含间隙运动副药品包装机送盒机构动力学研究

发布时间：2020-08-18 16:06

【摘要】：药品包装机的送盒机构在较低转速下运行时,基本能按照初始设计的运动轨迹完成动作。但当高速运转时,将出现药盒从吸盘脱落、传递位置不准以及部分零件磨损加剧失效等状况,其中运动副间隙和运动副类型的差异对系统所造成的强非线性影响占据了重要因素。而运动副的间隙是不可避免的,运动副的类型在特定的工况下有时同样难以更改。论文以药品包装机的送盒机构为研究对象,分别对含间隙运动副的描述、动力学响应与接触力模型等方面展开研究。主要完成了如下研究工作:建立了考虑间隙时转动副与移动副的数学模型,利用矢量方法对其中的分离和接触状态进行了描述,获得了两个潜在接触点间的位置、距离、相对速度和作用力;提出了凸轮沟槽副的数学描述方法,确定了两潜在接触点的位置,并推导了二者间的距离、相对速度以及作用力的表达式,建立了三种不同状态的判别条件。结合FEM,在弹性范围内对具体接触实例进行了数值计算,推导了含间隙转动副的时变接触刚度数学表达式,并研究了三种纯弹性接触模型的适用性:Persson接触模型相较于Hertz与改进的Winkler接触模型更适用于含间隙转动副,Hertz接触模型更适用于含间隙凸轮沟槽副与含间隙移动副,进而确定了二者的接触刚度。对药品包装机的送盒机构中转动副、移动副和凸轮沟槽副,分别在不同间隙大小和转速的工况下进行了仿真分析,结果表明:移动副和凸轮沟槽副间隙对输出构件吸盘的角速度和角加速度影响很大,而转动副间隙主要影响角加速度,并具有随机性。针对Adams中Impact函数计算精度不够的缺陷,基于Hunt-Crossley能量耗散型法向接触力模型,结合能量法与动力学方程,推导了最大变形量的表达式,获得了新的粘滞阻尼因子,提出改进的法向接触力模型;并针对该模型与几种常见的同类型法向接触力模型,实例研究了相对速度与变形量随时间的变化关系,以及不同恢复系数下法向接触力、相对速度与变形量之间的关系,并验证了改进的法向接触力模型既保证了正确性,又具有足够的精度与适用范围。
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ460.69
【图文】：

药品包装机

统的重要组成部分，传递动力和完成目标动作都需核等工作早期便有了一套流程，但随着生活节奏的着高速、大功率、高精度和轻量节能等方向飞速发计工作已经不能达到要求，因此多体系统动力学方是复杂机械系统进行分析、设计、优化以及控制药品包装机是一类典型的复杂多体机械设备，需要特性。国内药品包装机的技术水平虽然一直朝着绿展[6]，但在稳定性和速度等方面与国外还存在一 Uhlmann 公司 C2155 型号的装盒机最高可达 400[7]。唐书喜等针对小型装盒机，提出一种可适应不同解决大部分装盒机适用范围小的缺陷提供了新方案包装机取盒机构的关键参数进行了分析和优化，对供了理论上的解决方法[9]。可以看出国内针对药品，对相关动力学的研究较少或不够深入。

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图 1.2 药品包装机送盒机构图 1.3 送盒机构简图在设计常规机械系统并进行动力学分析时，通常忽略运动副中所含有的间隙。运动副的间隙在机械系统中是必然存在的，并且会引起机械系统复杂的非线性动力应，是干扰其精度的主要因素之一，与此同时系统的寿命和可靠性也大幅度下降但运动副间隙却又是不可避免的，构件的相对运动、润滑和装配等都需要有间隙加工上的误差和构件相对运动的磨损等甚至会加大间隙量[13-14]，如图 1.4 所示的间应关系图。

机构简图,机构简图

【参考文献】