基于并联浮动结构的大型平板铸件自动化打磨装置研究
这是一篇关于自动化打磨装置,结构设计,逆运动学求解,运动学仿真,恒力打磨的论文, 主要内容为铸造业是传统制造业的重要组成,为异构和特大型装备的设计制造奠定了工业基础。铸件打磨是大型铸件生产工艺中重要工序,目前主要依靠人工完成,具有工作强度大、环境恶劣等特点。随着国内工业基础的完善、人口红利的削弱和制造成本的增加,亟需改善目前依赖人工打磨的现状。本文以产量较大、工艺单一、耗时较长的大型平板类铸件为研究对象,设计了一种可适应大型平板类铸件的自动化打磨装置,在打磨功能的基础上,可满足装置对大型平板类铸件表面特征的适应性。本文主要研究内容如下:首先,进行自动化打磨装置结构设计。根据大型平板类铸件的下游工艺参数要求进行装置性能指标设计,构建自动化打磨装置整体结构方案;根据打磨工艺参数和铸件材料特点对比选用合适的砂轮;根据打磨的特点及电机的选型原则选择合适的电机;根据砂轮卡盘的设计原则设计合适的砂轮卡盘;根据适应性的要求设计三自由度并联平台具体结构;利用有限元分析对并联平台中浮动板及固定板进行了静态分析及优化。其次,开展自动化打磨装置的运动学研究。对并联平台进行模型抽象、建立数学模型及运动学方程,并进行逆运动学求解,得到弹簧设计参数表达式。同时,结合并联平台参数,通过MATLAB计算得到弹簧压缩范围,并完成浮动板边缘点及中心点的工作空间仿真,得到浮动板边缘点及中心点的三维点云图和截面图。再次,开展自动化打磨装置运动仿真研究。根据打磨铸件表面特征将铸件分为5种典型表面特征的待打磨铸件搭建典型实验环境,并利用ADAMS运动学仿真软件对打磨装置适应性进行运动分析。最后,搭建自动化打磨装置及实验平台。根据自动化打磨装置设计方案进行自动化打磨装置的加工、升降平台设计与加工、传感器的选型与购买、控制器的选型与购买、恒力控制研究等工作,完成自动化装置与实验平台的搭建,为下一步数据采集分析提供平台。
瓷砖自动包装线裹包系统的设计与开发
这是一篇关于瓷砖,裹包系统,运动学仿真,设计与开发的论文, 主要内容为瓷砖自动包装线在国内是近几年才开发出来的代替人工对陶瓷墙地砖包装的自动化机械设备。裹包系统作为该设备的核心部分,主要功能是完成瓷砖的打包工作。但是,随着我国陶瓷墙地砖产量的高速增长,陶瓷的包装机械的研究和开发却比较落后,瓷砖的机械化包装使用率还不到40%,远远跟不上陶瓷产量增长的需求。另外,瓷砖脆硬、表面光滑、质量大,对系统长期运行的稳定性和可靠性提出了非常高的要求。由于受到该类型产品设计经验的积累不足、设计手段的局限性等多方面因素的限制,瓷砖裹包系统工作的效率和稳定性难以兼而得之是瓷砖包装机械行业内的一个比较普遍的问题。针对这些问题,论文以瓷砖裹包系统的设计开发为例对瓷砖自动包装线的开发进行研究。 论文首先对国内外瓷砖裹包系统的原理方式及工作特点进行充分对比及分析,创新性的提出了裹包系统快速上砖防掉砖原理方式以及连续式快速折箱原理方式；并独立完成了裹包系统的设计(共有翻抬式快速上砖防掉砖机构、降垛式分砖机构及对中机构、双侧卧式底部取纸纸箱仓、双向气动取纸机构、顶升式连续快速折箱机构、双带导轨推包机构五个部分)。 然后,利用SolidWorks软件对瓷砖裹包系统进行了三维实体建模和虚拟装配,并建立了系统的仿真分析模型。 最后,利用ADAMS软件对该系统的关键机构——上砖机构和折箱机构进行了仿真。通过结果分析确定了机构的最佳设计方案和重要部件的最佳结构及尺寸,也验证了设计的合理性和可行性 本文对瓷砖裹包系统的开发提供了一种高效、可行及低成本的设计方法,并且用此方法在一鼎公司开发出了实物样机,经过实验测试,该裹包包装速度达到15包／分钟,领先当前行业内最快8包／分钟的包装速度,并且也验证了系统的效率和可靠性达到了设计要求。
