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平压平模切机动平台共扼凸轮驱动机构的分析研

作者: admin 时间:2019-08-20 来源:未知
摘要:1.本站不包管该用户上传的文档完备性,不预览、不比对实质而直接下载爆发的懊悔题目本站不予受理。 分分类 号号号 UUU D CCCCC 密密 级级级 学学 号号 0 6 0 82 2 0 10 8 7 111 、砂瞬争了,...

  1.本站不包管该用户上传的文档完备性,不预览、不比对实质而直接下载爆发的懊悔题目本站不予受理。

  分分类 号号号 UUU D CCCCC 密密 级级级 学学 号号 0 6 0 82 2 0 10 8 7 111 、砂瞬争了,去军 硕 士 学位 论 文 学 科 名 称 : 学 科 门 类 : 指 导 教 师 : 申 请 日 期 : 独 创 性 声 明 继承祖 邦优 良品德古代和学校的苛谨学风把稳 说明: 自己所呈交的学位论文是我 小我正在导师领导下举行 的研 究办事及获得 的收获 。尽我所知 ,除特地加 以标注和叩谢 的地方外 ,论文 中不包蕴其他人 的研 究收获 。与我一 同办事 的同志对本文所研 究的工 作和收获 的任何孝敬均 己正在论文 中作 了真切 的说 明并 已叩谢 。 本论文及其干系原料若有不实之处 , 由自己承当齐备干系负担 ? 肠 刃 一 , , , 论文作家具名,」兰匕川鱼一 工”叮年 乡月梦 日 学位 论文应用授权 声 明 了卉 山 _ _ _ _ … ‘_ _ _ ‘… ‘一、一 .‘ ‘ . . - 一 ‘二 、 二 ~ 、一、 自己 ‘丛 匕扁虹兰巴正在 导师 的指 导下创作完工卒业论文 。自己 已通过论文 的答辩 , 并 依然正在 西安理工大学 申请博士 / 硕 士学位 。自己作 为学位 论文著作权具有者 ,允诺 授权 西安理工大学具有 学位 论文 的个人应用权 ,即 : )l 已获学位 的研 究生按学校规 定 提 交 印刷 版 和 电子 版 学位 论文 ,学校 可 以采 用 影 印、缩 印或其他 复制措施 保留研 究生 上交 的学位论文 ,可 以将 学位论文 的完全或个人 实质编入相合数据库举行检索 ; )2 为 教学和科研 宗旨,学校 可 以将 公然 的学位 论文或解密后 的学位论文动作 原料正在 藏书楼 、 原料 室等场面 或 正在 校 园 网上 供 校 内师 生 阅读 、浏 览 。 自己学位论文完全或个人 实质 的公告 (网罗登载 ) 授权西安理工大学研 究生部办 理 。 (保 密 的学位 论 文 正在 解 密 后 ,适 用 本 授 权 说 明 ) 论文作家签“:狂琐肚~ 导师签“泣妙胜放 沙)年;月咖 摘 要 论 文题 目: 平压平模切机 动平 台共扼 凸轮驱动机构 的阐述研 究 学科专业 : 制浆制纸工程 (印刷 工程 ) 研 究 生 : 陈 凯 签 名 : 指 导西宾 : 成 刚虎 教化 签 名 : 摘 要 主动平压平模切机 是 印刷包装行业 中紧急 的外 面整饰 加工 设置 。动平 台驱动机 构是平 压平模切机 的症结 办事部件 ,其性 能直接 影 响模切 工 艺 ,裁夺产 品的质地 ,反 映呆板 本 身 的优 劣 。本 论文正在剖 析传 统 曲柄肘杆机 构 的运 动和动力特点根源 上 ,提 出采 用共扼 凸轮驱 动平 台的计划 ,并对其进 行 打算 、阐述 与研 究 ,从 更正运 动特点入手将 其 与传 统机 构举行 对 比阐述 ,并操纵计较机 辅助 打算本事 斥地 出动平 台驱动机 构 的选 型阐述 软件 。 本论文 的重要办事网罗如下 实质 : ()1 对 曲柄 肘杆机构举行运动学阐述 ,连接模切工艺 ,把握机构 的运动蜕化顺序 ; 利 用达 朗贝尔 道理对 曲柄肘杆机 构进 行径态静 力阐述 ,把握相 合构件 的受力情 况 。 (2) 提 出几何封 闭共辘 凸轮驱动动平 台的运动办法 ,采用适当 的运动顺序 ,举行 了共 扼 凸轮轮廓 的反求 打算研 究 。 ()3 依照 高副低代 的道理 ,阐述正在 不 同运动顺序 下动平 台的运 动特点 ,并 与原机 构 的 运动特点进 行对 比,揭 示新机 构对 更正模切 历程 的影响 。 (4 ) 树立 了凸轮一 从动件机 构 的动 力 学模 型 ,对 凸轮机 构 的动态特 性举行 阐述 。阐述 结果外 明 :机 构 的办事频 率远 小于编制 自正在振动 的频率 ,办事端 的动态 反映 亲切 静态运动 顺序 ,无 需进 行 高速 动态校 核 。 ()5 利 用 V C 与 M AT L A B 编制 了动平 台驱 动机 构 的选 型分 析演 示 界 面 。 通 过课题研 究 ,完工上述 办事 ,达 到估计 标的 ,动平 台共扼 凸轮 驱动机 构 可能 满意模 切 工 艺 的需求 并正在 一 定水准 上起 到 革新影响 。 