共軛凸輪引緯機(jī)構(gòu)參數(shù)反求及動(dòng)力學(xué)分析.pdf

1、引緯機(jī)構(gòu)是劍桿織機(jī)中最為關(guān)鍵的組成部分之一，其設(shè)計(jì)直接影響劍桿織機(jī)的制造性能。國(guó)內(nèi)劍桿織機(jī)的設(shè)計(jì)制造與國(guó)外有較大差距，為提高我國(guó)織機(jī)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和自主創(chuàng)新能力，本文對(duì)共軛凸輪引緯機(jī)構(gòu)做了運(yùn)動(dòng)學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)、彈性動(dòng)力學(xué)分析等研究，并對(duì)關(guān)系密切的打緯機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一定的分析。具體內(nèi)容如下：
　　1）本文首先建立了共軛凸輪引緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并利用MATLAB GUI編寫(xiě)了該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真界面，通過(guò)導(dǎo)入已有的共軛凸輪輪廓線參數(shù)，并設(shè)置各個(gè)

2、機(jī)構(gòu)參數(shù)，輸出劍桿的位移、速度、加速度以及躍度等的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性曲線。通過(guò)仿真，得到了機(jī)構(gòu)中包含的四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)搖桿以及連桿尺寸分別變化時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)圖譜。通過(guò)分析，選出了其中最適合設(shè)計(jì)時(shí)定義為長(zhǎng)度可變的零部件，并將其作為調(diào)整劍桿最大位移的機(jī)構(gòu)可變部件。選擇齒輪端搖桿可變，通過(guò)圖譜優(yōu)選，得出齒輪端搖桿較適合的桿長(zhǎng)范圍。
　　2）本文對(duì)引緯機(jī)構(gòu)中的共軛凸輪進(jìn)行了光順處理。由于在MATLAB仿真以及在UG仿真中得到的運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線并不光滑，考慮到

3、所掌握共軛凸輪資料僅為較少的型值點(diǎn)，為得到較光滑的運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線對(duì)共軛凸輪進(jìn)行了光順處理。由于共軛凸輪的特殊性，為保證其共軛精度，只考慮凸輪輪廓線的光滑程度這一條件并不能得到很好的結(jié)果。因此本文采用三次樣條插值的方法對(duì)共軛凸輪的升程/回程曲線進(jìn)行了插值求解，得到較多型值點(diǎn)后再利用CAD中NURBS（非均勻有理B樣條）對(duì)型值點(diǎn)進(jìn)行了擬合，得到光滑的凸輪輪廓線。通過(guò)UG建模并仿真證明了該種方法的有效性。同時(shí)文中還通過(guò)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系利用主凸輪求解

4、了副凸輪。
　　3）本文對(duì)共軛凸輪引緯機(jī)構(gòu)中劍桿的加速度進(jìn)行設(shè)計(jì)，基于修正梯形加速度曲線，利用三次樣條曲線光滑連接相鄰的直線段，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中保證劍桿在達(dá)到位移最大值時(shí)加速度為零。求解劍桿的位移、速度以及躍度隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律后，基于建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，利用反轉(zhuǎn)法以及包絡(luò)公式反求得到共軛凸輪輪廓線的型值點(diǎn)。在UG中建立共軛凸輪引緯機(jī)構(gòu)的三維模型以及反求得到的共軛凸輪，通過(guò)仿真驗(yàn)證反求方法和結(jié)果的正確性。
　　4）基于凸輪機(jī)構(gòu)

5、的受力分析，求解滾子切向運(yùn)動(dòng)的速度與加速度的乘積與輸入力矩之間近似成正比的關(guān)系，并將結(jié)論推廣到共軛凸輪引緯機(jī)構(gòu)中。利用UG仿真功能求解劍桿運(yùn)動(dòng)的速度、加速度以及輸入力矩，并將結(jié)果經(jīng) MATLAB處理驗(yàn)證了劍桿速度和加速度乘積與共軛凸輪軸輸入力矩之間的關(guān)系。利用UG的測(cè)量功能，在對(duì)所有零件的密度賦值后，對(duì)已經(jīng)建立好的機(jī)構(gòu)中的各個(gè)零件求解其質(zhì)量以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。利用在反求中所求的劍桿速度以及加速度，求解整個(gè)機(jī)構(gòu)總能量變化規(guī)律與劍桿能量變化規(guī)律

6、之間的關(guān)系，并通過(guò)求解獲得劍桿速度加速度乘積與共軛凸輪軸輸入力矩之間的關(guān)系。結(jié)論得到驗(yàn)證后，利用該結(jié)論，通過(guò)對(duì)修正梯形加速度曲線的重新設(shè)計(jì)，對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行考慮輸入力矩的優(yōu)化。
　　5）分析共軛凸輪引緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，基于集中參數(shù)法對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行彈性動(dòng)力學(xué)建模，得到該機(jī)構(gòu)的彈簧-阻尼-質(zhì)量模型。忽略其中的阻尼，利用能量不變?cè)砣コ渲械膫鲃?dòng)比將模型簡(jiǎn)化。利用牛頓第二定律建立質(zhì)量單元的振動(dòng)方程，并將其串聯(lián)得到多自由度系統(tǒng)振動(dòng)方程。利用頻率