基于虚拟样机技术的胶印机新型串墨机构分析优化

摘要

采用RSSR空间四连杆机构驱动的的串墨机构是一种新型串墨机构,它大大降低了RSRRR五杆串墨机构的换向冲击。但是目前为止尚未有针对该机构的全面分析。本课题采用虚拟样机技术,以solna25系列胶印机串墨机构为研究原型,对新型串墨机构进行了运动学和动力学分析,对串墨机构关键部件进行了在不同印速产生的载荷下的有限元强度和疲劳分析,并对机构进行了改进,使之适应高速印刷下的载荷。主要工作如下：1.通过理论分析,建立了串墨辊串动位置计算模型,并利用matlab编制程序进行理论计算。研究驱动部分各构件尺寸参数对串墨辊串动量和串动位置的影响。2.基于机构设计图纸建立了新型串墨机构1：1虚拟样机模型,通过在虚拟样机模型上的一系列试验,取得了新型串墨机构速度、加速度等运动学特性曲线。仿真结果表明：新机构相对传统机构其换向平稳,不易产生冲击。3.通过虚拟样机进行刚性动力学分析,得到机构主要连接副的受力情况。分析揭示：相对于传统机构的受力突变,新型机构各主要连接副的受力均呈平稳变化。4.在8640印/小时印速条件下,对机构进行了基于有限元技术的弹性动力学分析仿真实验,测得了新机构仍具有较高的安全系数。5.高印速(18000印/小时)下仿真测得运动副载荷,对构件进行应力、屈曲和疲劳分析,找到存在不稳定因素的构件。发现长连杆在高载荷情况下会产生屈曲现象,且串墨机构机座在循环应力作用下出现明显疲劳损伤。6.根据灵敏度优化分析方法,提出机构优化改进途径,以机座和连杆为优化对象,优化了其参数,有限元仿真分析表明,参数优化后的机构能够在18000印/小时高印速下安全运转。

目录

摘要

ABSTRACT

目录

1 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 胶印机输墨系统的组成

1.1.2 串墨机构类型及其发展趋势

1.2 课题研究现状

1.3 课题的主要内容和意义

2 新型串墨机构虚拟样机模型的建立

2.1 虚拟样机技术及其应用

2.2 开发工具介绍

2.3 新型串墨机构虚拟样机模型建立

2.4 新机构的运动仿真

2.5 本章小结

3 串墨机构的运动学和刚性动力学分析

3.1 串墨机构运动规律分析

3.1.1 机构当量图的确定

3.1.2 机构位移分析

3.1.3 机构位移特性仿真

3.2 新型机构运动特性优势分析

3.3 新型机构动力学特性优势分析

3.4 本章小结

4 新型串墨机构的弹性动力学分析

4.1 连杆屈曲分析

4.1.1 屈服应力概念

4.1.2 连杆屈服应力计算

4.1.3 有限元计算

4.2 机座有限元强度分析

4.2.1 机座强度分析方法

4.2.2 机座应力分析

4.3 机座高周疲劳分析

4.3.1 疲劳破坏概述

4.3.2 疲劳衰减系数计算

4.3.3 机座的疲劳分析

4.4 本章小结

5 结构优化设计研究

5.1 连杆优化设计

5.2 MECHANICA灵敏度分析介绍

5.3 机座优化设计

5.4 局部灵敏度分析

5.4.1 全局灵敏度分析

5.4.2 优化设计

5.5 验证优化结果

5.6 本章小结

6 总结与不足

6.1 课题总结

6.2 课题存在的不足

致谢

参考文献

附录