包装机组弧面分度凸轮机构设计研究

发布时间：2017-09-29 13:37

  本文关键词：包装机组弧面分度凸轮机构设计研究

  更多相关文章： 包装机组 弧面分度凸轮机构 动力学分析 凸轮优化 参数化设计系统

【摘要】：弧面分度凸轮机构具有高速性能优良、分度精度高、承载能力强、运行平稳、结构紧凑、维修率低等特点,广泛应用在高速高精度的自动机床、包装机械、建筑机械、纺织机械、印刷机械等需要实现间歇运动的装置中。高效地进行弧面分度凸轮机构设计,可缩短产品的研发周期。通过技术引进而国产化的高速包装机组,其中的弧面分度凸轮由于设计及制造存在难点,目前还依赖于进口。开展包装机组弧面分度凸轮机构的研究工作,将有利于烟草机械的国产化及技术创新。本文以高速卷烟包装机组中的弧面分度凸轮机构为研究对象,对其进行了设计,并对机构的动力学特性进行了研究,提出了一种优化弧面分度凸轮机构动力学特性的方法,开发了弧面分度凸轮参数化设计系统。首先,根据弧面分度凸轮机构的特点,分析其设计参数,利用共轭曲面理论和坐标变换法,推导凸轮共轭接触方程和工作轮廓的曲面方程。根据包装机组的运行特点,选择改进正弦加速度运动规律作为凸轮曲线运动规律。接着,建立弧面分度凸轮机构的三维模型和动力学模型,对机构的动力学参数进行了计算,采用虚拟样机技术对机构进行了动力学仿真分析。仿真结果表明,凸轮曲线对机构的动力学特征参数有着决定性影响。然后,以凸轮曲线为切入点,以改善机构动力学特征参数为目标,运用凸轮曲线运动规律调幅处理方法,利用粒子群优化算法求解优化设计变量,提出了一种对机构的动力学特性进行优化的方法。优化结果显示,通过改变目标函数的权重系数,采用此优化方法,即可使机构的动力学特性获得不同效果的改善。最后,利用三维建模软件自带的二次开发工具,使用C语言编程,开发了弧面分度凸轮参数化设计系统。该设计系统操作简单,运行稳定,可提高弧面分度凸轮机构的研发效率。
【关键词】：包装机组 弧面分度凸轮机构 动力学分析 凸轮优化 参数化设计系统
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH112.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 课题研究背景13-15
• 1.2 弧面分度凸轮机构研究现状15-17
• 1.3 凸轮机构优化研究现状17-19
• 1.4 论文主要研究内容和结构19-20
• 第2章 弧面分度凸轮机构的设计20-30
• 2.1 弧面分度凸轮机构分析的主要设计参数20-22
• 2.1.1 凸轮机构的运动参数20-21
• 2.1.2 凸轮机构的几何结构参数21-22
• 2.2 弧面分度凸轮工作曲面的设计22-26
• 2.2.1 坐标系的选取22-23
• 2.2.2 坐标变换计算凸轮共轭接触方程23-25
• 2.2.3 凸轮工作轮廓的曲面方程25-26
• 2.3 弧面分度凸轮机构的运动规律26-29
• 2.3.1 无量纲运动参数26
• 2.3.2 凸轮机构运动规律的选择及特点26-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 弧面分度凸轮机构动力学特性分析30-40
• 3.1 弧面分度凸轮机构的建模30-34
• 3.1.1 机构三维模型的建立30-33
• 3.1.2 机构动力学模型的建立33-34
• 3.2 弧面分度凸轮机构动力学参数计算34-36
• 3.3 弧面分度凸轮机构仿真分析36-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 弧面分度凸轮机构动力学性能优化40-53
• 4.1 凸轮曲线运动规律调幅处理方法40-43
• 4.2 基于凸轮曲线运动规律调幅原理的机构动力学性能优化方法43-48
• 4.2.1 凸轮曲线运动规律调幅处理43-44
• 4.2.2 优化设计变量及目标函数44-45
• 4.2.3 优化算法45-46
• 4.2.4 迭代优化求解46-48
• 4.3 优化前后结果对比48-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 弧面分度凸轮参数化设计系统研发53-65
• 5.1 系统设计技术路线53-56
• 5.1.1 系统开发平台54
• 5.1.2 开发环境配置54-55
• 5.1.3 系统设计方案55-56
• 5.2 功能模块设计56-62
• 5.2.1 系统界面设计57-59
• 5.2.2 模型特征参数化设计59-60
• 5.2.3 参数读取调用及修改设计60-62
• 5.3 系统运行62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 总结与展望65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 附录A 攻读学位期间所发表论文73

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本文编号：942341