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1、 武汉理工大学毕业设计（论文）基于基于 MATLABMATLAB 的模切机构双肘运动分析的模切机构双肘运动分析学院（系）： 机电工程学院 专业班级：机械工程及自动化专业 0702 班 学生姓名： 指导教师： 武汉理工大学武汉理工大学 本科生毕业设计（论文）任务书本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名： 专业班级：机自 0702指导教师： 工作单位：武汉理工大学设计（论文）题目：基于 MATLAB 的模切机构双肘运动分析设计（论文）主要内容：1、针对一款模切机产品，对其模切机构建立数学模型；2、模切机构三维建模及结构设计；3、利用 MATLAB 编写程序计算模切机在最高工作速度（6000 转/时）
2、时机构各杆件的位移、速度、加速度变化曲线图。要求完成的主要任务：1、查阅不少于 10 篇的相关资料，其中英文文献不少于两篇，完成开题报告，模切机构总体设计；2、模切机构设计装配图 1 张，爆炸图 1 张，模切机构关键零件图设计 4 张，完成折合不少于 5 张 1-2#图纸设绘工作量；3、模切机构三维建模及 MATLAB 源程序代码；4、完成外文翻译，不少于 2 万英文（5000 汉字）印刷符，且与选题相关的文献翻译工作；5、完成一份 10000 字以上的设计计算说明书，设计计算说明书中涉及参考文献不少于 10 篇，其中外文文献不少于 2 篇。必读参考资料：1、李维，杨丽，李光耀.SolidWo
3、rks 精彩实例清华大学出版社，2002。2、宋叶志，贾东永.MATLAB 数值分析与应用机械工业出版社，2009。3、曹惟庆连杆机构的分析与综合科学出版社，2002。 指导教师签名 系主任签名 院长签名（章）目录目录1 绪论 1 1.1 概述 .1 1.2 平压平自动模切机简介 .1 1.3 模切机的国内外发展现状 .2 1.4 研究的目的和意义 .3 1.5 研究思路和内容 .3 2 模切机双肘杆机构的运动学计算 5 2.1 双肘机构的结构及工作原理 .5 2.1.1 双肘机构的结构 5 2.1.2 双肘机构的工作原理 5 2.2 双肘机构自由度计算及杆组划分 .6 2.2.1 双肘机构自
4、由度计算 6 2.2.2 杆组划分 7 2.3 双肘机构的运动学计算 .7 2.3.1 平面机构的运动分析 7 2.3.2 双肘机构的机构运动简图 8 2.3.3 双肘机构的运动学计算 .9 2.4 本章小结 15 3 基于 MATLAB 的模切机双肘机构运动仿真 16 3.1 MATLAB 应用简介 16 3.2 双肘机构运动规律仿真 17 3.3 影响模切质量因素分析 31 3.3.1 机构结构方面因素分析 31 3.3.2 机构的运动学特性方面因素分析 .31 3.4 本章小结 32 4 基于 SOLIDWORKS 的模切机双肘机构模型设计与结构分析 33 4.1 SOLIDWORKS
5、简介 .33 4.2 双肘机构装配图 33 4.3 连杆结构设计与分析 34 4.4 上肘杆结构设计与分析 35 4.5 本章小结 36 5 总结与展望 .37 5.1 总结 37 5.2 展望 37 参考文献 .39 致谢 .40 附录 .41摘摘 要要随着现代科学技术的高速发展，作为印后加工中的重要设备，自动平压平模切机已经开始向高速度、高精度、高效率的发展。而双肘杆机构是自动平压平模切机的核心部分，其机械性能对模切机的模切精度、模切速度和产品质量起着至关重要的作用。因此，有必要对模切机双肘杆机构的工作原理和运动学特性进行研究，以便为将来的改进优化设计奠定基础。论文首先结合某型号模切机产品
6、，对其双肘杆机构的结构和工作原理进行了细致的分析，确定其为三级杆组后应用复数矢量法对其建立数学模型，并对其进行数值求解，得到双肘杆机构各杆件的精确运动学方程。然后应用 MATLAB 语言编程进行运动仿真，绘出模切机在最高工作速度（6000 转/时）时机构各杆件的位移、速度、加速度变化曲线图。通过分析运动特性曲线，研究得出影响模切机性能的主要因素及其影响方式。最后应用 SOLIDWORKS 软件对双肘机构建立三维模型，对零件结构设计并装配后，通过运动仿真验证了分析结果的正确性。论文的研究成果对以后模切机的深入研究有一定的指导意义。关键词：MATLAB；模切机；双肘杆机构；运动分析Abstract
7、With the rapid development of modem science and technology,automatic die-cutting machine has begun to develop toward high speed,high precision and high efficiency as the important equipment in printing industry The dual-elbow-bar mechanism is the core part of automatic die-cutting machine,and its me
8、chanical function will play an important role in die-cutting precision,velocity and quality,which makes it necessary to analyse working principle and kinematics and dynamics of the dual-elbow-bar mechanism and sets a solid basis for improvement and optimization design in futureFirstly, the thesis ha
