高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)的UG建模與仿真研究.pdf

1、經(jīng)編工業(yè)是紡織工業(yè)的重要分支之一，產(chǎn)品涉及服用、裝飾、醫(yī)藥、產(chǎn)業(yè)用等織物。國(guó)內(nèi)經(jīng)編業(yè)經(jīng)過(guò)近三十年來(lái)的發(fā)展，已從最早的Z303經(jīng)編機(jī)發(fā)展為現(xiàn)今KS-2/3高速經(jīng)編機(jī)、RSE4-1拉舍爾花式經(jīng)編機(jī)等，編織速度由最初的500cpm至4000cpm，經(jīng)編機(jī)正在向高速化、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)代高速經(jīng)編機(jī)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和可靠性要求很高，如何使機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下保持穩(wěn)定運(yùn)行，并編織高質(zhì)量產(chǎn)品已成為高速經(jīng)編機(jī)發(fā)展亟待解決的技術(shù)關(guān)鍵。因而，對(duì)高

2、速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)的理論研究和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)彈性動(dòng)力學(xué)分析顯得尤為重要。針對(duì)目前高速經(jīng)編機(jī)在成圈機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方面研究的缺乏，為了提高高速經(jīng)編機(jī)高速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)可靠性，減少運(yùn)動(dòng)沖擊，必須開(kāi)展對(duì)高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面的研究。
　　 本課題基于成圈機(jī)構(gòu)工藝原理和機(jī)構(gòu)彈性動(dòng)力學(xué)的分析，采用多變量柔性機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)彈性動(dòng)力學(xué)分析方法(KED)，對(duì)成圈機(jī)構(gòu)進(jìn)行了彈性動(dòng)力學(xué)分析?；赨G三維建模技術(shù)和ANSYS仿真模擬技術(shù)，對(duì)成圈機(jī)構(gòu)

3、進(jìn)行了建模分析，實(shí)現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真，系統(tǒng)研究了成圈機(jī)構(gòu)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的柔性變化和受力狀況;運(yùn)用高速攝影儀技術(shù)測(cè)試了成圈機(jī)構(gòu)在不同運(yùn)動(dòng)條件下的位移、速度、加速度的變化;結(jié)合Matlab數(shù)據(jù)圖像處理技術(shù)，擬合了位移、速度、加速度曲線，分析了測(cè)量誤差，真實(shí)再現(xiàn)了高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況;實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性，為成圈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供了依據(jù)。論文研究主要內(nèi)容有:
　　 (1)論文對(duì)高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工藝原

4、理進(jìn)行了深入分析，基于成圈機(jī)構(gòu)為多重偏心連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，采用計(jì)算機(jī)矢量分析法研究了成圈機(jī)件間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，分析了槽針和針芯、導(dǎo)紗梳櫛、沉降片間精確的運(yùn)動(dòng)配合關(guān)系，計(jì)算了關(guān)鍵工藝點(diǎn)和各運(yùn)動(dòng)參數(shù)，得到主要技術(shù)參數(shù)有:槽針最大成圈動(dòng)程離最低點(diǎn)12.83 mm，針芯最高閉口點(diǎn)離針芯最低起針點(diǎn)11.15 mm，針芯最低起針點(diǎn)低于槽針最低起針點(diǎn)3.91 mm。
　　 (2)針對(duì)高速經(jīng)編機(jī)在高速運(yùn)動(dòng)情況下，成圈機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的彈性變形問(wèn)題，因而

5、論文采用采用彈性動(dòng)力學(xué)的方法來(lái)分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和受力情況。根據(jù)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)原理，以柔體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析方法，建立了高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型。模型準(zhǔn)確地反映了成圈機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)動(dòng)情況下的彈性變形和真實(shí)運(yùn)動(dòng)狀況，很好地解決了高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論分析的難題。同時(shí)通過(guò)對(duì)成圈機(jī)件的彈性動(dòng)力學(xué)分析和方程的求解，解決了動(dòng)力學(xué)理論分析。
　　 (3)在機(jī)構(gòu)彈性動(dòng)力學(xué)分析研究的基礎(chǔ)上，基于UG NX三維建模技術(shù)及運(yùn)動(dòng)控制研究，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真軟

6、件，對(duì)高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)空間機(jī)構(gòu)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究，實(shí)現(xiàn)了高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)三維模型的創(chuàng)建和高級(jí)渲染，研究探討了高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)彈性動(dòng)力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以及機(jī)構(gòu)的可靠性分析。
　　 (4)實(shí)現(xiàn)了成圈機(jī)構(gòu)的ANSYS動(dòng)力學(xué)有限元分析，借助ANSYS與UG建模軟件的模型專用接口，將高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)UG復(fù)雜裝配體模型數(shù)據(jù)與幾何參數(shù)傳遞和導(dǎo)入了ANSYS。通過(guò)結(jié)構(gòu)參數(shù)、接觸定義和網(wǎng)格設(shè)置，并結(jié)合顯式與隱式動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析

7、法，分析了接觸與振動(dòng)的求解算法及ANSYS有限元仿真的技術(shù)前處理和后處理，為優(yōu)化機(jī)器結(jié)構(gòu)參數(shù)性能、提高機(jī)器速度和實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析提供理論基礎(chǔ)。
　　 (5)通過(guò)對(duì)成圈機(jī)構(gòu)UG建模研究及ANSYS動(dòng)力學(xué)有限元仿真分析，模擬求解了高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。同時(shí)采用高速攝影技術(shù)和Matlab數(shù)據(jù)圖像處理技術(shù)，測(cè)試、擬合了成圈機(jī)件在不同運(yùn)動(dòng)條件下的位移、速度、加速度的變化曲線。兩者結(jié)果表明，成圈機(jī)構(gòu)的有限元仿真分析結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)試所得到的運(yùn)動(dòng)