振动料斗结构优化设计与驱动技术研究

摘要

电磁振动料斗是自动加工和自动装配系统中的一种送料装置，由于其整列、定向性优良，供料效率高，通用性好，因而广泛应用于机械制造、电子、食品和医药等行业的自动化生产中。
　　 本文以圆盘式电磁振动料斗为研究对象，深入探讨其固有频率对振动传输速度的影响。主要研究内容有以下几个方面：
　　 1.介绍了国内外振动料斗的现状、发展及工作原理，分析了现代设计方法、机电一体化和模块化设计在振动料斗中的应用。
　　 2.详细阐述了电磁式振动料斗的振动参数和机械结构，根据共振原理，探讨了振动料斗机械结构的设计优化方案，并给出了主要参数的设计和计算。建立了料盘和工件的数学模型，并使用Matlab进行了仿真，分析了振动料斗固有频率对工件运送速度的影响。
　　 3.设计了料斗的机械结构和驱动控制系统。驱动硬件电路采用了单片机AT89S51和专用驱动集成芯片IR2110，以MOS功率管为驱动元件，以加速度传感器为采集元件。软件设计采用PWM方波信号和驱动芯片，对振动料斗的振幅和激振频率实现实时控制。
　　 4.研制了电磁振动料斗系统样机，搭建了圆盘式电磁振动料斗系统实验装置，对主要性能参数进行了实验测试。实验数据与仿真结果基本吻合，验证了所建立模型的合理性，获得料斗工作的较好固有频率。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 振动传输简介

1.1.1 振动料斗的工作原理

1.1.2 振动料斗的分类与特点

1.1.3 振动料斗的研究状况

1.2 论文研究的意义及内容

1.2.1 论文研究的意义

1.2.2 论文研究的内容

第二章 振动料斗的振动参数分析及结构优化设计

2.1 振动料斗模型的研究

2.2 振动料斗的振动参数分析

2.2.1 料斗的固有频率

2.2.2 频率比λ的选择

2.3 激振力的确定

2.4 弹簧尺寸确定

2.5 振动质量及转动惯量

2.6 本章小结

第三章 振动料斗的建模与仿真

3.1 建模与仿真的意义

3.2 料盘运动的建模

3.3 工件运动的数学模型

3.3.1 工件的运动状态

3.3.2 摩擦系数确定

3.4 工件运动过程建模

3.4.1 工件滑移模式运动分析

3.4.2 工件跳跃模式运动分析

3.5 软件仿真

3.6 本章小结

第四章 振动料斗驱动电路研究与设计

4.1 驱动电路系统组成

4.2 驱动电路硬件设计

4.2.1 单片机设计

4.2.2 光耦隔离

4.2.3 驱动芯片IR2110

4.2.4 功率开关元件设计

4.2.5 全桥驱动电路

4.2.6 显示模块设计

4.3 驱动电路软件设计

4.3.1 PWM控制技术

4.3.2 系统控制主程序

4.3.3 按键查询子程序

4.4 本章小结

第五章 实验平台设计与系统实验

5.1 实验平台设计

5.2 料斗固有频率的测定

5.3 驱动电压对振动幅值的影响

5.4 固有频率对振动传输速度的影响

5.5 实验分析

第六章 结论与展望

致 谢

参考文献

附录一:Matlab仿真程序

附录二:控制主程序