考慮空氣阻力影響的送紙機(jī)構(gòu)仿真及優(yōu)化研究.pdf

1、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、傳真機(jī)等辦公設(shè)備的普及使用，大大提高了人們的辦公效率。但這些辦公設(shè)備在使用中經(jīng)常出現(xiàn)卡紙、異常振動、噪聲過大等現(xiàn)象，一直都是困擾世界各國生產(chǎn)廠商的技術(shù)難題。近年來，國外知名的辦公設(shè)備制造商，如佳能、理光等都已經(jīng)在送紙機(jī)構(gòu)設(shè)計方面開展了大量的研究工作。我國環(huán)?？偩忠苍?005年出臺的環(huán)境標(biāo)志認(rèn)證技術(shù)中明確規(guī)定，非擊打式辦公設(shè)備的噪聲應(yīng)控制在55分貝以下。普遍認(rèn)為，造成卡紙、噪聲過大這些問題的主要原因是由于送紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計不合

2、理，不能根據(jù)送紙速度、送紙力的大小和作用點(diǎn)等因素合理布置拾取輪、進(jìn)給輪、導(dǎo)板等機(jī)構(gòu)的尺寸和位置。通過建立準(zhǔn)確有效的送紙機(jī)構(gòu)仿真模型可以科學(xué)的指導(dǎo)辦公設(shè)備的設(shè)計，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)約成本。 研究表明，紙張在傳送過程中受到摩擦、溫度、氣流和沖擊等多重影響，準(zhǔn)確模擬這些影響因素往往會使得建模過程非常復(fù)雜。因此目前研究主要集中在紙張的靜態(tài)力學(xué)性能、傳送過程中的動態(tài)性能分析等方面，對考慮這些復(fù)雜影響因素的紙張真實(shí)運(yùn)動狀態(tài)的仿真研究尚不多

3、見。又由于紙張本身具有重量輕、面積大的特點(diǎn)，在辦公設(shè)備高速送紙的過程中，空氣阻力成為紙張的運(yùn)動形態(tài)和受力狀況的關(guān)鍵影響因素之一。在以往的送紙機(jī)構(gòu)仿真模型中，仿真環(huán)境均為真空，忽略了空氣阻力的影響，顯然這樣的處理會影響仿真精度。 為了模擬紙張在送紙過程中的真實(shí)運(yùn)動狀態(tài)并對送紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，本文首先基于流體連續(xù)方程和Navier-Stokes方程建立了紙張與導(dǎo)板間空氣流場的流體力學(xué)模型，推導(dǎo)了空氣阻力分布微分方程。通過用戶自定義子

4、程序接口對送紙機(jī)構(gòu)仿真軟件RecurDyn進(jìn)行二次開發(fā)，將該方程程序化，實(shí)現(xiàn)了考慮空氣阻力影響的送紙過程數(shù)值仿真。 確定送紙機(jī)構(gòu)模型中的關(guān)鍵參數(shù)并建立仿真模型，對考慮空氣阻力的送紙過程進(jìn)行了仿真計算。將仿真計算得出的紙張末端下落速度和紙張與導(dǎo)板的沖擊力結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，表明該模型可以有效地提高送紙過程的仿真精度，誤差控制在5％以內(nèi)。 基于所建立的送紙機(jī)構(gòu)仿真模型，以紙張與導(dǎo)板的沖擊力為目標(biāo)函數(shù)，對導(dǎo)板的位置參數(shù)進(jìn)行