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4186半自动平压模切机机构设计及其运动仿真【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,半自动,平压模切机,机构,设计,及其,运动,仿真,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩

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南京理工大学紫金学院 毕业设计（论文）任务书 系 ： 机械工程系 专 业 ： 机械工程 及 自动化 学 生 姓 名： 吴迪 学 号： 060104266 设计 (论文 )题目 ： 半自动平压模切机机构设计及其运动仿真 起 迄 日 期 : 2010 年 2月 24日 2010 年 6 月 5 日 设计 (论文 )地点 : 南京理工大学紫金学院 指 导 教 师 : 刘艳艳 专业负责人 : 肖猛 发任务书日期 : 2010 年 2 月 23 日 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师 根据各课题的具体情况填写，经 学生所在专业的负责人 审查、系领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一 周内填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及系主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2008 年 3 月15 日”或“ 2008 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 1. 培养和提高学生综合运用有关专业知识，解决工程设计问题的能力。 2. 掌握如何根据设计要求检索相关 文献资料。 3. 掌握机构设计的方法及步骤。 4. 提高学生对机构进行运动学及动力学分析的能力。 5. 学会使用 件 ,并能对具体机构进行运动仿真。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 分析半自动平压模切机的工作原理，设计其中的执行机构和传动机构，设计执行机构的几种方案，综合比较几种方案的优缺点，选择一种最佳的方案，并画出机构运动简图，然后对机构用图解法进行运动学及动力学分析，最后用 件建模并进行运动仿真，比较两种情况下的结果。 原始数据： 1. 每小时压制纸板 3000张。 2. 传动机构所用电动机转速 n=1450r/ 3. 滑块推动下模向上运动时所受生产阻力 *106N，回程时不受力，回程的平均速度为工作行程平均速度的 。 技术要求： 1. 要求所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。 2. 机构应具有较好的传力性能，工作段压力角应尽可能小，传动角大于许用传动角。 。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 设计几种方案，选择最佳方 案； 1. 设计执行机构和传动机构，绘制机构运动简图； 2. 用图解法对执行机构进行运动学和动力学分析； 用 进行机构运动仿真，比较两种计算结果。 4主要参考文献： 1 王华坤，范元勋 . 机械设计基础上 M. 北京： 兵器工业出版社 ， 2001. 2 阎敏，王文博 . 机械设计基础 M. 北京： 机械工业出版社 ， 1999. 3 王玉新 . 机构创新设计方法学 M. 天津： 天津大学出版社 ， 1996. 4 杨基厚 . 机构运动学与动力学 M. 北京： 机械工业出版社 ， 1987. 5 郑建荣 . 虚拟样机技术入门与提高 M. 北京： 机械工业出版社 ,2001. 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2010 年 1月 20日 3月 19日 3月 20日 4月 10日 4月 11日 5月 9日 5月 10日 5月 14日 5月 15日 5月 18日 5月 19日 5月 22日 5月 23日 5月 25日 6月 1日 6月 5日 查阅资料，完成外文翻译和开题报告 学习 设计执行机构和传动机构，绘制机构 运动简图； 用图解法对执行机构进行运动学和动力学分析； 用 件建模，并进行机构运动仿真，比较两种计算结果。 完成论文初稿 完成设计说明书的编写，并提出申请优秀论文 优秀论文答辩 论文答辩 所在专业审查意见： 负责人： 2010 年 2 月 22 日 系意见： 系领导： 2010 年 2 月 23 日 on 1 is a of be to an 9,10#. In a is to be is t- or is to be In on or of to be of If a by In of an x5( on f as an as f 5( f 2D f 1D D D in f by Dx in s in if f (x)up to as f (x) f ( f 8(!)f 9(1f(k)(Dx)of f at x0 in f (x) is f(j!Dx!x0,j,of f (x), to e, in ( f (x)2e, f (x)1e)of of in be to of of as by in F 000. 