糊底機(jī)關(guān)鍵部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)及模態(tài)分析.pdf

1、自主研發(fā)的紙紗復(fù)合袋糊底機(jī)作為一種用于生產(chǎn)水泥袋、食品袋等粉（顆粒）狀物品紙紗包裝袋的包裝機(jī)械具有很好的市場前景。依靠經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的各個部件的性能是未知的，并且設(shè)計(jì)方案也無法確保是最優(yōu)的。隨著機(jī)械行業(yè)和虛擬樣機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，采用CAD/CAE等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法來驗(yàn)證和改進(jìn)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的力學(xué)性能已成為機(jī)械產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)的主流。
　　本研究為預(yù)測和提升自主研發(fā)的紙紗復(fù)合袋糊底機(jī)的力學(xué)特性，利用有限元靜動態(tài)分析技術(shù)和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)對糊底機(jī)關(guān)鍵部件

2、中的機(jī)架和托輥部件進(jìn)行了靜力分析和模態(tài)分析，對托輥部件還進(jìn)行了疲勞分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要研究內(nèi)容如下:
　　根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和要求建立機(jī)架和托輥部件的三維模型，并在有限元軟件中完成靜力特性研究，驗(yàn)證了機(jī)架和托輥部件的結(jié)構(gòu)性能。由分析結(jié)果知機(jī)架設(shè)計(jì)合理，滿足現(xiàn)場要求。同時托輥部件最薄弱部位搖臂，雖滿足強(qiáng)度要求，但應(yīng)力富裕，有進(jìn)一步優(yōu)化空間。以擬合得到結(jié)構(gòu)材料的S-N曲線和疲勞分析理論為基礎(chǔ)，采用名義應(yīng)力法對托輥部件進(jìn)行疲勞分析。根據(jù)分析結(jié)

3、果知托輥部件疲勞壽命最薄弱部位位于搖臂上，該結(jié)果為托輥部件搖臂的改進(jìn)優(yōu)化提供指導(dǎo)和依據(jù)。在靜力和疲勞分析的基礎(chǔ)上，引入靈敏度分析方法確定托輥部件搖臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，以等效應(yīng)力小于117.5MPa為約束條件，搖臂質(zhì)量、疲勞安全系數(shù)和等效應(yīng)力為優(yōu)化目標(biāo)建立搖臂優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。基于DOE(Design of Experiment)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法建立設(shè)計(jì)變量與優(yōu)化目標(biāo)之間關(guān)系的響應(yīng)面模型，采用多目標(biāo)優(yōu)化算法完成了搖臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化效果顯著。

4、并根據(jù)優(yōu)化結(jié)果完成試制試驗(yàn)。結(jié)果表明優(yōu)化后的托輥部件力學(xué)性能提升顯著，滿足現(xiàn)場要求。對機(jī)架、優(yōu)化后的托輥部件及搖臂進(jìn)行有限元模態(tài)分析，分別得到機(jī)架、托輥部件及搖臂的固有頻率和模態(tài)振型。由分析結(jié)果得，部件的低階模態(tài)頻率避開了外界激勵源工作頻率，不會發(fā)生共振現(xiàn)象。但機(jī)架的低階頻率較低，易受其他外界影響，為進(jìn)一步提高其性能，完善設(shè)計(jì)，根據(jù)機(jī)架振型結(jié)果，為二代糊底機(jī)設(shè)計(jì)提出了參考意見。對搖臂進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)B(tài)，得到其固有頻率及模態(tài)振型，并與有限元模