基于全向轮的无人供包装置设计与研究
这是一篇关于全向轮,无人供包,结构设计,运动学仿真,单片机的论文, 主要内容为近几年来,快递公司对物流装备技术的依赖日渐增长,自动化分拣等装置在物流企业中迅速普及,快递包裹在各个作业环节中也已配置了众多物流装备技术,但在供包环节中无论是半自动化还是自动化作业中仍以人工上包为主,需要人工将含有面单信息的包裹逐个朝上放置,进行扫描称重等操作,因此供包效率低、人力成本居高不下。现有的快递自动化供包装置需要大量布置工业相机扫描包裹,装置成本高,快递包裹的单件分离效率低,使得快递扫描难度加大,成为目前快递行业发展的痛点和瓶颈。因此,针对物流行业供包环节,设计一款能够实现无人供包的装置具有较大的工程应用价值。针对上述现象和问题,本文提出一种新型的基于全向轮的无人供包装置,该装置能够实现包裹单件分离、三面扫描布置即可实现全方位六面扫,实现无人供包作业。课题主要研究内容如下:首先在多次调研和查阅了大量文献资料的基础上,进行装置的功能需求分析确定了基于全向轮的无人供包装置的整体设计方案,该方案可实现包裹的单件分离、重量获取、通过全向轮旋转对包裹进行五面扫描,透明带输送机实现包裹的底面扫描,无需布置大量工业相机即可实现包裹六面扫描等功能,并完成方案的三维模型设计。其次针对无人供包装置中的全向轮平台,以其中的单个全向轮模块为研究对象进行分析,建立运动学方程和动力学模型,分析无人供包装置的运动特性。利用SOLIDWORKS MOTION仿真工具对货物在全向轮平台进行运动仿真分析,通过速度位移变化分析货物在装置全向轮平台上的运动状态,验证装置的稳定性是否满足要求。然后提出无人供包装置的控制系统设计方案,确定无人供包装置控制系统的控制芯片和开发平台,对控制系统所需的硬件进行选型和电路连接设计,通过Keil u Vision5软件平台对控制系统进行控制系统下位机的软件设计,利用VS2019的集成开发环境在Windows窗体上搭建装置的上位机界面。最后制作出基于全向轮的无人供包装置的实验样机,对样机进行功能测试,将包裹放置在样机上,测试样机能否完成对包裹的单件分离、旋转、称重测量等基础功能,验证装置能否满足工作需求。图64表15参72
瓷砖自动包装线裹包系统的设计与开发
这是一篇关于瓷砖,裹包系统,运动学仿真,设计与开发的论文, 主要内容为瓷砖自动包装线在国内是近几年才开发出来的代替人工对陶瓷墙地砖包装的自动化机械设备。裹包系统作为该设备的核心部分,主要功能是完成瓷砖的打包工作。但是,随着我国陶瓷墙地砖产量的高速增长,陶瓷的包装机械的研究和开发却比较落后,瓷砖的机械化包装使用率还不到40%,远远跟不上陶瓷产量增长的需求。另外,瓷砖脆硬、表面光滑、质量大,对系统长期运行的稳定性和可靠性提出了非常高的要求。由于受到该类型产品设计经验的积累不足、设计手段的局限性等多方面因素的限制,瓷砖裹包系统工作的效率和稳定性难以兼而得之是瓷砖包装机械行业内的一个比较普遍的问题。针对这些问题,论文以瓷砖裹包系统的设计开发为例对瓷砖自动包装线的开发进行研究。 论文首先对国内外瓷砖裹包系统的原理方式及工作特点进行充分对比及分析,创新性的提出了裹包系统快速上砖防掉砖原理方式以及连续式快速折箱原理方式；并独立完成了裹包系统的设计(共有翻抬式快速上砖防掉砖机构、降垛式分砖机构及对中机构、双侧卧式底部取纸纸箱仓、双向气动取纸机构、顶升式连续快速折箱机构、双带导轨推包机构五个部分)。 