2002 002, 124 465S. S. 3124or of of or a of of of in in in of is to be by in or to be of As an a in a be in m, m,a m a m a as as be of in be of is by a of is to an in of is to is to be of a is to in of be of of in by an be as an . a is to be x,a as In of is as an 2. In on a P)to a 12. If be is it be as an 1,on of by or s! on of of of of as be to be of in to be of of to be an in or of To of of an of of a on of of of 7#of is to of of at of It is to be be to to be to of a of of of on in In to of if at of 2 a of of of of 965 11# to of 12 987, 12# a of of 995, 13# a of of i 14# 997. on of 987,15# a to of 13# of in of of 966of of 16#997, 17# is an be to in 124, 002An of of of an be as x5(x)(x1,by x5x on x. 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If we we u!15u!25x1(19)u!351u!45x(20)q, 19! q. 20! of x at be is we t be to of of x or we if of u to be we 002, 124 467if is at in of f ), to in it is to in it is to of in to it is to it as a of It is to is to to as as of of to of an in is to on A to of a be as a of by 1!. to In an of is is in is in is to in a If of a a of an no 5!, it is as a 2#. a p at on is to 1)at an If 0, be If it is 0,p be at In a 1 21 468 124, 002to of of r) of of a!, of b), to of to as be dNu!5uu!a2(22)u) is to be a u!514(23)is 54)c is of , no is as an a it to be by of dN ua(25)y, be by dN u 2F 6)of dN u f22F 7)is 58)24! is to on fri 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名 ： 吴迪 学 号： 060104266 专 业 ： 机械工程 及 自动化 设计 (论文 )题目 ： 半自动平压模切机机构设计 及其运动仿 真 指 导 教 师 : 刘艳艳 2010 年 3 月 19 日 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成 ，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 一、我国模切机发展现状 在众多印后设备品中，我国模切机产品的技术和产业化已经达到较高的水平。模切机的品种基本满足国内印刷包装业的生产需求。国内已经可以制造包括全自动平压平模切机在内的商标模切机、不干胶商标模切机、圆压圆模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机（老虎嘴模切机）等产品。近年来，已经可以制造联动线 上的模切单元，如：柔性版印刷机、凹版印刷机、不干胶印刷机、瓦楞纸印刷开槽机等设备的模切单元。目前，我国模切机的种类有商标模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机、不干胶商标模切机、数控商标模切机、圆压圆模切机、半自动平压模切机、全自动平压平模切机等。其中，平压模切机是包装印刷工业中的重要加工设备，主要用于纸盒、纸箱或商标等印刷品的模切、压痕和冷压凹凸。 二、半自动平压模切机及机构设计原理 1、 半自动平压模切机概 述 ：半自 动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。该机可对各种规格的白纸板、厚 度在 4及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。 2、 半自动平压模切机设计 原理 ： 压制 纸板的工艺过程分为“走纸”和“模切”两部分。如图 1 所示， 4 为工作台面， 1 为双列链传动， 2 为主动链轮， 3 为走纸横块（共五个）其两端分别固定在前后两根链条上，横块上装有若干个夹紧片。主动链轮由间歇机构带动，使双列链条作同步的间歇运动。每次停歇时，链上的一个走纸横块刚好运行到主动链轮下方的位置上。 这时，工作台面下方的控制机构，其执行构件 7 作往复移动，推动横块上的夹紧装置，使夹紧片张开，操作者可将纸板 8 喂入，待夹紧后，主动链轮又开始转动，将纸板送到具有上模 5 和下模 6 的位置，链轮再次停歇。这时，在工作台面下部的主传动系统中的执行构件 滑块 6 和下模为一体向上移动，实现纸板的压痕、 切线，称为模压或压切。压切完成后，链条再次运行，当夹有纸板的横块走到某一位置时，受另一机构作用，使夹紧片张开，纸板落到收纸台上，完成一个工作循环。与此同时，后一个横块进入第二个工作循环，将已夹紧的纸板输入压切处，如此实现连续循环工作。 图 三 、 实现下模往复 直移 机构方案 的设计 选择 ： 方案 这种机构 是由曲柄连接滑块组成，通过曲柄转动实现滑块上下移动。 如图 2 所示 图 方案 2 曲柄摇杆机构 （导杆机构） 这种机构是在导杆机构的基础上，连接一个曲柄摇杆机构组合而成的。随着曲柄转动滑块上下作往复运动。 