第42卷第12期 Vol. 42No. 12
爱压技术银
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
机械压力机肘杆式工作机构运动学建模与分析
欣2
杨春红，邵
2017年12月 Dec.2017
（1.长春光华学院机械工程学院，吉林长春130033；2.长春一汽富晟李尔汽车电器电子有限公司，吉林长春130012）摘要：为了分析机械压力机工作机构的运动学特性，
应用矢量方程解析法对曲柄肘杆机构进行了运动学分析，在封闭矢
量图基础上建立了机构的位移方程，推导了对应速度方程和加速度方程，并得到待求量的解析式；采用机构数值分析
法对运动学模型进行了求解分析，设计了运动学方程计算程序框图，
动学方程进行数值求解，并对计算结果进行图形化处理，
用计算结果定量分析工作机构的肘杆摆角极限、设计合理性
基于MATLAB软件编写了计算程序，对非线性运
得到了肘杆摆角以及滑块位移、速度和加速度运动曲线；利
最大滑块行程，
滑块平均速度与标准方差，并验证了曲柄肘杆机构的
关键词：机械压力机；时杆机构：运动学建模；图形化处理；滑块机构 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 12. 016
中图分类号：TG305
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）12-0087-05
Kinematics modeling and analysis on toggle mechanism for mechanical press
Yang Chunhong', Shao Xin?
( 1. School of Mechanical Engineering, Changchun Guanghua University, Changchun 130033, China ; 2. FAWSN LEAR Automotive Electrical and Electronices Co. , Ld. , Changchun 130012, China)
Abstract : In order to analyze the kinematic eharacteristies of working mechanical for mechanical press, the crank toggle mechanism was analyzed on kinematics by the vector-equation analytical method, and the displacement equations of machanism were built based on the closed vector diagram. Then, the velocity and acceleration equations were derived, and the unknown quantities were ob-tained. Next, the kinematics model was solved and analyzed by numerical analysis method, and the block diagram for calculation pogram of kinematic equatioe was designed. Furthermore, the caleulation program was writen based on the software MATLAB, and the numerical solution of these nonlinear motion equations was conducted. Finally, the toggle swing angles, slide motion curves of displacement, speed and acceleration were obtained, and the graphical process for calculation results was conducted. By these graphically quantitative results, such as limitation of swing angles, the maximal displacement of slide, mean velocity of slide and standard deviation, the rationality of design for the toggle working mechanism could be verified.
Key words : mechanical press; toggle mechanism; kinematics modeling: gnaphical processing; slide mechanism
肘杆机构由于具有良好的运动特性和机械效益，在下死点位置其机械效益趋于无穷大，因而被广泛应用于锻压机械、注塑机械和压铸机械等重载装备1-3]。随着大功率交流伺服驱动技术在重载装备尤其是伺服机械压力机上得到广泛应用，与之紧密关联的肘杆运动机构，其运动学特性的精确、快速分析就显得尤为重要[4-6]
本文以机械压力机为应用案例，
重点对其工作
机构曲柄肘杆滑块机构的运动学特性进行理论
收稿日期：20170605；修订日期：20170910 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51607042）
作者简介：杨春红（1982-），女，颈土，讲师万方整据ail：yungch_ch@sina.com
分析与仿真分析，并将理论计算与仿真计算的结果进行对比，以验证理论分析的正确性。
曲柄肘杆滑块机构
图1a所示为某公司商品化肘杆式机械压力机，其工作机构为曲柄肘杆滑块机构，如图1b所示。结构上包括机架、曲柄、连杆、上肘杆、下肘杆和滑块6大构件，属于平面六杆机构：运动副包括转动副和移动副两类，其中，滑块与机架之间为移动副，曲柄与机架、曲柄与连杆、连杆与上肘杆、连杆与下肘杆、上肘杆与机架、下肘杆与滑块之间为转动副；在运动上，曲柄为输人杆件，滑块为输出构件，