复合传动剪板机驱动装置研究与设计

论文摘要

剪板机是根据尺寸要求对板材进行切断加工的剪切设备，在制造领域具有广泛应用。目前，剪板机主运动的驱动方式，主要有液压、气动和机械三种。其中，液压剪板机存在的主要技术问题是：（1）油液泄露造成环境污染；（2）传动效率低，造成较大的能源浪费；（3）泵、阀等液压元件价格较昂贵，维护较困难；（4）大型液压剪板机需要液压泵具有较大的流量，同时也需要油箱具有较大的容积，造成系统体积庞大。气动剪板机存在的主要技术问题是：（1）系统压强低，只能用于剪切力较小的场合；（2）气体具有可压缩性，无法像液压剪板机那样采用同步回路，因而不能用于剪切宽度较大的场合。机械剪板机存在的主要技术问题是：（1）自动化控制水平低；（2）必须采用导轨对直线运动进行导向，对于大型剪板机势必造成结构复杂制造，增加了制造难度，提高了制造成本。针对现有剪板机的上述缺点，本文对剪板机的驱动技术进行了研究。主要进行了以下工作：（1）对液压剪板机液压同步回路进行了分析，设计了基于无杆液压缸的杠杆—肘杆增力驱动装置，该驱动装置较传统的单纯液压驱动装置，在同样的系统压力时，能够显著减小液压缸的直径，从而可以采用较小流量的液压泵和较小容积的油箱。（2）设计了气液增力液压同步的气动剪板机，以及气动—二级肘杆增力液压同步的气动剪板机，使得气动剪板机也能够用于剪切宽度较大的场合。（3）设计了以伺服电机为动力源的机械增力数控剪板机驱动装置，提高了机械剪板机的自动化控制水平。（4）对所设计的剪板机中采用的杠杆—肘杆、二级肘杆、曲柄连杆—肘杆等增力机构，运用MATLAB和Pro/e等软件，进行了力学性能分析和运动学、动力学仿真，导出了可供工程界参考的公式、图表和曲线。（5）对研究工作过程进行了总结，对剪板机的技术发展趋势进行了展望。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 剪板机概述
• 1.2 剪板机分类
• 1.3 剪板机的技术参数
• 1.4 剪板机刀片运动形式
• 1.5 剪板机的发展现状
• 1.6 复合传动和增力技术简介
• 1.6.1 复合传动简介
• 1.6.2 增力技术简介
• 1.7 本课题研究的意义及内容
• 1.7.1 本课题研究的意义
• 1.7.2 本课题研究的内容
• 第二章 液压-机械增力复合传动剪板机
• 2.1 双缸同步液压剪板机
• 2.1.1 工作原理
• 2.1.2 油路补偿措施
• 2.2 杠杆-肘杆增力液压同步剪板机构
• 2.2.1 工作原理
• 2.2.2 力学性能分析
• 2.2.3 典型计算
• 2.3 本章小结
• 第三章 气动-机械增力与气—液增压复合传动剪板机
• 3.1 气动—二级肘杆增力复合传动传统剪板机
• 3.1.1 工作原理
• 3.1.2 力学性能分析
• 3.2 单缸双活塞杠杆增力气动-机械复合传动剪板机
• 3.3 气动—二级肘杆增力—液压同步复合传动剪板机
• 3.3.1 工作原理
• 3.3.2 力学性能分析
• 3.4 气液增压液压同步复合传动剪板机
• 3.4.1 工作原理
• 3.4.2 力学性能分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 伺服电机驱动的电-机械增力复合传动剪板机
• 4.1 数控剪板机
• 4.1.1 数控技术概述
• 4.1.2 数控剪板机概述
• 4.2 基于丝杠-肘杆增力的剪板机
• 4.3 基于齿轮-同步齿形带增力的剪板机
• 4.4 基于曲柄-连杆-肘杆增力机构的软同步数控剪板机
• 4.5 直线伺服电机驱动的剪板机
• 4.5.1 直线电机概述
• 4.5.2 直线电机驱动的二级肘杆剪板机
• 4.6 本章小结
• 第五章 机构仿真和机构特性分析
• 5.1 利用 MATLAB 进行机构运动学分析
• 5.2 进行机构动力学学分析
• 5.3 基于 Pro/ENGINEER 的机构仿真
• 5.3.1 Pro/ENGINEER 简介
• 5.3.2 Pro/ENGINEER 零件图及其组件装配
• 5.3.3 对剪板机机构进行机构仿真
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