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研究生:陳伯榮
研究生(外文):Po-Jung Chen
論文名稱:送紙機構的動態模擬與分析
論文名稱(外文):Dynamic Simulation and Analysis for Paper-Feeding Mechanisms
指導教授:呂宗熙
指導教授(外文):Tzong-Shi Liu
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:送紙送紙機構多體動力學紙張
外文關鍵詞:Paper-FeedingPaper-Feeding MechanismMultibody DynamicsPaper
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為了提昇掃描器產品的附加價值與功能,必須增加饋送原文件紙張的機構,而且要符合快速掃描以及準確掃描的要求,因此送紙機構的研究和設計非常重要。本研究針對送紙機構之滾輪材料、導槽、馬達轉速、滾輪與紙張的接觸力、送紙速度等要素,從事動態模擬與分析,以避免饋紙的過程中,原稿紙張發生滑動,並且保持行進定速,藉以提昇饋紙動作的可靠度,確保CCD攝取彩色影像的清晰度。本研究考慮接觸力、摩擦力、慣性力和彈性變形,使用多體動力學為基礎的軟體,建立模式執行動態分析。最後根據模擬結果,在各種摩擦係數、導槽間隙和坡度、滾輪正向力的不同條件下,統計紙張速度的平均值和標準差,用來鑑定掃描時紙張行進速度的一致性。本研究成果展現位移、速度和加速度的運動數據以及動畫,所歸納的建議有助於決定機構的設計參數,俾提昇掃描品質。
To increase additional values and performance of scanner products, paper-feeding mechanisms have to be appended to conventional scanners, thereby expediting accurate scanning. Therefore, research and design on paper-feeding mechanisms are very important. This study aims to perform dynamic simulation and analysis for paper-feeding mechanisms, including roller materials, guide, motor speed, roller-paper contact forces, and paper speed. Paper slippage is to be avoided so as to ensure resolution and accuracy of color images taken by CCD. Taking into account contact force, friction, inertia force, and elastic deformation, this study constructs models and carries out dynamic analysis using a software for multibody dynamics. Finally, mean values and standard deviations in statistics for the speed are calculated for various design parameters; namely friction coefficients, guide slopes, roller normal forces, and guide clearances. With displacement, velocity, and acceleration data output in addition to animation, this research result helps determine crucial parameters to ensure scanning quality.
目 錄
中文摘要…………………………………………………………I
英文摘要…………………………………………………………II
誌謝………………………………………………………………III
目錄………………………………………………………………IV
表目錄……………………………………………………………VI
圖目錄……………………………………………………………VIII
第一章 引言………………………………………………………1
第二章 多體的動力分析…………………………………………3
2.1 多體機構的分析理論…………………………………………3
2.2 有限元素的模態分析…………………………………………5
2.3 多體系統的動態模擬…………………………………………6
第三章 直線行進之動態模擬……………………………………7
3.1 直線行進之動態模擬(一)……………………………………7
3.2 直線行進之動態模擬(二)……………………………………8
第四章 送紙機構DADS模型之建立……………………………11
4.1 送紙機構之送紙運動描述…………………………………11
4.2 基本假設……………………………………………………11
4.3 係數估算……………………………………………………12
4.4 模型之建立細節……………………………………………14
第五章 動態模擬結果…………………………………………17
5.1 送紙機構的動態模擬………………………………………17
5.2 統計平均值和標準差分析…………………………………18
5.3 修正送紙機構各設計參數…………………………………21
5.4 紙張與出紙滾輪對間的滑動分析…………………………23
5.5 紙張進入及離開滾輪對的速度變化………………………24
第六章 結論……………………………………………………25
參考文獻………………………………………………………27
表 目 錄
表3.1 紙張材料性質表………………………………………………29
表4.1 各元件對紙張的靜摩擦係數量測值…………………………29
表5.1 機構模型之紙張通過CCD時速度變化和統計分析…………30
表5.2 將原模型進紙主動滾輪與紙張之摩擦係數提高至1.15…30
表5.3 將原模型進紙主動滾輪與紙張之摩擦係數降低至0.75…31
