一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法，包括如下步骤：1)分析变速装置输出、输入运动数目；2)确定输出运动具体变化情况；3)确定机构长度的初始值，建立数学模型；4)确定电机的输入速度；5)通过步骤1)至步骤4)得出的已知条件求解各个点运动轨迹；6)通过粒子群算法对设计方案进行优化，确定最优杆长；7)最后采用蒙特卡罗法进行可靠性验证。本发明专利技术能快速完成对变速装置中凸轮连杆机构的设计，提高设计速度；同时能对设计方案进行优化选择，并进行可靠性验证。并进行可靠性验证。并进行可靠性验证。

【技术实现步骤摘要】
一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法


[0001]本专利技术涉及一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法。

技术介绍

[0002]作为卫生用品生产线的核心装置—在线变速装置被各大卫生用品生产商大面积应用于自家生产线上，其关键机构为凸轮连杆机构，依靠此机构能实现装置的变速功能，因此凸轮连杆机构的设计尤为重要；然而在现有的生产过程中，凸轮连杆机构的设计都没有一个统一的方式，具有一定的技术的缺陷和不足：
[0003]1、未能提出变速装置中的凸轮连杆机构通用设计方法；不同厂家的生产需求不同，如果根据不同速度来设计不同的装置那设计过程繁琐，耗时，不能实现快速设计。
[0004]2、未能确定变速装置中的凸轮连杆机构的最优结构；对于具体速度设计出的连杆凸轮组合变速变横装置，其尺寸和形状也可大不相同，但传统的设计方法并不能设计最优的结构，即不能实现优化设计。
[0005]3、未能进行变速装置中的凸轮连杆机构的运动精度分析。没有运动精度分析，不能知道机构的精度误差，运动可能会失效。
[0006]为解决上述问题，本申请对变速装置中的关键机构
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凸轮连杆机构提出一种设计方法，使得凸轮连杆机构在满足其运动精度的条件下能根据不同生产情况快速得出最优的机构结构形式，即实现凸轮连杆机构的快速优化设计。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种使用方便，操作简单，能快速完成对变速装置中凸轮连杆机构的设计，提高设计速度；同时能对设计方案进行优化选择，并进行可靠性验证，保证使用过程中的稳定性、有效性、安全性，其具有实用性和使用广泛性的卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法。
[0008]为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法，包括如下步骤：
[0010]1)分析变速装置输出、输入运动数目；
[0011]2)确定输出运动具体变化情况；
[0012]3)确定机构长度的初始值，建立数学模型；
[0013]4)确定电机的输入速度；
[0014]5)通过步骤1)至步骤4)得出的已知条件求解各个点运动轨迹；
[0015]6)通过粒子群算法对设计方案进行优化，确定最优杆长；
[0016]7)最后采用蒙特卡罗法进行可靠性验证。
[0017]优选的，步骤1)中，变速装置的凸轮连杆机构通常为两个自由度，因此变速装置需要两个原动件作为输入构件，所述输入构件为连杆的转动速度与确定的凸轮形状。
[0018]优选的，步骤2)具体为，确定传送带两端的速度，输出构件的变角速度。
[0019]优选的，步骤3)中，数学模型的建立，应用数学软件对物理模型进行数字建模，得到变速装置每个点的轨迹，取得各连杆的初值，得到凸轮连杆机构数学模型。
[0020]优选的，步骤4)中，电机的输入速度为两端传送带速度的中间值。
[0021]优选的，步骤5)中，通过电机速度与传送带两端的速度得到变速机构在一个运转周期内各点的轨迹，将各点首尾相连形成凸轮的形状。
[0022]优选的，步骤6)中最优杆长的确定，通过数学模型将连杆的长度赋予一个变化范围，即将其作为变量，加入压力角和连杆传动角的算法，创建一个适应度函数，再使用粒子群算法优化计算，算法目标为使得最大凸轮压力角尽可能小、最小传动角尽可能大，最后计算出得到的最优连杆长度和压力角最小的凸轮曲线。
[0023]优选的，步骤7)中，应用蒙特卡洛法对运动精度可靠性进行分析，保证机构运动不失效。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]1、提出了变速装置中的凸轮连杆机构通用设计方法：对于不同厂家速度需求，避免重复计算，加快设计速度。
