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公司开发的凸轮插针机可以达到稳定生产转速500rpm,提速到600rpm以上时,有振动现象,造成插针深度不一致。当转速提高时,凸轮机构跃度将急速增加,故振动将是高速插针机的一大问题。本课题主要对高速插针机的凸轮机构的振动问题进行了相关研究。
当凸轮机构在低速条件下运转时,各构件的惯性力比较小,可以略去弹性变形的影响,此时整个系统是一个刚性机械系统。随着凸轮机构运转速度的提高,系统中运动构件的惯性力剧增,构件弹性变形的影响加之共振现象的发生,再加上弹簧力的存在,使凸轮机构成为一个弹性系统,引起推杆在升降过程中同时产生振动响应,导致工作端运动规律偏离预定的要求,产生不容忽视的运动偏差。因此,在设计高速凸轮机构时,用传统方法设计的高速凸轮机构的动力学性能上的不足日益明显,须对导致振动的因素进行分析及控制。
本文对凸轮机构的弹性动力学进行建模。考虑工程的实际情况,忽略一些次要因素,将实际的凸轮系统简化为与实际情形近可能接近的多自由度系统,然后在对凸轮元件的等效理论分析的基础上,将该多自由度系统简化成为便于分析求解的单自由度系统。
随后,对插针机的凸轮机构的从动系统和主动系统运用凸轮机构动力学原理建立一个能较为准确的描述凸轮动力特性的动力学模型及其动力学方程。结合公司开发的BTB凸轮插针机,研究其凸轮机构各设计参数对其提速导致的振动的影响,通过运用MATLAB进行仿真分析及优化设计,为设计1000rpm甚至1500rpm的高速凸轮插针机提供了良好的理论依据。
本文最后就研究中存在的不足和后续的相关研究进行了简要的总结。