張?zhí)燔?，李夢?/p>

（中北大學(xué) 機械工程及自動化學(xué)院，太原 030051）

0 引言

我國模切機產(chǎn)品的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)達(dá)到較高的水平，其主要標(biāo)志體現(xiàn)在：一是模切機的進(jìn)口額下降，出口額在不斷提高；二是模切機的品種基本能滿足國內(nèi)印刷包裝業(yè)的生產(chǎn)需求；三是制造全自動和半自動模切機的企業(yè)已經(jīng)超過20 家［1］。但是，隨著包裝工業(yè)的不斷快速發(fā)展，市場對模切機的需求數(shù)量與日俱增，同時對其性能也提出了更高的要求。

模切機主要包括進(jìn)料、壓模（或燙?。?、清廢、出紙堆垛4 個功能部分。其中，傳動機構(gòu)是壓模、燙印部分的核心部件，其工作性能的好壞直接影響印刷產(chǎn)品的模切精度和整機的速度及穩(wěn)定性［2］。

ADAMS 軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格朗日方程，建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，對虛擬機械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析，輸出位移、速度和加速度以及反作用力曲線［3］。通過對三角肘桿傳動機構(gòu)進(jìn)行數(shù)值仿真，可以直觀地看到機構(gòu)輸出參數(shù)的動態(tài)變化情況，分析機構(gòu)的運行狀況，預(yù)知機構(gòu)的動態(tài)結(jié)果，為機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。

1 肘桿傳動機構(gòu)

圖1 肘桿傳動機構(gòu)簡圖

表1 肘桿機構(gòu)各桿件長度

本文以某型號模切機的肘桿傳動機構(gòu)為研究對象，其傳動結(jié)構(gòu)如圖1 所示。此機構(gòu)由曲軸1，連桿2、5，肘桿3、4、6、7 以及動平臺9組成，8 是導(dǎo)向滑塊，用于平衡動平臺9，10為靜平臺。其工作原理為：曲軸1 轉(zhuǎn)動，帶動連桿2、5 運動，進(jìn)而帶動肘桿3、4、6、7 運動，從而帶動動平臺9 在導(dǎo)向滑塊8 的作用下上下運動，動平臺9 和靜平臺10 完成做功。此傳動機構(gòu)由電機帶動，通過一對蝸輪蝸桿把動力傳給主動曲軸1。當(dāng)曲軸1 和連桿2、5 處于同一直線時，動平臺9 處于做功極限狀態(tài)，此時上下肘桿處于同一直線。

2 機構(gòu)特性

依據(jù)圖1，在ADAMS 中建立虛擬樣機，其各桿件長度尺寸如表1 所示。在曲柄轉(zhuǎn)速為1 rad/s 的情況下進(jìn)行仿真，其仿真時間為7 s，步長為500，從做功位置開始計時。

2.1 機構(gòu)工藝

圖2 動平臺行程曲線

圖3 動平臺速度曲線

圖4 動平臺加速度曲線

利用ADAM/View 中的測量（Measure）功能，測得動平臺質(zhì)心在豎直方向上的行程、速度、加速度曲線，如圖2～圖4 所示。由圖可知，該機構(gòu)具有快進(jìn)-做功-快退的良好工藝性，在進(jìn)入做工行程時，速度、加速度逐漸減小，到做功極限位置減小為0，可以得到較高的模切質(zhì)量。

2.2 機構(gòu)平穩(wěn)性

肘桿機構(gòu)的運動平穩(wěn)性是影響模切機運動特性的最主要性能，決定著模切機的加工精度。理想狀態(tài)下傳動機構(gòu)中的動平臺4 只做豎直方向的上下運動，沒有水平移動和傾斜角。利用其測量功能，得到動平臺質(zhì)心x 方向的位移和動平臺繞x 軸的轉(zhuǎn)動角曲線，如圖5、圖6 所示。

圖5 動平臺水平方向的位移

圖6 動平臺在水平方向的傾角

從圖5、圖6 可以看出，在做功過程中，動平臺的水平位移、水平轉(zhuǎn)角都近似為0，由此可知，肘桿機構(gòu)在做功過程中動平臺上平面基本保持水平狀態(tài)，具有較高的加工精度。

3 結(jié)論

用ADAMS 軟件實現(xiàn)了肘桿機構(gòu)的動態(tài)仿真，通過仿真分析得出了動平臺的在豎直方向上的行程、速度、加速度曲線以及在水平方向上的位移、轉(zhuǎn)角曲線。由此得出本機構(gòu)具有較好的工藝性以及較高的加工精度。

［1］韓曉良.我國模切機發(fā)展現(xiàn)狀［J］.今日印刷，2005（1）：11-14.

［2］徐立峰，張雷.基于ADAMS 的模切機雙肘桿機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究［J］.包裝工程，2013，34（1）：75-78.

［3］葛正浩，等.ADAMS 2007 虛擬樣機技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［4］何德譽.曲柄壓力機［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1981.

［5］余俊，楊明忠.全自動平壓平模切機模切機構(gòu)特性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2010.