考虑运动副间隙的偏心上摆式递纸机构的设计研究

摘要

偏心上摆式递纸机构是由凸轮和平面五连杆机构组成的串联机构,它是一种典型的混合驱动的多自由度平面连杆机构。由于其结构特点,得到了比较广泛的应用和研究。影响偏心上摆式递纸机构运动性能的因素很多,随着印刷速度的不断提高,运动副间隙对其运动学和动力学性能的影响已不容忽视。本文以J2108胶印机中的偏心上摆式递纸机构为原型,将间隙理论与工程实际相结合,对其运动学和动力学特性进行了系统的理论分析和数值计算。并开发了偏心上摆式递纸机构的机构设计、综合分析软件。具体工作包括：(1)选取五次多项式运动规律模拟递纸机构从动件的运动,采用复数矢量法对偏心上摆式递纸机构进行了运动学分析,对凸轮机构进行了运动学综合；并在此基础上利用反转解析法设计了凸轮的轮廓曲线,进行压力角校核。(2)利用达朗贝尔原理,对递纸机构进行了刚体动力学分析,计算得到一个运动周期内机构中各铰支点的受力和动力输入端的驱动力矩。(3)考虑运动副间隙对递纸机构进行了精度分析。通过分析各运动副间隙对递纸牙位移误差的影响,表明为保证印品套印精度,运动副间隙应保证小于20μm；运动副间隙对递纸机构的影响更甚于机器运行速度对递纸机构的影响。(4)考虑运动副间隙的情况下对递纸机构进行刚体动力学分析,计算了运动周期内运动副间隙引起机构各杆件间副反力和驱动转矩的变化值。(5)将运动副间隙看成是一无质量的理想杆,利用连续接触模型对递纸机构进行有限元建模,进行弹性动力学分析。采用四阶Rung-Kutta方法求解连续接触模型的动力学方程,得到了一个运动周期内递纸牙的位移误差和转角误差。(6)在VC++6.0环境下编制了偏心上摆式递纸机构的参数化设计及动力学分析软件。

目录

摘要

Abstract

目录

1 绪论

1.1 研究背景综述

1.2 递纸机构研究概述

1.3 考虑运动副间隙的机构学研究

1.3.1 考虑运动副间隙的机构运动学研究

1.3.2 考虑运动副间隙的机构动力学研究

1.4 本文的主要内容和意义

2 偏心上摆式递纸机构的运动学分析

2.1 递纸牙运动过程分析

2.2 递纸机构的运动学分析

2.3 递纸机构的运动学综合

2.3.1 凸轮轮廓求解

2.3.2 凸轮压力角与曲率半径

2.4 运动副间隙对递纸机构运动的影响

2.4.1 考虑运动副间隙的运动学分析

2.4.2 运动副间隙引起的递纸牙位置误差

2.5 本章小结

3 偏心上摆式递纸机构的刚体动力学分析

3.1 理论方法介绍

3.2 力学模型

3.2.1 各杆件力分析和计算

3.2.2 计算结果及分析说明

3.3 考虑运动副间隙的动态静力学分析

3.3.1 各杆件力分析和计算

3.3.2 计算结果及分析说明

3.4 本章小结

4 偏心上摆式递纸机构的弹性动力学分析

4.1 分析方法介绍

4.2 系统有限元模型假定

4.3 递纸机构弹性动力学模型的建立

4.3.1 广义坐标的选择

4.3.2 单元坐标与系统坐标的转换

4.3.3 单元运动方程

4.3.4 系统运动方程

4.4 计算结果及其分析

4.5 本章小结

5 考虑运动副间隙的连续接触模型动力学分析

5.1 考虑运动副间隙递纸机构连续接触模型

5.2 系统动力学方程的建立

5.2.1 选取广义坐标

5.2.2 建立动力学方程

5.3 模型方程的求解方法

5.3.1 数值方法

5.3.2 求解过程及初值确定

5.4 计算结果及分析

5.4.1 副反力分析

5.4.2 构件变形和输出误差分析

5.5 本章小结

6 递纸机构设计分析软件

6.1 软件功能结构设计

6.2 界面设计说明

6.3 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献