凹版印刷机导向辊性能分析及结构优化

摘要

凹版印刷机的导向辊，依靠与之接触的高速印刷薄膜之间的摩擦力带动旋转，以实现薄膜的导向。通常一台凹版印刷机上设有多根不同结构和尺寸的的导向辊。如果导向辊的质量分布不均匀以及刚度不够，高速旋转时就会产生周期性变化的惯性力和力偶，从而影响导向辊运行平稳性，降低印品的套印精度。但仅通过增加导向辊的重量增加刚度，又使得导向辊结构的随动性降低。因此，在保证套印精度的条件下，考虑两端轴承弹性支撑作用，对导向辊结构进行优化，以得到满足变形条件、较高随动性的导向辊结构是本课题的主要任务。本文的主要工作与创新如下:
　　(1)对支承导向辊结构的轴承进行静力学接触分析，求得轴承在导向辊作用下的径向趋近量，计算轴承的径向刚度。在ANSYS中创建弹簧单元，以施加轴承对导向辊的弹性支撑作用;
　　(2)对现使用的凹版印刷机导向辊结构在自身重力和薄膜印刷张力的作用下进行变形分析，得到导向辊的最大挠度;
　　(3)对现有凹版印刷机导向辊结构进行动力学分析，通过模态分析得到导向辊临界转速远远大于该凹舨印刷机的最高印刷速度时导向辊的转速，仿真分析导向辊外径不平衡质量产生的自激力对导向辊的作用，得到导向辊的变形;
　　(4)优化导向辊的筒体壁厚，提出两种改进方案:导向辊筒体壁厚4mm;导向辊筒体壁厚3.5mm，对改进壁厚的导向辊进行变形分析及动力学分析;
　　(5)基于导向辊随动性提高，不影响套印精度的原则，通过改进前后的对比，确定导向辊筒体壁厚3.5mm方案最优。
　　本文对凹版印刷机导向辊结构的力学仿真分析并对其结构进行优化，研究现有导向辊结构及改进导向辊结构，为导向辊的生产操作提供数据支持和指导。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究对象

1．3 国内外研究现状

1．4 研究目的与意义

1．5 课题的主要内容

2 有限单元法理论

2．1 弹性力学基本方程

2．1．1 弹性力学的基本量

2．1．2 外力与内力的关系——静力平衡方程

2．1．3 位移与应变的关系——几何方程

2．1．4 应力与应变的关系——物理方程

2．2 有限元原理

2．3 ANSYS软件概述

2．3．1 ANSYS软件基本构架

2．3．2 ANSYS的分析步骤

2．4 本章小结

3 导向辊轴承接触分析

3．1 轴承载荷的分布

3．2 轴承ANSYS接触分析

3．2．1 ANSYS接触分析的理论

3．2．2 建立有限元模型

3．2．3 边界条件及载荷的施加

3．2．4 求解查看结果

3．3 结果分析

3．4 本章小结

4 导向辊结构静力学分析

4．1 导向辊变形理论基础

4．2 筒体壁厚4．5mm导向辊的静力学分析

4．2．1 创建有限元模型

4．2．2 施加边界条件

4．2．3 求解查看结果

4．3 筒体壁厚4mm静力分析

4．4 筒体璧厚3.5mm静力分析

4．5 本章小结

5 导向辊结构动力学分析

5．1 导向辊的临界转速

5．1．1 模态分析基本理论

5．1．2 导向辊模态分析

5．2 导向辊结构谐响应分析

5．2．1 导向辊外径不平衡质量激励理论

5．2．2 三种筒体结构的谐响应分析

5．3 导向辊不平衡激励变形分析

5．4 结果分析

5．4．1 变形分析

5．4．2 随动性分析

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 不足与展望

致谢

参考文献