槽轮机构的结构改进设计与应用研究

摘要

槽轮机构以结构简单、工作较为可靠等特点,在自动机械中被广泛采用.但随着现代机械运转速度和定位精度要求的不断提高,传统形式的直线槽轮机构的固有缺陷日益明显.因此,对直线槽轮机构的改进设计,引起了设计人员的关注和重视,出现了多种改进型式.本课题以高速单张纸胶印机间歇递纸机构为技术背景,对槽轮机构进行结构分析和改进设计,并对改进后的机构进行了相关工作性能分析与研究,为设计制造高速高精度间歇递纸机构提供了理论依据. 本课题具体完成了以下几个方面的工作: (1)针对槽轮间歇递纸机构的工作原理及特性,从理论上分析指出了直线槽轮机构的固有缺陷.在总结现有槽轮改进方案的基础上,着重分析了曲线槽轮机构的运动和动力性能,揭示了其设计误区和瓶颈. (2)为克服曲线槽轮机构的设计误区并突破其设计瓶颈,研究提出一种具有组合轮廓线的槽轮机构,阐述和分析了机构的设计思想和设计要点,给出了该机构的运动学设计方案. (3)应用组合轮廓线槽轮机构的设计思想及方法,对单张纸胶印机间歇递纸机构进行了改进设计.基于Pro/E平台的运动和动力性能的仿真分析结果显示:组合轮廓线槽轮机构在满足交接要求的条件下,运动和动力特性得到显著改善,更适应高速运动要求. (4)结合间歇递纸机构的工作原理,对改进后的槽轮递纸机构进行动力特性研究,指出影响槽轮递纸机构动力性能的关键因素是槽轮的角加速度.以槽轮机构动力性能最优为目标函数,建立了优化设计的数学模型. (5)结合胶印机递纸机构的特点,将动力优化的数学模型应用于间歇递纸机构,基于MATLAB平台,对组合轮廓线槽轮机构进行动力优化设计,并对优化结果进行了分析和比较.分析结果表明:优化设计可以进一步提高组合轮廓线槽轮的动力特性,提高递纸精度和套印精度,对工程应用具有参考价值.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文使用授权声明

1.绪论

1.1直线槽轮在递纸机构中的应用

1.2槽轮递纸机构的特点

1.3槽轮机构改进方案的研究现状

1.4本课题的研究目的及主要内容

1.5本章小结

2.曲线槽轮的设计误区与瓶颈分析

2.1曲线槽轮的产生及研究现状

2.2曲线槽轮的设计误区与瓶颈分析

2.2.1自由度瞬变导致运动不确定

2.2.2压力角过大导致传动性能差

2.2.3横越间隙增大导致换向冲击

2.2.4虚约束导致制造安装难度增大

2.2.5曲率半径过小导致根切现象

2.3本章小结

3.组合轮廓线槽轮机构的运动设计与仿真分析

3.1设计思想及要点

3.2设计方法

3.2.1参数选取原则

3.2.2槽轮从动件运动规律的数学模型

3.2.3轮廓线的数学模型

3.3胶印机间歇递纸机构的运动设计

3.3.1运动设计

3.3.2运动分析

3.3.3运动仿真

3.4本章小结

4.组合轮廓线槽轮机构的动力分析及优化设计

4.1组合轮廓线槽轮机构的动力特性

4.1.1圆销对槽轮的正压力

4.1.2槽轮的热熔性磨损

4.1.3槽轮的接触应力

4.2组合轮廓线槽轮机构的动力优化设计

4.2.1优化设计的数学模型

4.2.2基于MATLAB平台的优化方法

4.3基于MATLAB平台的优化实例

4.3.1胶印机间歇递纸机构的动力优化设计

4.3.2优化结果及分析

4.4不同槽数的优化结果分析

4.5本章小结

5.结论与展望

5.1研究结论

5.2后续研究的展望

致谢

参考文献

发表文章