[0026]2、确定了变速装置中的凸轮连杆机构的最优结构：在一定范围内找到了最优机构的结构形式。
[0027]3、进行变速装置中的凸轮连杆机构的运动精度分析：对装置的可靠性进行了分析，提高运动精度的可靠性。
[0028]4、实现了变速装置中的凸轮连杆机构的自动化设计，对于设计者开发难度降低，降低企业成本，提高产品质量。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，但并不是对本专利技术保护范围的限制。
[0030]图1为本专利技术的凸轮连杆机构运动原理图；
[0031]图2为本专利技术的变速曲线样式示意图；
[0032]图3为本专利技术的优化前后凸轮形状对比示意图；
[0033]图4为本专利技术的优化前运动特性示意图；
[0034]图5为本专利技术的优化后运动特性示意图；
[0035]图6为本专利技术的考虑间隙时的凸轮五杆模型示意图；
[0036]图7为本专利技术的摆动凸轮机构误差示意图示意图；
[0037]图8为本专利技术的变速装置凸轮连杆机构蒙特卡洛法可靠性分析流程图；
[0038]图9为本专利技术的考虑运动副间隙的机构失效概率示意图；
[0039]图10为本专利技术的杆4角度误差示意图；
[0040]图11为本专利技术的杆4角度误差示意图；
[0041]图12为本专利技术的方程式一示意图；
[0042]图13为本专利技术的方程式二示意图；
[0043]图14为本专利技术的方程式三示意图；
[0044]图15为本专利技术的方程式四示意图；
[0045]图16为本专利技术的方程式五示意图；
[0046]图17为本专利技术的方程式六示意图；
[0047]图18为本专利技术的方程式七示意图；
[0048]图19为本专利技术的方程式八示意图；
[0049]图20为本专利技术的方程式九示意图；
[0050]图21为本专利技术的方程式十示意图；
[0051]图22为本专利技术的方程式十一示意图；
[0052]图23为本专利技术的方程式十二示意图；
[0053]图24为本专利技术的方程式十三示意图；
[0054]图25为本专利技术的方程式十四示意图；
具体实施方式
[0055]参阅图1至图25所示的一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法，包括如下步骤：
[0056]步骤1)分析装置输出、输入运动数目；
[0057]设定变速装置自由度为2，输出构件数目1，输入构件数目2。
[0058]步骤2)确定输出运动具体变化情况；
[0059]确定了传送带两端的速度，输出构件的变角速度曲线见图2；连接段曲线由设计者自行确定，为了防止加速度突变，速度变化处曲线为无停留修正等速曲线。
[0060]步骤3)使用数学软件，建立变速装置数学模型；
[0061]如图1所示分别设置l1、l2、l3、l4、l5为各杆杆长，电机的转速为ω1，电机转角为θ1，ω4、θ4分别为从动件的转速与转角。
[0062]按照以下方程式：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法，其特征在于：包括如下步骤：1)分析变速装置输出、输入运动数目；2)确定输出运动具体变化情况；3)确定机构长度的初始值，建立数学模型；4)确定电机的输入速度；5)通过步骤1)至步骤4)得出的已知条件求解各个点运动轨迹；6)通过粒子群算法对设计方案进行优化，确定最优杆长；7)最后采用蒙特卡罗法进行可靠性验证。2.根据权利要求1所述的一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法，其特征在于：步骤1)中，变速装置的凸轮连杆机构通常为两个自由度，因此变速装置需要两个原动件作为输入构件，所述输入构件为连杆的转动速度与确定的凸轮形状。3.根据权利要求1所述的一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法，其特征在于：步骤2)具体为，确定传送带两端的速度，输出构件的变角速度。4.根据权利要求1所述的一种卫生用品在线变速装置的关键机构设计方法，其特征在于：步骤3)中，数学模型的建立，应用数学软件对物理模型进行数字建模，得到变速装置每个点的轨迹，取...

【专利技术属性】
技术研发人员：周际，莫正虎，
申请(专利权)人：浙江新余宏智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：