基于液压锤的全自动打箔机研究与仿真

发布时间：2017-10-05 12:09

  本文关键词：基于液压锤的全自动打箔机研究与仿真

  更多相关文章： 多工位自动打箔机 液压锤 Simulink AMESim ANSYS

【摘要】：随着金箔运用的日益广泛,人们对于金箔的需求量越来越大。传统的打箔方式为手工捶打,存在着安全性低、劳动强度大、生产效率低、产品质量不稳定等问题。现有的自动打箔机的种类也较多,但是存在着击打力不可调节,在同一时间一台打箔机只能击打一包金箔,效率低等问题。因此,为解决以上问题,本文设计了一种基于液压锤的多工位全自动打箔机。首先对所设计的全自动打箔机的结构和工作原理进行介绍,相对于其他打箔机,该自动打箔机具有对击打力、击打频率进行控制,可同时击打两包金箔的优点。同时运用波动力学理论分析和推导出液压锤击打粘弹性或粘塑性工件时的波动力学方程,得出在两种不同情况下工件的位移(沉降量)函数和速度函数,分析了各个参数对位移、速度的影响。在AMESim中建立液压进给系统,并针对液压系统的缺点,选用模糊自整定PID控制算法进行控制。然后,运用MATLAB/Simulink和AMESim软件对进给系统进行联合仿真,由仿真结果可知:模糊自整定PID控制相对于常规PID控制的进给系统,其的响应速度快、稳态性好,很好地解决了通常情况下进给系统响应速度慢,稳态性差等问题。同时对液压锤系统进行仿真分析,结果表明:当频率相同,氮气压强越大,活塞静止所需要的力就越大,冲程速度越大,冲击能也就越大;当氮气压强相同时,频率越快,活塞回程所需要的力越大,回程速度减小,冲程速度减小。并得出在液压锤的击打频率为5Hz,氮气压强为16bar时,冲击速度最大,冲击力最大。最后运用ANSYS Workbench中的显式动力学方法对液压锤的活塞、三种类型的钎杆和金箔包在工作时的应力和应变情况进行分析。并得出当活塞撞击钎杆的时候,活塞和三种类型的钎杆的应力均未到达屈服极限,二者只发生弹性变形而不发生塑性变形;综合考虑三种钎杆的击打范围和金箔沉降量等因素,得出球头半径为75mm的钎杆在击打金箔时,其击打效果好于其他两种钎杆的结论。
【关键词】：多工位自动打箔机 液压锤 Simulink AMESim ANSYS
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG305;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 金箔的背景8-9
• 1.2 打箔机9-11
• 1.2.1 金箔制作的工艺流程9-10
• 1.2.2 手工打箔10
• 1.2.3 自动打箔机10-11
• 1.3 本文研究内容11-12
• 2 全自动打箔机及其波动力学分析12-26
• 2.1 全自动打箔机的结构和工作原理12-15
• 2.1.1 液压锤的结构和工作原理14-15
• 2.2 一维弹性杆的波动力学15-18
• 2.2.1 杆中纵波的控制方程15-17
• 2.2.2 波动方程的解17-18
• 2.3 二维弹性杆的波动力学18-22
• 2.4 液压锤工作过程动力学分析22-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 模糊自整定PID控制26-37
• 3.1 模糊控制26-29
• 3.1.1 模糊控制的基本原理26
• 3.1.2 模糊控制器26-29
• 3.2 模糊自整定PID控制29-36
• 3.2.1 PID控制原理29-31
• 3.2.2 模糊自整定PID控制器31-36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 全自动打箔机控制系统的仿真37-53
• 4.1 全自动打箔机系统仿真概述37-38
• 4.2 基于MATLAB/Simulink仿真模型的建立38-41
• 4.2.1 MATLAB/Simulink软件介绍38
• 4.2.2 基于Simulink的模糊自整定PID控制器设计38-40
• 4.2.3 基于Simulink的模糊自整定PID控制系统的建立40-41
• 4.3 基于AMESim仿真模型建立41-46
• 4.3.1 AMESim仿真软件介绍41-42
• 4.3.2 基于AMESim的液压系统的建模42-46
• 4.4 仿真结果及分析46-52
• 4.4.1 进给系统和升降系统的仿真分析46-47
• 4.4.2 液压锤的仿真结果及分析47-52
• 4.5 本章小结52-53
• 5 关键结构的应力应变分析53-68
• 5.1 显式动力学简介53-54
• 5.1.1 ANSYS Workbench14.0 显式动力学的组成53-54
• 5.2 液压锤冲击过程的有限元分析54-67
• 5.2.1 仿真模型的建立54-55
• 5.2.2 材料模型55-56
• 5.2.3 网格的划分56-57
• 5.2.4 载荷和约束的施加57-58
• 5.2.5 有限元仿真结果及分析58-67
• 5.3 本章小结67-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 内容总结68
• 6.2 展望68-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果73-74
• 致谢74-75

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本文编号：976706