表5.4 將原模型進紙主動滾輪與紙張之摩擦係數降低至0.65…31
表5.5 將原模型進紙從動滾輪與紙張之摩擦係數提高至1.15…32
表5.6 將原模型進紙從動滾輪與紙張之摩擦係數提高至0.85…32
表5.7 將原模型進紙從動滾輪與紙張之摩擦係數提高至0.50…33
表5.8 將原模型出紙主動滾輪與紙張之摩擦係數提高至1.15…33
表5.9 將原模型出紙主動滾輪與紙張之摩擦係數降低至0.50…34
表5.10 將原模型出紙主動滾輪與紙張之摩擦係數降低至0.33…34
表5.11 將原模型出紙從動滾輪與紙張之摩擦係數降低至0.85…35
表5.12 將原模型出紙從動滾輪與紙張之摩擦係數降低至0.50…35
表5.13 將原模型出紙從動滾輪與紙張之摩擦係數降低至0.33…36
表5.14 將原模型進紙滾輪對與紙張間之正向力提高至2.5 N…36
表5.15 將原模型進紙滾輪對與紙張間之正向力提高至2.0 N…37
表5.16 將原模型進紙滾輪對與紙張間之正向力提高至1.5 N…37
表5.17 將原模型進紙滾輪對與紙張間之正向力降低至0.5 N…38
表5.18 將原模型出紙滾輪對與紙張間之正向力提高至2.5 N…38
表5.19 將原模型出紙滾輪對與紙張間之正向力提高至2.0 N…39
表5.20 將原模型出紙滾輪對與紙張間之正向力提高至1.5 N…39
表5.21 將原模型出紙滾輪對與紙張間之正向力降低至0.5 N…40
表5.22 將原模型CCD掃瞄區之上下間隙降低至0.275 cm……40
表5.23 將原模型CCD掃瞄區之上下間隙降低至0.250 cm……41
表5.24 將原模型導槽的上升斜坡角度降低至30度……………41
表5.25 修正送紙機構的各設計參數後紙張取樣點之速度及統計平均 值和標準差…42
表5.26 將修正後之模型出紙滾輪對與紙張間之正向力提高至0.8 N…………………42
表5.27 將修正後之模型出紙滾輪對與紙張間之正向力提高至1.2 N…………………43
表5.28 將修正後之模型出紙滾輪對與紙張間之正向力提高至1.6 N…………………43
表5.29 設計參數同表5.1的模型之取樣點通過出紙滾輪對切點時的速度……………44
表5.30 設計參數同表5.24的模型之取樣點通過出紙滾輪對切點時的速度…………44
表5.31 設計參數同表5.25的模型之取樣點通過出紙滾輪對切點時的速度…………44
表5.32 設計參數同表5.26的模型之取樣點通過出紙滾輪對切點時的速度…………44
表5.33 設計參數同表5.27的模型之取樣點通過出紙滾輪對切點時的速度…………45
表5.34 設計參數同表5.28的模型之取樣點通過出紙滾輪對切點時的速度…………45
圖 目 錄
圖2.1 多撓性體機構分析流程圖……………………………………46
圖3.1 模擬示意圖(一)………………………………………………47
圖3.2 模擬示意圖(二)………………………………………………47
圖3.3 直線行進之送紙機構DADS模型……………………………48
圖3.4 紙張受滾輪帶動之X方向位移………………………………49
圖3.5 紙張受滾輪帶動之X方向速度………………………………50
圖3.6 紙張受進紙滾輪速度慢出紙滾輪速度快帶動之X方向位移51
圖3.7 紙張受進紙滾輪速度慢出紙滾輪速度快帶動之X方向速度52
圖3.8 紙張受進紙出紙不同速度不同摩擦係數帶動之X方向位移53
圖3.9 紙張受進紙出紙不同速度不同摩擦係數帶動之X方向速度54
圖3.10 進紙滾輪對帶動初速為0.0 cm/sec的紙張之速度圖……55
圖3.11 進紙滾輪對帶動初速為0.5 cm/sec的紙張之速度圖……56
圖3.12 進紙滾輪對帶動初速為1.0 cm/sec的紙張之速度圖……57
圖3.13 進紙滾輪對帶動初速為1.5 cm/sec的紙張之速度圖……58
圖3.14 進紙滾輪對帶動初速與滾輪同速的紙張之速度圖………59
圖3.15 出紙滾輪對帶動初速為0.0 cm/sec的紙張之速度圖……60
圖3.16 出紙滾輪對帶動初速為0.5 cm/sec的紙張之速度圖……61
圖3.17 出紙滾輪對帶動初速為1.0 cm/sec的紙張之速度圖……62
圖3.18 出紙滾輪對帶動初速為1.5 cm/sec的紙張之速度圖……63
圖3.19出紙滾輪對帶動初速與滾輪同速的紙張之速度圖………64
圖4.1 摩擦係數實驗裝置圖…………………………………………65
圖4.2 送紙機構相關零件位置尺寸圖………………………………65
圖5.1 送紙機構在時間為0.0秒之動畫……………………………66
圖5.2 送紙機構在時間為1.0秒之動畫……………………………67
圖5.3 送紙機構在時間為2.0秒之動畫……………………………68
圖5.4 送紙機構在時間為3.0秒之動畫……………………………69
圖5.5 送紙機構在時間為4.0秒之動畫……………………………70
圖5.6 送紙機構在時間為5.0秒之動畫……………………………71
圖5.7 送紙機構在時間為6.0秒之動畫……………………………72
圖5.8 送紙機構在時間為7.0秒之動畫……………………………73
圖5.9 送紙機構在時間為8.0秒之動畫……………………………74
圖5.10 送紙機構在時間為9.0秒之動畫…………………………75
圖5.11 送紙機構在時間為10.0秒之動畫…………………………76
圖5.12 原模型紙張前端之X方向位移……………………………77
圖5.13(a) 原模型紙張前端之X方向速度 (Time Step = 0.1 sec)…78
圖5.13(b) 原模型紙張前端之X方向速度 (Time Step = 0.005 sec)79
圖5.14 原模型紙張前端之X方向加速度…………………………80
圖5.15 原模型紙張前端之Y方向位移……………………………81
圖5.16(a) 原模型紙張前端之Y方向速度 (Time Step = 0.1 sec)…82
圖5.16(a) 原模型紙張前端之Y方向速度 (Time Step = 0.005 sec)83
圖5.17 原模型紙張前端之Y方向加速度…………………………84
圖5.18 第9片紙張元素重心之X方向速度………………………85
圖5.19 第9片紙張元素重心之X方向加速度……………………86
圖5.20 第13片紙張元素重心之X方向速度………………………87
圖5.21 第13片紙張元素重心之X方向加速度……………………88
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