高速生态草毯绗缝机机构设计及动力学分析

摘要

随着人们生态环保意识的不断增强，生态环保草毯的工业化生产成为了必然的趋势。针对国内现有草毯绗缝机的研究现状和存在的问题，研制开发出了高速生态草毯绗缝机。使草毯的加工生产从人工种植转变为流水线机械化生产，降低了劳动强度，提高了生产效率。
　　刺料机构与钩针机构做为高速生态草毯绗缝机的核心部件，其结构、运动特性和动力学特性影响着绗缝机的高速性能。本文针对影响绗缝机高速性能的主要部件进行了机构设计和动力学分析。主要研究内容如下:
　　通过分析草毯的缝纫特性，结合生产需求，阐述了高速生态草毯绗缝机的缝织工艺参数。根据生产设计要求提出了总体设计方案，通过缝纫过程中各机构的运动时序分析、刺料机构与钩线机构的协调关系和运动性能分析，得出工作循环图。对整机的主要部件进行了结构设计，同时建立了高速绗缝机的虚拟样机模型。
　　利用拉格朗日方程建立了高速绗缝机刺料机构和钩线机构质心位移、速度、加速度表达式，计算出了机构总动能、总势能，从而建立了动力学方程。分析了机构的动力学特性，得出了力（力矩）、质量（转动惯量）、速度（角速度）之间的函数关系。
　　通过动力学仿真分析得出了高速绗缝机运动学和动力学特性曲线。依据所得主要运动副处力和力矩的情况，检验了运动副受力对整机的影响。利用有限元求解对可能发生共振的刺料机构上机架进行模态分析，得到上机架前6阶固有频率与振型图，分析所得结果知系统不会产生共振现象，并根据振型图得出上机架机梁可作为进一步优化对象。
　　本文通过动力学分析结果检验了模型的正确性，运动特性和受力情况满足实际工作需要，研究结果和数据参数为之后的优化设计提供参考依据。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外高速绗缝机研究进展

1．3 主要研究内容

2 草毯缝纫特性分析及实现机构设计

2．1 设计要求

2．2 缝纫对象缝纫性能分析

2．3 总体方案

2．4 缝纫过程运动时序分析

2．4．1 高速绗缝机各机构运动时序分析

2．4．2 刺料机构与钩线机构协调关系分析

2．5 高速绗缝机主要零部件的设计

2．5．1 送料系统的设计

2．5．2 送料锟间距调节装置的设计

2．5．3 刺料机构设计

2．5．4 钩线机构设计

2．6 高速绗缝机的三维建模及虚拟装配

2．7 本章小结

3 高速绗缝机主要机构的动力学分析

3．1 多刚体动力学分析简介

3．2 主要机构运动过程简述

3．3 刺料机构动力学方程的建立

3．3．1 刺料机构构件质心的运动学分析

3．3．2 刺料机构动力学方程

3．4 钩线机构构件质心的运动学分析

3．5 本章小结

4 高速绗缝机动力学仿真分析

4．1 ADAMS软件简介

4．2 高速绗缝机仿真模型的建立

4．2．1 模型的导入

4．2．2 材料属性和名称设置

4．2．3 添加约束、力和驱动

4．2．4 模型检验

4．3 高速绗缝动力学仿真及结果分析

4．3．1 刺料机构和钩线机构仿真分析

4．3．2 刺料机构与钩线机构运动协调仿真分析

4．3．3 主要运动副激励力仿真分析

4．4 本章小结

5 高速绗缝机的振动特性分析

5．1 模态分析原理

5．2 上机架模态分析过程与结果

5．3 结果分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录A (攻读学位期间的主要学术成果)

致谢