如图 3 所示 图 方案 3 摇杆滑块机构 这种 机构是在导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。 摇杆摆动带动滑块上下移动。 如图 4 所示 图 选择方案 时，应考虑以下几个问题： 1） 所选方案能否满足运动条件和动力条件； 2） 能否满足机器工艺要求； 3） 结构是否简单紧凑 4） 能否满足要求的性能指标 本 题 选用图 2曲柄滑块机构方案。因为该机构主要优点是滑块 5承受很大载荷时，连杆 2却受力较小，曲柄 1所需的驱动力矩小，此该机构常称为增力机构，它具有节省动力的优点。 三、 在给定仿真条件下对模切机构进行运动仿真，利用软件强大的后置处理能力，分析运动学仿真结 果，确定所设计的 模切 机构能否满足设计要求。通过 于设计中存在的问题，能够更为直观、准确地分析并加以改进，有效提高设计效率。 成形过程数字化仿真技术的发展，推动传统 模切 技术走向科学化，进入先进制造技术行列 。 参考文献 1 王华坤 ， 范元勋 . 机械设计基础上 M. 北京：兵器工业出版社， 2001. 2 阎敏， 王文博 . 机械设计基础 M. 北京：机械工业出版社， 1999. 3 刘冰 . 模切冲压机构杆件的优化设计 J. 大众标准化， 2005， 6： 184 王玉新 . 机构创新设计方法学 M. 天津：天津大学出版社， 1996. 5 杨基厚 . 机构运动学与动力学 M. 北京：机械工业出版社， 1987. 6 宋梅利 . 基于 六连杆机构冲压机构的仿真优化设计 J. 南京理工大学学报， 2006， 30（ 3）： 2857 郑建荣 . 虚拟样机技术入门与提高 M. 北京：机械工业出版社，2001. 8 姜琪 . 机械运动方案及机构设计 M. 北京：高等教育出版社， 1991. 9 曹龙华 . 机械原理 M. 北京：高等教育出版社， 1986. 10 金孟浩 . 机械原理课程设计 M. 上海：上海科学技术文献出版社， 1987. 11 徐曾荫， 姜琪 . 铰链四杆机构的精确解析综合 J. 西安：西安交通大学学报，1987， 4： 3612 韩晓良 . 我国模切机发展现状 C. 北京：北京印刷机械研究所， 2005. 13 沈风宝，李步清 . 机械原理 M. 南京：南京理工大学出版社， 1994. 14 傅则绍 . 机械设计学 M. 成都：成都科技大学出版社 ， 2001. 15 李桂红， 成刚虎 . 平压模切机构及其运动协调性的分析研究 J. 包装与食品机械， 2003， 5： 1716 王根会， 李宁 . 机构仿真在模切 设计上的应用 C. 上海：上海印刷， 2005. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 本课题主要要解决的问题是分析半自动平压模切机的工作原理，设计其中的执行机构和传动机构，设计执行机构的几种方案，综合比较几种方案的优缺点，选择一种最佳的方案，并画出机构运动简图，然后对机构用图解法进行运动学及动力学分析，最后用件建模并 进行运动仿真，比较两种情况下的结果。其技术要求如下： 1、 要求所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。 2、 机构应具有较好的传力性能，工作段压力角应尽可能小，传动角大于许用传动角。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 半自动平压模切机机构设计及其运动仿真 机械工程 2班 吴迪 指导老师：刘艳艳 目 录 3. 模切机构设计方案的选择 4. 设计方案运动分析 5. 模切机构运动仿真 一、模切机发展现状及其分类 在众多印后设备品中，我国模切机产品的技术和产业化已经达到较高的水平。模切机的品种基本满足国内印刷包装业的生产需求。国内已经可以制造包括全自动平压平模切机在内的商标模切机、不干胶商标模切机、圆压圆模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机（老虎嘴模切机）等产品。近年来，已经可以制造联动线上的模切单元，如：柔性版印刷机、凹版印刷机、不干胶印刷机、瓦楞纸印刷开槽机等设备的模切单元。 目前，我国模切机的种类有商标模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机、不干胶商标模切机、数控商标模切机、圆压圆模切机、半自动平压模切机、全自动平压平模切机等。其中，平压模切机是包装印刷工业中的重要加工设备，主要用于纸盒、纸箱或商标等印刷品的模切、压痕和冷压凹凸。 二、半自动平压模切机工作原理 半自动平压模切机是印刷 、 包装行业压制纸盒 、 纸箱等纸制品的专用设备 。 它可对各种规格的纸板 、 厚度在 4 以及各种高级精细的印刷品进行压痕 、 切线 、 压凹凸 。 经过压痕 、 切线的纸板 ， 用手工或机械沿切线处去掉边料后 ， 沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒 、 纸箱 ， 或制成凹凸的商标 。 压制工艺主要分为两部分 ， 一为将纸走到位 ，二是对纸板进行冲压 。 走纸过程采用双链轮传动 ， 链轮上有五个走纸横块 。 在运动过程中 ， 主动链轮由间歇机构带动 ，使双链轮做同步的间歇运动 。 每次停歇时 ， 链上的的一个走纸横块恰好走到主动轮下方的位置 ， 工作台下的控制夹紧机构使横块上的夹紧机构张开 ， 人将纸送入到夹紧机构中 ， 夹紧片夹紧 ， 机构继续运动 ， 将纸板送入到具有固定上模和可动下模的冲压模切机构中 ， 机构再次停歇 ， 这时 ， 在工作台下面的主动传动构件和下模一起向上运动 ， 实现纸板的压痕 ，切线 。 压切完成之后 ， 机构再次运动 ， 实现运动循环 。 1 双列链传动 2 主动链轮 3 走纸横快 4 工作台面 5 固定上模 6 可动下模 7 执行构件 8 纸板 三、模切机构设计方案的选择 图所示机构由曲柄摇杆和摇杆滑块串联而成，其主要优点是滑块 5承受很大载荷时连杆 2却受力较小，曲柄 1所需的驱动力矩小，因此该机构常称为增力机构，它具有节省动力的优点。 