高速铝箔分卷机的数字化建模与静动态分析及优化

发布时间：2017-08-13 22:25

  本文关键词：高速铝箔分卷机的数字化建模与静动态分析及优化

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【摘要】：近年来,国内外包装行业得到了快速发展。铝箔作为一种极具代表性的新型包装材料,有着优越的性能,在社会上得到了广泛的应用。铝箔分卷是铝箔加工的最后一道工序,分卷即将铝箔大卷进行分卷,最后剪切成一定规格的铝箔小卷,分卷机的性能好坏直接影响最终产品的生产效率和质量。目前,国产铝箔分卷机与进口铝箔分卷机相比较有着很大的差距,主要体现在：分卷速度低、自动化程度低、稳定性差。本研究将结合国产机的劣势与缺陷,对国产分卷机进行优化改造,研发一种高水准的铝箔分卷机。研究将对铝箔分卷机进行结构改进设计、数字化建模、铝箔张力控制系统研究以及重要零部件的有限元稳定性分析及结构优化,为国产铝箔分卷机系统的设计与优化提供一种解决方案。具体工作如下：(1)结合国产分卷机当前所存在的局限性和技术缺陷,对设备中的重要功能机构进行改造,利用PRO/E三维绘图软件对改造后的新型分卷机进行数字化建模。(2)以分卷机脱料机构的运动仿真分析为例,介绍一种可行实用的机构运动仿真思想,及时发现各运动机构的不合理之处,缩短了设计周期,提高了设计的精确性。(3)对稳态运行和加减速过程中的铝箔分别进行了恒张力的数学建模,并提出了一些实施方案,包括卷径和线速度的实时测量,为后期的铝箔恒张力控制系统的研究奠定理论基础。(4)在ABAQUS环境下,对新型铝箔分卷机中的核心元件主转辊的静动态特性进行有限元分析。通过静力学分析来验证主转辊的静刚度；通过模态分析,得到主转辊的固有频率和前六阶振型,进而验证设计转速是否满足要求；通过分析各阶振型来了解各阶模态的振动特性。此外,研究还对主转辊的重要结构参数进行了优化与仿真分析,得到了最优了结构参数值。
【关键词】：铝箔分卷机 数字化建模 运动仿真 动静态性能
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB484.4;TG333
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题的提出以及研究意义10-11
• 1.2 国内外发展状况11-14
• 1.3 国内铝箔分卷机的发展趋势14
• 1.4 本课题的来源及研究的主要内容14-16
• 第二章 高速铝箔分卷机的改造和建模16-30
• 2.1 铝箔分卷机的结构设计16-20
• 2.1.1 上料部分16-17
• 2.1.2 箔料牵引传动部分17-18
• 2.1.3 回转式自动收卷部分18-20
• 2.2 铝箔分卷机重要机构的改造20-22
• 2.2.1 上管机构20-21
• 2.2.2 顶管机构21-22
• 2.2.3 传动机构22
• 2.3 基于Pro/ENGINEER的铝箔分卷机数字化建模22-28
• 2.3.1 装配设计方法介绍23-24
• 2.3.2 铝箔分卷机在Pro/ENGINEER环境下的建模24-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 新型脱料机构的改造与仿真30-40
• 3.1 新型分卷机中重要机构运动仿真的必要性30
• 3.2 新型脱料机构的改造30-34
• 3.2.1 脱料机构介绍30-31
• 3.2.2 新型脱料机构的结构组成31
• 3.2.3 脱料凸轮的设计31-34
• 3.3 新型脱料机构的仿真34-37
• 3.3.1 新型脱料机构的工作要求34
• 3.3.2 新型脱料机构的仿真34-36
• 3.3.3 新型脱料机构的仿真与结构修正36-37
• 3.4 本章小结37-40
• 第四章 铝箔分卷机恒张力控制系统的分析40-52
• 4.1 铝箔分卷机的张力分析与现状40-41
• 4.1.1 铝箔张力控制系统研究的必要性40
• 4.1.2 张力波动产生的原因分析40-41
• 4.1.3 张力控制的现状41
• 4.2 恒张力控制的数学模型的建立与分析41-46
• 4.3 铝箔分卷机张力控制系统的分析46-50
• 4.3.1 电气控制系统的介绍46-47
• 4.3.2 卷径测量的设计47-48
• 4.3.3 铝箔线速度测量的设计48-49
• 4.3.4 放卷的张力控制流程49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 主转辊的静动态性能分析及优化52-72
• 5.1 主转辊的结构与受载荷分析52-57
• 5.1.1 主转辊的结构设计52-53
• 5.1.2 主转辊的载荷分布情况53-55
• 5.1.3 主转辊静动态分析的理论基础及必要性55-57
• 5.2 主转辊在abaqus环境下的静动态性能分析57-63
• 5.2.1 主转辊在ABAQUS环境下有限元模型的建立58-60
• 5.2.2 主转辊静态特性的有限元分析60-61
• 5.2.3 主转辊动态特性的有限元分析61-63
• 5.3 主转辊的结构优化设计及分析63-68
• 5.3.1 主转辊的结构优化设计63-67
• 5.3.2 优化后的有限元分析67-68
• 5.4 样机试验结果分析68-70
• 5.5 本章小结70-72
• 第六章 总结和展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 攻读学位期间发表的学术论文目录80

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本文编号：669355