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印刷机高点闭牙机构动力特性分析与应用研究

刘国栋  
【摘要】: 本文针对高点闭牙机构在工作过程中冲击和噪声大的问题,对机构的动力特性进行了理论分析和应用研究,建立了机构完整的动力特性分析方法。在此基础上,对企业提供的实例机构进行了动力特性分析,揭示了该机构在运行过程中产生冲击、噪声的内在根源,提出了机构性能改良的途径和方法。最后对机构动力特性分析方法进行集成,开发了高点闭牙机构动力特性分析及参数化设计软件。 本论文主要工作和取得的成效如下: (1)针对高点闭牙机构运动的特殊性,提出并建立了机构动力特性分析方法,包括相对运动分析、绝对运动分析、刚体动力学分析和弹性动力学分析。 (2)引入三次样条函数插值方法,推导并建立了机构相对运动分析的通用方程,再根据主从运动关系,确定机构的绝对运动表达式,为机构动力分析建立了理论基础。 (3)利用计算机一维搜索方法,查找到机构实际的闭牙、开牙位置,为机构动力分析提供开闭牙力的时空分布规律;在不考虑机构弹性变形的情况下,建立了机构刚性受力模型,并对实例机构进行了分析,结果表明:实例机构惯性力的突变是产生冲击和噪声的主要原因。 (4)考虑机构高速运行时构件的弹性形变,利用质量和弹性元件替代原则建立了机构弹性动力学模型,求解了实例机构的动态响应。结果表明:实例机构构件的弹性变形对咬纸力影响不大(从2.2490N到2.3248N),但对实际开牙量有一定影响,而且也影响机构的动态性能,动力系数k d=2.1653。 (5)针对实例机构出现的冲击和噪声问题,提出了改进途径和方案,采用多种具有良好运动规律的曲线进行了改进设计及动力特性分析。结果表明:在开闭牙凸轮的闭牙行程采用摆线、五次多项式、七次多项式运动规律和开牙行程采用摆线、五次多项式、七次多项式、双谐运动规律,均可使机构角加速度曲线光滑、连续,接触力、铰支力曲线趋于光滑,很大程度上降低了机构的冲击和噪声,并改善了机构的动态性能k d∈[1.1356,1.5524]。 (6)利用Matlab平台,对机构动力特性分析及改进设计过程进行集成,开发了高点闭牙机构动力特性分析及设计软件,为企业提供实用的工具支持。


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