深筒缠绕包装机的研制

论文摘要

包装机是包装行业不可缺少的重要设备之一,本课题针对深筒缠绕包装机的包装速度比较慢及关键零部件的寿命比较短等问题,结合线材卷或钢卷的包装特点,展开了对深筒缠绕包装机的设计研究工作,具有重要的工程应用实际意义。首先,在充分了解深筒缠绕包装机基本工作原理及其力学理论的基础上,以复合式自动穿梭缠绕包装机中的经验和试验数据为参考依据,并且根据对深筒缠绕包装机在包装过程中的实际要求,初步选择了设计样机的技术参数值;同时,通过对比分析确定了伺服电机,减速器等外购件;并制定了整体结构方案,完成了深筒缠绕包装机龙门架、U形门、U形轨道及动滑轮车的结构设计工作。其次,本文在确定各机构方案后,研究了基于特征的参数化建模技术,并根据分析所得参数和形式用Pro/E软件进行三维实体建模,并按照布局方案对零部件进行了装配,构建了深筒缠绕包装机的参数化特征建模。然后,分析了连接动滑轮车板的受力,为了减小动滑轮车组的重量,以减小其在运动过程中产生的动载荷,对链板进行结构优化设计。根据设计要求,依据优化设计的基本原理,在ANSYS软件的基础上以链板的体积最小为目标函数,建立了链板的优化模型。利用ANSYS软件中的一阶优化方法对链板进行了优化求解,并对优化结果与初始设计的参数做了比较分析,结果表明优化设计使动滑轮车的连接链板在满足强度和刚度要求的许可下达到了减轻动滑轮车组的整体重量的目的。最后,对深筒缠绕包装机中的关键零部件做了有限元分析,在Pro/Mechanica平台上,通过对龙门架、U形门的有限元分析,确定了其结构上应力分布不合理的地方,并以此为依据完成对结构的修改,完善了包装机的设计工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 课题的研究目的和意义
• 1.2 缠绕包装机的研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本章小结
• 2 深筒缠绕包装机总体设计
• 2.1 深筒缠绕包装机的基本工作原理
• 2.2 深筒缠绕包装机的总体方案思路
• 2.3 包装机基本设计要求
• 2.4 包装机机械结构设计
• 2.4.1 U形轨道设计
• 2.4.2 纸卷机构设计
• 2.4.3 动滑轮车设计
• 2.4.4 U形门结构设计
• 2.4.5 龙门架结构设计
• 2.4.6 外摆线齿轮设计
• 2.5 包装机参数设计
• 2.5.1 驱动电机的参数选择
• 2.5.2 减速器的参数选择
• 2.5.3 气缸的参数选择
• 2.6 本章小结
• 3 基于Pro/E的包装机的参数化特征建模及装配
• 3.1 Pro/E概述
• 3.2 在Pro/E中进行参数化建模的步骤
• 3.3 参数化特征建模技术
• 3.3.1 参数化设计概述
• 3.3.2 参数化设计的基本形式和实现方法
• 3.3.3 新一代CAD系统中参数化设计的特点
• 3.3.4 基于特征的参数化建模
• 3.4 包装机参数化特征建模及装配
• 3.4.1 包装机的装配设计约束
• 3.4.2 Pro/E中包装机参数化整机模型
• 3.5 本章小结
• 4 基于ANSYS的直边链板结构优化分析
• 4.1 引言
• 4.2 结构优化模型
• 4.3 结构优化设计
• 4.3.1 选型优化方法
• 4.3.2 利用ANSYS软件的OPT模块进行优化设计
• 4.3.3 基于参数化的直边链板结构优化设计
• 4.4 本章小结
• 5 包装机关键零部件的有限元分析
• 5.1 有限元法及Pro/Mechanica简介
• 5.1.1 有限元法简介
• 5.1.2 Pro/Mechanica简介
• 5.1.3 Pro/Mechanica技术基础
• 5.2 强度校核准则
• 5.3 龙门架的受力分析
• 5.4 U形门的受力变形分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 深筒缠绕包装机装配图
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