灌装机同步带动力特性分析及结构优化

论文摘要

由于灌装机同步带精确平稳的要求,其动态特性分析尤为重要。本文在系统归纳总结国内外同步带发展的基础上给出了同步带输送的结构和性能的特点。以某自主开发的新型液态灌装机同步带系统为研究对象,利用RecurDyn软件平台,围绕柔性多体系统动力学原理,对同步带模型及动力学特性进行了研究,研究了同步带输送过程中避免共振问题,并提出了优化方案。论文研究工作如下：首先,根据同步带结构与特点,分析了同步带传动受力情况和啮合多边形效应,及相关激振频率。利用弦和梁的模型研究了带的横向振动,利用扭振模型研究了同步带系统的纵向振动。其次,基于柔性多体动力学理论,采用有限段方法对无限自由度柔性体进行离散化处理,结合虚位移原理和达朗伯原理给出了自由柔性体的动力学方程一般形式。为同步带系统动力学模型及其动态仿真研究奠定了理论基础。然后,基于有限段法建立柔性多体动力学方程的理论基础,将柔性体同步带离散为刚性带元和柔性连接,并采用相对坐标法建立了同步带动力学模型。利用国外新一代基于相对坐标系和递归算法的柔性多体动力学软件RecurDyn建立灌装机同步带实体动态仿真模型,并对同步带系统进行了运行过程模拟分析,仿真结果直观地描述了同步带系统运行过程,并得到所关心的系统动态参数和各种动力学参数曲线。最后,根据同步带结构特点和动力特性,给出了采用增大合适初拉力和间接减小带距的避免共振减小振动的设计方法。并用此方法对实际的灌装机同步带进行了优化设计。仿真结果表明,优化方案能有效避免共振,减小同步带振动,有效的控制了灌装机同步带的运行平稳性。通过以上研究,论文给出了同步带系统一般动力学模型及优化方案,给出了虚拟样机技术对同步带系统进行可视化技术研究的一般方法和步骤。为灌装机同步带设计研究提供了良好的解决方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 同步带国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究情况
• 1.3 研究的目的及意义
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 同步带结构与特点及力学分析与动态分析
• 2.1 同步带的结构与特点
• 2.1.1 同步带结构参数
• 2.1.2 同步带的物理性能
• 2.1.3 灌装机同步带的特点
• 2.2 同步带运动特性分析
• 2.2.1 同步带的受力分析
• 2.2.2 同步带啮合时多边形效应分析
• 2.2.3 同步带啮合冲击振动的激振频率的分析
• 2.3 同步带的横向振动分析
• 2.3.1 横向振动力学方程
• 2.3.2 横向振动固有频率
• 2.3.3 系统的激振频率
• 2.4 同步带的纵向振动
• 2.5 本章小结
• 第3章 柔性多体系统动力学理论基础
• 3.1 引言
• 3.2 柔性多体动力学
• 3.2.1 柔性多体动力学建模方法简述
• 3.2.2 相对坐标系
• 3.3 柔性多体动力学方程
• 3.3.1 建立动力学方程的方法
• 3.3.2 柔性多体系统动力学方程的一般形式
• 3.3.3 刚度矩阵的有限元列式
• 3.4 本章小结
• 第4章 同步带动力学模型
• 第5章 同步带动力学算例仿真与分析
• 5.1 国内外动力学仿真软件介绍
• 5.2 基于RecurDyn软件的多刚体模型
• 5.3 灌装机同步带仿真模型
• 5.3.1 设定建模中的单位
• 5.3.2 RecurDyn中建立同步带三维模型
• 5.4 仿真与分析
• 5.4.1 仿真参数设置
• 5.4.2 仿真结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 优化方案
• 6.1 同步带系统设计
• 6.2 减小抖动避免共振设计
• 6.3 优化综合实例
• 6.3.1 拉紧力的优化
• 6.3.2 减小带的跨距
• 6.4 仿真分析比较
• 6.5 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献