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高速曲面胶印机在食品、化妆品等行业应用广泛,主要用于罐装容器外表面的印刷。步进分度系统是曲面胶印机的核心部件之一,其在高速状态下的动态性能对产品的印刷质量和印刷速度产生重要影响。目前,国内外的研究主要针对的是平面胶印机,对曲面胶印机的研究较少,有必要对曲面胶印机进行研究。 本文首先介绍了曲面胶印机及其步进分度系统,创建了步进分度系统的三维实体,对步进分度系统的结构动力学特性进行了研究分析,同时完成了步进分度系统的动力学仿真,论文主要取得以下成果: 1)通过对比完成了凸轮分割器类型的选择。选择修正正弦曲线作为步进分度系统的凸轮曲线,完成了相关参数的计算,通过理论计算获得凸轮分割器的轮廓方程。在三维建模软件Pro/E中建立了曲面胶印机步进分度系统的三维模型并进行干涉检查,模型验证正确。 2)设置Pro/E和ANSYS的接口,在ANSYS Workbench中创建曲面胶印机步进分度系统的有限元模型,完成了步进分度系统的模态分析,获得了系统的固有频率及振型;完成了步进分度系统的谐响应分析,得到印刷模头位移随频率的变化曲线。分析结果表明第一次共振对结构的动力学性能影响最大,印刷模头 Y向的变形量最大,会直接影响印刷质量,但步进分度系统的一阶固有频率较高,其对应的转速大于工作转速,不会发生共振,动态特性良好。然后进行了系统的瞬态动力学分析,获得了印刷模头在印刷冲击下的位移变形情况。 3)应用ADAMS对步进分度系统进行了动力学仿真,获得了印刷模头的输出特性,分析表明由于弧面凸轮建模误差和从动件的影响,输出特性与理论值有所偏差,对印刷质量产生一定影响。分析了不同工况对步进分度系统输出特性的影响,分析表明,应合理选择步进分度系统的输入转速,同时尽可能降低输出轴上负载的转动惯量,使步进分度系统在高速情况下拥有较好的动态性能。 本课题的研究旨在为改进曲面胶印机步进分度系统的动态性能提供依据。