【摘要】：隨著國民生活水平的提高,汽車行業(yè)快速發(fā)展,汽車生產(chǎn)裝配制造的自動化水平也隨之加強,需要現(xiàn)代化程度更高的地面柔性輸送系統(tǒng)以提高生產(chǎn)效率。高速輥床作為汽車生產(chǎn)線輸送系統(tǒng)的重要組成部分,在汽車制造的裝配、焊接、噴涂等生產(chǎn)過程,以及物料的運輸、分類、貯存等環(huán)節(jié)具有不可取代的優(yōu)勢,被廣泛應用起來,但目前其核心技術仍然掌握在國外少數(shù)企業(yè)手中,嚴重阻礙了我國汽車制造業(yè)的發(fā)展。本課題在對國內外高速輥床分析研究的基礎上,通過引進吸收國外先進技術,對高速輥床系統(tǒng)進行分析研究,結合其運動學對升降機構優(yōu)化設計,基于生產(chǎn)節(jié)拍時間規(guī)劃對電機選型,同時對高速輥床進行了動力學和有限元模擬仿真分析。本文的主要研究內容如下:(1)闡述了課題的研究背景、目的及意義,同時對不同類型的升降機構進行了介紹,分析了輥床的國內外研究現(xiàn)狀以及平面連桿機構和運動學、動力學的發(fā)展。(2)對高速拉桿輥床系統(tǒng)進行了分析,首先對輥床的系統(tǒng)組成及工作原理做了介紹,其次根據(jù)輥床的工作原理,對輥床的水平機構、升降機構、托舉機構進行了相應的設計,然后結合輥床的機構運動學簡圖及運動模型,對輥床的運動學進行了理論分析,并基于理論分析的結果利用MATLAB軟件對其仿真,同時利用ADAMS軟件對運動仿真的結果對比驗證,結果顯示理論分析與ADAMS軟件仿真結果吻合度較好,為輥床升降機構的優(yōu)化設計奠定基礎。(3)介紹了優(yōu)化分析理論,并利用ADAMS軟件建立輥床機構的虛擬樣機模型,對輥床的升降機構的結構參數(shù)化設計,通過對虛擬樣機的仿真和優(yōu)化分析,得到機構最佳性能的結構設計方案,最后,根據(jù)優(yōu)化分析的結果利用Autodesk Inventor軟件對輥床三維實體建模。(4)根據(jù)實際生產(chǎn)的需要,對輥床輸送線的生產(chǎn)節(jié)拍時間進行規(guī)劃分析,并基于ADAMS軟件對輥床三維實體模型進行分析,結合仿真結果,找出最優(yōu)的工作節(jié)拍時間規(guī)劃方案,并基于時間規(guī)劃確定輥床的扭矩和轉速,最后根據(jù)扭矩轉速曲線對輥床電機選型。(5)對高速輥床的關鍵部件進行動力學分析,結合ADAMS動力學運動曲線,利用有限元分析軟件ANSYS對關鍵部件模型進行模態(tài)分析、諧響應分析,通過分析獲得輥床框架的前10階固有頻率和振型,以及不同方向的諧響應曲線,為高速輥床工作頻率的選擇提供依據(jù),減少振動對高速輥床的損害。
【圖文】：

主要是通過液壓驅動的方式實現(xiàn)升降臺的上升和下降，其特點是機械結構簡單、運行平穩(wěn)、機構沖擊小等，但同時也存在運動精度低、能耗大、液壓油污染等問題（如圖1-1所示）。絲杠升降機構[5]的工作原理是通過絲杠的旋轉，將轉動驅動轉化直線驅動的過程，從而實現(xiàn)工作臺在直線方向的升降。絲杠升降機構由于絲杠傳動動力，因此具有傳動精度高、機械結構緊湊、機構運動平穩(wěn)、安全性高等優(yōu)點（如圖1-2所示）。齒輪齒條升降機構[6]主要通過齒輪齒條之間的嚙合將齒輪轉動轉變?yōu)辇X條的直線運動，從而實現(xiàn)工作平臺的升降，這類機構具有較高的定位精度和升降速度以及操作方便簡單等優(yōu)點，同時由于齒輪結構的特殊性，使得齒輪齒條機構具有較好的同步性，但同時由于齒輪的加工制造難度大，對材料的要求高等使得機構的價格比較昂貴，目前，此類機構主要用于海上自升式升降平臺（如圖1-3所示）。剪叉式升降機構[7 ]主要通過剪叉機構的折疊伸展，從而將驅動的小位移行程放大為機構平臺豎直方向的較大的位移，從而實現(xiàn)平臺的升降運動

