复卷分切是纸张生产的一个重要环节,除传统的造纸流程末端的复卷外,有许多特殊用途的分切复卷应用,其中无芯复卷可以广泛的应用于烘焙纸张和礼品纸张的二次复卷分切中,这两种复卷后的无芯卷筒纸成品市场需求较大。与有芯轴卷筒纸相比,无芯卷筒纸因为省去芯轴材料而更节省成本和环保。采用基于传统双底辊式复卷机原理改造的设备,借助特制轴芯,可以使用有芯轴做支撑卷取此类卷筒纸,在卷取完成后抽出特制芯轴即可,此方法在国内被广泛使用,但此方法生产效率较低,且需要较多的人工干预,从这方面讲,采用无芯复卷将省去抽取芯轴的工序,从而提高生产效率。本文研究了人手工卷取空心纸卷的过程以及它的力学原理,设计了无芯复卷机构,并利用UG软件建立机构的参数化模型。研究了纸张的模型建立以及纸张传送和变形仿真的分析方法,借助Recurdyn软件对纸张在机构中的传送和卷取进行了仿真,验证了设计的可行性,研究了机构参数对纸张卷取的影响,根据机械优化设计理论借助计算机对机构参数进行了优化,确定了最终的机构参数。具体研究内容如下:首先分析了纸张的性能指标及其对纸张传送及卷取的影响,研究了纸张传送和卷取过程的接触问题,阐述了接触问题的理论分析方法,分别给出了接触力学模型中接触法向力和摩擦力的计算公式。然后阐述了纸张卷取时的大变形非线性问题以及相关的板单元分析基础,这便于对此类问题进行数值解。研究了人工卷取无芯卷筒纸的过程以及它的力学原理,设计了无芯卷取机构系统,在此基础上阐述了无芯卷取的工序、各部件的动作配合。利用UG软件对机构的各个部件进行了参数化建模。在纸张的梁单元-扭转弹簧模型基础上,借助RecurDyn的MTT2D模块建立了纸张传送和卷取模型。在建立起来的模型基础上,选择了两组参数对机构系统进行仿真,验证了设计的可行性,并对比分析了仿真结果,从仿真结果中可以看到关键部件的尺寸和位置关系会影响到纸张的顺畅传送和卷取,为参数的优化提供了依据。研究了机械优化设计理论,分析了对纸张起卷和卷取机构进行优化的方法,根据机械优化设计理论建立了机构系统的优化模型。借组RecurDyn软件的AutoDesign模块对模型进行了优化,获得了一组较优解,最终确定机械机构的具体参数。最后,论文对所做的工作进行了总结,并对今后的进一步研究方向进行了展望。