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圆盘式振动料斗的模块化设计与实验研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.1.1 振动料斗的分类与特点

1.2 圆盘式振动料斗模块化设计研究现状

1.2.1 圆盘式振动料斗国内研究现状

1.2.2 圆盘式振动料斗国外研究现状

1.2.3 模块化设计方法国内外研究现状

1.3 课题的研究意义及内容

1.3.1 研究意义

1.3.2 研究内容

1.4 本章小结

第二章 圆盘式振动料斗模块化设计总体方案

2.1 振动料斗工作原理

2.2.1 料盘的模块化设计方案

2.2.2 振动底座模块化设计方案

2.2.3 圆盘式振动料斗测试系统的模块化设计方案

2.2.4 圆盘式振动料斗驱动控制器的模块化设计方案

2.3 本章小结

第三章 圆盘式振动料斗的理论分析

3.1 工件速度建模

3.1.1 正弦波激振下的工件受力分析

3.1.2 工件运动速度建模

3.2 基于MATLAB求解超越方程

3.2.1 超越方程解法案例分析

3.2.2 基于MATLAB对工件速度仿真

3.3 圆盘式振动料斗的两自由度建模

3.3.1 两自由度建模及固有频率分析

3.3.2 料斗的等效质量计算

3.4 本章小结

第四章 圆盘式振动料斗机械结构模块化设计

4.1 料盘的模块化设计

4.1.1 料盘模块的整体设计

4.1.2 圆锥储物盘的模块化设计

4.1.3 螺旋轨道的模块化设计

4.1.4 定向结构的模块化设计

4.2 振动底座的模块化设计

4.2.1 隔振系统的模块化设计

4.2.2 板弹簧的模块化设计

4.2.3 电磁铁的模块化设计

4.2.4 振动底座的尺寸链计算

4.3 本章小结

第五章 圆盘式振动料斗测试系统模块化设计

5.1 圆盘式振动料斗测试系统模块化设计

5.1.1 加速度传感器测振系统

5.1.2 激光位移传感器测振系统

5.1.3 振动参数测量仪测试系统

5.1.4 机器视觉检测系统

5.2 本章小结

第六章 圆盘式振动料斗驱动控制器模块化设计

6.1 调幅控制器设计

6.2 调频控制器设计

6.2.1 SPWM脉冲宽度调制技术

6.2.2 数字调频控制器

6.3 模拟信号功率放大器电路设计

6.4 本章小结

第七章 圆盘振动料斗模块化设计实验研究

7.1 T型零件定向传输用圆盘式振动料斗设计

7.1.1 T型零件的尺寸

7.1.2 T型零件定向传输料盘设计

7.1.3 T型零件振动底座设计

7.1.4 T型零件定向传输用圆盘式振动料斗测试系统的选型

7.1.5 T型零件定向传输用圆盘式振动料斗驱动控制器的选型

7.2 T型零件的圆盘式振动料斗调试

7.2.1 圆盘式振动料斗的安装与调试

7.2.2 闭环回路的搭建与调试

7.2.3 振动料斗闭环系统的运行

7.3 T型零件的圆盘式振动料斗振动状态测试

7.3.1 振动料斗的上下振幅测定

7.3.2 工件速度的测定

7.4 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 总结

8.2 展望

致谢

参考文献

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摘要

在“中国制造2025”的背景下,电子元器件和机械零件的品种越来越多样化。在自动化生产线中,圆盘式振动料斗是一款典型的代替人工对工件进行定向传输的自动化设备。圆盘式振动料斗的传统设计方法,设计和制造周期长,一款振动料斗只能用于特定工件的传输,柔性差,已经难以满足目前市场上多样化、小批量生产的工件定向传输要求。本课题将模块化设计思想引进圆盘式振动料斗的设计中,针对多品种、小批量的工件,快速设计和组装出一套工件的振动传输系统。
  本文首先确定了振动料斗模块化设计总体方案;然后对振动理论进行了分析,包括工件传输速度建模与仿真和固有频率分析,为后续圆盘式振动料斗的模块化设计提供理论指导和切入点;其次对圆盘式振动料斗的料盘轨道、圆锥储物盘、定向机构、减震系统、板弹簧和电磁铁等结构进行模块化设计;然后依据不同的传感器对圆盘式振动料斗的测试系统进行模块化设计;之后根据不同的控制原理对圆盘式振动料斗的控制系统进行模块化设计;最后以T型零件为例,具体阐述振动料斗模块化设计过程,并快速设计组装一款圆盘式振动料斗,验证模块化设计方法的有效性和快速性。
  通过对T型零件定向用振动料斗的案例分析,依据本文提出的圆盘式振动料斗模块化设计方法能够针对多品种、小批量的工件进行快速设计和组装定向传输系统。因此,本文提出的圆盘式振动料斗的模块化设计方法有效可靠,能够为圆盘式振动料斗的产品开发提供理论依据。

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