的工作原理是通過絲杠的旋轉，將轉動驅動轉化直線驅動的過程，從而實現(xiàn)工作臺在直線方向的升降。絲杠升降機構由于絲杠傳動動力，因此具有傳動精度高、機械結構緊湊、機構運動平穩(wěn)、安全性高等優(yōu)點（如圖1-2所示）。齒輪齒條升降機構[6]主要通過齒輪齒條之間的嚙合將齒輪轉動轉變?yōu)辇X條的直線運動，從而實現(xiàn)工作平臺的升降，這類機構具有較高的定位精度和升降速度以及操作方便簡單等優(yōu)點，同時由于齒輪結構的特殊性，使得齒輪齒條機構具有較好的同步性，但同時由于齒輪的加工制造難度大，對材料的要求高等使得機構的價格比較昂貴，目前，此類機構主要用于海上自升式升降平臺（如圖1-3所示）。剪叉式升降機構[7 ]主要通過剪叉機構的折疊伸展，從而將驅動的小位移行程放大為機構平臺豎直方向的較大的位移，從而實現(xiàn)平臺的升降運動，其特點是操作簡單，結構緊湊，承載能力較大，但剪叉機構在升降的過程中很難實現(xiàn)勻速運動，，升降行程也有較大局限性。凸輪升降機構[8]是一種通過凸輪、從動件以及機架組成的傳動機構，使其能夠實現(xiàn)連續(xù)的回轉、往復移動或擺動
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U468.2

【參考文獻】

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1 徐長航;呂濤;陳國明;尹樹孟;;自升式平臺齒輪齒條升降機構錯齒優(yōu)化動力學分析[J];機械工程學報;2014年19期

2 金梁斌;;輥壓自動化傳輸設備橋式起重機吊架力學特性研究[J];機電工程技術;2014年03期

3 李愛霞;;我國汽車制造機械加工現(xiàn)狀[J];黑龍江科技信息;2013年26期

4 牛曉敏;夏亞濤;;有限元方法應用研究現(xiàn)狀[J];科技致富向導;2013年23期

5 胥軍;李剛炎;楊飛;楊保安;;剪叉式升降機舉升機構分析與優(yōu)化[J];機械科學與技術;2013年06期

6 杜干;;升降平臺升降機構研究現(xiàn)狀分析[J];機械工程與自動化;2013年02期

7 康國坡;陳新度;夏鴻建;;基于動力學分析的噴涂機器人電機選型[J];機械設計與制造;2012年12期

8 齊成輝;;淺談汽車制造行業(yè)中自動化技術應用現(xiàn)狀[J];科技與企業(yè);2012年20期

9 崔占生;;高速輥床實現(xiàn)焊裝線高節(jié)拍柔性化生產(chǎn)[J];現(xiàn)代零部件;2012年06期

10 翟志恒;葛正浩;張凱凱;屈毅;;絲杠螺母驅動平行四桿升降機構的設計與分析[J];陜西科技大學學報(自然科學版);2012年01期

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1 黃山云;含磁流變阻尼器重卡駕駛室懸置系統(tǒng)的半主動控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 李彬;支鏈布局對一類三自由度并聯(lián)機構結構約束及運動學性能的影響研究[D];天津大學;2012年

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1 劉知輝;基于能量有限元方法的封閉耦合結構動力學特性研究[D];山東大學;2017年

2 張志明;凸輪升降臺的設計制造及結構分析[D];煙臺大學;2016年

3 時文亮;TR公司轎車曲軸生產(chǎn)線節(jié)拍優(yōu)化研究[D];山東大學;2014年

4 趙俊佳;基于有限元的橋式起重機主梁優(yōu)化設計[D];中南林業(yè)科技大學;2014年

5 湯亮;變速器動態(tài)試驗臺動態(tài)響應特性分析[D];重慶理工大學;2014年

6 李體振;基于多桿系統(tǒng)的高速輥床研究與優(yōu)化設計[D];合肥工業(yè)大學;2013年

7 杜建軍;平面連桿機構運動誤差分析系統(tǒng)的開發(fā)[D];東北大學;2012年

8 閆磊;銅包裝線升降臺載荷特性及動態(tài)力學性能研究[D];蘭州理工大學;2011年

9 李建強;船用大功率齒輪箱動態(tài)性能的分析與優(yōu)化[D];哈爾濱工程大學;2011年

10 曹一;考慮潤滑的擺動凸輪機構性能分析[D];中國海洋大學;2009年

本文編號：2693551