症结 词 : 动平 台驱动机 构 ; 共辘 凸轮 驱动 ; 动 力 学模 型 : 选 型分 析 A b s t r a C t T itlG : R E S E A R C H O N T H E C O N J U G A T E C A M ·D R IV !N G M E C H A N IS M O F T H E D IE 一C U T T IN G M A C H !N E ’5 M O V IN G P L A T F O R M M aj o r:P u lP ing a n d P aP erm ak ing E n g in eerin g (P rinting E ng in eering ) Nam e:KaieHEN signature:趣 ~塑互竺 ,ns,u『c,o :『p O『,·Ganghu “HENG s g‘na,u e『:孕黔色编梦 A b s tFa C t Th e rdi v in g m eeh 耐 sm o f th e m o v in g P lat of mr 15 th e k ey eo m P o n eni o f th e d ie一eut tin g m a ehi n e . Its uf n ctio n P lay s na im P o rt nat ro le o n th e d ie一eutt in g teehn o lo g y na d d e e id e s th e quality of the Pro ud ets,thu s re fl ects ht e m ac hi ne,5 P erof mr na ee. T houhg na alZy ni g on th e oc nv en tio n al ud al 一eht wo 七 ra m ehc na ims ,ht e p Pa re p ut of 俐 ra d a n we shc me e no ht e d es ing o f the 面 v ing m echna ims ,w hi eh use the eonj ugat e ema in stead. Th en gi ve a eom Pra e on the m o v in g eh raa etrei stie s b ewt ene wt o d ifl七reni ki n d s ’m eeh 而 sm . T h e P Pa er in e lu d e s th e k ey P o int s d o n e as of llo w s : (1)A ecord ing to d ie一cutting teeml o logy,m otion na alys is ofht e dual一elbow 一bra m eeh耐 sm 15 d o n e na d th e m o v in g eu rv e 15 a eq u ired ; th en ,of re e eh ra ac teri stie s o f ht e k ey eo m P o n en ts 15 na a lZy ed . (2)T he eonj ugat e ema 一rdi v ing m eehnai ms 15 Pro Posed.B y choosing ad Pa tive m ovni g law , the desing on the eonj u gat ing ema 15b eing resera ehed na d the eontour ofht e ema 15 deseribed. (3)A eeord in g to ht e of mr u la of h ihg er Pair sub stiut te equ ivalne t link age in stead ,th e P lat of mr ’5 m o v in g eh raa cteri stie s u n d er d iffe re n t m o tio n lwa s 15 na a lZy ed na d e o m P ra ed w iht the ori gi nalm eehha sm ,then ht e im Pac tion on the die一eutting teehn o logy 15 diseu ssed. (4)K inetie m odel of ht e ema 一of llow er m eeh na ism 15 estba lihs ed ,na d of ree ch ra aeteri sties 15 na a lyz ed . ft 15 in d ieat ed ht at th e cma m ech an ism ’5 w o rk rf eq u en cy 15 sm a ller th na th e sy stem ’5 rf ee v ib rat io n rf eq u ne cy, 50 th a t th e w o rk en d ’s d 邓 ma ie re sP o n se h a s little d iffe ren ee w iht th e stat ie m o v in g re g u la tio n na d n eed n o t to b e