瓦楞辊啮合特性分析及优化方法的研究

摘要

瓦楞辊是瓦楞纸板生产线中的核心部件，瓦楞辊的加工制造、热处理工艺和安装精度决定着整个包装机械行业的技术水平。瓦楞辊的主要工作部位是辊齿，它与齿轮的齿形相似，又与齿轮有很大的不同，瓦楞辊辊齿的齿项和齿沟是圆弧状，齿侧用圆滑的曲线连接齿顶圆弧和齿沟圆弧。目前国家标准中只规定了辊齿的高度、个数和宽度，这些参数对原纸的耗纸量有着直接的影响。此外，齿顶圆弧和齿沟圆弧参数是辊齿啮合的主要参数，也是纸芯成型质量好坏的关键所在。由于瓦楞辊辊齿容易磨损和折断，因此，对瓦楞辊的啮合特性和辊齿参数进行分析和优化设计，对于减小辊齿的磨损和纸芯成型的质量有着很高的研究意义。
　　本课题主要是对瓦楞辊的啮合特性和主要参数的优化方法进行研究分析，目的是提高瓦楞辊啮合的稳定性，减小辊齿间的磨损，延长瓦楞辊的使用寿命。本文研究的工作主要有以下几个方面:
　　(1)研究瓦楞辊机构的特点，借鉴齿轮啮合的特性研究瓦楞辊的啮合特性，以及瓦楞辊的运动学方程的建立;
　　(2)针对瓦楞辊的运动学方程，确定瓦楞辊优化的设计变量、目标函数和约束条件，运用MATLAB优化工具箱对瓦楞辊进行优化设计;
　　(3)根据优化后的瓦楞辊参数，利用Soliworks软件进行三维建模，然后导入ADAMS仿真软件进行运动学和动力学仿真分析，验证优化后参数的合理性;
　　(4)研究瓦楞辊辊齿的磨损机理，并对辊齿进行了强度校核;
　　(5)运用软件SolidWorksSimulation对辊齿的强度和瓦楞辊的模态进行了有限元分析，进一步验证优化后参数的合理性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 本课题研究的主要内容与意义

1．3．1 本课题的研究内容与方法

1．3．2 本课题研究意义与目的

1．4 本章小结

第2章 瓦楞辊啮合特性分析

2．1 瓦楞辊的结构及啮合特性分析

2．1．1 瓦楞辊的结构特点

2．1．2 瓦楞辊啮合特性分析

2．2 瓦楞辊啮合参数分析

2．2．1 瓦楞辊齿形参数的计算

2．2．2 瓦楞辊啮合方程的建立

2．2．3 瓦楞辊啮合轨迹及传动比计算

2．3 瓦楞辊的中心距参数及运动分析

2．3．1 瓦楞辊的中心距计算

2．3．2 瓦楞辊中心距变动速度和变动加速度的计算

2．3．3 瓦楞辊中心距运动参数变化曲线

2．4 本章小结

第3章 基于MATLAB的瓦楞辊优化设计

3．1 机械优化设计方法的思想

3．1．1 优化设计方法简介

3．1．2 机械优化设计的步骤

3．2 MATLAB软件概述及优化功能简介

3．2．1 MATLAB软件概述

3．2．2 MATLAB优化工具箱

3．3 瓦楞辊优化数学模型的建立

3．3．1 规定设计变量

3．3．2 选择目标函数

3．3．3 确定约束条件

3．4 优化过程与结果分析

3．4．1 瓦楞辊参数的选取

3．4．2 优化过程程序编写

3．4．3 优化结果分析

3．5 本章小结

第4章 基于ADAMS的瓦楞辊仿真分析

4．1 ADAMS仿真软件简介

4．2 瓦楞辊仿真模型的建立

4．2．1 Solidworks三维建模软件的介绍

4．2．2 仿真模型的建立

4．3 ADAMS仿真分析

4．3．1 环境参数的确定

4．3．2 添加约束与驱动

4．3．3 瓦楞辊的运动学与动力学仿真分析

4．4 本章小结

第5章 瓦楞辊的强度校核及有限元分析

5．1 瓦楞辊辊齿的磨损机理

5．2 瓦楞辊辊齿的强度校核

5．2．1 接触疲劳强度的校核

5．2．2 辊齿的弯曲强度校核

5．2．3 辊齿的剪切强度校核

5．2．4 辊齿的刚度校核

5．3 瓦楞辊的有限元分析

5．3．1 有限元法简介

5．3．2 有限元方法的特点

5．3．3 SolidWorks Simulation概述

5．3．4 瓦楞辊辊齿的有限元分析

5．3．5 瓦楞辊的模态分析

5．4 瓦楞辊的有限元模态过程及结果分析

5．5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果