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全自动纸杯成型机机构设计与运动仿真研究

作　者: 孙娜娜
导　师: 史荣
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 机构三维建模运动学分析磨损动态特性
分类号: TS735.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 175次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,随着人们生活质量的提高,生活节奏的加快,环保意识的加强,纸质杯的用量与日俱增,纸杯生产设备的需求量也大幅度增加,但对纸杯生产设备研究工作基本属于空白区域。本文采用现代设计与分析手段对某型纸杯机进行了较深入的理论分析与实验研究,为该类设备的设计及纸质杯成型质量的分析提供了依据。全自动纸杯成型机是一种多工位全自动机械,机构相对复杂,目前国内生产的纸质杯普遍存在粘合不牢、漏水、外形欠佳等缺陷,这与机器本身存在的定位不够准确、工位衔接不当、振动等因素有关,因此对全自动纸杯成型机进行运动学与动力学分析,对发现设备存在的设计缺陷,具有重要意义。为了分析纸杯机各机构的设计合理性与否,本文采用Pro/E软件,构建了全自动纸杯成型机主要零件的三维实体模型,并进行了装配及干涉检查,为纸杯机的结构分析与运动分析提供了虚拟样机模型。利用Pro/E软件的“机构”模块对纸杯机虚拟样机的主要机构进行了运动学分析,重点研究了纸杯机卷封机构的运动特性与凸轮曲线的关系,提出了推程和回程为正弦加速度规律的3段式凸轮曲线,在其衔接处,凸轮加速度过渡平稳,减少了冲击,保证了纸杯成型质量。针对纸杯成型过程中经常出现的问题,分析了凸轮磨损对纸杯成型的影响,得到了凸轮的最大允许磨损量;研究了滚花质量的影响因素,为设备维护提供了理论依据。在理论研究的基础上,对纸杯机的典型机构进行了动态测试,实验结果表明建立的模型是正确的;所测试机构的振动是周期性的;并通过频谱分析得到了引起机构振动的主要因素以及滚花动作对机构振动的影响,为设备机构的优化奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第1章绪论  11-17
  1.1 纸杯成型机国内外发展现状  11-12
  1.2 课题背景及意义  12-13
    1.2.1 课题背景  12
    1.2.2 课题意义  12-13
  1.3 课题的研究内容及方法  13-17
    1.3.1 研究内容  13
    1.3.2 研究方法  13-17
第2章全自动纸杯成型机的技术构成  17-27
  2.1 全自动纸杯成型机简介  17-20
    2.1.1 概述  17
    2.1.2 特点  17
    2.1.3 主要技术参数  17-18
    2.1.4 设备组成  18
    2.1.5 生产流程  18-20
  2.2 全自动纸杯成型机机构分析  20-26
    2.2.1 杯身成型系统  20-23
    2.2.2 杯底成型系统  23-24
    2.2.3 滚花、压边系统  24-26
    2.2.4 成型杯顶出系统  26
  2.3 本章小结  26-27
第3章全自动纸杯成型机三维实体造型及装配  27-35
  3.1 三维建模软件 Pro/E 概述  27-28
  3.2 全自动纸杯成型机的三维实体建模  28-29
    3.2.1 实体建模步骤  28
    3.2.2 零件分类与模型创建  28-29
  3.3 全自动纸杯成型机的装配  29-33
    3.3.1 概述  29-30
    3.3.2 虚拟装配的实现  30-33
  3.4 装配体的干涉检查  33-34
    3.4.1 静态干涉检查  33-34
    3.4.2 动态干涉检查  34
  3.5 本章小结  34-35
第4章全自动纸杯成型机主要机构运动学分析  35-58
  4.1 机构运动分析的目的与意义  36-37
  4.2 机构运动分析的方法  37-39
    4.2.1 MATLAB 仿真  37
    4.2.2 ADAMS 仿真  37-38
    4.2.3 Pro/E 动态机构运动仿真  38-39
  4.3 卷封机构运动特性分析  39-44
    4.3.1 凸轮的轨迹曲线  39-41
    4.3.2 创建机构  41
    4.3.3 添加驱动  41-43
    4.3.4 机构运动仿真与分析  43-44
  4.4 凸轮机构的磨损失效分析  44-46
    4.4.1 凸轮机构常见的失效形式  44-45
    4.4.2 卷封机构凸轮的磨损因素及裂纹分析  45-46
  4.5 磨损凸轮运动学仿真分析  46-51
    4.5.1 仿真曲线分析  47-49
    4.5.2 凸轮最大允许磨损量仿真分析  49-51
  4.6 滚花成型机构运动特性分析  51-56
    4.6.1 概述  51
    4.6.2 运动学仿真分析  51-52
    4.6.3 滚花质量的影响因素  52-56
  4.7 本章小结  56-58
第5章全自动纸杯成型机的动态特性实验分析  58-68
  5.1 实验系统构成  58-59
    5.1.1 传感器及校准装置  58-59
    5.1.2 数据采集  59
  5.2 实验方案  59-61
    5.2.1 测点布置  59-60
    5.2.2 实验信息  60-61
  5.3 实验数据分析  61-67
    5.3.1 波形分析  61-63
    5.3.2 时域分析  63
    5.3.3 频谱分析  63-65
    5.3.4 速度对振幅的影响  65
    5.3.5 滚花的影响  65-66
    5.3.6 实验2 和实验3 数据分析概述  66-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  74-75
致谢  75-76
作者简介  76

全自动纸杯成型机机构设计与运动仿真研究

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