rev ised af rt h er. (5)T h e choo sin g na d na alZy ing of mr u la of ht e dri v ing m eeh na ism of th e m ov ing P latof mr 15 eo m P iled b y u sin g V C na d M A T L A B to o ls so ft w ra e . T hr o u g h re serac h ,th e of llo w in g w o rk 15 d o n e na d th e g o a l 15 a lm o st ac h iev ed . It 15 ind icat ed ht at ht e eonj u gat e ema 一driv in g m eehna ism eou ld sat isyf the die一euttin g techn o logy na d ev en ad v na e e it. 入 西安理工大学硕士学位论文 w ord s:D riv ing m ehc 耐 sm of ht e m ov ing P lat of mr :C onj ugat e ema 一壁 v ing m echna ism : 兀 n etie m o d e l;P att me na a lys is 目 录 目 录 摘 要 …… A B S T R A C T 录 绪论 1.1 平压平模 切机概述及 其 进展趋 势 1.2 动平 台驱动机 构 的发浮现状 1.3 本课题 的研 究 宗旨 1.4 本课题 的研 究 实质 曲柄肘杆 驱动机 构 的运动及 动 力特点 阐述 ……,……,……5 2.1 曲柄双 肘杆 机 构 的运 动特 性 阐述 ……,,……,……5 2.1.1 位移 分 析 ……,.,……5 2.1.2 速率 、加快率 阐述 ……,……6 2.1.3 运动仿真 与运动特 性阐述 ……6 2. 2 曲柄双肘杆机构 的动 力特 性阐述 ……,……9 3..1111111卜 2.2.1 机构 的动态静 力阐述 二,…… 2. 22. 机 构 的弹性 动力学阐述 …… 2 .3 小结 ……,..… 3 共扼 凸轮驱动 机构 的打算 与运动特点阐述 …,…… 3.1 共扼 凸轮机 构 的机合特点 …… 3.2 共扼 凸轮 驱动机 构 打算 中的本事 症结 ……,.…… 3.2.1 凸轮机 构 打算 的 实质 …… 3.2. 2 从动件 运动顺序 的采用及确 定 ……,…… 3.2.3 共扼 凸轮 根本尺 寸 具体 定 ……,.…,……..‘… 3.24. 共扼 凸轮 外面及 实 际轮廓 具体 定 ……,…… 3.3 共扼 凸轮 驱 动机 构 的运动特 性优 势分 析 ……,……,…… 3.3.1 共扼 凸轮 驱动机 构 的矢量 合连阐述 …… 3.3.2 共扼 凸轮 驱动机 构 的运动特点优 势分 析 ……,…… 3.4 小结 …… 4 动 平 台共扼 凸轮 驱 动 机 构 的动 力 学研 究 ……,…… 4 .1 凸轮机 构 动 态 打算 二,……,…… 4. 2 凸轮 一从 动 件 编制 的动 力 学模 型 的修 立 及 分 析 ……,… 4. 2.1 构件 等 效动 力学模 型 ……,……,…… 4. 2. 2 共扼 凸轮驱动机 构动力 学模 型 的树立 …… 4. 3 形封 闭共扼 凸轮 机 构 的动 态特 性 ……,…… 4. 3.1 形 封 闭 凸轮 轮 廓 与 从动 件 的 间 隙振 动 …… 4. 3.2 革新 间 隙振 动 的方 法 …… 4. 4 小 结 ……,…… 5 动 平 台驱动 机 构 参 数 化 设 计 界面 开 发 …… 5.1 斥地 工 具 简 介 …… 5.2 软件 功 能需求 分 析 及 构成 机合 …… 5.3 参 数 化 界面 设 计 ……,…… 西安理工大学硕士学位论文 5.4 小结 ……,……44 6 总结与瞻望……45 6.1 重要 结论 ……,……,……45 6. 2 存 正在 亏损 与瞻望 ……46 致 谢 ……,.,,.47 参考 文 献 ……,……,.,……49 正在校 学 习期 间揭晓 论 文 ……51 第 1 章 绪论 1 绪 论 模 切机 是 印刷包装 工业 顶用来进 行模切压 痕 的外 面整饰 加 工 设置 。卧式 主动平压 平 模 切机 是使用 最 为平凡 、 主动化水准 和 技 术含 量较 高 的机种 之 一 。 1.1 平压 平模 切机 概 述及 其 进展趋 势 卧式平压平模切机 总体 机合 与单 张纸胶 印机犹如 ,整机 由纸板 主动输入 系 统 、模 压 部 分 、纸板输 出个人 以及 电气节制 、刻板传 动等 个人构成 。其 办事 道理 是输纸机通过送 纸 部 件将 纸 张送 入 前规和侧规 定位 ,再 由牙排将纸 张送 到模 切机 构进 行 二 次定位进 行模 切 ,模 切 后 再 由牙排投递清废机 构 ,清废 后 再进入 收纸 部 ,从而完 成模 切 功课 川。 