大幅面平压平模切机主切系统的分析研究

本文就大幅面平压平模切机的主切机构的研究提出一些方法。采用复数矢量法对平压平模切机主切系统进行运动学分析,求得所有的运动参数,用Matlab编程得到运动曲线,从而可以分析其运动特性;在运动学的基础上运用达朗贝尔原理对主切系统进行动力学分析,列写牛顿--欧拉方程,可解得各杆在最大模切压力下的约束力和原动件所需力矩,为电机选择提供依据;求得各杆受力后借助有限元分析软件Ansys对各杆进行有限元分析,确定是否满足强度要求。     

给袋式挂面包装机撑袋机构设计与分析

目的 为了避免给袋式挂面包装机装袋时的落料故障,设计筒状侧面折叠预制袋撑袋机构。方法 依据挂面充填技术要求及预制袋供送工艺路线,设计滑块摆杆撑袋机构;利用约束方程法建模,对撑袋机构进行设计;运用杆组法对撑袋机构进行运动学分析;借助Matlab编程,求解滑块摆杆撑袋机构尺度参数与运动学参数,绘制出摆杆的角位移、角速度、角加速度曲线。基于此设计加工撑袋机构,进行在线实验,并验证可靠性。结果 所设计滑块摆杆撑袋机构参数,连杆长度为89 mm,摆杆长度为115 mm,滑块偏距为122.5 mm,原动件滑块行程为10 mm,从动件摆杆摆角位移为5°;滑块位移与摆杆角位移满足线性关系,摆杆运动近似为匀加速。结论 在线实验验证该撑袋机构满足撑袋工艺要求,撑袋可靠性为94.6%,满足企业对全自动挂面包装机的要求,较好地解决了挂面包装落料故障。     

肢腿履带足机构抬腿工况动力学分析与实验研究

为验证肢腿履带足机构肢腿系统的结构强度,以单肢腿系统为研究对象,基于拉格朗日法建立其抬起工况的动力学模型,推导了其上、下肢腿关节驱动力矩的表达式并予以验证。同时,通过对肢腿履带足机构单腿抬起工况进行动力学仿真,揭示了其支撑腿、抬起腿各铰接点所受力的时域变化规律,并对受力最大的抬起腿的强度进行了有限元模拟与实验验证。结果表明：在肢腿履带足机构单腿抬起工况下,其抬起腿上肢腿的最大应力为165.9 MPa,安全系数为3.04,下肢腿的最大应力为122.9 MPa,安全系数为2.81,均满足单腿抬起过程中的强度要求;抬起腿各铰接点处最大应力的模拟值与测试值的相对误差均在18%以内。研究结果验证了肢腿履带足机构抬腿工况动力学分析方法的正确性以及其结构的安全性和合理性,可为其他肢腿型机构的设计及应用提供参考。     

三自由度并联包装机构动力学建模与分析

目的为了提高一种三自由度并联包装机构动态性能,对其进行动力学建模与仿真研究。方法首先建立机构三维模型并进行位置反解计算,而后应用凯恩法列出动力学方程。在对支链模态分析基础上依托多体动力学仿真软件ADAMS与有限元软件Ansys,将各连接杆件由刚体转换为柔性体进行刚柔耦合动力学分析。结果通过动力学建模求得了驱动杆在广义坐标下的驱动力。由模态分析求得支链的第1阶到第6阶固有频率分别为88.656,108.95,119.96,125.33,131.07,138.77 Hz,以及机构在各个阶次下的振型。得到了机构动平台质心运动位移、速度、加速度,以及关节驱动力、力矩变化曲线。结论并联包装机构中刚度薄弱环节位于球铰连接两端,在各阶模态振型中,振动相对位移较大位置位于动平台和支链中部滑块;连接杆件会对动平台运动性能、关节驱动力产生一定的影响。分析结果为并联机构进一步优化提供了理论依据。     

