开关磁阻电动螺旋压力机及其节能数控研究

【摘要】：螺旋压力机是重要的材料成形设备,广泛应用于金属和非金属材料成型的各种压力加工工艺中。现在使用的机型有摩擦、液压、离合器和电动式等几种,其中,最为普遍应用的机型是摩擦螺旋压力机,存在的问题是摩擦传动、耗能高、人力操作、力能不准确、制件精度差。 本论文对开关磁阻数控伺服系统驱动的螺旋压力机进行研究,初步建立了开关磁阻数控电动螺旋压力机的理论与技术体系,提出了刚性传动结构设计方法,用UG对整机进行了参数化三维建模,并进行了设计分析。根据开关磁阻数控系统频繁正反驱动螺旋工作机构的特性,提出滑块运动的数学模型；分别用ADAMS和Matlab/Simulink对设备进行运动学仿真分析,通过对仿真结果分析,提出了开关磁阻电机运动控制策略,编写了运动控制系统仿真程序；提出了开关磁阻电动螺旋压力机的动力能量系统设计方案,编写了动力系统CAD设计程序。利用所研发的开关磁阻电动螺旋压力机,在实际生产条件下,进行了与摩擦压力机的对比试验。 论文研究结果表明：本论文所提出的开关磁阻电动螺旋压力机结构设计方法解决了电机轴断裂问题。所提出的能量系统设计方案保证了开关磁阻电动螺旋压力机精确打击能量和打击力。根据对设备运动学仿真分析,确定了开关磁阻电机运动控制策略,实现设备运动与打击能量柔性精确数控。通过能耗对比试验分析,得出开关磁阻电动螺旋压力机相比摩擦螺旋压力机节能70%。开关磁阻电动螺旋压力机解决了螺旋压力机长期以来存在的技术难题,对于成形设备的发展具有重要意义。 【关键词】：压力机 螺旋 开关磁阻 数控 节能
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG315.6
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题来源、背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究及应用现状9-10
• 1.3 本课题的主要研究内容和方法10-11
• 1.4 本章小结11-12
• 第二章 开关磁阻伺服系统和螺旋压力机12-22
• 2.1 开关磁阻伺服电机及其控制系统12-16
• 2.1.1 开关磁阻电机结构及其系统构成12-13
• 2.1.2 开关磁阻电机工作原理13-14
• 2.1.3 开关磁阻电机伺服控制系统14-15
• 2.1.4 开关磁阻电机四象限运行方法15-16
• 2.2 螺旋压力机16-21
• 2.2.1 摩擦压力机17-18
• 2.2.2 液压螺旋压力机18
• 2.2.3 离合器式螺旋压力机18-19
• 2.2.4 电动螺旋压力机19-21
• 2.3 开关磁阻电动螺旋压力机的需求分析21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 开关磁阻电动螺旋压力机结构及其参数化建模22-34
• 3.1 开关磁阻电动螺旋压力机的结构及设计22-24
• 3.1.1 开关磁阻电动螺旋压力机结构22-23
• 3.1.2 开关磁阻电动螺旋压力机工作原理23-24
• 3.2 开关磁阻电机刚性传动的设计与分析24-28
• 3.2.1 等强度原则25
• 3.2.2 刚性连接打击瞬时电机轴负载扭矩25-26
• 3.2.3 计算实例26
• 3.2.4 摩擦安全联接装置26-28
• 3.3 开关磁阻电动螺旋压力机参数化建模28-32
• 3.3.1 开关磁阻电动螺旋压力机主要技术参数28
• 3.3.2 开关磁阻电动螺旋压力机主要部件参数化建模28-31
• 3.3.3 开关磁阻电动螺旋压力机装配31-32
• 3.4 基于CAD的转动惯量分析32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 开关磁阻电动螺旋压力机数控运动仿真分析34-46
• 4.1 ADAMS运动仿真34-41
• 4.1.1 基于ADAMS的设计流程34-35
• 4.1.2 ADAMS运动仿真方案设计35-37
• 4.1.3 ADAMS运动仿真模型建模37-40
• 4.1.4 ADAMS运动仿真分析40-41
• 4.2 Matlab/simulink运动仿真41-45
• 4.2.1 Matlab/simulink软件应用41
• 4.2.2 Matlab/simulink运动仿真方案设计41-43
• 4.2.3 Matlab/simulink运动仿真模型建模43-44
• 4.2.4 Matlab/simulink运动仿真分析44-45
• 4.3 运动仿真结果分析45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 开关磁阻电动螺旋压力机力能系统设计与分析46-55
• 5.1 开关磁阻电动螺旋压力机动力系统程序设计46-50
• 5.1.1 程序设计原理46-47
• 5.1.2 程序设计方法47-49
• 5.1.3 程序计算实例49-50
• 5.1.4 程序计算实例结果分析50
• 5.2 开关磁阻电动螺旋压力机运动控制系统程序设计50-53
• 5.2.1 程序设计原理50-51
• 5.2.2 程序设计方法51-52
• 5.2.3 程序计算实例52-53
• 5.2.4 程序计算实例结果分析53
• 5.3 本章小结53-55
• 第六章 开关磁阻电动螺旋压力机能耗实验研究55-59
• 6.1 能耗实验方案55-57
• 6.1.1 摩擦螺旋压砖机能耗实验55-56
• 6.1.2 开关磁阻数控电动螺旋压砖机能耗实验56-57
• 6.2 能耗对比57-58
• 6.3 能耗实验结果与分析58
• 6.4 本章小结58-59
• 第七章 结论与展望59-61
• 7.1 结论59-60
• 7.2 展望60-61
• 参考文献61-66
• 在学期间公开发表论文情况66-67
• 致谢67-68
• 附录68-73

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