高速轮转印刷机折页机构稳健设计方法研究
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摘要
随着轮转印刷机印刷速度的不断提高,印后装置中的十六开折页机构的工作性能成为制约印刷机整体运行速度的关键因素。为了实现十六开折页机构的高速平稳运行,本文对其进行了稳健设计方法的研究。
稳健设计方法是近十几年发展起来的一种有效的工程设计方法,已在各行各业中得到了广泛的应用。本文在结合稳健设计的发展及已有研究成果的基础上,介绍了稳健设计的基本理论、原理和一些常用的设计方法,并对稳健设计的发展现状和趋势作了总结。
为了分析影响折页机构高速平稳运行的因素,本文对折页机构进行了运动综合分析,主要包括机构的运动规律分析,机构的运动精度概率分析,设计参数灵敏度分析和基于测试实验的运动副间隙振动状态分析研究。其中,在机构的运动精度概率分析过程中,将机构中的设计参数的变差考虑在内,建立了运动精度概率分析模型,实现了对运动精度的定量分析。在设计参数灵敏度分析的过程中,建立了设计参数的灵敏度方程和模型,分析了折页机构的运动输出量对设计参数的敏感程度。同时,为了分析运动副间隙对机构运动状态的影响,本文在运动副间隙振动状态实验的基础上,对含运动副间隙的四杆机构进行了初步分析和研究。然后,结合对折页机构的运动综合分析,建立了基于灵敏度分析的稳健设计模型,求得稳健设计解,并将稳健设计结果与原设计方案进行了分析比较。
结合折页机构运动综合分析模型和稳健设计模型,设计开发了轮转机折页机构稳健设计平台,并对平台的功能进行了简要介绍和演示。最后对折页机构的稳健设计方法进行了总结和展望。
With the constant improvement of Web press’s printing speed, the work performance of the 16 format has become the key factors restricting the printing speed. In Oder to achieve the 16 format’s fold high speed running smoothly, This paper studied the 16 format high-speed web press’s fold based on the robust design method.
Robust design method is an effective engineering design methods developed in recent years, and has already been used in various fields widely. This paper introduced the basic theory, principle and methods of some commonly used based on the robust design’s development process and research results.Then,summarized the robust design’s current and future development.
To analyze the influencing factors of fold’s high speed running smoothly, this paper made kinematic comprehensive analysis for the fold. The analysis included motion analysis, kinematic precision probability analysis, design parameter’s sensitivity analysis and experimental research on the vibration status of clearance in pair. Among them, in the kinematic precision probability analysis’process, this paper considered the design parameter’s tolerance and established the kinematic precision probability analysis model, it realized the quantitative analysis to kinematic accuracy. In the process of design parameter’s sensitivity analysis, established the design parameter sensitivity equation and model,analysed the sensitive degree of the design parameters.Meanwhile,in order to analyze the influence of motion pair clearance on mechanism motion state, based on the vibration test experiments, this paper studied the with clearance four-bar mechanism .Through the comprehensive kinematic analysis to the fold mechanism, established the robust design model based on sensitivity analysis, and obtained robust design solutions,and the robust design results and original design schemes were compared.
According to the kinematic comprehensive analysis models and robust design model, this paper established a Web press’s folder robust design platform.Then,the function of the platform was introduced and shown. Finally,summaried and prospected this paper’s study.
稳健设计方法是近十几年发展起来的一种有效的工程设计方法,已在各行各业中得到了广泛的应用。本文在结合稳健设计的发展及已有研究成果的基础上,介绍了稳健设计的基本理论、原理和一些常用的设计方法,并对稳健设计的发展现状和趋势作了总结。
为了分析影响折页机构高速平稳运行的因素,本文对折页机构进行了运动综合分析,主要包括机构的运动规律分析,机构的运动精度概率分析,设计参数灵敏度分析和基于测试实验的运动副间隙振动状态分析研究。其中,在机构的运动精度概率分析过程中,将机构中的设计参数的变差考虑在内,建立了运动精度概率分析模型,实现了对运动精度的定量分析。在设计参数灵敏度分析的过程中,建立了设计参数的灵敏度方程和模型,分析了折页机构的运动输出量对设计参数的敏感程度。同时,为了分析运动副间隙对机构运动状态的影响,本文在运动副间隙振动状态实验的基础上,对含运动副间隙的四杆机构进行了初步分析和研究。然后,结合对折页机构的运动综合分析,建立了基于灵敏度分析的稳健设计模型,求得稳健设计解,并将稳健设计结果与原设计方案进行了分析比较。
结合折页机构运动综合分析模型和稳健设计模型,设计开发了轮转机折页机构稳健设计平台,并对平台的功能进行了简要介绍和演示。最后对折页机构的稳健设计方法进行了总结和展望。
With the constant improvement of Web press’s printing speed, the work performance of the 16 format has become the key factors restricting the printing speed. In Oder to achieve the 16 format’s fold high speed running smoothly, This paper studied the 16 format high-speed web press’s fold based on the robust design method.
