平行分度凸轮机构刚柔耦合动力学研究
本文关键词: 平行分度凸轮机构 刚柔耦合 动力学模型 模态分析 动力学分析 出处:《陕西科技大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:平行分度凸轮机构是可将回转运动转为所需的间歇转位运动或移动的步进机构,被广泛应用于包装、食品、烟草、制药及材料成型加工等各种领域。由于机构在高速运行时存在周期性的惯性力矩,各构件的弹性变形会增大,使机构的实际输出与理论值有一定差距,因此,其在运行过程中的动态性能成为人们关注的重点。本文以机械系统动力学为理论指导,建立了平行分度凸轮机构的多自由度动力学模型。结合ADAMS及ANSYS,根据动力学模型建立平行分度凸轮机构的虚拟样机进行动力学仿真,研究不同因素对其动态性能的影响。主要内容如下:(1)研究了平行分度凸轮机构的主要参数,详细分析了影响机构动力学性能的因素,为准确地研究机构动态性能提供了充足的理论基础。(2)根据机械系统动力学,采用集中质量法,建立了平行分度凸轮机构的多自由度动力学模型,建立了其对应的动力学方程,并求解了无阻尼状态下的动力学响应,为虚拟样机动态性能分析提供理论依据。(3)建立了单自由度凸轮机构的动力学方程,并求得几种运动规律下凸轮机构的响应,应用MATLAB对其作了响应谱分析,为后续的联合仿真提供了理论依据。(4)应用CAD/CAM软件,得到了凸轮的数据点,在Pro/E中建立了凸轮机构的三维模型,利用ANSYS对输入轴、输出轴作了模态分析,研究各阶模态的固有频率及对应的振型,分析该机构的可靠性。(5)通过ADAMS及ANSYS建立了平行分度凸轮机构的刚柔耦合虚拟样机并进行动力学仿真,结合仿真曲线验证动力学模型的正确性。(6)研究仿真数据,综合分析不同机构参数和工况的改变对平行分度凸轮机构的动力学性能的影响,为凸轮机构的设计提供一定的理论依据。综上所述,得到了凸轮机构响应与响应谱的程序及结论,为研究其响应提供了理论依据。详细说明了几种因素对刚柔耦合后机构动态性能的影响,设计者在设计凸轮机构时需综合考虑不同的影响因素。
[Abstract]:The parallel indexing cam mechanism is a step mechanism which can change the rotational motion into the necessary intermittent transposition movement or movement. It is widely used in packaging, food, and tobacco. Due to the periodic inertia moment of the mechanism in high-speed operation, the elastic deformation of each component will increase, which makes the actual output of the mechanism have a certain gap with the theoretical value, so that there is a certain gap between the actual output and the theoretical value of the mechanism. The dynamic performance in the process of operation has become the focus of attention. This paper is guided by the theory of mechanical system dynamics. The multi-degree-of-freedom dynamics model of parallel indexing cam mechanism is established, and the virtual prototype of parallel indexing cam mechanism is established according to the dynamic model with ADAMS and ANSYS for dynamic simulation. The main contents are as follows: 1) the main parameters of parallel indexing cam mechanism are studied, and the factors that affect the dynamic performance of parallel indexing cam mechanism are analyzed in detail. According to the mechanical system dynamics, the multi-degree of freedom dynamics model of parallel indexing cam mechanism is established by means of the lumped mass method. The corresponding dynamic equation is established, and the dynamic response under undamped state is solved, which provides a theoretical basis for dynamic performance analysis of virtual prototyping. (3) the dynamic equation of single-degree-of-freedom cam mechanism is established. The response of cam mechanism under several motion rules is obtained, and the response spectrum is analyzed by MATLAB, which provides a theoretical basis for subsequent joint simulation. CAD/CAM software is used. The data points of the cam are obtained and the three-dimensional model of the cam mechanism is established in Pro/E. The modal analysis of the input axis and the output shaft is made by using ANSYS, and the natural frequencies and corresponding modes of each mode are studied. The reliability of the mechanism is analyzed. (5) the rigid-flexible coupling virtual prototype of parallel indexing cam mechanism is established by ADAMS and ANSYS and the dynamic simulation is carried out. Based on the simulation curve to verify the correctness of the dynamic model, the simulation data are studied, and the influence of different mechanism parameters and working conditions on the dynamic performance of parallel indexing cam mechanism is comprehensively analyzed. To provide a certain theoretical basis for the design of cam mechanism. In summary, the program and conclusion of response spectrum and response spectrum of cam mechanism are obtained. The influence of several factors on the dynamic performance of the mechanism after rigid and flexible coupling is explained in detail. The designers should consider different factors when designing the cam mechanism.
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH112.2
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,本文编号:1475028
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