[发明专利]包络成形装备全旋量刚柔耦合动力学建模与变形预测方法

权利要求书

1.一种包络成形装备全旋量刚柔耦合动力学建模与变形预测方法，包络成形装备为六支链并联运动构型，每个支链包含电机、滑块、上球铰、连杆和下球铰，六支链与动平台相连接，动平台上安装包络模，六支链上电机驱动对应的滑块和连杆协调运动，使包络模做空间包络运动，坯料放入凹模中，凹模带动坯料向上做直线进给运动，其特征在于，动力学建模与变形预测方法通过集中质量法将连杆和滑块简化为双质量弹簧系统，将动平台简化为单中心集中质量-六圆周分布集中质量十二弹簧并联系统，通过运动旋量表征各连接副的刚体大位移，通过变形运动旋量表征各弹簧的变形位移，最终将质量矩阵和转动惯量耦合建立广义质量矩阵，进而建立装备全旋量表征刚柔耦合动力学方程并实现装备变形预测，该方法包括以下步骤：

S1、建立包络成形装备的运动和受力条件；

S2、建立滑块的力-位平衡方程；

S3、建立连杆的力-位平衡方程；

S4、建立动平台的力-位平衡方程；

S5、建立包络成形装备整体刚柔耦合动力学方程。

2.根据权利要求1所述的包络成形装备全旋量刚柔耦合动力学建模与变形预测方法，其特征在于，在所述步骤S1中，包络成形装备各滑块的驱动力用力旋量表示，由于驱动力方向固定，按式(1)表达为：

式中，为驱动力的大小；

包络成形装备动平台所受的外载荷用力旋量W_l表示，对于定点包络成形运动，外载荷按式(2)计算：

式中，F_l为动平台所受的总成形力矢量，T_l为动平台所受的成形力矩矢量，r_l(θ)为成形力等效作用点的位置矢量，r_l为成形力等效作用点的半径，θ为成形力等效作用点的角度，F_l为动平台所受的总成形力的大小，T_l为动平台所受的总成形力矩的大小；

滑块、连杆下球铰、连杆上球铰的运动分别用运动旋量表示，其对应的约束力旋量分别用力旋量表示；各滑块均被等效为两集中质量单元，其质量分别为M_a和M_ak，两质量单元通过弹簧连接，弹簧的弹性力和阻尼力分别为弹簧的刚度变形用旋量表示，两质量块的坐标系中心分别设置在滑块的初始点和滑块上球铰中心；各连杆均被等效为两集中质量单元，其质量分别为M_b和M_bk，两质量单元通过弹簧连接，连杆弹簧的弹性力和阻尼力分别为弹簧的刚度变形用旋量表示；包络成形装备动平台被等效为一个中心质量单元和六个完全相同的圆周分布质量单元，质量设为M_ck和M_c，中心质量单元和圆周质量单元间通过径向弹簧连接，径向弹簧的弹性力和阻尼力分别为各相邻的圆周质量单元通过周向弹簧连接，各周向弹簧的弹性力和阻尼力分别为