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全自动平压平模切机模切机构特性分析及结构优化设计

作　者: 余俊
导　师: 杨明忠
学　校: 武汉理工大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: 模切机构运动学特性共轭凸轮机构 ADAMS
分类号: TB486
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着包装工业的迅猛发展,市场对高性能模切机的需求量日益剧增。但是,从市场上现有产品来看,国产模切机产品在加工速度、加工精度、工作稳定性和可靠性上都与国外的先进产品存在着较大的差距,市场大部分被国外产品占有,提高国产模切机产品质量迫在眉睫。模切机构作为模切机的核心部分,其机械运动性能的好坏对模切机的整体工作能力及性能起着至关重要的作用。因此,对模切机构的工作原理、运动学特性进行深入研究是提高模切机工作能力及性能的关键,对模切机构进行科学、合理的优化设计是提高我国模切机产品市场竞争力的根本措施。本课题结合唐山玉印公司的现有某型号模切机产品,对其双肘杆驱动机构进行了系统的运动学理论分析,并基于改善机构的运动学特性及模切工艺质量的目的,建立了新的共轭凸轮驱动机构设计方案,运用现代设计方法对其结构进行了全面的创新优化设计,在满足模切精度的前提下,将模切机构的工作速度提高到7500转/时,并相应提高了模切机的整体工作性能。论文的主要工作内容和研究结果有以下几点：首先,针对现有模型号模切机产品,对其模切机构建立了数学模型,运用了复数矢量法对其运动进行了精确求解,得到了双肘杆各构件的运动方程,并通过MATLAB编写程序得到了模切机在最高工作速度(6000转/时)时机构各杆件的位移、速度、加速度变化曲线图。根据双肘杆机构的运动特性曲线,得出了影响模切机构性能的主要因素及其影响方式。其中,模切平台、连杆、上肘杆的加速度运动规律对模切机性能的影响最大,它们在运动过程中所具有的峰值加速度产生较大的冲击载荷,且模切平台的运动规律不符合模切工艺要求。基于改善机构的运动学特性及模切工艺质量的目的,以模切平台的改进加速度运动规律为设计准则,对双肘杆机构的结构进行了全面优化设计,建立了以共轭凸轮驱动代替曲柄驱动的设计方案,并通过MATLAB对共轭凸轮机构进行了精确反求设计,并且得到了共轭凸轮的精确轮廓。最后,通过ADAMS对优化设计后的共轭凸轮驱动机构进行运动仿真分析,得到了新机构中各构件的位移、速度、加速度变化曲线,并通过对比发现,共轭凸轮驱动机构在设计工作速度(7500转/时)时的运动特性更有利于提高机构的运动精度、更符合模切工艺要求,使之结构更加简单紧凑、从而更加有效的提高了模切机构的工作能力及性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 概述  9
  1.2 平压平自动模切机简介  9-10
  1.3 模切机的国内外发展现状及趋势  10-12
    1.3.1 国内研究现状  10-11
    1.3.2 国外研究现状分析  11-12
    1.3.3 存在的问题  12
  1.4 课题来源及研究对象  12-13
  1.5 课题研究的目的及意义  13-14
  1.6 课题研究思路及内容  14-16
第2章模切机双肘杆驱动机构的运动特性分析  16-27
  2.1 双肘杆机构的机构分析  16-17
  2.2 机构自由度计算及杆组划分  17-18
    2.2.1 自由度计算  17-18
    2.2.2 杆组划分  18
  2.3 机构的运动学分析  18-19
  2.4 模切机构的运动学计算  19-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章基于MATLAB的机构运动求解及分析  27-38
  3.1 MATLAB应用简介  27
  3.2 机构运动求解  27-35
  3.3 机构运动规律分析  35-36
  3.4 模切质量影响因素分析  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章模切机构的创新优化设计  38-61
  4.1 模切机构优化设计依据  38
  4.2 模切机构优化设计  38-49
    4.2.1 机构选择  38-39
    4.2.2 凸轮机构特点  39
    4.2.3 凸轮结构结构形式的确定  39-42
    4.2.4 凸轮机构从动件运动规律设计  42-45
    4.2.5 从动件系统优化对象的选择  45
    4.2.6 下模切平台的运动曲线形式的确定  45-46
    4.2.7 下模切平台的运动曲线的设计  46-49
  4.3 凸轮轮廓的反求设计  49-60
    4.3.1 坐标变换法  49-50
    4.3.2 滚子摆动从动件主凸轮轮廓的求解  50-53
    4.3.3 滚子摆动从动件回凸轮轮廓的求解  53-54
    4.3.4 滚子摆动从动件共轭凸轮轮廓求解的通用公式  54-55
    4.3.5 共轭凸轮的主、副凸轮安装角  55-56
    4.3.6 基于目标从动件运动规律的共轭凸轮轮廓求解  56-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章共轭凸轮驱动机构的运动学仿真分析  61-71
  5.1 共轭凸轮驱动机构的运动学仿真  61-69
    5.1.1 ADAMS功能简介  61
    5.1.2 基于ADAMS的共轭凸轮机构动力学仿真分析  61-69
  5.2 模切驱动机构结构优化前后的对比分析  69-70
  5.3 本章小结  70-71
第6章总结及展望  71-73
  6.1 总结  71-72
  6.2 研究成果和创新点  72
  6.3 展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-75

全自动平压平模切机模切机构特性分析及结构优化设计

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