第24卷第1期 2016年1月
1004-924X(2016)01-0160-09
文章编号
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
Vol.24No.1
Jan.2016
完全解耦式锻造操作机运动机理与动力学
许允斗1.2，滕志程1，梁晶晶1，朱为国3，赵永生1,2+
（1.燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室，河北秦皇岛066004； 2.燕山大学先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室，河北秦皇岛066004； 3.淮阴工学院江苏省数字化制造技术重点建设实验室，江苏淮安223001）
摘要：为了实现锻造操作机升降运动与水平移动之间的解耦，提出了一种从结构组成原理上实现解耦的锻造操作机机构，并对该机构的运动机理和动力学性能进行了研究与实验验证。首先，基于Hoekens四连杆机构介绍了完全解耦式锻造操作机的结构组成原理；运用螺旋理论工具分析了完全解耦式操作机机构的自由度，对其升降运动和水平移动之间的解耦机理进行了剖析。然后，基于虚功原理建立了操作机机构动力学模型，比较分析了该解耦式操作机机构和典型平行连杆式操作机机构在升降运动和锻造加工过程中的受力性能。最后，研制了该新型解耦式操作机的比例实验模型，采用激光跟踪仪测试了钳杆在升降过程中的水平位移变化量。实验结果表明：在升降运动过程中，钳杆在水平方向的位移变
化量在1mm之内，基本上验证了该完全解耦式锻造操作机能够实现升降运动与水平移动之间的解耦。关键调：锻造操作机；完全解耦；自由度；动力学分析：虚功原理
中图分类号：TG315
文献标识码：A
doi:10. 3788/OPE, 20162401, 0160
Mechanism anddynamicsoffullydecoupledforgingmanipulator XU Yun-dou'-2, TENG Zhi-cheng', LIANG Jing-jing', ZHU Wei-guo', ZHAO Yong-sheng'-2
(1.Laboratory of Parallel Robot and Mechatronic System of Hebei Province,
YanshanUniversity,Qinhuangdao066004，China;
2.KeyLaboratory ofAduancedForging&StampingTechnologyand Scienceof the
MinistryofEducation，YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China;
3.Key Building Laboratory of Digital Manufacturing Technology of Jiangsu Prouince,
HuaiyinInstituteofTechnology，Huaian223001，China） Correspondingauthor,E-mail:yszhao@ysu.edu.cn
Abstract: To achieve the decoupling between the lifting movement and the horizontal movement of a forging manipulator, a kind of manipulator mechanism to achieve the decoupling was presented based on the structural composition principle, and the motion mechanism and the dynamic performance were studied and verified by experiments. Firstly, the composition principle of a fully decoupled forging manipulator was introduced based on the Hoekens four-bar mechanism. The degree of freedom of the fully decoupled forging manipulator was analyzed by using the screw theory, and the decoupling
收稿日期：2015-07-20；修订日期：2015-09-18.
基金项目：河北省自然科学基金资助项目（No.E2014203255）；江苏省高校自然科学研究重大项目（No.
14KJA460001)