槽轮机构的结构改进设计与应用研究

槽轮机构以结构简单、工作较为可靠等特点,在自动机械中被广泛采用。但随着现代机械运转速度和定位精度要求的不断提高,传统形式的直线槽轮机构的固有缺陷日益明显。因此,对直线槽轮机构的改进设计,引起了设计人员的关注和重视,出现了多种改进型式。本课题以高速单张纸胶印机间歇递纸机构为技术背景,对槽轮机构进行结构分析和改进设计,并对改进后的机构进行了相关工作性能分析与研究,为设计制造高速高精度间歇递纸机构提供了理论依据。 本课题具体完成了以下几个方面的工作: (1)针对槽轮间歇递纸机构的工作原理及特性,从理论上分析指出了直线槽轮机构的固有缺陷。在总结现有槽轮改进方案的基础上,着重分析了曲线槽轮机构的运动和动力性能,揭示了其设计误区和瓶颈。 (2)为克服曲线槽轮机构的设计误区并突破其设计瓶颈,研究提出一种具有组合轮廓线的槽轮机构,阐述和分析了机构的设计思想和设计要点,给出了该机构的运动学设计方案。 (3)应用组合轮廓线槽轮机构的设计思想及方法,对单张纸胶印机间歇递纸机构进行了改进设计。基于Pro/E平台的运动和动力性能的仿真分析结果显示:组合轮廓线槽轮机构在满足交接要求的条件下,运动和动力特性得到显著改善,更适应高速运动要求。 (4)结合间歇递纸机构的工作原理,对改进后的槽轮递纸机构进行动力特性研究,指出影响槽轮递纸机构动力性能的关键因素是槽轮的角加速度。以槽轮机构动力性能最优为目标函数,建立了优化设计的数学模型。 (5)结合胶印机递纸机构的特点,将动力优化的数学模型应用于间歇递纸机构,基于MATLAB平台,对组合轮廓线槽轮机构进行动力优化设计,并对优化结果进行了分析和比较。分析结果表明:优化设计可以进一步提高组合轮廓线槽轮的动力特性,提高递纸精度和套印精度,对工程应用具有参考价值。