高速經(jīng)編機成圈機構(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。國內(nèi)經(jīng)編業(yè)經(jīng)過近三十年來的發(fā)展，已從最早的Z303經(jīng)編機發(fā)展為現(xiàn)今KS-2/3高速經(jīng)編機、RSE4-1拉舍爾花式經(jīng)編機等，編織速度由最初的500cpm至4000cpm，經(jīng)編機正在向高速化、自動化、智能化方向發(fā)展。現(xiàn)代高速經(jīng)編機對機構(gòu)運動平穩(wěn)性和可靠性要求很高，如何使機構(gòu)在高速運動狀態(tài)下保持穩(wěn)定運行，并編織高質(zhì)量產(chǎn)品已成為高速經(jīng)編機發(fā)展亟待解決的技術(shù)關(guān)鍵。因而，對高

2、速經(jīng)編機成圈機構(gòu)的理論研究和傳動機構(gòu)彈性動力學分析顯得尤為重要。針對目前高速經(jīng)編機在成圈機構(gòu)動力學方面研究的缺乏，為了提高高速經(jīng)編機高速運動的平穩(wěn)性，增強機構(gòu)可靠性，減少運動沖擊，必須開展對高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)運動學和動力學方面的研究。
　　 本課題基于成圈機構(gòu)工藝原理和機構(gòu)彈性動力學的分析，采用多變量柔性機構(gòu)運動彈性動力學分析方法(KED)，對成圈機構(gòu)進行了彈性動力學分析?；赨G三維建模技術(shù)和ANSYS仿真模擬技術(shù)，對成圈機構(gòu)

3、進行了建模分析，實現(xiàn)了機構(gòu)的計算機運動仿真，系統(tǒng)研究了成圈機構(gòu)高速運動時的柔性變化和受力狀況;運用高速攝影儀技術(shù)測試了成圈機構(gòu)在不同運動條件下的位移、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，分析了測量誤差，真實再現(xiàn)了高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)的運動情況;實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性，為成圈機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化提供了依據(jù)。論文研究主要內(nèi)容有:
　　 (1)論文對高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工藝原

4、理進行了深入分析，基于成圈機構(gòu)為多重偏心連桿機構(gòu)的特點，采用計算機矢量分析法研究了成圈機件間的運動規(guī)律，分析了槽針和針芯、導紗梳櫛、沉降片間精確的運動配合關(guān)系，計算了關(guān)鍵工藝點和各運動參數(shù)，得到主要技術(shù)參數(shù)有:槽針最大成圈動程離最低點12.83 mm，針芯最高閉口點離針芯最低起針點11.15 mm，針芯最低起針點低于槽針最低起針點3.91 mm。
　　 (2)針對高速經(jīng)編機在高速運動情況下，成圈機構(gòu)會產(chǎn)生一定的彈性變形問題，因而

5、論文采用采用彈性動力學的方法來分析機構(gòu)運動和受力情況。根據(jù)機構(gòu)動力學原理，以柔體系統(tǒng)動力學分析方法，建立了高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)的動力學模型。模型準確地反映了成圈機構(gòu)在高速運動情況下的彈性變形和真實運動狀況，很好地解決了高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)動力學理論分析的難題。同時通過對成圈機件的彈性動力學分析和方程的求解，解決了動力學理論分析。
　　 (3)在機構(gòu)彈性動力學分析研究的基礎(chǔ)上，基于UG NX三維建模技術(shù)及運動控制研究，運用計算機仿真軟

6、件，對高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)空間機構(gòu)模型進行運動學和動力學研究，實現(xiàn)了高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)三維模型的創(chuàng)建和高級渲染，研究探討了高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)彈性動力學分析和優(yōu)化設(shè)計方法，以及機構(gòu)的可靠性分析。
　　 (4)實現(xiàn)了成圈機構(gòu)的ANSYS動力學有限元分析，借助ANSYS與UG建模軟件的模型專用接口，將高速經(jīng)編機成圈機構(gòu)UG復雜裝配體模型數(shù)據(jù)與幾何參數(shù)傳遞和導入了ANSYS。通過結(jié)構(gòu)參數(shù)、接觸定義和網(wǎng)格設(shè)置，并結(jié)合顯式與隱式動力學響應分析

7、法，分析了接觸與振動的求解算法及ANSYS有限元仿真的技術(shù)前處理和后處理，為優(yōu)化機器結(jié)構(gòu)參數(shù)性能、提高機器速度和實驗測試分析提供理論基礎(chǔ)。
　　 (5)通過對成圈機構(gòu)UG建模研究及ANSYS動力學有限元仿真分析，模擬求解了高速運動時的各個運動參數(shù)。同時采用高速攝影技術(shù)和Matlab數(shù)據(jù)圖像處理技術(shù)，測試、擬合了成圈機件在不同運動條件下的位移、速度、加速度的變化曲線。兩者結(jié)果表明，成圈機構(gòu)的有限元仿真分析結(jié)果和實驗測試所得到的運動