四、设计方案运动分析 位置 1 位置 2 位置 3 五、模切机构运动仿真 这个软件之前没有接触过，也是在刘老师的悉心指导下完成的。整个仿真流程是这样的，对机构在不同位置时分别建模，输出得到三位置的位移、速度、加速度的图形。最后比较图仿真结果，通过分析比较得知，所选机构方案基本满足设计要求。同时，我也熟悉了 觉到其强大的后置处理，仿真效果，也感受到了其先进、高效、直观。结合这些数字化软件，传统的模切机构也得到了较快发展直至如今运用比较广泛的全自动平压模切机，进而投入于现代化印刷制造业。 位置 1时 位置 2时 位置 3时 由于时间、学识和能力有限，再加之实践经验的不足、专业知识淡忘，因而在设计过程中出现了不少错误，经过刘老师的多次引导和指正，我的设计论文才得以完成。在此，很感谢刘老师，也谢谢曾经帮助过指导过我的各位老师。你们辛苦了！我的个人论文简述大概是这些，请各位老师评阅。 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系： 机械工程系 专 业： 机械工程 与 自动化 姓 名： 吴迪 学 号： 060104266 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 附件 1：外文资料翻译译文 区间参数系统的机械优化设计 目前，许多工程系统的不准确性与不确定性可以用概率，模糊或区间的方法来建模。 这项工作提出了不确定机械系统的优化设计可以用区间分析法来预测系统反应，把每 个不确定参数定义为值的范围。 结果 发现 反应 参数 区间 范围 呈 数量和 增加 ，但系统响应相当准确 。此过程被发现既简单经济又相当准确。制动器的优化设计被认为是说明计算问题的方法。在这项 工作中所概述的程序十分笼统，用于任何不确定的机械系统设计 时 ，可能要分散功能 或是 优先考虑 不确定 未知 参数。 1 引言 现实世界中的决策 往往 是 发生 在 一定的标准或是限制的 情形下， 结果往往不知道 。主 要 原 因 是，许多 实际 的系统过于复杂，很难通过精确的模型和准确的条件 来形容 。 目前 从一个系统到另 一个 变化 水平和程度很不准确 。 按 不同型号 需要制定不准确 类型 。 举个 例 子， 像 机器人 手臂 的长度可以 有不同种说法 ， 如 ： “ ” 或约 “ ” ， 标准差的平均值 为 并遵循正态分布 。当一个系统 参数 被描述 为 已知统计随机变量 例如 均值和标准差 时 ，概率和可靠性的方 法 就 可用于 系统 分析和设计 。 通过使用 几何，载荷和材料特性 相关的不确定性的概率模型，多项调查 显示对 机械系统 结构的 可靠性分析 和 优化设计 ，一般正态分布 假定为 不确定的参数 的概率描述。 以 可靠性为基础的优化设计要求所有工程确定性定量评估。 当以往的数据 可行 ，贝叶斯统计决策理论 就 可 适用于 专业信息和过去的数据 来 实现 9,10 设计 。 在 基于可靠性优化设计 的 贝叶斯方法 中 ， 统计参数的 先验信息假定是已知的。当确切的消息 未知时 ，吨或卡方分布用来 树立信心 水平。 然而 在区间参数的优化设计 中 ，只有已知或预期 的 参数范围的要求没有必要建立信心水平。 当 该系统的参数 被 描述使用 为 语言 并且模棱两可如 “差不多， 近，几乎 ， 大幅 增加的 ”时模糊理论可以使用。如果系统参数被表示为简单的范围，区间分析法就可用于该系统分析。这项工作介绍了不确定机械系统的优化设计，其中不确定参数描述为区间。 有些 情况 下 一个不确定参数可以模拟为一个区间字符 。说明如下： 1。当一 台机器的一部分是要制作的尺寸 X，它往往是指定使用 方便 制造。在这种情况下，零件的实际尺寸是被视为区间 ),( . 2。在许多工程应用中，例如风荷载和雪在高压力容器（规划）代理被称为更改在一定范围内小一至小二。如果有足够的数据这些外部行动提供，也可以使用建模极值分布。当确切概率分布负载 P 不知道 时 ，基于观测值的范围 ， 它可以作为一个区间数处理 为（ 。 3。在设计阶段，设计人员经常进行敏感性研究通过改变一个或多个参数对 指定范围 s 并发现其 影响 系统反应。在这种情况下 ， 一个独立 区间 可看作为( , )x x x x x ， f 可看作为 1 ， 其中 记为 f 在 X 上 所引起的变化 为 。 4。关于泰勒级数的逼近可用于许多工程分析和设计的问题。例如，如果 f（ x）是 使用条件 ， 近似到 误（ x） 下 给出因此，实际 的 f（ x） 值 在于区间 ( f (x)f (x)+e). 5。大多数工程系统的性能 在各阶段 特点不同 ， 由于老化 、 磨损 、 腐蚀和经营条件的变化。任何可用数据可以用来确定 特点 变化的范围 如 材料特性。 系统的分析设计应考虑到区间参数是否偏离其最初值。 当不准确的设计参数表示为间隔 数字，设计公式可以转换的形式 和 间隔表达式。所需的计算是可以利用区间算法的规则进行 。当优化 技术被用于与区间分析结合起来， 确定的计算问题需要解决。随着使用的理论 ， 区间算术运算的宽度 （ 间隔）， 宽度与数量增加和 /或范围区间参数等 反应参数已被观察到比真实更广泛 。 若要限制了不必要的时间间隔增长 ， 响应参数近似的技术，称为截断方法，已被使用。这种方法限制了相对反应的数量变化 ， 幅度就相对顺序范围的输入参数的变化刹车的优化设计被认为是 有 成效 的并应用于 本方法的计算方面。这项工作是代表提出的第一个尝试之一 ， 一个用于机械系统设计优化策略涉及区间参数。这是应当指出，非线性规划 程序不能直接用于解 决当前的问题。该程序进行修改，以克服固有的区间数带来 的 困难。不仅反应参数的区间增长与输入范围参数和数学运算的数字有关，但还响应参数的范围取决于命令或顺序的各区间输入变量使用 在计算。为了克服这个 困难， 如有必要，范围从区间运算得到的响应参数 得 检查和纠正 ， 给予那些 在某一阶段的优化组合的方法 ， 尤其 梯度计算 。 