EC106自动模切机间歇机构的研究

摘要

间歇机构是自动模切机中最核心的机构之一,间歇机构的性能将直接影响机器的工作速度、模切精度及机器的装箱尺寸。本文以瑞士 SP102自动模切机作为标杆产品,并参照其基本数据,研究开发出扇形齿轮与共轭凸轮的复合机构,实现了自动模切机的间歇运动。
　　以SP102自动模切机为对标样机,采用Benchmark的方式得出运动机构数据,在3D设计软件Pro/E中完成了EC102间歇机构的数据建模。在此基础上,利用该软件的运动仿真模块Mechanism,对此间歇机构进行了运动学仿真分析,得出了自主开发的EC102自动模切机间歇机构的基本原理和运动循环图。
　　根据牧野洋的通用凸轮曲线,利用Pro/E软件的运动仿真模块Mechanism及Trace curve功能,采用数值迭代法,推导出EC102自动模切机间歇机构共轭凸轮的理论曲线,并分析了该凸轮从动件的运动规律。这项工作为从根本上解决共轭凸轮机构凸轮曲线的误差和主、副凸轮之间的相位偏差,创造了条件。
　　根据牙排时序分析的Pro/E模型,通过运动仿真,分析得出了间歇机构的执行元件—牙排,运动时序的三个影响因素:双肘杆机构的行程、间歇机构的动静比和间歇机构的凸轮曲线,并且得出了具体的影响规律,为研发 EC106自动模切机提供了理论依据。
　　以EC102为模板,根据EC106自动模切机的总体方案,推导出了EC106间歇机构运动的基本原理和共轭凸轮的理论曲线,并开发出扇形齿轮与共轭凸轮的复合机构,实现了 EC106自动模切机的间歇运动。为保证新型间歇机构的安全可靠,进一步对凸轮压力角、曲率半径等重要参数作了校核。
　　在系统动力学仿真软件ADAMS环境下,建立了EC106自动模切机间歇机构的多体系统动力学模型,并在实际运行工况下进行了模拟仿真,得出了机器速度在7,500张/小时的情况下,小齿轮动态输出的位移、速度和加速度曲线。通过有限元法分析了凸轮从动件摇架等主要部件的变形、应力及各阶模态,保证了机构的强度和刚度满足实际要求,并且在机器的工作速度范围内不会发生共振或谐振。通过优化凸轮曲线,减小凸轮的不平衡质量等手段改善了间歇机构的动力学输出性能。
　　研发的新型自动模切机间歇机构替代了传统的平行分度凸轮机构组成的间歇箱,提高了机器的速度和模切精度,缩小了机器的外形尺寸,实现了机器的标准集装箱运输,降低了生产成本,提高了产品的市场竞争力。

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第一章 绪论

1.1自动模切机的概述

1.2自动模切机国内外发展的现状研究

1.3课题的意义及国内外研究现状综述

1.4 CAD/CAE工具软件简介

1.5本章小结

第二章 自动模切机间歇机构的分析

2.1间歇机构的概述

2.2自动模切机间歇机构的选择

2.3 本章小结

第三章 间歇机构执行元件的影响因素

3.1自动模切机工作的原理

3.2牙排时序分析Pro/E模型

3.3 执行元件的影响因素

3.4 本章小结

第四章 EC106自动模切机间歇机构的运动学分析

4.1 EC102自动模切机间歇机构建模

4.2 EC102自动模切机间歇机构的凸轮拟合

4.3 EC106自动模切机间歇机构的凸轮设计

4.4 本章小结

第五章 EC106自动模切机间歇机构的动力学分析

5.1 动力学建模的理论依据

5.2 ADAMS动力学模型

5.3 本章小结

第六章 机构主要部件的强度校核

6.1 结构件的有限元建模

6.2 摇架的有限元分析

6.3 凸轮轴的有限元分析

6.4 齿轮轴的有限元分析

6.5 EC106自动模切机间歇机构的优化

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 本文的不足及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间申请的专利