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千米沥青碳纤维收丝系统结构设计及试验研究

作　者: 秦玉磊
导　师: 张连凯
学　校: 北京化工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 动力学分析 ADAMS 静力学分析 ANSYS 有限元分析
分类号: TQ342.742
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 13次
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内容摘要

碳纤维作为高性能纤维的代表,属于高技术密集型产品,其生产技术复杂,产业发展涉及环节多。它是发展航天航空和军事工业等尖端技术必不可少的新材料,同时也是民用工业更新换代的基础材料。本千米沥青碳纤维收丝系统主要由收丝辊筒、滚动轴承、轴承支架、横梁、辊筒端盖、辊筒驱动电机和控制系统组成。由于传动轴直接带动质量较大的辊筒进行高速的转动,故而动能较大,因此主要是对传动轴进行静力学分析和动力学分析。本文首先对设备进行了初步的总体设计,主要通过设计要求来设计出机械设备的初步模型,首先根据收丝长度的要求和现实可行性来初步确定辊筒模型;再由辊筒传动轴、辊筒端盖、辊筒支架等的顺序来定下初步模型,得出两套方案;之后进行辊筒结构的动力学分析,先在UG三维软件平台下创建模型,然后转换成x_t格式导入ADAMS中进行运动模拟仿真分析,仿真出机构的角速度、角加速度和动能曲线,并进行分析;最后进行辊筒结构的静力学分析,首先在ANSYS软件平台下创建模型,之后先进行在静止状态下辊筒对传动轴的应力分析和校核;最后进行装置急停状态下辊筒对传动轴的扭矩分析和校核。试验表明,辊筒机构在静态和动态载荷下均能够正常工作,并获得了比较满意的收丝效果,为国内高模量沥青碳纤维的生产提供了有力的技术支持。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-20
  1.1 碳纤维的性质与分类  12-13
  1.2 碳纤维的应用  13-15
  1.3 沥青碳纤维原丝成型的关键技术  15-18
  1.4 千米沥青碳纤维原丝成型的工艺设想  18
  1.5 本章小结  18-20
第二章千米碳纤维收丝系统的初步构思和设计  20-32
  2.1 初步总体设计  20-21
  2.2 收卷辊筒的结构方案  21-23
  2.3 导丝机构方案  23-24
  2.4 传动轴的设计  24-31
  2.5 其他关键元件的研究  31
  2.6 本章小结  31-32
第三章千米碳纤维收丝系统的动力学分析  32-44
  3.1 千米碳纤维收丝系统动力学分析的理论基础  32-36
  3.2 辊筒装置的仿真分析  36-43
  3.3 本章小结  43-44
第四章千米碳纤维收丝系统的结构力学的校核和分析  44-64
  4.1 ANSYS软件  44-46
  4.2 收丝辊筒机构分析设计方法  46-48
  4.3 结构方案一的传动轴在ANSYS中的力学分析  48-52
  4.4 结构方案二的右传动轴在ANSYS中的力学分析  52-56
  4.5 结构方案二的左传动轴在ANSYS中的力学分析  56-59
  4.6 结构方案一的传动轴在急停状态下的ANSYS分析  59-63
  4.7 本章小结  63-64
第五章千米沥青碳纤维收丝的试验研究  64-72
  5.1 收丝辊筒的加工  64-65
  5.2 纳米沥青碳纤维的制备试验准备  65-67
  5.3 千米沥青碳纤维收丝系统调试  67-70
  5.4 千米沥青碳纤维收丝试验  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章总结  72-74
参考文献  74-78
致谢  78-80
研究成果及发表的学术论文  80-82
作者和导师简介  82-83
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  83-84

千米沥青碳纤维收丝系统结构设计及试验研究

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