高速重载码垛机器人动力学仿真

目的 为了实现大重量、大体积木门等板状物品的快速搬运与包装作业,设计一种适用于高速重载条件下的六自由度码垛机器人.方法 针对该机器人,对其关键部件进行选型,通过D-H参数法建立机器人的运动学模型,并进行正逆运动学分析;求取机器人的工作空间,得到机器人所能达到的极限位置,为机器人的布置方案提供参考;运用ADAMS软件建立码垛机器人的动力学模型,对其在将木门进行搬运包装时危险工况进行仿真分析.结果 得到码垛机器人处于最大臂展的危险工况下,大臂所受力及力矩最大,所受力及力矩最大值分别为12.9 kN,13.5 MN/mm.为进一步探究大臂的力学特性将大臂进行柔性化处理,得到大臂的力和力矩波动变化,以及最大动应力点,大臂所受力和力矩波动的最大值分别在z方向及y方向处,最大值分别为621 N,895 kN/mm.结论 机器人各关节所受力和力矩变化无明显突变,所受刚性冲击较少;证明了在高速重载条件下大臂设计的合理性,为机器人结构的进一步优化及轻量化设计奠定了重要基础.     

基于3-PRC并联机构的锂电池包装机应用

目的 针对现有锂电池包装机在包装过程中效率和精度低,极易造成锂电池堵塞、容易卡且包装密封性差等问题,提出基于3-PRC并联机构的包装机,并引入3D打印技术.方法 首先建立3-PRC并联机构的3D数学模型,求解运动学方程;其次利用Matlab仿真法和机构的行程约束条件,由控制变量法求得该机构的位置工作空间投影视图;然后利用串级PID控制法,建立包装机的动力学及控制模型,对控制算法进行仿真验证;最后建立包装机仿真模型,并在此基础上进行实物验证.结果 3-PRC并联机构的位置工作空间具有对称的规则形状,且横截面分布均匀.在包装机定点包装过程中,各方向欧拉角变化均控制在±3°以内,各向移动过程实际偏差在±1 mm内,并能自主完成圆周运动.结论 3-PRC并联机构可以满足锂电池包装机的位置工作空间要求,仿真和实物验证结果证明了包装机运动控制的合理性与有效性,有效解决了包装过程中运动精度差的问题,可以实现锂电池包装机的快速精准运行,为该机构在锂电池包装机的进一步优化设计和深度应用3D打印技术奠定了理论基础.     

基于ADAMS模切机肘杆机构特性分析

通过在ADAMS/View中建立肘杆的虚拟样机,进行了相关运动学、动力学仿真,得到了本肘杆机构各杆件受力曲线,以及模切机负载扭矩曲线和极限功耗、平均功耗,为杆件的具体尺寸设计、材质的选择、疲劳寿命分析,以及原动机的选型等后续设计提供了依据。     

混凝土湿喷机臂架系统的动力学建模与分析

 针对混凝土湿喷机臂架系统的液压油缸驱动力难以显式计算的问题,采用解析几何法和拉格朗日方程建立混凝土湿喷机臂架系统的动力学模型．将驱动油缸等效为活塞杆沿着套筒运动的二连杆机构,这样臂架成为不完全开链的十连杆机构．采用解析几何法,推导臂架杆件转角与液压油缸行程的函数关系,即臂架系统的运动学方程．在运动学基础上根据拉格朗日动力学方程,建立广义力（液压油缸驱动力）对广义坐标（油缸行程）的数学模型．仿真分析时选择了湿喷机的一个典型工作过程,利用符号运算工具MAPLE求解广义力的解析式,并导入MATLAB进行数值求解．同时,利用PRO/E的机构动力学仿真工具对臂架进行分析．对比可见MATLAB与PRO/E仿真结果相吻合,验证了混凝土湿喷机臂架系统动力学模型的正确性．最后,结合动力学模型分析驱动油缸铰点位置变化对油缸工作过程中最大驱动力的影响,结果表明原湿喷机臂架系统结构有待进一步优化．因此,该动力学模型为油缸选型和油缸受力优化提供了理论依据．     

药品包装封口直线机构设计及仿真

目的针对药品包装封口机设计六杆机构,该机构输出构件滑块做直线运动,以完成直线封边作业。方法根据封口直线机构处于极限位置时各杆长与角度之间的函数关系,运用ADAMS参数化建模功能计算出各角度初始值,在极限位置处建立其虚拟样机模型,并进行运动仿真及分析。结果经过仿真分析得出,滑块行程为278 mm,速度最大值为1160 mm/s,加速度曲线斜率为0.7~0.9 s,在返程时不会影响封口的效果,封口直线机构运行平稳。结论利用极限位置进行参数化建模,简单易行,适用于其他复杂机构的参数化建模。     

