基于稳健设计喷气织机关键零部件可靠性优化设计研究

摘要

由于喷气织机高速连续运行，其机械系统稳健可靠性问题十分重要。近十年我国每年花费4-5 亿美金(约合30-40亿人民币)从日本等国引进喷气织机，而国产喷气织机形成的广值只有约4-5亿人民币。其主要原因是产品质量可靠性与进口织机相比有较大的差距。而产品质量可靠性70％是由设计形成的。因此，开展喷气织机机械系统稳健可靠性设计的研究，是提升我国喷气织机设计水平发展的需要。基于上述原因，本课题以江苏万工集团生产的WG2000喷气织机为研究对象，通过对喷气织机机械．系统关键部件可靠性分析、运用，结合稳健设计、可靠性设计、优化设计、有限元等理论对其进行稳健可靠性优化设计，并进行实验研究，优化了其相关参数，部分研究成果即将应用到生产中。 本文通过对国内外喷气织机课题的调查研究，在综合它们的优缺点的基础上，提出了“基于稳健设计喷气织机关键零部件可靠性优化设计”研究课题。通过对喷气织机关键零部件的设计方法的研究构建了设计模型，然后利用有限元分析软件对其进行了仿真设计，最后通过实验对模型进行了优化，通过实验验证了本研究成果可以较大幅度提高喷气织机机械系统稳定性。本论文共分六章主要研究内容如下： 第一章首先通过对国内外喷气织机的发展现状及存在问题的分析研究，阐述了研究本课题的意义、机械系统可靠性关键技术及国内外稳健可靠性优化设计理论研究。结合我国产喷气织机关键零部件的设计情况，提出了基于稳健设计喷气织机关键零部件可靠性优化设计的课题，并指出了研究的主要内容。 第二章通过对喷气织机的工作机理的研究，探讨了影响机械系统稳定可靠性的原因及其关键零部件，找出其存在的问题，并提出了解决问题的基本思路与方法。 第三章通过对稳健性理论、可靠性理论、优化设计理论、有限元理论进行学习，提出了基于稳健可靠性优化设计综合设计方法，并构造了其数学模型。 第四章应用有限元分析软件，对喷气织机关键零部件进行动力学仿真，找出其问题所在。由于如筘座系统机构离心力和惯性力比较大而造成的系统不稳定，应用有限元分析软件对关键零部件进行优化设计，找出最优解。 第五章对本文所做的主要研究内容进行了总结和概括，并对实验研究优化的结果分析提出了不足和展望。本论文主要贡献： 1．通过对国内外喷气织机课题的调查研究，在综合它们的优缺点的基础上，提出了“基于稳健设计喷气织机关键零部件的可靠性优化设计”研究课题。 2．通过研究，构建了稳健可靠性优化设计综合设计模型,并给出了其数学模型。通过?元分析软件,对喷气织机关键零部件进行动力学仿真，找出其问题所在并对其进行优化设计，给出最优解及其稳健解。 3．通过对喷气织机关键零部件的实验的研究，部分研究成果即将应用到实际生产中，为该课题的深入研究提供了实验基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1喷气织机的发展概况

1.2.2设计理论的研究现状

1.3本课题主要研究内容

1.4本章小结

第二章喷气织机及其关键零部件的研究

2.1喷气织机的概述

2.2打纬机构工作机理

2.2.1打纬机构的工艺要求

2.2.2四连杆打纬机构的分类

2.2.3四连杆打纬机构的筘座运动分析

2.2.4四连杆打纬机构的力学分析

2.3存在问题及拟解决方法

2.4本章小结

第三章稳健性可靠性优化设计综合

3.1稳健设计理论

3.1.1稳健设计基本概念

3.1.2稳健设计基本原理

3.1.3现有稳健设计方法

3.2可靠性理论

3.2.1可靠性的基本概念和发展概括

3.2.2可靠性指标和可靠度

3.2.3可靠度的数值计算方法

3.3优化设计理论

3.3.1优化设计的基本概念

3.3.2优化设计的方法与步骤

3.3.3优化设计与CAE

3.3.4有限元分析的基本步骤及表达式

3.4软件介绍

3.4.1 MOTIONVIEW

3.4.2 HYPERMESH

3.4.3 OPTISTRUCT

3.4.4 HYPERSTUDY

3.5稳健可靠性优化设计方法综合

3.5.1稳健可靠性优化设计的基本概念

3.5.2稳健可靠性优化设计模型

3.6本章小结

第四章织机关键零部件综合优化设计仿真

4.1综合优化设计步骤

4.2动力学仿真及有限元分析

4.2.1筘座系统的几何模型

4.2.2建模

4.2.3运动学、动力学分析结果

4.2.4有限元分析

4.3拓扑优化设计分析

4.4结构优化设计

4.4.1结构优化条件

4.4.2优化分析

4.5平衡块不止的稳健可靠性研究

4.5.1稳健性研究

4.5.2尺寸误差的可靠性分析

4.5.3平衡块布置的DOE和可靠性分析

4.6本章小结

第五章总结与展望

5.1总结

5.2问题与展望

5.2.1稳健可靠性理论的展望

5.2.2喷气织机的问题与展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