然后,利用SolidWorks软件对瓷砖裹包系统进行了三维实体建模和虚拟装配,并建立了系统的仿真分析模型。 最后,利用ADAMS软件对该系统的关键机构——上砖机构和折箱机构进行了仿真。通过结果分析确定了机构的最佳设计方案和重要部件的最佳结构及尺寸,也验证了设计的合理性和可行性 本文对瓷砖裹包系统的开发提供了一种高效、可行及低成本的设计方法,并且用此方法在一鼎公司开发出了实物样机,经过实验测试,该裹包包装速度达到15包／分钟,领先当前行业内最快8包／分钟的包装速度,并且也验证了系统的效率和可靠性达到了设计要求。
基于全向轮的无人供包装置设计与研究
这是一篇关于全向轮,无人供包,结构设计,运动学仿真,单片机的论文, 主要内容为近几年来,快递公司对物流装备技术的依赖日渐增长,自动化分拣等装置在物流企业中迅速普及,快递包裹在各个作业环节中也已配置了众多物流装备技术,但在供包环节中无论是半自动化还是自动化作业中仍以人工上包为主,需要人工将含有面单信息的包裹逐个朝上放置,进行扫描称重等操作,因此供包效率低、人力成本居高不下。现有的快递自动化供包装置需要大量布置工业相机扫描包裹,装置成本高,快递包裹的单件分离效率低,使得快递扫描难度加大,成为目前快递行业发展的痛点和瓶颈。因此,针对物流行业供包环节,设计一款能够实现无人供包的装置具有较大的工程应用价值。针对上述现象和问题,本文提出一种新型的基于全向轮的无人供包装置,该装置能够实现包裹单件分离、三面扫描布置即可实现全方位六面扫,实现无人供包作业。课题主要研究内容如下:首先在多次调研和查阅了大量文献资料的基础上,进行装置的功能需求分析确定了基于全向轮的无人供包装置的整体设计方案,该方案可实现包裹的单件分离、重量获取、通过全向轮旋转对包裹进行五面扫描,透明带输送机实现包裹的底面扫描,无需布置大量工业相机即可实现包裹六面扫描等功能,并完成方案的三维模型设计。其次针对无人供包装置中的全向轮平台,以其中的单个全向轮模块为研究对象进行分析,建立运动学方程和动力学模型,分析无人供包装置的运动特性。利用SOLIDWORKS MOTION仿真工具对货物在全向轮平台进行运动仿真分析,通过速度位移变化分析货物在装置全向轮平台上的运动状态,验证装置的稳定性是否满足要求。然后提出无人供包装置的控制系统设计方案,确定无人供包装置控制系统的控制芯片和开发平台,对控制系统所需的硬件进行选型和电路连接设计,通过Keil u Vision5软件平台对控制系统进行控制系统下位机的软件设计,利用VS2019的集成开发环境在Windows窗体上搭建装置的上位机界面。最后制作出基于全向轮的无人供包装置的实验样机,对样机进行功能测试,将包裹放置在样机上,测试样机能否完成对包裹的单件分离、旋转、称重测量等基础功能,验证装置能否满足工作需求。图64表15参72
非圆齿轮单侧齿廓包络法建模研究及其软件开发
这是一篇关于非圆齿轮,参数化建模,运动学仿真,合盖机构的论文, 主要内容为非圆齿轮可以在实现变传动比传动需求的同时保留普通齿轮传动结构紧凑、传动比准确、传动效率高的优势,在工业应用中越来越广泛,但由于其齿廓曲线较为复杂在其设计和制造中都面临诸多困难。故对非圆齿轮进行参数化建模研究,保证其设计精度的情况下提高其设计效率非常必要。本文以非圆齿轮齿廓生成机理为研究对象,打破传统非圆齿轮齿廓参数化建模方法的局限性,提出了新的齿廓敏捷化参数建模方法并进行可视化程序设计,在扩大齿廓设计应用范围,保证设计精度的同时提高非圆齿轮设计效率,具体研究内容如下:首先,首次基于齿条包络法提出单侧齿廓包络法数学建模方法,该方法可减小运算数据量,并将应用范围扩大至内凹型非圆齿轮齿廓设计,解决了传统齿条包络法和齿廓渐屈线建模方法在该方面的局限性。