实现D形运动轨迹混合驱动平面五杆机构研究

发布时间：2017-03-31 03:20

  本文关键词：实现D形运动轨迹混合驱动平面五杆机构研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来我国的包装市场发展迅速,但目前国内包装机械工业的现状是重生产轻研究,产品更新换代慢。伴随工业4.0时代,包装机械向柔性化、智能化方向发展,如不采取相应措施,将难以满足市场需求。本文以包装机械中比较典型的D形运动轨迹为例,寻求其柔性化机构设计方法。针对具有典型D形运动轨迹的扭结式糖果包装机推糖机构,采用传统的凸轮-连杆组合机构来完成。推导了凸轮及连杆机构数学模型,分析了运动轨迹、速度、加速度等运动特性;针对具有双D形运动轨迹的枕式包装机横封机构,采用了伺服电机驱动曲柄滑块-升降组合机构。建立了横封机构的数学模型并进行运动分析。总结了两类机构设计及运动特性的优缺点:传统机构运行稳定但柔性差,全伺服驱动机构柔性大但成本高。提出了采用含移动副的4R1P混合驱动平面五杆机构来实现D形运动轨迹的柔性化输出。分析了4R1P五杆机构的机构Grashof属性,以文献数据为机构尺寸绘制出相应类型的机构输出工作空间运动轨迹图。采用二步综合法对驱动装置易于布置的4R1P混合驱动五杆机构进行了轨迹点复现优化综合。第一步应用MATLAB综合一个能较大限度近似实现预设轨迹点的初始四杆机构,第二步引入一个受控滑块对机构进行补偿。补偿后,滑块调整量在-11.43mm至59.36mm之间,均方根差值比初始机构减少了13.89%,轨迹直线偏差是初始机构的22.87%,效果良好。而轮廓偏差则没有明显变化,这与机构工作空间等因素有关。最后,对于机构末端输出运动误差产生的两类原因进行分析并提出了改进方法。得到了对机构精度影响较大的关键尺寸参数,并且得到了10个尺寸参数对机构连杆末端执行器广义坐标误差曲线。本文采用混合驱动平面五杆机构能较精确实现D形运动轨迹,且优化后各轨迹点时间间隔相同。通过调整滑块补偿量可以实现不同D形轨迹柔性输出,调整直线段与曲线段轨迹点个数,可以控制机构行程时间。
【关键词】：D形轨迹 柔性 混和驱动 工作空间 优化综合
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB486
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的背景和意义10
• 1.2 实现D形轨迹机构及其研究现状10-11
• 1.3 实现柔性化输出的机构11-12
• 1.4 混合驱动机构国内外研究现状12-16
• 1.4.1 混合驱动机构基础理论研究状况12-14
• 1.4.2 混合驱动机构优化与综合研究状况14
• 1.4.3 混合驱动机械系统控制方法研究状况14-15
• 1.4.4 混合驱动机构应用状况15-16
• 1.5 本论文研究主要内容及安排16
• 1.6 本章小结16-17
• 第二章 两类D形运动轨迹机构的设计及运动分析17-31
• 2.1 糖果包装机推糖机构设计与分析17-24
• 2.1.1 扭结式糖果包装机的组成及原理17-19
• 2.1.2 推杆机构数学模型19-20
• 2.1.3 凸轮机构数学模型20-21
• 2.1.4 推糖机构运动学分析21-24
• 2.2 枕式包装机横封机构设计与分析24-29
• 2.2.1 D形往复式横封机构的组成及原理24-25
• 2.2.2 封合机构数学模型25-27
• 2.2.3 推杆机构数学模型27-28
• 2.2.4 横封机构运动学分析28-29
• 2.3 两类D形轨迹机构特点29-30
• 2.3.1 传统机构的特点29-30
• 2.3.2 现代伺服机构的特点30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 混合驱动五杆机构基本理论31-44
• 3.1 五杆机构的型综合31-33
• 3.1.1 五杆机构运动轨迹31-32
• 3.1.2 五杆机构的基本构型32-33
• 3.1.3 五杆机构的运动性能及其退化33
• 3.2 4R1P五杆机构分类33-38
• 3.2.1 混合驱动五杆机构适用性分析33-35
• 3.2.2 铰链四杆机构Grashof准则35
• 3.2.3 4R1P五杆机构Grashof机构属性35-38
• 3.3 4R1P机构工作空间绘制38-43
• 3.3.1 平面四杆机构输入杆转角范围介绍38-39
• 3.3.2 导杆为连杆的RRPRR五杆机构工作空间绘制39-41
• 3.3.3 导杆为从动杆的RRRPR五杆机构工作空间绘制41-42
• 3.3.4 导杆为机架的RRRRP五杆机构工作空间绘制42-43
• 3.3.5 4R1P五杆机构成套输出运动轨迹43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 实现D形轨迹可控五杆机构优化综合44-59
• 4.1 实现给定轨迹点的优化综合44-46
• 4.1.1 连杆机构实现给定轨迹点的综合方法的确定44-45
• 4.1.2 连杆机构综合优化工具45-46
• 4.1.3 混合驱动五杆机构实现给定轨迹点的综合方法46
• 4.2 混合驱动五杆机构实现给定轨迹点机构综合(第一步)46-50
• 4.3 混合驱动五杆机构实现给定轨迹点机构综合(第二步)50-52
• 4.4 混合驱动五杆机构ADAMS仿真52-56
• 4.5 混合驱动D形轨迹柔性输出56-57
• 4.6 仿真结论57-58
• 4.7 本章小结58-59
• 第五章 平面连杆机构运动精度分析59-69
• 5.1 设计出机构轨迹与理想轨迹的误差（第一类误差）59-64
• 5.1.1 滑块补偿前后轨迹的差距59-61
• 5.1.2 优化综合后轨迹不能精确复现轨迹的原因61-64
• 5.2 机构基本尺寸误差引起的构件运动误差（第二类误差）64-68
• 5.2.1 机构运动精度分析解析法64-65
• 5.2.2 机构运动精度分析65-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果75-76
• 致谢76-77

【参考文献】

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