世 界上 主动模 切 烫 印设置 的创制 商重要集 中正在 欧洲 、日本和 韩 邦、中 邦 以及 中 邦台湾 地 区 。 目前正在我 邦, 主动模切机 的临蓐厂家也很 众 ,其 中具有代外性 的有上海 亚华 、天津 长 荣 、上海耀 科等 。这 种 设置 的广 泛使用和广 阔的市集 前 景 ,依然 吸 引不少企业进 入 全 自 动平压 平模切 机 的创制行 列 ,使我 邦全 主动平压平模 切机 依然 变成完备 的产 品种类 系 列 , 正在 技 术 上也达 到较 高 的秤谌 ,重要出现正在 : 先辈 企业设置 的模 切速 度目标 己经达 到 8000 张/J,、时 ,时时彩平台模 切精度 己经达 到 0.1一0. 2~ 。设置 的安宁性 ,牢靠性有很大提 高 。但 是 与 海外 企业 的先辈 设置相 比,仍 由不 小差异 。 海外 先辈 主动平 压 平 模 切机 的办事速率 普 遍 正在 7500一9000 张/J,、时左 右 。瑞 士博斯特 公司临蓐 的 SPanut re a106 一PE R 主动模 切压 痕机 (带 全清废 单位 ) 达 到 了 21 000 张/小 时 的单机模 切压 痕速 度 。与此相 对比 ,我 邦临蓐 的 主动 平压平模切机办事速率较低 ,寻常正在 5500~ 7500 粥 小时独揽 。从模切精度上讲 ,海外先 进 主动平 压模 切机 的模 切 精 度 通 常可 以控 制正在 o.lrnr以左 右 ,而 邦产 主动平 压模 切 机 的模 切 精 度 绝大 无数正在 0.51 ~ 一0. 2~ 范 围 内,唯有 少量 机 型 可能 达 到 0.1~ 的模 切 精 度 。 此外 ,邦产 主动平压平模 切机正在 高速 办事 时 ,模 切精度 大 幅度 下 降 ,并伴有巨额 噪声 ,机 器 磨损 非 常苛 重 ,影 响 了 邦产 主动平 压平 模切 机 正在 邦际市集 的竞 争 力 2‘’。如 何解 决 以上 问 题 ,使产 品 向高速 、高精 度 、高稳 定性 的方 向进展 ,是 本 行 业 函待 攻 合 的课 题 。而 且 制 约 和 影 响 邦产 模 切 烫 印产 品精 度 和 速 度 的症结 技 术 是 未 来 一 段 时 间需求 加 强研 究 的方 向 。牙 排 的间歇运 动驱动机 构 ,动平 台共 辘 凸轮 驱动机 构 、光 电前规侧规 定位 装 置 、办事压 力正在 线检 测 功 能 、烫 印控 制 系 统等 症结 技 术值 得 深 入研 究 。其 中作 为模 切机 症结 技 术 之 一 的动 平 台共 扼 凸轮 驱动机 构 也 是本 文 的研 究重 点所 正在 。 1.2 动 平 台驱 动 机 构 的发 展 现 状 模 切机 的动平 台驱动 机 构 是模 切 单 元 中的实 际工 作机 构 ,其 对 半成 品模 切 质 量 的好 西安理工大学硕士学位论文 坏 ,直接影 响到 印后历程 中产 品的成型质地 ,同时也直接 反响 出模切机 办事性 能 的优 劣 。 主动平压平模切机 的动平 台驱动机构常睹 的有 曲柄肘杆机 构和 凸轮机 构两种 。 曲柄肘杆机 构驱动 的全 主动平压平模切机 的主切机构简 图如 图 1一1 所示 。 图 1一1 曲柄 肘 杆机 构示 意 图 F iUg re l一1 Th e du a l一lb o w 一ra m ech an ims l、6一 下肘 杆 2 、7一 上肘 杆 3 、5延续 杆 4一 曲柄 8一 动平 台 乡一滑块 1任必然平 台 11 一 模 压版 12一 加 工纸板 31 一 模 压底版 该主切 机 构 是 由用 于 装置 印版 的动 平 台和用 于装置压 痕版 的定平 台 以及推 动 营谋平 台做上 下往 复运 动 的 曲柄双 肘杆机 构构成 。正在呆板 办事 时 ,该机 构重要通 过 原动件一 曲柄 的 圆周 运 动 ,驱 动 两个 连 杆 作 平 面运 动 ,从 而带头双 肘 杆 进 行 运 动 ,正在 双 肘 杆 的推 动 下 , 定平 台静止 不动 ,曲柄 肘杆机 构带头 营谋平 台运 动至最 高点 ,此 时叼纸 牙排 递送 来 已定位 好 的待加 工 品,上 、下平 台经合压 、保压一段 时 间后 ,完工对 印品的模 切压 痕办事 。为 了 使模切 压 痕到位 ,加压 时,通盘平 台受力平均 ,上 下两个 办事 台面平 行 。 由此 可 知 , 曲柄双 肘杆机 构应 具 有 较 长 的保 压 时 间 ,才 能获取 优秀 的模 切 压 痕质 量 。 从机 构 学上阐述 ,主切机 构 实 际上是 由曲柄摇杆机构和 曲柄滑块机 构 串联 组合 而成 的 一 01 杆 31 副庞大平面连杆机 构 , 曲柄 O A 、连杆 A C 、下肘杆 C E 构成 曲柄 摇杆 机 构 , 机 构 的输 出端 为 C 点 ; 下 肘杆 C E 、上 肘杆 C G 、动 平 台构成 曲柄 滑 块 机 构 ,其 输 入 端 C E 正好是 曲柄摇杆机构 的输 出端 。同理 O B 、B D 、D F 、D H 、动平 台也构成一组 串联机构 , 正在 如 图所 示 的位 置 时 ,机 构双方 是对称 的 。