烟草包装机械是一种典型的轻工专用装备,其自动化与专业化程度较高。烟草包装机械一直以国外引进为主,经过多年的消化与吸收,中国烟草机械技术中心自主研发了新型超高速铝箔烟包推手机构。新产品性能是否较优、是否达到使用要求,有必要分析其动力学特性。本文以该机构为研究对象,数值仿真与试验技术相结合对推手机构的动力学性能进行研究与优化。主要研究内容包括:(1)推手机构多刚体动力学建模与校验。基于多刚体系统动力学理论,建立推手机构的计算模型。从运动学和动力学角度校验该模型的正确性。运动学方面,基于该机构的解析模型计算机构工作点的运动速度,与仿真速度进行对比。动力学方面,建立输入轴的解析模型并计算轴承支反力,与动力学仿真计算结果对比。(2)推手机构动力学分析与优化。分析推手机构多刚体系统动力学模型,找出产生惯性载荷的主要部件—箱体外连杆机构。建立该连杆机构的解析模型,推导出摆动力与摆动力矩方程。基于多目标遗传算法,以摆动力和摆动力矩的均方根值为目标函数,对连杆机构进行动平衡优化。优化摆动力与摆动力矩减小的较明显。(3)推手机构刚柔耦合系统动力学分析。基于刚柔耦合系统动力学理论,建立推手机构的刚柔耦合系统动力学模型。基于该模型,计算推包和折边时长臂推手的动态应力,并与有限元计算结果比较,二者基本吻合,验证了基于刚柔耦合系统动力学理论计算动态应力方法的正确性。对比研究推手机构的多刚体计算模型与刚柔耦合系统动力学模型,表明柔性推手变形会引起一定的位置偏差,高速状态下该机构刚柔耦合系统动力学模型的计算结果更为准确。(4)推手机构推板加速度与箱体振动测试。基于虚拟仪器技术测试平台,对推手机构进行了推板加速度与箱体振动测试。推板加速度试验验证了长臂推手的颤振现象,频域分析中显示能量主要集中的频率。以FC800箱体振动测试结果为参考标准,分析新型推手机构的不同转速下的振动情况,确定该机构的合理工作转速。综上所述,本文通过理论分析、数值仿真与实验测试相结合的方法,从多刚体动力学与刚柔耦合系统动力学的角度,研究了新型推手机构的动力学性能,优化了机构的动平衡,为后续的装备的改进提供了一定的参考价值。