推进机主传动机构优化设计与齿廓修形研究

发布时间：2018-07-29 06:57

【摘要】：随着自动化生产线在智能制造业中的广泛应用,其整机平稳性对产品生产质量的影响日益显著。推进机(又称送料机)作为自动化生产线的重要组成部分,其运动平稳性直接影响整机性能。本文以某胶囊自动化生产线的推进机为研究对象,综合考虑机构运动学特性与齿轮啮合特性对机构传动性能的影响,以提高机构的运动平稳性为目标,提出将NSGA-Ⅱ遗传算法应用于齿轮连杆机构的多目标优化设计中。同时,探讨了齿廓修形参数对机构运动平稳性的影响。论文主要工作及结论如下:首先,根据推进机的工作要求,采用曲柄齿轮齿条机构作为推进机的主传动机构,在不改变电动机转速的情况下,实现机构的自动换向与长距离输送功能;针对曲柄齿轮齿条机构的设计,在考虑机构运动学特性与齿轮啮合特性的基础上,以齿轮摆角、角加速度和齿轮齿条重合度作为优化目标,建立了机构的多目标优化数学模型;并利用NSGA-Ⅱ遗传算法对该模型进行了多目标优化,得到一个Pareto最优解集,进而确定了一组最优设计方案;基于Matlab仿真软件对优化前后机构的运动学特性进行了分析。结果表明:在保证机构运动平稳的前提下,优化后机构的齿轮摆角由优化前的7.365 rad增至9.875 rad,提高了该机构作长行程往复运动的能力。其次,结合ANSYS有限元技术与ADAMS虚拟样机技术,对优化后的机构进行了刚柔耦合动力学仿真分析;基于有限元接触分析确定了齿轮的最大修形量,并提出了长修形与短修形两种修形方案;然后从动力学与静力学角度出发,分析和探讨了齿轮在不同载荷工况下,两种修形方案对其传动特性的影响。结果表明:本文机构中的齿轮更适合采用短修形方案,其修形长度为1 mm,修形量为0.02 mm,修形后齿轮的啮合冲击得到明显改善,提高了机构的整体平稳性。最后,对齿轮座固有频率、输出轴静力学特性以及推送过程的运动学特性进行了分析,并对比了定速推送、优化前推进机推送和优化后推进机推送时,推爪与模条在初始时刻的接触情况,以此验证推进机结构的合理性。结果表明:优化后的推进机结构能保证安全承载,且具有加速稳定、运动平稳及推送初始时刻瞬时冲击力小等优点,满足自动化设备的工作要求。综上所述,本文针对推进机的主传动机构,从尺寸参数设计与齿廓修形两方面进行了优化改进,提高了机构的整体平稳性,减小了振动冲击。结论可为齿轮-连杆机构的设计与研究提供理论参考依据。
[Abstract]:With the wide application of automatic production line in intelligent manufacturing industry, the influence of machine stability on product quality is becoming more and more significant. As an important part of automatic production line, propulsion machine (also called feed machine) has a direct impact on the performance of the whole machine. In this paper, taking the propulsion machine of a capsule automatic production line as the research object, the effect of kinematics and gear meshing characteristics on the transmission performance of the mechanism is considered synthetically, and the aim is to improve the kinematic stability of the mechanism. NSGA- 鈪，

本文编号：2151885