进 一步阐述可 知 ,当 曲柄转 动 一周 ,动 平 台从 最低 点上 升 至 图示位 置 的最 高 点时 ,O A 与 A C 正在 统一条直 线 上 ,此 时 曲柄 摇 杆 机 构 处 于 上 极 限死 点位 置 。由 曲柄 摇 杆 机 构 的特 性 而 知 ,正在 该位 置 附件 ,摇 杆 C E 有 一 段 微 小 的近 似 休息 ; 与此 同时 ,C E 与 C G 也正在 统一条直 线 上 ,即 曲柄 滑块 机 构 也 正好 处 于 上 极 限死 点位 置 ,云云 咱们 就 可 利 用 两 机 构 的适 当 串联使 它们 同时处 于上 死 点位 置 “,’,动 平 台就 可 以正在 上 极 限位 置 邻近 获取较 长 的停 歇 时 间 以便 进 行 保 压 办事 。 目前 ,邦 内传 统 的平 压平 模 切机 基 本 上 都采 用 的是 曲柄 肘杆 驱动 机 构 ,对 其 相 合 的研 究 也 对比 成 熟 ; 而 凸轮 驱 动 机 构 则应 用 的较 少 。跟着 社 会 的发 展 ,市集 需求 的扩 大 ,对 模 一2 - 第 1 章 绪论 切速率 、模切精度 、稳 定性 的恳求越来越 高 ,模切机 症结本事 的改进将 是一个紧急 的进展 出道 ,而 凸轮驱动 营谋平 台机 构近年 来 也成 为一个研 究 的重要方 向。海外有名模 切机 厂 商 博斯特正在 2005 推 出的 Spantueralo6一 EL 模 切机 便是操纵 凸轮 驱动版 台技 术 ,该机采 用先 进 的 凸轮 驱动 编制 ,增补 了牙排运转 时 间和纸 张 的平 稳 性 。零部件 的优 化 打算 ,短平 台运 行距和加减速节制进 一步确保 了纸 张安定 自正在地运转 ,极大地省略 了停机 次数 。试验证 明 该机 的速 度正在 目前 同级 别模 切机 中最 高 。 邦 内模 切 机 临蓐 厂 商 天津 长 荣也正在 同时推 出了 M K 105 OG Y M 模切机 ,其粉碎 原有 的 曲轴传 动办法 ,采用最新推 出的专利本事— 凸轮 驱动装配 ,最 高模切速 度 可达 到 7000 张/小 时 。尽 管这样 ,凸轮 驱动办法 的机 构正在 邦 内还 是 对比 少睹 ,干系 的研 究及可鉴戒 的原料更 是 屈指可数 ,凸轮 驱动技 术 的打破 和 更正 也成 了本行业 巫待解 决 的课题之 一 。 1.3 本课题 的研 究 宗旨 作 为模切 机 症结 本事之 一 的动平 台共扼 凸轮 驱动机 构 , 因为共扼 凸轮廓 线 打算 庞大 、 计较数据量大及加工次序编制 清贫等诸方面原 因,邦 内模切机 临蓐厂家 尚未齐备 把握其设 计 本事 ,与 海外先辈机 型相 比方故有 不 小差异 ,并不 能齐备胜任 实 际临蓐 的需求 ,如故还 处正在 消化 招揽 海外先辈 技 术 、更正 摸 索 阶段 。但共扼 凸轮机 构 己平凡 的使用 于各类 主动机 械特 别是轻工刻板 中,正在 纺织刻板 、印刷刻板 、食 品刻板上均可 以找到这种机构 的使用 实 例 ,例 如剑 织机 上 的打纬共扼 凸轮 、胶 印机 上 的递纸机 构共扼 凸轮 等 。以是 ,本课 题 从模 切 工 艺 动身 ,研 究采 用共扼 凸轮 驱动机 构来 竣工动平 台模 切 行动 的方 案 ,以替换传 统 的 曲 柄 肘杆 驱动机 构 ,为共辘 凸轮正在模 切机 动平 台上 的应 用供应 必然 的外面按照支 持 ,针对 此 举行 的研 究正在模切机动平 台驱动本事周围 也具有一 定 的改进 道理和实 际道理 。 1.4 本课题 的研 究 实质 动 平 台驱 动机 构 是模 切 机 通盘 系 统 中最 症结 的一环 ,其 性 能 的优 劣 ,直接 影 响到待 加 工产 品 的成 型质 量 ,而 且 还 影 响整机 的速率 、精度 和 稳 定性 ,所 以本 课 题针 对 动 平 台驱 动 机 构 的重要研 究 实质网罗 : ()1 从模 切 工 艺 动身 ,首 先对传 统 的 曲柄双 肘杆 机 构 的机合特 点和 工 作 道理进 行 阐述 , 运 用 复数矢 量 法和 数 值解 法 中的搜 索算法 对 其进 行 运 动 分 析 ,编程 计较 并绘 制 出正在 曲柄 转 动 一 个 周 期 内,肘 杆 及 动 平 台 的位 移 、速 度 、加 速 度 的运 动 规 律 仿 真 弧线 ; 利 用 运 动 学 分 析 的结 果对 曲柄 肘杆 机 构进 行径态 静 力 阐述 ,运 用 达 朗 贝尔 道理 ,得 出机 构正在 一个 运 动周 期 内,曲柄 正在 空载 和 有 负载 情 况 下 的平 衡 力 矩 ,以及 连 杆 和 肘 杆 的受 力情 况 。并对 肘 杆 机 构 的弹性 动 力 学进 行 了探 讨 。 (2 ) 正在 传 统 曲柄 肘 杆 机 构 的基 础 上 ,以共 扼 凸轮 代 替 原有 的 曲柄 机 构 来 驱 动 肘 杆 及 动 西安理工大学硕士学位论文 平 台,依照动平 台适合模切 需求 的运动特点恳求 ,采用适合高速工况 的运动顺序 ,并依照 所选 取 的运 动顺序 ,求解共辘 凸轮 的根本尺 寸参数 ,从而确 定主 凸轮及封 闭凸轮 的外面轮 廓和 实 际轮廓 ,并得 到压力角和 凸轮轮廓 的 曲率 半径变 化 ; 以得 到 的动平 台共扼 凸轮驱动 机 构为模 型 ,依照 凸轮 高副低代 的道理 ,对 更正机构进 行运动矢量 阐述 ,通 过得 到 的动平 台运动顺序 与原有 曲柄肘杆机构 的运动顺序 对比来评判共辘 凸轮驱动模 式对模切工艺 的 影 响 。 ()3 树立 动平 台共扼 凸轮驱动机构 的众 自正在度 动力学模 型 ,并依照 等效改观 规矩转化 为单 自正在度模 型 ,对其进 行径力学阐述 ,以编制 的周期 比r 为按照 ,来判 定机 构 是否需求 进 行 高速 动态 阐述 ;依照共扼 凸轮特 有 的机合特 点及封 闭模 式 ,阐述 形封 闭凸轮 机 构 中振 动产 生 的原 因 ,并提 出解 决机 构振动 的方 法 。 (4) 依照 前面 的办事 , 以V C 优秀 的可视 化 界面操 作和 M 八T LA B 宏大 的数 据 阐述和 图形 打点 功 能为依托 ,采用 V C 和 M 声J L A B 混淆 编程 ,编制 了面 向对 象 的仿 真次序 ,实 现 两 者之 间模 块化 相连 ,对 动平 台驱动机 构进 行参数 化 打算和相 合 阐述 。 第 2 章 曲柄肘杆驱动机构 的运动及动力特点阐述 2 曲柄 肘 杆 驱 动机 构 的运 动 及 动 力特 性 分 析 本研 究拟举行全 主动平压平模切机 共扼 凸轮驱动机 构 的全 面研 究 ,作 为参照对 象 ,这 里最先辈行 曲柄肘杆机构驱动 的全 主动平压平模切机 的主切机 构 的运动和动力特点阐述 。 2 .1 曲柄双 肘杆机 构 的运 动特 性 阐述 闪 的 向 卜 ‘. 的. . 平 面机 构运 动 的位 移阐述 目前普通采 用 的办法是 复数矢量法 。矢量法是形容 刚体运 动 的一种基 本办法 ,这种 办法 易于通 过 上机 编程 竣工 ,并且解 法精度 高 ,而且通 过对数据 的 收罗 和 打点 以图像 或 弧线 的方 式外达 出来使得 结果更直观 ,更 易于独揽机 构 的运 动顺序 3‘’ 2.1.1 位 移 分 析 运 用 复数矢量法 ,树立 曲柄 肘杆 机 构 的位移矢量 阐述 图,如 图 2一1 所 示 。 o 术 又 欢 ) 扣月,,..‘ J1. 2 L 一 图 2一1 矢 量分 析 示 意 图 F iug re Z 一1 Th e d iPs lac em en t V ecto r 依照 矢量 合 系 ,从 曲柄 B0 动身 ,可通 过 矢量三 角 形 按顺 序 求解 : △口召尸峥 △丑D 尸 , 得 到 D 点 的位 移 。由于这 两个 矢 量三 角形 中仅 有 两个 未 知数 ,满 足 复数 矢量 法 的求解 要 求 。 同理 ,从 曲柄 A0 动身 ,通 过 矢 量 三 角形次序 求解 : △AO E 分 AA EC ,得 到 c 点 的位 移 。 对 于 三 级杆 组 ,题目 的合 键 正在 于 如 何 求 出对 应 于 曲柄 O B 的 已知位 置 的杆 D H 的位 置 角 ,或 是对 应 于 曲柄 O A 的 已知位 置 的杆 C G 的位 置 角 。根 据 模 切机 动平 台的肘 杆机 构 的 运 动 情 况 可 知 : 当动 平 台达到 最 高 点 时 ,右 肘 杆 D H ,D F 位 于右 极 限位 置 ,左 肘 杆 C G , C E 位 于 左 极 限位 置 ; 当动 平 台达到 最 低 点 时 ,杆 D H 达到 左 极 限位 置 ,而杆 C G 位 于 右 极 限位 置 。所 以只须 清晰 了杆 D H 或 C G 的角度 矢 量 ,就 可 以顺 序 求解 各 矢 量 三 角 形 。假 定 几,方 向角 为某个 值 ,入钡 」可算 出相 应 的 的大 小和 方 向角 ,矢 量 人2又和 几3、入4组成 一 西安理工大学硕士学位论文 个新 的矢量三角形 ,可求 出矢量 几4 的参量 ,以此类推 ,可求 出正在 与 假定方 向角为某个值 的条款 下矢量 几9 的大 小和方 向角 ,将 几9 的大 小与 己知条款 对比 ,若相称 (绝对值 小于某 特 定值)则是机构 的地点解 ,若不等则说 明几,假 定 的方 向角有误 ,需求从头给 定 。这样按 照某种顺序 改造 入1的方 向角举行搜 索 ,只须搜 索步距适当 ,就可次序 求解 以上 的矢量方 程 得 到铰支 点 G 点和 H 点 的位移 ,从而最终求 出动平 台的运动顺序 ,【,。 2. 1.2 速率 、加 速率 阐述 对 于二级杆 组 ,可将 矢量三 角形极坐标外达 式转 换成 复数外达 式后直 接对 外达 式进 行 一阶和二阶求 导 ,加上 己知条款 可直接得 出机 构速率及加快率准确解 析解 。 而对 于三 级杆 组 ,纯正采 用 复数矢量法 依然无法解 出 ,此 前咱们 是通 过采 用 搜 索 的办 法求解机 构 的位 移 ,以是对 于三 级杆 组 的速率 、加快率 阐述咱们 如故 要 用 到数值解 法 。因 为运 动 阐述 是针对 刚体 的阐述 ,各杆件 的物 理参数 稳固 ,所 以只研讨 各杆件 的角速率 和 角 加快 度 。