2 文学概论摘要 现今竞争力的制造业，需要设计师追求更精确 更 经济的有效途径 来 设计 产品 。经济 生产 需要应用优化 设计 。然而，优化的结果将是有用的只有准确的反应数量预测在分析过程中的优化使用。由于设计与大多数的工程系统相关参数的确定和不精确的，不同的分析模型已经开发 ，预测 不确定系统的不同类型的反应。例如，模糊集理论开始于 1965 年 已用于 今年来的 机械系统 的分析 设计 。 1987 年， 开 发了一个模糊集方法的不确定机械系统介绍并举例说明了为四杆的优化设计及其应用机制。 1995 年， 劳尔 和索耶提出了模糊为静态分析有限元法未予确切界定结构和机械系统。振动分析的不确定性进行系统的使用模糊有限元 由李和罗 在 1997 年 提出 。除了基于模糊理论的方法， 概率方法也同样适用于分析和设计工程系统的不确定。例如 在 1987 年， 罗和贝克 提出了随机有限元方法来执行不确定的特征值分析复合板。那个模糊有限元法 提出 申请 区间方法的模糊系统的分析， 区间分析算法成立于 1966 年 并用于求解方程组的目的 。 1997 年， 罗 和拜尔凯应用区间算 术结构分析，比较准确获得与组合法，直接法和区间区间截断方法。目前，除概率和模糊的方法，间隔方法是一种替代方法，可以用来分析在工程设计领域存在的不准确问题。 3 区间分析 间隔参数代表的不确定性范围设计参数。对于每个参数不准确，有两种编号，代表的下限和上限参数的范围。如果系统是线性的，准确的反应可以计算使用组合的方法。 其中 出发设计载体，被选为$ 数值结果。在优化问题解决了几起案件的区间分析研究 的特点基于优化。在第 3 宗个案，成本因素并不是考虑 ;因此，目标对应的最大化的扭矩。 案例 1。设计无区间分析： 所有的设计参数都被视为清晰数字 无 不确定性 ， 区间分析和未使用的计算。最初的和最佳的设计载列于表 1 和 2 分别。请注意，公差不在考虑设计载体和铰链销右边的鞋子反应具有约束力的约束。 案例 2。设计与设计变量，区间分析只被视为区间数。在这里，设计变量被假定为区间数与设计数据 为 预先指定的参数 ， 被视为脆号码。在计算，爽口的数字被定义为作为上下界相同的值区间数。初次和优化设计列载于表 3 和 4 分别。虽然与公差相关 的成本没有考虑，公差影响的反应范围参数。自从上的铰链销反应约束值右边的鞋子，已成为活跃在最佳点，公差与此相适应的设计也在表 4 所示。 可以看出，在设计变量 u F 容忍实现它的下界。 案例 3。与所有的设计参数的区间分析被视为区间数。在这种情况下，解决了问题，来对待所有的预先指定参数区间数和设计变量。那个初次和优化设计列载于表 5 和6 分别。可以观察到的反应参数的范围有增加，因为在数量增加输入间隔数量。在最佳解决方案，上部绑定值的动力量和反应的铰链销正确的鞋已成为活跃的限制。最高平均扭矩减少的情况相比，因为增加了 2 在目前的不确定性问题。 案例 4。设计变量只能被视为区间数由包括成本因素 。 这个问题类似于例 2 但该目标现由扭矩和与加权成本因子 C。 美国这意味着，无论是目标是在考虑优化开始同样重要。所有的设计变量被视为和区间数的预先指定的参数设计数据为清晰数字。爽口的数字表示为相同的较低区间数与上界值。在最初设计，成本（六 2（ 是等于 综合目标函数值， F（ x），是接近于零。在获得的优化设计表 7 所示。可以看出，平均扭矩下降 从 制造成本降低从 过优化综合目标函数 f（ x）。上界值铰链销右侧鞋反应和更低的约束 u 的 F 容忍正处于最佳点的积极因素。所有其他公差可以观察到在这较大的值案件相比，案件 2 人。 案例 5。一些输入参数也被视为区间数由包括成本因素 。 在这种情况下，制动鼓内径，最大压力被假定为除了区间数设计变量。链销反应左鞋的 链销的反应右 边 扭矩 均扭矩和制造业成本载于最小化进程中的平等的重要性。优化结果列于表 8。可以看出该上界值的铰链销反应的权利鞋和较低的 U 上容忍一定值 F 活跃在最佳点。平均扭矩下降至 制造成本降低从 优化过程中。 案例 6。情况相同，只是扭矩被认为是 20 5 时代更为重要的制造成本。在这里，平均扭矩被赋予的权重，在 20 个综合目标函数（六）在优化开始。结果优化见表 9。上界值铰链的针右侧鞋反应和更低的约束 u 的 F 容忍达到了限制在最佳值解决方案。平 均扭矩的增加 成本降低的形式 期以优化。复合目标函数减少至为 最后设计。 案例 7。 5 相同的情况下，只是在生产成本审议了 20 倍以上的扭矩重要。在这种情况下，综合目标函数构造给予 20 权重的制造成本在起跑点优化。优化结果列于表 10。可以看出，平均扭矩和制造成本减少到 别。复合目标函数（六）值从 少到 论是上层销铰链上的必然反应，右鞋的价值变得活跃在最佳点。 F 2 的最佳值可视为相同的情况下获得价值 5 其中 f 1 和 f 2 给出同样重要的优化开始。 8 结论 该区间的机械系统 优化分析。设计参数和响应该系统的参数，假设将范围界定。为了反应参数的计算涉及多个区间 ， 在一个非线性的形式，一截断方法变量是用来限制间隔的不必要的增长。阿组合方法用来检查 /正确的反应数量的区间范围在优化过程中。制动器的优化设计被认为是说明计算方面和成效方法介绍。按照目前的做法 是十分笼统，预计将有更多的设计任何不确定的现实机械系统时，无论是概率分布函数或设计参数不确定偏好信息不得而知。特别是，目前的程序，是理想适用于处理设 计变量的微小变化名义价值。这些变化被认为是不导致任何 混乱的结 果 和 一些 不确定系统 。 南京理工大学 紫金学院 毕业设计说明书 (论文 ) 作 者 : 吴迪 学 号： 060104266 系 ： 机械工程系 专 业 : 机械工程及自动化 题 目 : 半自动平压模切机机构设计 及其运动仿真 指导者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 评阅者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 年 月 刘艳艳 讲师 毕业设计说明书（论文）中文摘要 半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。