ZQS8型实验纸机的虚拟设计与制造

摘要

20世纪90年代以来，因为激烈的市场竞争，人们对产品研制开发的时间和更新换代速度提出了越来越高的要求。运用新的设计制造技术来满足市场需求已是大势所趋，采用虚拟设计制造(VirtualManufacturing，VM)缩短产品的研制时间在设计制造领域应用地比较广泛。 虚拟设计制造是虚拟现实设计和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用，是敏捷制造的关键技术之一。它通过计算机技术构造一个虚拟的然而是逼真的设计制造环境，实现从设计技术(如制图、有限元分析、原型制作等)，到制造技术(如工艺计划、加工控制等)，乃至车间布局、车间调度以及服务培训等各个方面的模拟和仿真。利用VM技术不仅可以减少新产品开发的投资，而且可以大大缩短产品开发周期，从而对难以预测、持续变化的市场需求作出快速响应。 本文以ZQS8型试验纸机为例，借助Pro/E实现从纸机的三维模型的建立到装配，用ANSYS、COSMOSWorks等分析软件完成关键部件的有限元分析。 ZQS8实验纸机是实验室用来演示，模拟纸张抄、造过程，检验纸浆抄、造工艺性等的专用设备。ZQS8实验纸机属于圆网纸机，纸浆由流浆箱流入网槽，附在网笼上，随着毛毯的运动被带到压榨部，压辊及真空箱对其进行干燥，然后人工引纸使其进入干燥部，烘缸及干毯对其进行进一步干燥，随后经施胶部施胶，压光部压光后在卷取部卷成纸卷，从而完成纸张的生产过程。 计算机建模技术将机械设计的参数化应用于实验纸机的设计与研究，以提高纸机产品的质量，加快纸机的更新换代。在传统机械设计的基础上，使用功能强大的Pro/e工程建模软件建立实验纸机的实体模型，使设计者在制造样机之前，及时发现设计过程中潜在的缺陷，为下一步的设计提供良好的条件。 本文的小过桥齿轮为例利用SolidWorks软件进行渐开线直齿轮的精确建模，实现了正确的啮合装配，对模型定义边界条件和加载转矩，在COSMOSWorks环境下对齿轮进行接触性能分析，给出了啮合时轮齿的接触状态、接触应力分布情况，并与理论计算结果对比，证明了运用有限元方法解决齿轮接触性能分析的可靠性和精确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1虚拟设计制造简介

1.1.1虚拟制造系统的特征

1.1.2虚拟制造系统的分类

1.1.3建立VM所需的技术

1.2国内外研究动态和水平

1.3课题研究的主要内容

2 ZQS8型纸机的计算、三维造型及装配

2.1造纸机简介

2.1.1造纸机的发展史

2.1.2造纸机的组成及分类

2.1.3造纸机主要技术参数介绍

2.1.4造纸机产量方面的名词术语及计算

2.1.5造纸机设计参数选取及纸机选型原则

2.1.6设计内容

2.2纸浆流送设备与流浆箱

2.2.1纸机前纸浆的流送系统

2.3造纸机圆网成形装置

2.3.1圆网成形装置的组成及特点

2.3.2网笼

2.3.3网槽

2.3.4伏辊

2.3.5布浆器

2.3.6圆网在成形过程的不利因素

2.4造纸机压榨装置

2.4.1概述

2.4.2造纸机的辊筒

2.4.3压榨部容易出现的故障及处理

2.4.4真空箱

2.4.5驱网辊

2.4.6导纸辊

2.4.7伏辊

2.5造纸机干燥装置

2.5.1概述

2.5.2烘缸

2.5.3毛毯

2.5.4导毯辊

2.5.5纸机干燥装置的供热方法

2.5.6纸机干燥装置的润滑系统

2.5.7纸机干燥装置的引纸装置

2.6造纸机的施胶部

2.6.1概述

2.6.2水平辊式施胶

2.7造纸机的压光部

2.7.1压光机概述

2.7.2压光机工作原理及影响压光效果的主要因素

2.7.3软辊压光机

2.8造纸机的卷取部

2.8.1卷纸机概述

2.8.2影响卷取质量的因素

2.8.3圆筒卷纸机工作原理

2.8.4圆筒卷纸机的结构

2.9造纸机各部份电动机及联轴器选择

2.10造纸机齿轮传动部分三维造型

2.10.1齿轮三维造型

2.10.2过轮支座三维造型及过轮装配

2.11小结

3主要构件的有限元分析

3.1有限元分析简介

3.2 CAD模型导入到CAE

3.3基于COSMOSWorks的齿轮接触性能有限元分析

3.3.1引言

3.3.2齿轮的精确建模和装配

3.3.3网格划分及载荷施加

3.3.4求解

3.3.5结果分析

3.3.6结论

4小结

4.1工作总结

4.2研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录