正在求机 构 的位移 时 ,采用数组 的方式将 各杆件 的参量保留 下来 ,相邻 两个 角度值 之差 比上杆件转过此角度差所 用 的时 间便是杆件正在 该角度位 置 时的平 均 角速率 ,那 么 时 间 间隔越 小此均匀值就越亲切 于构件正在此地点 的真 实值 ,借使原动件转动 角度 分得足够 小 , 就可 以认 为该均匀值 便是机 构正在 该位 置 时 的真 实值 。 对 于像 动平 台机 构等平 面 庞大 众杆 组机 构 ,正在采用 复数矢 量法进 行运 动 阐述 中,因为 不 能满意矢量三 角形 的求解 条款 ,通 常 的算法难 于求解 ,正在对 动平 台机 构进 行 运 动 学 阐述 历程 中采 用 以复数矢量 法 为主 ,搜 索算法 、数值微 分 为辅 的阐述办法 ,可 以解 决阐述平 面 众杆 组机 构所遇 到 的求解 清贫 。该阐述 办法 的本色 是将 平 面 众杆 组机 构转 化 为 复数矢 量法 可求解 的平 面双 杆组机 构 。并利 用搜 索 的办法 及 数值 算 法 ,逐 步靠拢 定值 杆 长 。不只 免 除 了推 导庞大 的计较 公式 的烦杂 ,并且 也不必求解 联立 方程 。 2.1.3 运 动仿 真 与运 动特 性 阐述 连接 前 面提 出的分 析算 法 ,采 用 M A T LA B 语 言进 行 编 程 计 算 ,并利 用 其 强 大 的数 据 可视 化 处 理功 能进 行 运 动 仿 真 ,就 可 以得 到 曲柄 肘 杆 机 构各 杆 及 动平 台 的位 移 、速 度 、加 速率 的仿 线 所 示 。 ()l 下肘 杆 角位 移 、角速率 、角加快 度 变 化 规 律 弧线 章 曲柄时杆驱动机构 的运动及动力特点阐述 0 7 0 6 入 侧娜权卖右盆︵).s卜﹄ U一L.Lr 0 .5 JJ石2习.01 划协权盆)客七(卜﹄目 0 .4 // 0 3 0 2 0 1 印 1田 1团 万 旧 2 印 3 刀 3 印 4oc D占 印 1邦 1印 2 1】」 2 团 3 刀 月团 逐一知\ 1 曲柄转 角 (-0 3 6 0 . 曲柄转 角 (-0 360 .) 初别如如DO62刃妙八0 旅J往坏a)让行仆仆叶,卜 伪) -La5\, 七S\丫、 盆权牛马P侧洲.︵︶l卜.s﹄ 1 印 Z J 」 2 印 王 扣 3 5 ) 月习 〔 曲柄 转 角 -0 63 0’ ) (e) 图 2一2 下肘杆运动顺序 弧线 F ig u re Z 一2 Th e un de rs ide ebl ow 一ra mo v ni g eurv e 2( ) 动平 台左 、友铰支 点 G 、H 模切 方 向的位 移 、速率 、加快率 变 化 顺序 弧线 翩川司司叫咧﹃门﹁叫。 劝知oo1 。 ︵权斑协厦侧侧喊、﹃︶口目卜 划簇那州︵协︶,日 1oc 气 \ 、 一… 印 车田 ,05 加 D 乃 口 3 刀 3 动 名团 绷 占 匆 100 1印 2 山 2 别 3 刀 3 日〕 确团 曲柄转 角 (-0 36 。’) 白柄 转 角 (--0 36 0 .) (a) 伪) 西安理工大学硕士学位论文 御﹃﹃种灿绷则翔侧侧 。 Jd反、,、、, -Lx火Il、L、、、 去/尽旧了乙户 I飞欲, ﹂L锣双甲\ ﹂z夕狱丫I夕i --L/勺笠甲了z 4O一T月T--rjJ习eeeeeeeeeessl 刘乌︵世洛t岑吸侧权澎﹀..卜 曲柄转角 (-0 360 ·) (e) 图 2一3 搭钮 点 (上肘杆 ) 运动顺序 弧线 Fi ug re Z 一3 T 七e 即 si de ebl ow b- ra mo v mg c~ (3 ) 动平 台质 心 点 Z 模切 方 向的位移 、速率 、加快率 变 化顺序 弧线 件拐娜划饵如热︶公令日 屁旬念浙埃阵刘侧、白).(., 翩州词叫。 “姆占逐一亩 一.临 ,刃 万刀 2 乐】 J 】口 3 日) 扣 O 印 1田 1印 2 刀 2 只 3 〕】 3 团 司氏 曲柄转角 (-0 63 0’) 曲柄转 角 (-0 360 .) 胆妈伴名月峨侧划解犯︶令之二(曰目 --6-3 0 2 00 2 5 0 3 J 」 肠 口 叨 口 05 IDD I勺 曲柄 转 角 ( 卜3 6 0 。 ) (e) 图 2碑 动平 台质 心运动规 律 弧线 Th e P la tof mr mo v in g eu rv e 根 据 上 述 阐述 得 到 的机 构运 动 仿 真 弧线 ,连接模 切 工 艺 ,可 以归结 出 以下 曲柄 肘 杆 机 构 的运 动 特 性 : ()l 由图 2一2 可 以看 出 ,下肘 杆 的角 位 移 运 动 规 律 近 似 于 余 弦 函数 ,但 角 速 度 和 角 加 一8 - 第 2 章 曲柄时杆驱动和时句的运动及动力特点阐述 速率 弧线 并不苛厉对称 ,这 是 由曲柄摇杆机 构 的运 动特点所 裁夺 的 。 (2 ) 分 析 图 2一3 ,正在 曲柄 起初 运 转 带头 连杆 推 动 双方 的肘 杆 时 ,可 以看 到 ,左 、右 肘 杆 上 的搭钮 点正在 上升和 下 降历程 中的位 移轨迹 并不重 合 ,而是一前 一后 ;两个搭钮 点 的速 度正在 上升和 下 降历程 中也不相 同,而 是一疾 一慢 ;它们 的加快率 正在 上升和 下 降历程 中也不 相 同 。