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1、山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计（论文）1摘 要市场竞争的不断加剧使得产品开发周期和综合性能日益成为最关键之要素，而压面机作为我国传统食品机械行业最广泛应用的食品加工机械之一，却由于新产品开发周期长， 压辊的成本高等因素，使产品更新缓慢甚至停滞不前，这与瞬息万变的现代柔性化市场显然背道而驰，仿真、虚拟设计等关键技术 的日臻成熟完善为解决这些问题提供了思路和方法。本文主要针对压面机这一常用炊具机械，从实际工作需求分析着手，针对现有产品中成本高，设计复杂等关键 技术问题，依托三 维建模，仿真及虚拟技术，设计开发一种新型压面机压辊并对压面过程进行仿真，旨在满足市场需求，推动企业创新步伐。
2、为此，本文主要进行了如下五方面研究：一、首先简单介绍了虚拟样机及仿真技术的基本理论，回顾了国内外在此方面的研究现状和发展趋势，论证了将虚拟样机及仿真技术应用于新型压面机设计的可行性及必要性。二、对压面机的执行部分压辊进行分析，考 虑不同的条件下压面过程的改变，并 对面团在压辊中的受力进行分析。三、以 ABAQUS 软件为平台，建立新型压面机压辊的三维模型，然后对面团进行模拟建模，在进行虚拟的装配添加约束条件，建立 压面过程的模型。四、通过 ABAQUS 软件的后处理模块对设置的参数进行改变看面团的受力变化，变形延压效果等。分析压辊对压面过程的影响。五、对课题进行总结并指出进一步研究思路。关键字
3、：虚拟样机 压面机 参数化建模 仿真 山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计（论文）2ABSTRACTMarket competition intensifies unceasingly，which makes the product development cycle and the synthetic performance become the most essential factors day by day. But as one of widely used food machinery, dough pressuring machine renews slowly and e
4、ven bogs down because of the long development cycle and the high cost and so on. Obviously, it runs against with the fast changing market. Recently, simulation and virtual design technology have becoming perfect gradually, which provide a train of thought and a way to solve these problems.Aim at the
5、 dough pressuring machineone of widely used food machinery,. Beginning from the practical work demand analysis, in view of the key technical matters of existing product insufficiency, this paper is intended to design and develop a kind of new dough pressuring machine and then optimize the machine, t
6、he purpose of this paper is to satisfy the market demand and impel the step of enterprise innovation. Therefore, this paper mainly carried on the following five aspects to study: Firstly, elementary theory about simulation and virtual prototype technology was introduced; the present situation and pr
7、ospect in these fields were reviewed; the feasibility and the necessity of this subject were proved also.Secondly, take analysis to the dough pressuring machines implementation part of rolls,taking into account different conditions of the process of change in pressure,and roll dough in furce in the
8、analysis. Thirdly, taking three-dimensional modeling software ABAQUS as platform, the 3D models of rolls. And then simulation modeling dough ,add the assembly in the virtual condition, the establishment of the model surface pressure.Fourthly, through the ABAQUS software of the visualization module t
