摘 要

如今，我国水泥工业发展迅速，使得水泥编织袋需求量急剧上升。然而，编织袋无磁多孔等特点使其分离问题成为实际生产中的技术瓶颈。针对上述问题，本文提出了一种新型的吸附方式——静电吸附技术。

为实现分离目的，在静电吸盘成功吸附编织袋后还需辅助机械装置带动其运动，故本文首先进行机械装置选型、设计、校核、装配、仿真等工作。

其次，本文利用麦克斯韦方程组对理论模型进行分析，并根据虚位移法求解出静电力计算公式，为仿真分析指明了方向。

然后，自定义模型参数并利用ANSYS软件进行计算，仿真结果与设计需求所述0.75N很接近。于是进一步通过可靠性分析得到单一变量与静电力关系，并借助正交试验法得到各变量对静电力的贡献程度：电极电压gt;电极宽度gt;空气层厚度gt;绝缘层厚度。

最后，根据分析所得结论更改参数值，重建模型，再次仿真得到静电力数值为1.52N，大于设计需求所述的0.75N，可实现可靠吸附分离编织袋的目的。

关键词：机械设计；静电力；可靠性分析；正交试验法

Abstract

Today, China's cement industry has developed rapidly, making the cement bag demand is rising sharply.However, woven bag without magnetic porous characteristics make its separation problems become bottlenecks in the actual production technology.According to the above problem, this paper proposes a new way of adsorption——electrostatic adsorption technology.

For the realization of the purpose of separation, after the electrostatic chuck adsorption successfully woven bags need auxiliary machinery drive its movement, so this paper on the mechanical device selection, designing, checking, assembly, simulation etc.

Secondly, in this paper, using the maxwell's equations to analyze the theoretical model, and according to the principleof virtual work to solve the electrostatic force, pointting out the direction for the analysis of the simulation.

Then, the custom model parameters and a calculation is made by using ANSYS software, the simulation results with the design requirements as described in 0.75 N close.So further relationship between the single variable and electrostatic force is obtained by Prob Design, and with the aid of the Orthogonal experiment method to get the variable degree of contribution to the electrostatic force: electrode voltage gt; electrode width gt; The thickness of the air layer gt; The thickness of the insulating layer.

Finally, according to the analysis conclusion change parameter values, the reconstruction model, then electrostatic force numerical simulation for 1.52 N, is greater than the design requirements as described in 0.75 N, which can realize the purpose of reliable adsorption separation woven bag.

Key Words：Mechanical Design;Electrostatic Force; Prob Design;Orthogonal Experiment

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究状况 2

1.2.2 国内研究状况 2

1.3 主要研究内容 3

第2章 编织袋静电吸附机构总体方案设计 4

2.1 编织袋静电吸附机构设计需求 4

2.2 编织袋静电吸附机构总体设计方案 5

2.2.1 辅助装置机械结构设计 5

2.2.2 吸附电极面板设计 6

2.2.3 供电系统和控制系统 7

2.3 本章小结 8

第3章 编织袋静电吸附辅助装置机械结构设计 9

3.1 编织袋静电吸附机构原理图 9

3.2 螺旋机构设计 9

3.2.1 螺旋传动选型 9

3.2.2 螺旋传动选材 9

3.2.3 理论验证与校核 10

3.3 电机—减速器设计 11

3.3.1 电机类型选择 11

3.3.2 电机—减速器选型 12

3.3.3 功率匹配校核 12

3.4 齿轮设计 13

3.4.1 齿根弯曲疲劳强度校核 14

3.4.2 齿面接触疲劳强度的校核 14

3.5 其他零件 15

3.6 三维建模 16

3.7 SolidWorks仿真分析 16

3.7.1 马达力矩和功率分析 16

3.7.2 运动螺母线速度 17

3.8 本章小结 18

第4章 静电吸附力仿真与分析 19

4.1 静电吸盘工作原理 19

4.2 静电吸附力的理论计算 20

4.3 静电场有限元分析 22

4.3.1 问题描述 22

4.3.2 前处理 23

4.3.3 加载及求解 24

4.4 静电吸附力的单因素分析 26

4.5 静电吸附力的多因素分析 32

4.5.1 正交试验简介 32

4.5.2 设计正交试验 32

4.6 ANSYS仿真验证 33

4.7 本章小结 34

第5章 总结与展望 35

5.1 总结 35

5.2 展望 35

参考文献 36

致谢 38

第1章 绪论

1.1 选题背景与意义

如今，我国建筑市场越来越火爆，水泥工业的增长十分迅速，这使得水泥塑料编织袋需求量急剧上升。据估计，如果2015年末塑编产品总量为2190万吨，那么截止2020年，塑编产品总量将达到4400万吨。如果塑编产业结构调整合理，在“十三五”时期，我国塑料编织品行业的发展前景非常可观^[1]。

但是塑编产业市场生存能力还十分脆弱，亟待整合以谋求进一步发展。如图1.1所示为塑料编织袋的生产工艺过程。本文针对“切袋缝包环节”进行深入调查，发现目前国内市场切袋设备一般是“热封冷切式阀口成型机”，其可能会导致编织袋不易开口，不便于后续底部缝纫，影响生产效率。