即动平 台正在 上升历程 中,并不是秤谌 上升至最 高 点 ,而 是呈 “波 浪 式 ”倾斜 上升 , 跟着 上升亲切 至办事地点 时 (正在 1500 一2 100 独揽 ),两搭钮 点 的轨迹渐渐重合 ,正在举行模 切 时 (正在 107 。一190 。独揽 ),左 、右搭钮 点运 动轨迹 齐备相 同,动平 台处正在 秤谌位 置 与 固 定平 台合压 完工对 待加工物 的模切 。 (3 ) 通 过对铰 链 点 的运 动 分 析 ,还 可 以得 到两铰 链 点正在 上 升至 最 高 点 的历程 中 ,一 定 是其 中一个搭钮 点先 达到 ,此 时其对应 的上 、下肘杆处正在 统一条直线上 ,机构 已处于上死 点位 置 ,能承担较 大 的模切 压 力 ; 随 即另一个 搭钮 点也 达到 最 高 点 ,其对应 的上 、下肘杆 也处于 统一条直线上 ,机 构此 时再 次处于死 点地点 。云云 动平 台正在 短 时 间 内两 次历程上死 点位 置 ,再加 上本 身该机构就 是 由曲柄摇 杆机 构和 曲柄 滑块机 构操纵死 点位 置 的特点 串联 而成 ,使 得动平 台正在最 高极 限位 置 能获取较 长 的近似休息 ,速率 和 加快率 都趋近 为零 ,具 有较长 的保压 时 间,绝顶利于模切办事 ,这一 点可 以从 图 2一4 的运动 弧线 曲柄 双 肘杆机构 的动 力特 性 阐述 本 节将正在 运 动 学阐述根源上赓续进 行径力 学阐述 ,求解 出各个 构件正在 不承担模切压力 情状 下 的惯 性力和惯 性力矩 ,以及 当研讨模切 压力 的影响 时 ,各构件 的受力及惯性 力矩变 化情 况 。 2.2.1 机 构 的动 态静 力分 析 正在 机 械 的速 度 很低 的期间 ,把 机 构作 为一个 静 力系 统 ,只进 行 静 力 分 析 即可满 足 恳求 。 跟着机 械速率 的提 高 ,构件 的惯 性力不 能再被 忽 略 。本节依照达 朗贝尔 道理 ,把惯性 力视 为静 力施 加正在 构件 上 ,组成均衡力 系 ,从而树立方程 ,通 过 求解 ,可 以得 到各构件运 动 副 正在 任 意 时辰 所 受 的反 力 及 平 衡 力 矩 【。‘’。正在 分 析 之 前 作 如 下假 设 : ()l 构件正在 力 的影响 下稳固 形 ,即认 为所 有 构件 为 刚性 构件 ; (2 ) 驱 动 构件 作 等速 反转 运 动 ; (3 ) 忽 略运 动 副 中的摩 擦 。 基 于上 述 假 设 ,可 树立 肘 杆机 构 各杆 的动 态静 力 阐述模 型 ,肘杆机 构 各 构件 的惯 性 力 和 惯 性 力矩 计 算 公式 分 别 为 。。一合、,。2。一鲁 其 余 构 件 受 力 计 算 公式 为 西安理工大学硕士学位论文 凡 二一m axc 凡 一m % M 一Jc “ 其 中 “气 “。为各构件质 心秤谌方 向和 竖直方 向加快率 ,Jc 为各构件 质 心转动惯量 。 对 曲柄 A O B 取 为分 离体举行 受力阐述 ,如 图 2一5 所 示 , 图 2一5 曲柄 受 力分 析 F iug re Z 一5 F o rc e na a lys is 0 f ht e b ra c e 曲柄 是 原动件 ,o 点铰支 于机 架上 ,受机 架 的束缚力 xo 、兀 ,B 端 与杆 B D 铰连 , 受BD 杆的束缚反力几 、耳,几 与杆BD 的几 互为反影响力,耳与几互为反影响力, A 端 受束缚 力 戈 、 乙 ,受重 力 G AB ,同时 曲柄 上影响有 驱动 力矩 M ‘。 戈 一几 十xo 0 乙一兀一儿一几 。 丛 .(x J.,i。。J。一K .。。soJ。+ x 益.。i。。J。一乙oJ。)一从 一。 2 、“A ““‘一“B 对杆 D H 取分 离体进 行 受力 阐述 ,受力阐述如 图 2一6 所 示 , 图 2石 D H 杆 受 力分 析 F iug re Z 一6 F o ree na a ly sis o f hte eo lllP o n en t D H 正在 H 端 受约 束 力 几 、 ‘,正在 D 端受束缚力么 、从 ,别的受重力几 。,杆上没有 外加 力矩 。列 写方 程 如 下 : 从么 + X H m HD ’a HD * + 珠 一G 。月 彬 HD ’a HD ; H一., ︸一万, (X ‘nsi 鲡 一从 oc·s Du0 一X ,n·si Dn0 + 珠 c·os 鲡 )二JHD ’“HD 第 2 章 曲柄时杆驱动机构 的运 动及动力特点阐述 对 动平 台取 分 离体进 行 受力阐述 ,如 图 2一7 所 示 , 乙乙一厂厂,,刀刀 叼奋奋‘ HHHHHHHHHHHHH CCCCCCCCC ,.,.尸‘~~~卜 ’‘ 明晰 。。 ‘气气气气气气 一气踌踌 肠肠.又‘...子子‘汇汇.,.匕、、

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