H947型電腦繡花機(jī)單機(jī)頭上傳動(dòng)軸動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人類(lèi)文明的進(jìn)步，刺繡產(chǎn)品深入到人們?nèi)粘Ｉ?，其需求量日益增大，從而帶?dòng)了繡花機(jī)行業(yè)的快速發(fā)展。如何高效地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的刺繡產(chǎn)品是繡花機(jī)行業(yè)面臨的一大難題。由于當(dāng)前電腦繡花機(jī)工作過(guò)程中易出現(xiàn)斷針、斷線(xiàn)、噪音、振動(dòng)等問(wèn)題，并且隨轉(zhuǎn)速增加愈加嚴(yán)重，因此本文以某公司生產(chǎn)的H947型電腦繡花機(jī)為例，對(duì)繡花機(jī)上傳動(dòng)軸（機(jī)頭驅(qū)動(dòng)軸系）進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析與研究。主要完成了以下研究?jī)?nèi)容:
　　1.總結(jié)當(dāng)前繡花機(jī)振動(dòng)分析研究現(xiàn)狀，并根

2、據(jù)繡花機(jī)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的特性，提出對(duì)繡花機(jī)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)軸系進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。利用傳遞矩陣法對(duì)H947型電腦繡花機(jī)上傳動(dòng)軸進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，得到其第一階固有頻率為18.991Hz，即橫向振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速為1139rpm。
　　2.利用SolidWorks軟件構(gòu)建H947型電腦繡花機(jī)單機(jī)頭三維實(shí)體模型，對(duì)機(jī)頭的上傳動(dòng)軸三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，并導(dǎo)入ANSYS Workbench，在Mechanical模塊中建立有限元模型，進(jìn)行有限元模態(tài)分析。分析結(jié)果:

3、自由模態(tài)第一階固有頻率為19.860Hz，約束模態(tài)第一階固有頻率為21.103Hz，因第一階主振型為切向擺動(dòng)，所以約束對(duì)振型影響甚小，二者主振型十分相似。通過(guò)比較各階固有頻率和主振型得到結(jié)論:約束可以改變結(jié)構(gòu)固有頻率值，且約束模態(tài)主振型是在自由模態(tài)主振型基礎(chǔ)上疊加約束形成的。繡花機(jī)上傳動(dòng)軸的有限元模態(tài)分析與傳遞矩陣法分析互相驗(yàn)證了彼此模型的可行性，為繡花機(jī)運(yùn)行避開(kāi)共振區(qū)提供了參考，也對(duì)集中參數(shù)法與離散法做出很好的詮釋。
　　3.利

4、用AVANT MI-7008一體式數(shù)據(jù)采集與分析儀結(jié)合Modal Genius試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析軟件對(duì)繡花機(jī)進(jìn)行了軸系模態(tài)試驗(yàn)，對(duì)傳遞矩陣法與有限元法結(jié)果進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證。為了分析上傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速對(duì)整體振動(dòng)影響情況，對(duì)繡花機(jī)轉(zhuǎn)速在800rpm～1300rpm時(shí)關(guān)鍵部位點(diǎn)的振動(dòng)加速度進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn):繡花機(jī)機(jī)架Z軸方向振動(dòng)加速度明顯高于其他軸向;針桿架處振動(dòng)加速度明顯高于機(jī)架部位，并且振動(dòng)加速度在1250rpm開(kāi)始出現(xiàn)異常增大，驗(yàn)證了繡花機(jī)

5、有限元約束模態(tài)分析結(jié)果。這是由于軸系旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生共振，引起針桿撞擊針桿架時(shí)的振動(dòng)加劇，從而產(chǎn)生針桿架處振動(dòng)加速度異常增大。根據(jù)四個(gè)測(cè)試點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比，得出H947型電腦繡花機(jī)的最佳工作轉(zhuǎn)速為1050rpm。
　　4.通過(guò)對(duì)H947型電腦繡花機(jī)單機(jī)頭傳動(dòng)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，達(dá)到改善其動(dòng)力學(xué)特的目的。優(yōu)化時(shí)采取主軸長(zhǎng)度不變，改變傳動(dòng)凸輪到兩軸端的距離的方案，進(jìn)而降低改動(dòng)成本。以高速壓腳凸輪套圈到主軸右端的距離L為設(shè)計(jì)變量，分別以上傳動(dòng)軸自由