它可对各种规格的纸板、厚度在 4下的瓦楞纸板，以及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。 分析半自动平压模切机的工作原理，设计其中的执行机构和传动机构，设计执行机构的几种方案，综合比较几种方案的优缺点，选择一种最佳的方案，并画出机构运动简图，然后对机构用图解法进行运动学及 动力学分析，最后用 较两种情况下的结果。 关键词 半自动平压模切机 机构 图解法 动仿真 毕业设计说明书（论文）外文摘要 is of in It of mm a of be a of or a by or of of of of of a to of 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 30 页 1 绪论 随着经济的发展和人们生活水平的提高商品的包装愈显重要我国包装工业的迅速发展使得市场急需大量高性能的自动化包装机械以满足日益增长的社会需求我国包装机械是包装工业的一大门类产品在包装工业中有着举足轻重的地位和作用它给许多行业提供了必要的技术设备以完成产品的包装工艺过程同时包装产品因质量高生产效率高品种多生产环境好生产成本低环境污染小而获得较强的生命力带来了巨大的社会效益和经济效益据统计纸包装容器的应用最为广泛占总消耗品的 . 其中折叠纸盒由于它具有易回收无污染等特点因而受到各国环保部门的重视具有很大的应用价值模切机作为一种模压折叠纸盒工艺的专用包装机械逐步地显现出其巨大的市场价值。 美国日本德国意大利是世界上包装机械四大强国，美国是世界上包装机械发展历史较长的国家早已形成了独立完整的包装机械体系其品种和产量均居世界之首 日本的包装机械以中小型单机为主具有体积小精密度高易安装操作方便自动化程度高等优点德国的包装机械在计量制造技术性能等方面居领先地位特别是啤酒饮料灌装设备具有高速成套自动化程度高可靠性好等特点享誉全球一些大公司生产的包装机械集机 仪及微机控制于一体采用光电感应以光标控制并配有防静电装置 意 大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国意大利的包装机械多用于食品工业具有性能优良外观考究价格便宜的特点出口比例占 80%左右美国是其最大的出口市场。 在众多印后设备品中，我国模切机产品的技术和产业化已经达到较高的水平。模切机的品种基本满足国内印刷包装业的生产需求。国内已经可以制造包括全自动平压平模切机在内的商标模切机、不干胶商标模切机、圆压圆模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机（老虎嘴模切机）等产品。近年来，已经可以制造联动线上的模切单元，如：柔性版印刷机、凹版印刷机、不干胶印刷机、瓦楞纸印刷开槽机等设备的模 切单元。目前，我国模切机的种类有商标模切机、圆压平模切机、平压模切压痕机、不干胶商标模切机、数控商标模切机、圆压圆模切机、半自动平压模切机、全自动平压平模切机等。其中，平压模切机是包装印刷工业中的重要加工设备，主要用于纸盒、纸箱或商标等印刷品的模切、压痕和冷压凹凸。 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 30 页 2 半自动平压模切机工作原理 半自动平压模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备。它可对各种规格的纸板、厚度在 4及各种高级精细的印刷品进行压痕、切线、压凹凸。经过压痕、切线的纸板，用手工或机械沿切线处去掉 边料后，沿着压出的压痕可折叠成各种纸盒、纸箱，或制成凹凸的商标。 其工艺动作示意图如图 图 1 双列链传动 2 主动链轮 3 走纸横快 4 工作台面 5 固定上模 6 可动下模 7 执行构件 8 纸板 压制工艺主要分为两部分，一为将纸走到位，二是对纸板进行冲压。走纸过程采用双链轮传动，链轮上有五个走纸横块。在运动过程中，主动链轮由间歇机构带动，使双链轮做同步的间歇运动。每次停歇时，链上的的一个走纸横块恰好走到主动轮下方的位置，工作台下的控制夹紧机构使横块上的夹 紧机构张开，人将纸送入到夹紧机构中，夹紧片夹紧，机构继续运动，将纸板送入到具有固定上模和可动下模的冲压模切机构中，机构再次停歇，这时，在工作台下面的主动传动构件和下模一起向上运动，实现纸板的压痕，切线。压切完成之后，机构再次运动，实现运动循环。 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 30 页 3 模切机构方案设计及选择 根据半自动平压模机构的工作原理，把机器完成加工要求的动作分解为若干种基本运动。对本题进行机械运动方案设计是可考虑以下几种机构方案： 现下模往复移 动 机构设计思路和选择方案 由于执行机构需要具有急回和增力特性，可以选择曲柄滑块机构和 摇杆滑块链接机构，也可以选择曲柄摇杆和摇杆滑块链接的六杆机构和曲柄摇杆，或者摇杆滑块链接机构，分别如图 图 柄滑块机构 图 柄摇杆机构 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 30 页 图 由于图 图 冲力过大时，对曲柄摇杆机构所施加的力会引起机构失效。 所以选择图 机构由曲柄摇杆和摇杆滑块串联而成，主要优点是滑块 5承受很大载荷时，连杆 2却受力很小，曲柄 1所需的趋向力矩小，因而该机构常被称为增力机构 ，具有节省动力的优点 。 动机构原始数据及设计要求 图 切机生产阻力曲线 1）每小时压制纸板 3000张 2）传动机构所用电动机转速 n=1450r/块推动下模向上运动时 610 N，回程时不受力，回程的平均速度为工作形成平均速度的 模移动的行程长度是 H=50 模和滑块的质量约 120 3）工作台面离地面的距离约 120 4）所设计机构的性能要良好，结构简单紧凑，节省动力，寿命长，便于制造。 