新型风井挖掘机的仿真分析

在Pro/E软件环境下对新型风井挖掘机进行了三维零件实体建模和模型装配,利用接口程序Mech/Pro生成刚体并添加某些约束和标记等,然后将模型转换到ADAMS中添加复杂的约束和力,结合实际作业情况进行运动学仿真,分析各部件的工作过程和受力状况,获得各铰接点处力的变化曲线。使用结果表明,仿真分析克服了传统设计计算方法的不足,为实现动臂和斗杆的有限元分析奠定了基础。     

新型糖果包装机推糖机构设计

目的设计一种新型糖果包装机的推糖机构,更好地满足糖果包装过程中的工艺要求。方法采用傅里叶非圆齿轮周转轮系实现糖果包装机推糖机构的工作轨迹,并建立傅里叶非圆齿周转轮系推糖机构的数学模型;根据糖果包装过程中具体的推糖工艺要求,采用Matlab语言编写该机构的辅助设计软件,并通过该软件选取满足要求的机构参数。结果通过实例计算可知,傅里叶非圆齿轮周转轮系能够实现推糖机构的工作轨迹,具有直线推糖行程长度136.8 mm,且推杆在行程最左段能快速地退出。结论傅里叶非圆齿轮周转轮系能够很好地实现推糖机构工作轨迹,完成糖果包装的工艺要求。     

电芯模组激光焊接装配线中原料包装箱智能识别上料龙门装置

目的 电芯模组激光焊接装配线上料单位质量大,存在用时长、效率低、上料精准度低的问题,无法满足装配线48 s持续、稳定、精准上料需求,因此基于机器视觉设计一种原料包装箱智能识别上料龙门装置。方法 采用SolidWorks设计龙门上料装置机械结构;基于工艺流程设计电气控制系统;通过机器视觉检测判定包装箱正反以确保正确供料方向;以第1个包装箱视觉检测位置为基准,确定每层4个包装箱的机械手抓取标定位置,并进行偏差补偿,以确定机械手实际抓取坐标;PLC与视觉装置通过TCP通讯,驱动吸盘准确吸取包装箱至入料口。结果 通过实践测试,龙门装置每包装盒上料速度为24~48 s。结论 系统满足装配线供料效率需求,上料精准度明显提升,节约了人力成本。     

基于平行板式电容传感器的送纸检测系统设计

分析了送纸机构的工作原理,并对其关键部件进行了设计,将电容传感器应用于书本打包设备送纸机构。通过机构设计和理论计算,表明该设计可以有效检测出重叠牛皮纸被送出,并对多余纸张进行退回处理,系统检测效率高,动态响应好,满足了设备单张送纸的要求。     

纸箱封装机折页机构的设计与研究

目的 为解决现有的纸箱自动化包装生产线上纸箱封装机的折页机构折侧页不可靠、无法对多规格的纸箱进行折页的问题,设计一种可靠、适用于多规格的纸箱折页机构以提高纸箱包装质量和包装效率。方法 通过对折页功能、纸箱状态和封装机整体进行分析研究,设计2组纸箱折页机构;用机构的动态静力分析方法对2组折页机构进行运动学分析和动力学分析,用Matlab对运动学方程和动力学方程求解;用SolidWorks软件对2组折页机构进行结构设计和三维建模;将所设计的2组折页机构实物组装在封装机上进行现场试验。结果 运动学分析结果表明,2组折页机构带动纸箱页旋转的最终角位移能够准确地使纸箱页完成折叠工作;动力学分析结果表明,2组折页机构所需的驱动力矩和驱动力符合动力元件的力矩和力的使用范围。现场试验结果表明,所设计的折页机构能够对多种规格的纸箱实现可靠的折页工作。结论 该纸箱折页机构能够可靠地完成不同规格的纸箱折页工作,实现了纸箱折页的自动化与柔性化,可在一定程度上提高纸箱包装生产线的包装效率。     

竹材切割机械臂及关键零部件设计仿真

目的 针对包装用竹材人造板制造中需要切割竹材的情况，设计一种无刷电机驱动的竹材切割机械臂，并设计其中往复锯的平衡机构，以平衡往复惯性力。对往复锯核心机构零件及内壳体进行强度校核，确保零件薄弱环节满足强度要求。方法 在SolidWorks中建立往复锯机构及其平衡机构，通过Adams仿真验证平衡机构平衡效果。在Ansys软件中，对往复锯核心零件及其平衡机构进行有限元分析，求得其最大主应力以进行强度校核，最后设计完成主材切割机械臂的设计。结果 Adams仿真表明往复锯剩余的往复惯性力极大值为7.564 2 N，平衡率为96.65%。Ansys有限元分析表明，各个零件的最大主应力最大值为70.645 MPa，远小于Q235许用应力值210 MPa。结论 文中设计的竹材切割机械臂中的往复锯，经平衡机构平衡后，剩余往复惯性力较小，其核心机构零件及内壳体满足强度要求，主材切割机械臂设计满足要求。     

