纏繞機是通過主軸的轉(zhuǎn)動,帶動主軸上纏繞盤的轉(zhuǎn)動,使纏繞盤上經(jīng)過張力夾線器和分線盤的纖維均勻纏繞在膠管管坯上的機械設備。纏繞機作為橡塑廠家常用的一種非標專用機械設備,自從上世紀60年代國外開始研制,到90年代也涌現(xiàn)了一批新的改進機型,特點是轉(zhuǎn)速更快、效率更高,一直發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)比較完善。但進入21世紀以來,國內(nèi)纏繞機的發(fā)展一直停滯不前。論文以此為背景,以一款國產(chǎn)小管徑膠管化纖纏繞機為對象,研究了基于結(jié)構(gòu)分析、受力分析和有限元靜力學分析的纏繞機優(yōu)化設計,并用模態(tài)分析和仿真分析加以驗證。首先論文介紹了纏繞機的結(jié)構(gòu)組成和工作原理,接著先對主軸部件進行受力分析;然后建立了國產(chǎn)原纏繞機主軸的三維模型,在施加均布載荷的工況下,對纏繞機主軸進行靜力學分析,并提出了接下來的優(yōu)化方向。其次針對纏繞機的主軸、箱體提出優(yōu)化方案,再改進纏繞機的傳動裝置等;然后對優(yōu)化后纏繞機主軸進行受力分析和靜力學分析,并對優(yōu)化前后的結(jié)果進行比較;且建立了優(yōu)化后主軸箱體的三維模型,也對其進行了靜力學分析。對纏繞機主軸部件進行了模態(tài)分析,提取其前六階模態(tài);通過有限元分析計算,弄清了纏繞機主軸部件的結(jié)構(gòu)特點,找出其前六階固有頻率及相應的振型,比較了纏繞機的工作頻率和固有頻率,并對比了新舊纏繞機的模態(tài)分析結(jié)果。論文的最后,對纏繞機進行仿真分析,先設置纏繞機的仿真環(huán)境,并建立纏繞機的仿真模型,然后實現(xiàn)運動仿真;最后對仿真結(jié)果進行了分析,驗證了之前的工作。本文借助三維建模軟件SolidWorks、有限元分析軟件ANSYS和仿真分析軟件ADAMS對小管徑膠管化纖纏繞機進行了優(yōu)化設計,主要改進了主軸部件的結(jié)構(gòu),從而提高了纏繞機的工作性能,可以為類似機械設備的設計研究提供一定的參考依據(jù)。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ315
【部分圖文】：

圖 1.1 化纖增強膠管生產(chǎn)線Fig 1.1 Chemical Fiber Reinforced Rubber Pipe Production Line纏繞機作為橡塑廠家常用的一種非標專用機械設備，自從上世紀 60 年代國外開始研制；到 90 年代，一批新的改進機型也出現(xiàn)在市場上，其特點是轉(zhuǎn)速更快、效率更高；一直發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)比較完善。而國內(nèi)雖然緊跟外國纏繞機研腳步，但進入 21 世紀以來，國內(nèi)纏繞機的發(fā)展一直停滯不前。國外的新型纏繞機，主軸轉(zhuǎn)速都已超過 200r/min，而國產(chǎn)纏繞機主軸轉(zhuǎn)速卻很難超過 140r/min

繞機進一步地提高其使用性能和降低生產(chǎn)制造成本十分關(guān)鍵。本文以浙江朗晟橡塑有限公司現(xiàn)有國產(chǎn)小管徑膠管化纖纏繞機的優(yōu)化設計作為研究實例，分析該纏繞機在纏繞過程中的靜力學性能和模態(tài)性能，此外還進行仿真分析。通過這些手段可以了解纏繞機結(jié)構(gòu)的力學性能，也能跟所做的優(yōu)化設計進行對比驗證，對產(chǎn)品的設計優(yōu)化有一定的參考價值。通過這種方法，可以有效的提高纏繞機的設計精度，同時縮短纏繞機設計周期，節(jié)約設計成本。1.1.3 課題的目的和意義浙江朗晟橡塑有限公司現(xiàn)有國產(chǎn)化纖纏繞機主軸轉(zhuǎn)速較慢，生產(chǎn)效率低，遠趕不上同類型進口設備，而且振動大，影響加工精度。其中管徑在 20mm 以下的小管徑膠管是該公司的主要產(chǎn)品，所以針對小管徑膠管化纖纏繞機進行優(yōu)化設計，以提高其生產(chǎn)效率。這對該公司整個小管徑膠管的生產(chǎn)過程的效率提升具有重要意義，也將帶來較大的經(jīng)濟效益。1.2 纏繞機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2.1 纏繞機概要

增強層為編織的鋼絲或線繩；纏繞膠管，力常見在 80-600MPa 乃至更高的壓力；針織，短纖維與橡膠一起混壓而成�，F(xiàn)在市場上最且由于編織膠管和纏繞膠管用途類似，纏繞膠由膠管纏繞機生產(chǎn)出來的纏繞膠管，不僅與編有生產(chǎn)效率高、材料消耗低、承壓強度高、耐場競爭中占據(jù)主導地位。纏繞膠管加工的常用方法。過程如下：送入一車間將冷膠料以膠條的形式供給特殊設計的錐熔融狀態(tài)送入另一臺裝有模具的壓出機，直接冷卻后，傳送通過膠管化纖纏繞機。纏繞機纏錠軸內(nèi)的纖維材料導送到纏繞機的前部。在分分布在膠管上。然后將帶有增強層的膠管導入與前面的模具不同，模具中間有通孔供膠管通而編織膠管只是換成編織機，將纖維材料編織

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