螺旋方形纸管缠绕机的改进研究与仿真

摘要

随着社会经济的快速发展，全面实行绿色制造方针、推进资源高效循环利用成为社会发展的首要问题。螺旋方形纸管缠绕机生产的方形纸管是一种高新技术形态的绿色包装产品，从原料的选择到纸管的设计、制造，再到产品的使用和回收，每个环节都无害、节能和高效。 本文针对企业中某现有螺旋方形纸管缠绕机在生产方形纸管时出现的加工精度不高、部分零部件易损坏、传动链较长、操作频繁容易出错和能耗大、效率低等问题，对整机进行了改进设计与仿真。文中首先分析了螺旋缠绕方形纸管的成型原理，探究了加工纸管时的纸带宽度、纸管周长、缠绕角和螺距四者间的关系，分析了螺旋方形纸管缠绕机的工作原理及加工纸管时的工作流程，并根据现有样机和部分图纸建立了改进前螺旋方形纸管缠绕机的三维模型。 根据现有螺旋方形纸管缠绕机出现的问题，分析、研究并制定了整机改进方案，根据实验测得的最大扭矩，分别按照齿面接触强度和齿根弯曲强度进行了压辊齿轮的设计，并对压辊间距调整系统、导电滑环、动力传输装置进行了改进、简化及总体设计，建立了改进螺旋方形纸管缠绕机的整机三维模型，通过改进设计的整机传动链长度减少约40％、总重量减轻了约了21％。 基于虚拟样机仿真软件ADAMS分别对改进前、后螺旋方形纸管缠绕机进行运动学仿真分析，验证了改进后的螺旋方形纸管缠绕机在运动学方面能够满足原有机器的加工要求。在此基础上，采用Romax Designer对改进后螺旋方形纸管缠绕机的压辊装置进行了静力学仿真分析，分别得到了齿轮承载力、输入和输出轴强度、轴承寿命、行星架强度和刚度等仿真值。通过仿真分析发现改进后的螺旋方形纸管缠绕机能够满足原有的设计要求，从而证明了本文改进设计的可行性和正确性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1论文研究背景及意义

1．2纸管产品发展现状

1．3螺旋方形纸管缠绕机的国内外研究现状

1．4论文主要工作与研究内容

第2章螺旋方形纸管缠绕机分析与建模

2．1螺旋缠绕方形纸管成型原理

2．2螺旋方形纸管缠绕机工作原理分析

2．2．1成型装置角度调整

2．2．2压辊间距调整

2．2．3连续缠绕工作

2．3基于SolidWorks的螺旋方形纸管缠绕机实体建模

2．3．1 SolidWorks软件简介

2．3．2零部件建模

2．3．3整机虚拟装配和干涉检查

2．4本章小结

第3章螺旋方形纸管缠绕机的改进研究

3．1压辊间距调整系统改进

3．1．1压辊间距调整系统的改进方案

3．1．2压辊间距调整系统的改进实现

3．2压辊转动传动系统改进

3．2．1行星齿轮机构概述

3．2．2行星齿轮机构的选择

3．2．3压辊转动传动系统的改进方案

3．2．4压辊转动传动系统的改进实现

3．3导电滑环设计

3．3．1电刷接触形式选择

3．3．2导电滑环主要材料的选择

3．4动力传输装置的改进及设备改进结果

3．5本章小结

第4章螺旋方形纸管缠绕机运动学仿真分析

4．1 ADAMS软件简介

4．2螺旋方形纸管缠绕机模型的简化与导入

4．3添加的约束

4．4改进前螺旋方形纸管缠绕机仿真分析

4．5改进后螺旋方形纸管缠绕机仿真分析

4．6本章小结

第5章压辊装置静力学仿真与分析

5．1 Romax Designer软件简介

5．2基于Romax Designer的压辊模型建立

5．3仿真设置与结果分析

5．3．1压辊齿轮承载能力分析

5．3．2输入、输出轴强度分析

5．3．3压辊轴承寿命分析

5．3．4行星架有限元静态变形分析

5．4本章小结

6．1结论

6．2展望与后续工作

参考文献

致谢