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 30 页 4 传动机构 的主要运动参数计算 这里传动机构的主要运动参数计算指的是压力角取值不同的情况下 传动比计算 由已知条件可以知道： i 总 =n 电 /n 曲 式（ n 电 =1450 r/n 曲 =3000张 /h【 15】 则 i 总 =1450 60/3000=29 杆滑块机构传动数据计算 机构在导杆摆动角 = 3时，对整个执行机构进 行分 析，如图 = 3时的模切机执行机构 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 30 页 对滑块机构进行受力分析，如图 于该瞬时构件 直 以在力多边形中 22 2 106 式（ 所以 106 此可知当 12很小时，特别是压力角愈小，愈小，有利于节省动力，假设滑块从最低点至最高点所经过的距离为 H，则滑块在最低点至最高点中任意一点位置 S，由图可以知道，假设 点为 F，滑块至最高点处也就是当 位置 6为基准面，则滑块至最高点总长为 4， 此 时 点重合 16,17。 3， 4 S=4)-(+ ) 当 4时， 4= S= 2 式（ 当摇杆在最右端极限位置时 ， 取 3 = 30 ，此时 S=0 H/2（ 1- ） =50/2（ 1- ） 式（ 图 模切机执行机构力分析 由于已知条件可知，工作台面离地面的距离约 1200 4 1200 则 600此可知： 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 30 页 50/2（ 1- 0） 600 1- 0 1/24， 0 23/24， 即 30 0 从节省动力的方面考虑，则压力角要求愈小，即 3 要尽可能大，所以可以取不同的 30进行分开考虑。 回角计算 如图 18,19 图 极限位置的执行往复运动示意图 由题意可知： K=180 + /180 式（ =180 (K+1) 由 K=180（ （ ） = 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 30 页 5 滑块 E 点的速度和加速度计算 置 1 分析 当 30=60， 1=50，已知 200,E,K=4， 求 当 C 点在 A,B,而当 30=60时，由于 度已知，则此时 C 点的位置已知，又由 1=50可以画出 轨迹，即此时的 点为圆心的一个圆，作 D，则 C=0。 所以 ( 图 30=60， 1=50时执行机构位置示意图 由极限位置时 D， E， 4 =1/200 算得 96 92 * =2 n/60=2 1450 60=s。 296s,取 5m/s。 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 30 页 绘制机构速度位置图 根据已知各构件的长度及构件的位置 ,用选定的比例尺 v 从构件开始按几何作图法绘制机构位置图 。 图 构件该位置速度多边形图 确定 C 点和 E 点的速度 由于 的大小 ,方向已知 ,所以 知。为求 根据同一构件上相对速度原理写出相对速度矢量方程式： = + 式（ 方向 小 未知 * 未知 式中 ,B 的绝对速度， 相对点 B 的相对速度，其方向垂直 小未知；点 C 的速度方向垂直 小未知。在上面矢量方程式中，仅 以用图解 法求解。为此在图上任取一点 P，作代表 b，其方向垂直 向与 1转向一致，长度等于 v, v=1,过 D 代表 过点 B 代表 两方向线交点为 c，则矢量 矢量 分别代表 大小为 则 v=s 取 1m/s 为求点 E，同理根据同一构件上点 及点 E 相对点 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 30 页 度原理写出相对速度矢量方程式 : = + 式（ 方向 ？ 小 未知 51m/s 未知 速度分析图如图 示，所以 s v=s 取 0m/s 绘制机构加速度位置图 图 构件该位置加速度多边形图 确定 C 点和 E 点的加速度 在进行加速度分析时，因构件 A 的角速度 1和角加速度 1的大小 ,方向都已知 ,故 B 处的法向加速度 求构件 D 上点 C 的加速度，可根据同一构件上相对加 速度原理写出相对加速度矢量方程式： 或： 向 C D B A C B 小 未知 2 未知 式中 相对点 其方向为从 相对点 其方向垂直 因速度多边形已作出，所以上式法向加速度都可求出，仅 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 30 页 有 大小未知，同样可以用图解法求解。如图 图上取一点，作b 代表 方向为平行 从 ,长度为 (2 a,其中 取 a=1,再过 b 做 表 向是平行 从 C 指向 B,长度为(a；过 c 作垂直 表 方向线 ，又用同一比例尺从点做 c 代表 向是平行 指向 D，长度为（ /a；接着过 c 做垂直 表的方向线 。该两个方向线相交与 c， 连接 c,则矢量 点的加速度，根据构件 ， （ 方向 C D E C 大小 未知 未知 上式中只有 大小未知 ,故可图解求得。在图 可知 , 位置 2 分析 当 30=50， 1=40，已知 200,E,K=4 求 当 C 点在 A,B,而当 30=50，由于 度已知，则此时 C 点的位置已知，又由 1=40画出 轨迹，即此时的点为圆心的一个圆，作 D，则 C=以 ( 由图可知 ， 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 30 页 所以 ( 算得 取 13取 19 * =2 n/60=2 1450 60=s。 213s,取 3m/s。 