其次,基于MATLAB平台,在数学模型建立的基础上进行可视化软件开发,该软件可同时生成非圆齿轮对的齿廓曲线,并结合进行数据输出,再结合Solidworks二次开发直接生成非圆齿轮对三维模型,本软件具有高效、直观、精度可控等优点。进而,为了验证参数化建模正确性,采用Recurdyn对软件生成的多种类型非圆齿轮对建立了运动学仿真模型,考量了从动轮角位移、角速度等重要参数。最后,通过搭建非圆齿轮对实验平台,对不同阶数非圆齿轮对进行测试,并将椭圆齿轮成功应用于某大型企业装箱机合盖机构,验证了单侧齿廓包络法建模理论及可视化程序设计的正确性,确保其设备可靠性的同时降低了设备成本。本文提出的单侧齿廓包络建模方法及其应用研究,具有重要的理论意义和工程应用价值。
基于AR技术的立式储罐侧壁喷枪关键技术研究
这是一篇关于AR技术,储罐清洗,侧壁喷枪,运动学仿真,动力学仿真,人机交互界面的论文, 主要内容为石油储备是稳定供求关系、平抑油价、应对突发事件的最直接、最有效的手段,是保障国家能源安全的核心措施。而石油储备离不开大型储罐,但储罐在长期存储油品过程中会产生油泥,油泥会损害油品的品质,腐蚀储油罐罐体及附件,需对其进行定期清洗。但目前国内内浮顶罐清洗市场所使用清洗系统存在运输困难、操作困难、设计复杂等问题,因此提高清洗作业效率和简化清洗设备,对储罐清洗市场具有重要意义。论文就3000 m3及以下成品油内浮顶罐的清洗作业环境,设计一款四自由度侧壁喷枪,对其进行运动学和动力学分析,将增强现实技术引入侧壁喷枪清洗系统当中,可以准确地监控侧壁喷枪运动姿态和清洗轨迹,同时提高清洗作业的安全性。论文做了以下研究内容:1.基于AR技术的立式储罐侧壁喷枪人机交互系统的总体方案研究。阐述立式储罐侧壁喷枪清洗作业环境特点,分析对侧壁喷枪人机交互系统的设计要求,在此基础上完成对系统软硬件结构设计。同时,基于水射流作业原理,分析和选择喷枪水射流的参数。2.侧壁喷枪设计及运动学仿真研究。针对3000 m3及以下成品油内浮顶罐的清洗作业环境,设计安装于内浮顶罐侧壁人孔的四自由度侧壁喷枪三维模型;根据储罐防爆等级要求,对各关节均采用液压驱动,其主要受力部件通过液压缸驱动;采用Matlab软件对其运动学进行仿真,通过雅可比矩阵计算,设计喷嘴运动轨迹;对主要受力部件进行有限元分析,保证该部件的使用寿命,基于此完善侧壁喷枪结构设计。3.侧壁喷枪的动力学仿真分析。针对Matlab软件进行的运动学仿真,在Adams软件中对侧壁喷枪各部件基于真实受力和驱动,分析侧壁喷枪在不同状态时方向、速度和加速度,验证其运动轨迹的精确性,通过二者相互验证的方式,完成侧壁喷枪模型结构设计。4.基于AR技术的人机交互系统搭建。在Windows中使用Unity 3D软件搭建人机交互系统总体架构,实现登录、用户管理、参数设置和数据管理等模块的开发。将Solid Works设计的三维模型通过3D max进行格式转换和建模,导入Unity 3D中完成界面搭建。使用Visio Studio2019软件编写人机交互系统底层程序,通过人机交互界面实时显示储油罐内侧壁喷枪清洗作业情况。同时通过预设油气浓度报警值,对比喷枪传感器反馈值,实现储油罐内油气浓度安全警报,保证作业安全。
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