9、s analysed the construction and working principle of the dual-elbow-bar mechanism in accord with an existing specific type die-cutting machine.And then the mathematical model has been established by means of the theoretical mechanics analysis method after making sure that it is a three bar group. th
10、e numerical derivation of its movement is given and the mechanism movement equations for each component can be obtained accurately.Secondly, the simulating curve of displacement, velocity and acceleration for each component in the die-cutting machine can be also drawn by MATLAB programming.through a
11、nalysing the kinematic curves,the main factors and means of influencing the working performance of the die-cutting machine are concluded.Finally,the 3D model of the dual-elbow-bar mechanism is constructed by SOLIDWORKS.After the construction design of the parts and assembling is finished,we carried
12、out the kinematic simulation of the assembly to confirming the analysiss right successfully.The research achievement of the thesis can make a difference for future deep die-cutting machine research.Key words:MATLAB;die-cutting machine;dual-elbow-mechanism;movement analysis1 绪论1.1 概述如今随着国家经济的繁荣，科学技术的
13、发展，人民生活水平的提高，人们对产品的各方面要求也越来越高。顺应时代的发展，我国的包装行业也踏入了快速发展的轨道。而高精度、高速度和高稳定性的自动化包装机械对满足人们日益增长的物质文化需求发挥着举足轻重的作用。模切机作为包装机械的一种，应用十分广泛。模切机是印刷、包装行业压制纸盒、纸箱等纸制品的专用设备,是印刷包装行业中重要的表面整饰加工设备。根据模切板和压切机构两部分工作部件的形状不同，模切机主要分为三种类型：平压平、圆压平和圆压圆。而目前国内外市场上应用最广泛的是技术更加成熟的自动平压平模切机机种。它涵盖了机、电、光、液、仪等系统，机械动作复杂，要求相当高的时间协调性，在印后加工设备中应用
14、较为广泛，自动化程度较高。1.2 平压平自动模切机简介根据平压平模切机中版台及压板的方向位置不同，可分为立式模切机和卧式模切机两种。其中卧式自动平压平模切机有很高的模切精度和自动化程度，且操作简单，应用最为广泛，平压平模切机的结构如下图1-1所示。1 送纸部分 2 模切部分 3 清废部分 4 收纸部分 5 间歇输纸机构图1-1 平压平模切机机构示意图如图1-1 所示，自动平压平模切机主要由送纸部分、模切部分、清废部分和收纸部分组成，其工作原理简要介绍如下：在送纸部分，叼纸牙排轴固定在输纸链条上并由链轮带动，牙排轴在前靠规处进行定位后，纸张被准确咬合，牙排轴在链条带动下继续前进，在后靠规处二次定
15、位，完成输纸动作；此时模切部分的下模切平台与上平台压合，对纸张进行模切；最后在清废部分和收纸部分，牙排轴在链条的带动下，向前运动到清废和收纸部位完成清废和收纸动作。此为的平压平模切机一个工作周期。1.3 模切机的国内外发展现状我国模切机的研究由来已久，其发展主要经历了三个阶段：第一阶段是20世纪80年代中期以前，当时主要以生产立式平压平模切机为主; 第二阶段是20世纪80年代中期至20世纪末期，这一阶段是引进国外机型，测绘仿制阶段，主要产品是卧式自动平压平模切机，其整体性能不高，机械最高速度在5500张/小时左右；第三阶段是进入21世纪之后，这一阶段是消化、吸收国外先进机型、技术，走上自主开发
16、的道路。生产的自动模切机，从性能上看，比过去有了很大提高，机械最高速度普遍在7500张/小时，模切精度在0.075mm左右；从功能上看，模切机已从单模切为标准配置变为带清废功能为标准配置。国内生产全自动平压平模切机的企业主要有唐山玉印印刷机械有限公司和上海亚华印刷机械有限公司，形成了“北有玉印、南有亚华”的市场格局。国外自动模切机的研究主要集中在欧洲、日本和韩国。其生产的模切机整机性能和模切次数在不断的改善和提高，主要有以下特点：向着自动化、智能化、多功能化方向发展；向着机械工作简单化的方向发展；模切的幅面越来越大；向着功能全面化的方向发展；向联机加工发展；机械本身的高精度和高速度。瑞士BOBST公司的Sprintera106-PER自动模切机最大纸张幅面为1060*740mm，带清废和清成品单元，最高速度可以达到12000张/小时，堪称当今世界上最高水平的新概念机型。该机汇集
