【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(dòng)化水平也隨之加強(qiáng),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(yùn)輸、分類、貯存等環(huán)節(jié)具有不可取代的優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用起來,但目前其核心技術(shù)仍然掌握在國外少數(shù)企業(yè)手中,嚴(yán)重阻礙了我國汽車制造業(yè)的發(fā)展。本課題在對(duì)國內(nèi)外高速輥床分析研究的基礎(chǔ)上,通過引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù),對(duì)高速輥床系統(tǒng)進(jìn)行分析研究,結(jié)合其運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)升降機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),基于生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間規(guī)劃對(duì)電機(jī)選型,同時(shí)對(duì)高速輥床進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)和有限元模擬仿真分析。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)闡述了課題的研究背景、目的及意義,同時(shí)對(duì)不同類型的升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行了介紹,分析了輥床的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及平面連桿機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。(2)對(duì)高速拉桿輥床系統(tǒng)進(jìn)行了分析,首先對(duì)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(duì)輥床的水平機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、托舉機(jī)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)計(jì),然后結(jié)合輥床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)簡圖及運(yùn)動(dòng)模型,對(duì)輥床的運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了理論分析,并基于理論分析的結(jié)果利用MATLAB軟件對(duì)其仿真,同時(shí)利用ADAMS軟件對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證,結(jié)果顯示理論分析與ADAMS軟件仿真結(jié)果吻合度較好,為輥床升降機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。(3)介紹了優(yōu)化分析理論,并利用ADAMS軟件建立輥床機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型,對(duì)輥床的升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì),通過對(duì)虛擬樣機(jī)的仿真和優(yōu)化分析,得到機(jī)構(gòu)最佳性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,最后,根據(jù)優(yōu)化分析的結(jié)果利用Autodesk Inventor軟件對(duì)輥床三維實(shí)體建模。(4)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要,對(duì)輥床輸送線的生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間進(jìn)行規(guī)劃分析,并基于ADAMS軟件對(duì)輥床三維實(shí)體模型進(jìn)行分析,結(jié)合仿真結(jié)果,找出最優(yōu)的工作節(jié)拍時(shí)間規(guī)劃方案,并基于時(shí)間規(guī)劃確定輥床的扭矩和轉(zhuǎn)速,最后根據(jù)扭矩轉(zhuǎn)速曲線對(duì)輥床電機(jī)選型。(5)對(duì)高速輥床的關(guān)鍵部件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,結(jié)合ADAMS動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)曲線,利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)關(guān)鍵部件模型進(jìn)行模態(tài)分析、諧響應(yīng)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(yīng)曲線,為高速輥床工作頻率的選擇提供依據(jù),減少振動(dòng)對(duì)高速輥床的損害。
【圖文】：

主要是通過液壓驅(qū)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)的上升和下降，其特點(diǎn)是機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、機(jī)構(gòu)沖擊小等，但同時(shí)也存在運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)[5]的工作原理是通過絲杠的旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化直線驅(qū)動(dòng)的過程，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在直線方向的升降。絲杠升降機(jī)構(gòu)由于絲杠傳動(dòng)動(dòng)力，因此具有傳動(dòng)精度高、機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、安全性高等優(yōu)點(diǎn)（如圖1-2所示）。齒輪齒條升降機(jī)構(gòu)[6]主要通過齒輪齒條之間的嚙合將齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的升降，這類機(jī)構(gòu)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(diǎn)，同時(shí)由于齒輪結(jié)構(gòu)的特殊性，使得齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有較好的同步性，但同時(shí)由于齒輪的加工制造難度大，對(duì)材料的要求高等使得機(jī)構(gòu)的價(jià)格比較昂貴，目前，此類機(jī)構(gòu)主要用于海上自升式升降平臺(tái)（如圖1-3所示）。剪叉式升降機(jī)構(gòu)[7 ]主要通過剪叉機(jī)構(gòu)的折疊伸展，從而將驅(qū)動(dòng)的小位移行程放大為機(jī)構(gòu)平臺(tái)豎直方向的較大的位移，從而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)

的工作原理是通過絲杠的旋轉(zhuǎn)，將轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化直線驅(qū)動(dòng)的過程，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在直線方向的升降。絲杠升降機(jī)構(gòu)由于絲杠傳動(dòng)動(dòng)力，因此具有傳動(dòng)精度高、機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、安全性高等優(yōu)點(diǎn)（如圖1-2所示）。齒輪齒條升降機(jī)構(gòu)[6]主要通過齒輪齒條之間的嚙合將齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的升降，這類機(jī)構(gòu)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(diǎn)，同時(shí)由于齒輪結(jié)構(gòu)的特殊性，使得齒輪齒條機(jī)構(gòu)具有較好的同步性，但同時(shí)由于齒輪的加工制造難度大，對(duì)材料的要求高等使得機(jī)構(gòu)的價(jià)格比較昂貴，目前，此類機(jī)構(gòu)主要用于海上自升式升降平臺(tái)（如圖1-3所示）。剪叉式升降機(jī)構(gòu)[7 ]主要通過剪叉機(jī)構(gòu)的折疊伸展，從而將驅(qū)動(dòng)的小位移行程放大為機(jī)構(gòu)平臺(tái)豎直方向的較大的位移，從而實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的升降運(yùn)動(dòng)，其特點(diǎn)是操作簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力較大，但剪叉機(jī)構(gòu)在升降的過程中很難實(shí)現(xiàn)勻速運(yùn)動(dòng)，，升降行程也有較大局限性。凸輪升降機(jī)構(gòu)[8]是一種通過凸輪、從動(dòng)件以及機(jī)架組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)的回轉(zhuǎn)、往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U468.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2693551