图 30=50， 1=40执行机构位置示意图 绘制机构速度位置图 根据已知各构件的长度及构件的位置 ,用选定的比例尺 v 从构件开始按几何作图法绘制机构位置图 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 30 页 图 构件该位置速度多边形图 确定 C 点和 E 点的速度 由于 A 处角加速度 1的大小 ,方向已知 ,所以 B 点的速度 小和方向也已知。为求 根据同一构件上相对速度原理写出相对速度矢量方程式： = + 式（ 方向 小 未知 未知 式中 ,B 的绝对速度， 相对点 B 的相对速度，其方向垂直 小未知；点 C 的速度方向垂直 小未知。在上面矢量方程式中，仅 以用图解法求解。为此在图上任取一点 P，作代表 b，其方向垂直 向与 1转向一致，长度等于 v, v= D 代表 过点 B 代表 两方向线交点为 c，则矢量 矢量 大小为 则 v=s 取 5m/s 为求点 E，同理根据同一构件上点 及点 E 相对点 = + 式（ 方向 未知 小 未知 45m/s 未知 速度分析图如图 示，所以 s v=s 取 58m/s 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 30 页 绘制机构加速度位置图 图 构件该位置加速度多边形图 确定 C 点和 E 点的加速度 在进行加速度分析时，因构件 A 的角速度 1和角加速度 1的大小 ,方向都已知 ,故 B 处的法向加速度 求构件 D 上点 C 的加速度，可根据同一构件上相对加速度原理写出相对加速度矢量方程式： (方向 C D B A C B 小 未知 2 未知 式中 的法向加速度 ,其方向为从 相对点 其方向垂直 因速度多边形已作出，所以上式法向加速度都可求出，仅有 大小未知，同样可以用图解法求解。如图 图上取一点，作b 代表 方向为平行 从 ,长度为 (2 a,其中 取 a=1,再过 b 做 表 向是平行 从 C 指向 B,长度为 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 30 页 (a；过 c 作垂直 表 方向线 ，又用同一比例尺从点做 c 代表 向是平行 指向 D，长度为（ /a；接着过 c 做垂直 表的方向线 。该两个方向线相交与 c，连接 c,则矢量 点的加速度，根据构件 ， (方向 C D E C 小 未知 未知 上式中只有 大小未知 ,故可图解求得。在图 位置 3 分析 当 30=50 1=45时 ,知 200,E,K=4 求 当 C 点在 线上时， A,B,而当 30=60时，由于 度已知，则此时 C 点的位置已知，又由 1=50可以画出 轨迹，即此时的 点为圆心的一个圆，作 D，则 C=以 ( 00m， 由图 以 ( 算得 取 3531 =2 n/60=2 1450 60=s。 235s,取 6m/s。 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 30 页 图 30=50， 1=45执行机构位置示意图 绘制机构速度位置图 图 构件该位置速度多边形图 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 30 页 确定 C 点和 E 点的速度 由 于 A 处角加速度 1的大小 ,方向已知 ,所以 B 点的速度 小和方向也已知。为求 根据同一构件上相对速度原理写出相对速度矢量方程式： = + 式 (方向 小 未知 * 未知 式中 ,B 的绝对速度， 相对点 B 的相对速度，其方向垂直 小未知；点 C 的速度方向垂直 小 未知。在上面矢量方程式中，仅 以用图解法求解。为此在图上任取一点 P，作代表 b，其方向垂直 向与 1转向一致，长度等于 v, v=1,过 D 代表 过点 B 代表 两方向线交点为 c，则矢量 矢量 分别代表 大小为 则 v=s 取 9m/s 为求点 E，同理根据同一构件上点 及点 E 相对点 = + 式 (方向 未知 小 未知 49m/s 未知 速度分析图如图 以 s v=s 取 57m/s 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 30 页 绘制机构加速度位置图 图 构件该位置加速度多边形图 确定 C 点和 E 点的加速度 在进行加速度分析时，因构件 A 的角速度 1和角加速度 1的大小 ,方向都已知 ,故 B 处的法向加速度 求构件 D 上点 C 的加速度 ，可根据同一构件上相对加速度原理写出相对加速度矢量方程式： （ 方向 C D B A C B 小 未知 2 未知 式中 相对点 其方向为从 相对点 其方向垂直 因速度多边形已作出，所以上式法向加速度都可求出，仅有 大小未知，同样可以用图解法求解。如图 示，在图上取一点，作 b 代表 向为平行 从 B 指向 A,长度为 (2 a,其中a 为加速度比例尺 ,取 a =1,再过 b 做 表 方向是平行 从 C 指向 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 30 页 B,长度为 (a；过 c 作垂直 表 方向线 ， 又用同一比例尺从点做 c 代表 向是平行 从 C 指向 D，长度为（ /a；接着过 c 做垂直 表 方向线 。该两个方向线相交与 c，连接 c,则矢量 c 便代表 点的加速度，根据构件 ， （ 方向 C D E C 小 未知 未知 上式中只有 大小未知 ,故可图解求得。在图 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 30 页 6 模切机构进行运动仿真 件概述 机械系统动力学自动分析 (该软件是美国 开发的虚拟样机分析软件。目前， 经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据 1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料， 件销售总额近八千万美元、占据了 51%的份额。 件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。 件的仿真可