全自动无纺布鞋套机运动学分析及结构优化

• 作 者: 梁夏
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 鞋套机 动态分析 多体动力学 结构优化

一次性鞋套是人民日常生活中常用的消费品,广泛适用家用外,医院、无尘工厂等保洁要求高的场所等环境使用。由于一次性鞋套为塑料(PE)制品易造成脱落,产生白色污染环境,不符合国家提出的“可持续发展绿色环保道路”。因此,2014年国家环境总署规定将现有一次性PE鞋套更换为无纺布制品的鞋套。然而,迄今无纺布鞋套只能用人工来完成,生产率低,劳动强度大,因为本文提出将设计开发一种全新的全自动无纺布鞋套机,以满足国内外巨大的需求量。本课题研究重点为全自动无纺布鞋套机总体方案设计及系统优化设计等相关研究,主要围绕以下几个方面开展研究:(1)本文运用机械系统模块化设计方法,根据无纺布鞋套的功能及特性,确定了鞋套机装置的总体方案,并建立了鞋套机的整体机械结构,从而完成了鞋套机装置结构设计。(2)本文运用多体动力学R-W方法分析了鞋套机各驱动及执行装置,构建了鞋套机系统的数学模型,在此基础上以拉格朗日方法开展了机构动态研究,据此实现鞋套机在高效生产时的可行性及稳定性,为全自动无纺布鞋套机装置设计提供了理论依据。(3)针对鞋套机的理论研究,利用虚拟设计及仿真手段构建了鞋套机系统虚拟样机,对其力学性能进行了测试研究,获得了鞋套机所建立的机构动力学曲线图,验证鞋套机虚拟样机与数学模型基本相近,为优化整机结构提供了理论依据。(4)对鞋套机装置进行动力学仿真研究,通过有限元变分原理获得了鞋套机的静态动力学及模态特性,并针对鞋套机关键支架结构进行了多变量、多目标的优化分析,获得了支架理想的优化结构,使鞋套机整机稳定可靠。该研究对改善整机使用性能、机器工作可靠性和寿命,具有重要的意义,对设计全自动无纺布鞋套机也具有很好的指导作用。