9、o change the parameters set to see changes such as deformation of the extension in the effect of pressure. Analysis hao the rolls effect the process of the pressure doughsurface.Finally, this paper gave a summarization of the subject and pointed out the direction of further study.Key character： virt
10、ual prototype；dough kneading machine；parameter modeling； simulation山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计（论文）3第一章 课题的提出及工作方案的制定1.1 课题研究背景及意义仿真技术是以控制理论、相似原理、数模与计算技术、信息技术、系统技术及其应用领域相关专业技术为基础，以计算机和多种专用物理效应设备为工具，借助系统模型，对实际的或设想的系统进行动态试验研究的一门新兴综合性技术。其特点是它属于一种可控制的、无破坏性的、耗费小的、并允许多次重复的试验手段。它以其高效、优质、低廉体现其强大的生命力和潜在的能力，是迄今为止最有效
11、的经济的综合集成方法，是推动技术进步的战略技术。据最新的统计资料表明，计算机仿真技术是当前应用最广泛的实用技术之一。工程系统仿真作为虚拟设计技术的一部分，与控制仿真、视景仿真、结构和流体计算仿真、多物理场以及虚拟布置和装配维修等技术一起，在贯穿产品的设计、制造和运行维护改进乃至退役的全寿命周期技术活动中，发挥着重要的作用，同时也在满足越来越高和越来越复杂的要求 4。仿真设计、虚拟设计的提出和发展，使得产品研发周期大大缩减，极大地节省了人力、物力，设计柔性化大大增强，这也是现在机械行业发展的必然要求。而压面机作为一种常用炊具机械，近年来，随着我国炊具机械行业的迅速发展以及人们对食品产业不断扩大、
12、日益提高的需求，笨重的结构、高昂的成本以及传统的产品开发模式已经远远不能适应现代柔性化的市场，结构轻便、高效环保、使用并维护方便的新型压面机的设计开发必要而又重要。作为压面机的关键部件轧辊的设计尤为关键。此课题正是在分析现有常用压面机压面情况，依托仿真及虚拟技术，研究一种新型压面机辊，以满足市场需求，推动企业创新步伐。1.2 压面机压辊的设计分析1.2.1 新型压面机虚拟轧辊建模以 ABAQUS 软件为平台对轧辊进行基本建模并进行虚拟装配。1.2.2 新型压面机压辊压面的有限元分析由于压面机轧辊成本较高，对其压面情况及面团的变化进行分析以选择合理的直径和转速提高效率节约成本。利用 ABAQUS
13、 软件进行压面过程的有限元分析，观察面团力线图，分析受力情况。根据受力得出设计方案的优劣，优化设计结果。1.3 本章小结本章讨论了课题研究的背景及意义，及基本的课题内容。山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计（论文）4第二章 相关研究概论2.1 压面机等炊具机械的发展现状及前景食品工业在国民经济中历来占有举足轻重的地位,是国民经济的支柱产业之一。在食品工业中,为之提供加工设备的属食品机械工业,其在日常生活中占据重要地位,涉及到千家万户。食品机械是社会上使用频率最高的机械设备之一,其各项使用指标及内在、外在质量对人们日常生活都将产生重要影响。压面机是面条加工机械中的一种关键设备。它的的功能是
14、将和面机中混合均匀的面粉经过多次轧辊的轧压，碾压后制成一条质地均匀的面片，供下到工序切片。在压面设备中连续压片机和复合压片机的压辊是关键部件，它对提高产品的产量和质量起至关重要的作用，它通过压辊对面团压力和摩擦力的综合作用对面片进行拉伸，挤压，使面片的空气排出进而使里面的组织结构更加致密均匀的融合在一起。在当今信息时代,计算机已深入到各行各业,其应用日趋广泛。食品机械的设计开发手段也由原来的以凭借经验、手工绘制为主逐渐向利用计算机进行精确细致的理性分析转变。要利用计算机进行设计分析计算,首先必须将机械的有关造型准确地在计算机上生成,然后模拟工作,进行产品的动力学分析。2.2.ABAQUS产品简
15、单介绍有限元分析（Finite Element Analysis,FEA）是工程技术领域进行科学计算的极为重要的方法之一，利用有限元分析可以获得几乎任意复杂工程结构的各种机械性能信息，还可以直接就工程设计进行评判，对各种工程事故进行技术分析。有限元分析实现的最后载体是经过技术集成的有限元分析软件，在众多的有限元分析软件，ABAQUS 以其先进的非线性分析技术和卓越的分析性能，以成为分析工程技术问题的首选软件。ABAQUS是美国ABAQUS公司的产品。ABAQUS公司总部设在罗得岛州普罗维登斯市，成立于1978年现已发展成世界知名有限元软件公司，在北美欧洲亚太地区有40多个分公司和代表处。200
16、5年5月ABAQUS公司与世界知名的在产品生命周期管理软件方面拥有先进经验的达索合并，并将共同开发新一代软件分析平台，也标志着制造业统一有限元时代的来临。ABAQUS是一套功能强大的进行工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性分析问题。ABAQUS包括一个丰富的可模拟任意几何形状的单元库，并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属橡胶高分子材料，复合材料，钢筋混凝土，可压缩泡沫超弹性材料以及土壤和岩石等地质材料。作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量机构（应力位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，如热传导，质量扩散，热电耦合分析，山东轻工业学院 2009 届本科生毕业设计（论文）5声学分析，岩土力学分析及压电介质分析。ABAQUS被认为是功能最强的有限元分析软件之一，可以分析复杂的固体力学，结构力学系统特别是能驾驭非常庞大复杂的问题和高度非线性问题。由于ABAQUS优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性使得ABAQUS广泛应用于世界各国
