打钉机摇钉机构动力学分析及其仿真

发布时间：2017-04-05 23:02

  本文关键词：打钉机摇钉机构动力学分析及其仿真，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于液压自动打钉机具有工作效率高、劳动力投入少、自动化程度高等优点，而国内木托盘生产面临相应的技术难题，因此，液压自动打钉机将有效改善国内木托盘生产面临的现状，被广泛应用于木托盘自动生产线中。本文以木托盘自动生产线中的液压打钉机为研究对象，结合机械运动学、动力学理论，运用Matlab、Pro/E、ANSYS等软件对打钉机的摇钉机构进行模拟仿真分析。通过对机构运动及其主要动力参数进行研究分析，对机构的结构进行改进，为需求厂家进一步改善打钉机性能、提高产品质量、增大木托盘生产效率、增强企业的竞争力提供有力的科学依据。本课题主要从以下几方面对打钉机摇钉机构进行研究： （1）通过试验，发现摇钉盒内的钉子会卡在底板上的导钉槽内，在生产过程中钉子不能被及时打入木托盘，使得木托盘出现漏钉而且成型较差。 （2）根据运动学和动力学的知识理论，对打钉机摇钉机构的运动情况及其规律和运动中的受力等问题进行分析与研究，得到了运动方程和受力平衡方程。利用Matlab计算求解运动机构的位移、速度和加速度等运动参数和铰链支反力、驱动力矩等动力参数。为了提高摇钉机构的精度和工作可靠性，对机架进行振动力分析，分别采用质量静替代法、广义质量替代法、最优动力平衡法对机构惯性力进行平衡，并进行对比，得到了最优的配重方案，提高了整机性能。 （3）采用Pro/E软件对摇钉机构进行建模，利用该软件对打钉机摇钉机构进行运动学和动力学模拟仿真，其仿真结果与理论研究结论基本一致，验证了理论研究的正确性。 （4）通过分析打钉机的卡钉、漏钉问题，以运动学和动力学分析结果为基础，运用有限元受力分析方法，对摇钉盒的变形情况进行研究并对其结构进行改进。使用了有限元分析软件ANSYS Workbench对摇钉盒底板进行应力、应变和变形情况分析，获得了底板的应力云图、应变云图及其有限元分析数值结果。通过这些研究成果，对摇钉盒底板的结构进行修改和有限元再分析，为改进摇钉机构结构设计提供了理论分析依据和现代分析方法。 经过对摇钉盒底板结构的改进，，处理了底板在受力过程中出现弹性变形、发生卡钉的问题，完善自动打钉机的设计，使得打钉流程顺畅，取得了良好的改善结果。改进后大大提高了设备的性能，提升了企业的生产能力，增强了企业在木托盘生产领域的竞争能力。
【关键词】：液压打钉机 摇钉机构 运动学分析 动力学分析 运动仿真
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH112
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 概述11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 本课题研究的意义14-15
• 1.4 课题主要研究内容15-17
• 2 打钉机基本结构及工作原理17-25
• 2.1 结构组成17-22
• 2.1.1 摇钉机构17-18
• 2.1.2 导钉机构18-19
• 2.1.3 扶钉机构19-20
• 2.1.4 打钉机构20-22
• 2.2 基本工作原理22-23
• 2.3 主要问题分析23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 3 摇钉机构运动学分析25-33
• 3.1 摇钉机构结构和质量参数25
• 3.2 基本参数的求解25-27
• 3.2.1 行程速比系数求解26
• 3.2.2 压力角和传动角求解26-27
• 3.3 摇钉机构运动状态分析27-32
• 3.3.1 机构运动学方程27-29
• 3.3.2 各构件的运动参数的求解29-30
• 3.3.3 摇钉盒重心位置点的位移、速度和加速度求解30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 摇钉机构动力学分析33-55
• 4.1 机构动力学建模33-36
• 4.1.1 四杆机构受力分析33-35
• 4.1.2 动力学模型建立35-36
• 4.2 机构数学模型建立36-42
• 4.2.1 力和力矩平衡方程36-37
• 4.2.2 方程求解及其动力学特性分析37-42
• 4.3 机架动力分析42-46
• 4.3.1 机架受力分析42-44
• 4.3.2 机座变形分析44-46
• 4.4 机构振动平衡研究46-54
• 4.4.1 质量静替代法46-48
• 4.4.2 广义质量替代法48-51
• 4.4.3 最优动力平衡法51-53
• 4.4.4 三种平衡方法平衡效果对比53-54
• 4.5 摇钉盒内钉子动力分析54
• 4.6 本章小结54-55
• 5 基于 PRO/E 的摇钉机构运动及动力学仿真55-63
• 5.1 PRO/E 仿真综述55
• 5.2 摇钉机构三维建模55-57
• 5.2.1 Pro/E 建模特点及其方法55-56
• 5.2.2 摇钉机构模型创建56-57
• 5.3 运动机构运动学分析57-60
• 5.3.1 摇钉机构运动模拟与分析58-60
• 5.3.2 理论计算结果与仿真分析结果对比60
• 5.4 运动机构动力学分析60-62
• 5.4.1 机构动力学仿真步骤60-61
• 5.4.2 机构动力学仿真分析61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 摇钉机构结构改进63-72
• 6.1 影响机构运动因素63-64
• 6.2 机构结构改进64-71
• 6.2.1 ANSYS 有限元分析概述64-66
• 6.2.2 摇钉盒底板的有限元分析66-69
• 6.2.3 摇钉盒底板的模型修改及有限元再分析69-71
• 6.3 本章小结71-72
• 7 总结与展望72-73
• 7.1 全文总结72
• 7.2 创新之处72
• 7.3 后续工作72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得的发明专利78-79

【参考文献】

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本文编号：287811