H947型電腦繡花機單機頭上傳動軸動力學分析與優(yōu)化.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及人類文明的進步，刺繡產(chǎn)品深入到人們?nèi)粘Ｉ?，其需求量日益增大，從而帶動了繡花機行業(yè)的快速發(fā)展。如何高效地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的刺繡產(chǎn)品是繡花機行業(yè)面臨的一大難題。由于當前電腦繡花機工作過程中易出現(xiàn)斷針、斷線、噪音、振動等問題，并且隨轉(zhuǎn)速增加愈加嚴重，因此本文以某公司生產(chǎn)的H947型電腦繡花機為例，對繡花機上傳動軸（機頭驅(qū)動軸系）進行了動力學分析與研究。主要完成了以下研究內(nèi)容:
　　1.總結(jié)當前繡花機振動分析研究現(xiàn)狀，并根

2、據(jù)繡花機作為旋轉(zhuǎn)機械的特性，提出對繡花機機頭驅(qū)動軸系進行動力學分析。利用傳遞矩陣法對H947型電腦繡花機上傳動軸進行了動力學分析，得到其第一階固有頻率為18.991Hz，即橫向振動臨界轉(zhuǎn)速為1139rpm。
　　2.利用SolidWorks軟件構(gòu)建H947型電腦繡花機單機頭三維實體模型，對機頭的上傳動軸三維模型進行簡化，并導入ANSYS Workbench，在Mechanical模塊中建立有限元模型，進行有限元模態(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，所以約束對振型影響甚小，二者主振型十分相似。通過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)主振型基礎上疊加約束形成的。繡花機上傳動軸的有限元模態(tài)分析與傳遞矩陣法分析互相驗證了彼此模型的可行性，為繡花機運行避開共振區(qū)提供了參考，也對集中參數(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試驗模態(tài)分析軟件對繡花機進行了軸系模態(tài)試驗，對傳遞矩陣法與有限元法結(jié)果進一步進行驗證。為了分析上傳動軸轉(zhuǎn)速對整體振動影響情況，對繡花機轉(zhuǎn)速在800rpm～1300rpm時關鍵部位點的振動加速度進行測試。測試結(jié)果對比發(fā)現(xiàn):繡花機機架Z軸方向振動加速度明顯高于其他軸向;針桿架處振動加速度明顯高于機架部位，并且振動加速度在1250rpm開始出現(xiàn)異常增大，驗證了繡花機

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)動時產(chǎn)生共振，引起針桿撞擊針桿架時的振動加劇，從而產(chǎn)生針桿架處振動加速度異常增大。根據(jù)四個測試點數(shù)據(jù)對比，得出H947型電腦繡花機的最佳工作轉(zhuǎn)速為1050rpm。
　　4.通過對H947型電腦繡花機單機頭傳動軸進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，達到改善其動力學特的目的。優(yōu)化時采取主軸長度不變，改變傳動凸輪到兩軸端的距離的方案，進而降低改動成本。以高速壓腳凸輪套圈到主軸右端的距離L為設計變量，分別以上傳動軸自由