтеза профиля кулачка являетсяего оптимизация на каждом из рабочих участков по одному или нескольким критериям. Первоначально каждый из оптимизируемых участков задают крайнимиточками. Затем выполняют моделирование.Оптимизируемый участок делится в угловом отношении пополам с получением при этом новой точки участка. По коэффициентам сплайна вычисляется радиус-вектор этой дополнительной точки. Проводится оптимизацияпрофиля по выбранному критерию с принятием новой точки в качестве управляемого параметра. Каждый из участков, полученных при делении рабочегоучастка, вновь делится пополам с образованием новых точек профиля - второйэтап оптимизации.
На этом и последующих этапах радиус-векторы всех новыхточек принимаются в качестве управляемых параметров. Каждый следующийэтап оптимизации выполняется после очередного деления участков. Синтезпрофиля кулачка проиллюстрируем на трех примерах.1. Найти профиль кулачка привода механизма выталкивателя штамповочного автомата, обеспечивающий минимальное значение контактных сил в парекулачок - ролик и повышающий долговечность механизма. Кинематическая схема механизма приведена на рис. 24.4.Синтез профиля кулачка выполним с помощью математической модели механизма. Соответствие элементов кинематической схемы и топологии механизма(рис. 24.5) показано в табл.
24.3. Для оптимизации профиля кулачка используемметод Гаусса-Зейделя.509РазделVI. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КШМ1234Рис. 24.4. Кинематическая схема механизмавыталкивателя штамповочного автомата:1 - кулачок; 2 - подшипник ролика; 3,9 — толкатели;4 - подшипниковая опора толкателя; 5 - рычаг;6,8- шарниры; 7 - поводокНа рис. 24.6 приведены результаты моделирования рабочего хода механизмавыталкивателя до и после оптимизации профиля. Максимальное значение контактной силы в паре кулачок - ролик для найденного профиля кулачка составило518,09 Н.Таблица 24.3. Соответствие обозначений элементов механизма выталкивателяна кинематической схеме и топологииПозиция нарис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