Robust design method is an effective engineering design methods developed in recent years, and has already been used in various fields widely. This paper introduced the basic theory, principle and methods of some commonly used based on the robust design’s development process and research results.Then,summarized the robust design’s current and future development.
To analyze the influencing factors of fold’s high speed running smoothly, this paper made kinematic comprehensive analysis for the fold. The analysis included motion analysis, kinematic precision probability analysis, design parameter’s sensitivity analysis and experimental research on the vibration status of clearance in pair. Among them, in the kinematic precision probability analysis’process, this paper considered the design parameter’s tolerance and established the kinematic precision probability analysis model, it realized the quantitative analysis to kinematic accuracy. In the process of design parameter’s sensitivity analysis, established the design parameter sensitivity equation and model,analysed the sensitive degree of the design parameters.Meanwhile,in order to analyze the influence of motion pair clearance on mechanism motion state, based on the vibration test experiments, this paper studied the with clearance four-bar mechanism .Through the comprehensive kinematic analysis to the fold mechanism, established the robust design model based on sensitivity analysis, and obtained robust design solutions,and the robust design results and original design schemes were compared.
According to the kinematic comprehensive analysis models and robust design model, this paper established a Web press’s folder robust design platform.Then,the function of the platform was introduced and shown. Finally,summaried and prospected this paper’s study.
引文
[1]陈立周编著.稳健设计.北京:机械工业出版社,2000年5月.
[2]陆长安.中国印刷及印刷机制造技术发展趋势分析.印刷工业,2007,(3):19-20.
[3]陈立周.工程稳健设计的发展现状与趋势.中国工程设计,1998,9(6):59-62.
[4] Shoemaker A C,Tsui K L,Wu C.Economical experimentation methods for robust design.Technometrics.1991:415-427.
[5] A D Belegundu , Shenghun Zhang . Robustness of design through minimum sensitivity.Journal of Mechanical Design.1992(114):213-217.
[6] A Parkinson,C Sorensen,N Pourhassan.A general approach for robust optional design,Journal of Mechanical Design.1993(115):74-80.
[7] Ioannis DoRsinis , Zhan Kang , Robust design of structures using optimizmion methods.Comput.Methods Appl.Mech.Engrg.193,(2004):2221-2237.
[8]谭晓兰,韩建友,何广平.再现连杆角位移机构的稳健优化设计.北京科技大学学报, 2007,29(10):1051-1053.
[9]郭惠昕.产品质量的模糊稳健性研究及模糊稳健优化设计方法.中国机械工程,2002,13(3):47-50.
[10]孟宪举,张策,师忠秀,詹梅晶.连杆机构稳健性优化设计.机械设计,2004,21(6):31-33.
[11]张蕾,张文明等.考虑间隙影响的汽车转向机构稳健优化设计.农业机械学报, 2007,38(1):30-32.
[12]李艳,袁英才.稳健设计方法及其在包装印刷机械设计中的应用.包装工程, 2007,28(6):52-54.
[13] Lin.D.K.J,Tu.W. Dual Response Surface Optimization, Journal of Quality Technology Vol.27,1995.
[14] Michael W Siddall J N.The optimization problem with optimal tolerance assignment and full acceptance.Trans of the ASME,J of Mech.Design,1981,(103):842-848.
[15]谭晓兰.机构稳健设计一般原理与方法的研究[D].北京:北京科技大学,2004.
[16]齐福斌编著.卷筒纸胶印机.北京:印刷工业出版社,2006年.
[17]汤保新.基于随机优化模型的工程结构稳健设计方法研究[D].河海大学,2006 .
[18]王卫青.基于稳健设计的机械手精度分析与设计[D].青岛大学,2006.
[20]芦新春.稳健优化设计理论及其在传动机械的应用关键技术研究[D].江苏科技大学,2005.
[21]亢战,程耿东.基于随机有限元的非线性结构稳健性优化设计.计算力学学报,2006,23(2):129-135.
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[23]李慧萍,高娟,邱志诚.基于加工环境公差设计的研究.机电工程技术, 2004,33(12):36-37.
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[28]张义民,王龙山.发动机连杆的可靠性灵敏度设计.航空动力学报, 2004,19(5):587-592.
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[30]张武,陈剑,夏海.基于灵敏度分析的发动机悬置系统稳健优化设计.汽车工程,2009,31(8):728-732.
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[40]张义民,黄贤振,张旭方,岳贵平.含运动副间隙平面机构位姿误差分析.东北大学学报(自然科学版),2008,29(8):1147-1150.
[41]靳春梅,邱阳,樊灵,张陵.含间隙弹性机构动态特性分析.机械强度,2001,23(2):144-147.
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[49]孟宪举.基于稳健设计的含间隙弹性连杆机构分析与综合[D].2003.
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