开盒机的优化设计与运动学分析

目的 为了解决现有的纸盒包装生产线上开盒机存在的开盒不可靠、工作稳定性不好的问题,设计一种工作可靠、稳定性较高的纸盒开盒机。方法 分析研究机构的功能要求,采用机构设计方法设计多连杆机构来实现对纸盒的取盒、放盒、开盒工作。采用多刚体动力学约束方程对所设计的开盒机构进行运动学分析。采用ADAMS优化设计模块对开盒机构的各个杆件尺寸进行优化。用SolidWorks软件对所设计的开盒机进行样机设计。结果 用SolidWorks的motion插件对开盒机构进行运动仿真,仿真结果表明,该机构能满足自动开盒功能,运动轨迹与用Matlab求解出的运动方程的轨迹相匹配,验证了数学模型的准确性。用Matlab对优化后的开盒机构运动方程求解,与优化前相比,机构的速度峰值减小了约34%,加速度峰值减小了约75%,机构运行平稳性得到极大改善。结论 所设计的高速开盒机构不仅满足自动开盒功能,而且运行平稳、工作可靠,为纸盒开盒自动化提供了一种适应性更强的开盒方案。     

码垛机器人刚柔耦合动力学仿真分析

目的以码垛机器人为例,探讨刚柔耦合系统的运动学、动力学仿真分析方法,分析杆件弹性变形对机器人末端运动精度的影响。方法利用Matlab/Robotics工具箱编程,对码垛机器人进行运动学仿真,获取各关节角位移曲线;利用ADMAS建立虚拟样机,对码垛机器人进行动力学仿真;同时,利用Ansys对机械臂等杆件进行柔性化处理,生成mnf中性文件,导入ADAMS中建立刚柔耦合模型进行仿真分析。结果得出了码垛机器人在高速重载运动过程中机械手末端的位移偏差曲线,以及各关节的驱动扭矩。结论刚柔耦合分析方法更加直观、准确地模拟了机器人的实际工作状况,提高了在动载荷作用下对零部件动态响应分析的准确性,为码垛机器人的设计优化及驱动选型分析提供了理论依据。     

吨袋内纸箱码垛生产线的设计与仿真

目的 设计一条码垛生产线,可以实现在吨袋内完成纸箱的码垛.方法 基于吨袋及纸箱的基本特点,使用撑袋装置实现了吨袋的自动撑袋,利用高位码垛反套的方法解决吨袋内无法码垛的问题,基于Adams软件对部分重要机构进行运动学及动力学特性分析.结果 该生产线中的撑袋码垛为一种新型设计装置且每小时可码垛至少1200箱;升降装置可完成1060 mm的行程位移,其上升和下降中的最大速度分别为400,377 mm/s,速度、加速度在一定范围内浮动,运动性能较为稳定,符合实际需求;受力情况符合预期,没有多余外力阻碍.结论 该码垛生产线提前对设计方案合理性进行分析,生产线设计合理,可以满足在吨袋内纸箱码垛的要求,同时保证了码垛过程中的稳定性,对相关码垛装置的设计与研制具有一定借鉴意义.     

快速锁合型纸盒封装机构设计与仿真分析

目的为了实现对快速锁合型纸盒的封装,设计能够完成该型纸盒端盖封装的工艺流程。方法运用机构末端作用点对纸盒底结构理想运动轨迹拟合的方法,并结合ADAMS与MATLAB进行联合仿真分析。结果确定了耳板翻折机构和盖板引导机构设计方案,并加以优化,得到了针对特定尺寸的快速锁合型纸盒封装机构的空间连杆尺寸。通过对机构的运动学仿真分析,建立了快速锁合型纸盒封装机构末端运动轨迹数学模型。结论运动学仿真和数学模型分析结果显示,所选取的空间连杆尺寸和机构偏角能够较好地满足对应结构尺寸纸盒的封装要求,为快速锁合型纸盒装盒机整体的设计与实现奠定基础。