TS4-EL高速经编机成圈机构的研究与分析

摘要

经编作为针织行业中的一个重要分支，近年来规模不断扩大，是纺织工业中发展最快的产业之一。而高速化是经编发展的主要方向，但随着经编机编织速度的提高，在成圈过程中成圈机件的运动配合问题和成圈的动力学问题更为突出，造成经编机的运动稳定性不高。成圈机构是经编机编织过程中的关键部件，运行速度高，而且对精度要求也极高，这就要求成圈过程的振动小。本课题主要通过对成圈机构的实体建模，应用弹性动力学方法，实现成圈机构的仿真研究。
　　本课题在TS4-EL高速经编机成圈机件结构与成圈原理分析的基础上，对成圈机构进行弹性动力学研究;基于SolidWorks实体建模技术和ANSYS运动仿真技术，对成圈机构进行建模与仿真研究;应用高速摄影技术和Matlab数据处理功能，获得各成圈机件的位移、速度、加速度的曲线。实验测试结果验证了成圈机构理论分析的正确性，为成圈机构的优化设计提供了理论依据。论文的主要研究内容有:
　　(1)基于对TS4-EL高速经编机成圈机构的结构和成圈原理的深入研究，采用矢量分析法对成圈机构进行了运动分析，得到运动规律，分析了槽针、针芯、沉降片以及梳栉间的运动配合关系，计算得到关键工艺点和各机构的运动参数，为后续建模和仿真研究提供了准确数据。成圈关键工艺点参数:槽针最大成圈动程为13.75mm，针芯最低起针点离槽针最低起针点距离为3.25mm，针芯的最大位移为9.23mm，沉降片最大位移为4.06mm，导纱梳栉最大位移为11.25mm。
　　(2)论文研究了电子梳栉横移机构的结构、作用原理，通过对横移机构的受力分析和建模研究，分析影响梳栉横移稳定运行的因素，提高成圈过程的运动平稳性。
　　(3)针对经编机在高速运动情况下，成圈机构会产生一定的塑性形变，引起机构运动稳定性降低的问题，本文应用弹性动力学分析方法对各成圈连杆机构进行分析，建立了高速经编机成圈机构的动力学模型，为后面的建模研究做好基础。
　　(4)在机构弹性动力学分析的基础上，采用自底向上的SolidWorks建模方法对各成圈机构进行建模，实现对槽针连杆机构、针芯连杆机构、沉降片连杆机构以及梳栉连杆机构的建模，并将模型导入到ANSYS中，通过结构参数的定义和网格的设置对成圈机构进行运动仿真，得到成圈机构的运动曲线，即位移、速度和加速度曲线。其中槽针速度最大为2.756m/s，加速度最大为-407.68m/s2;针芯速度最大为2.243m/s，加速度最大为-323.34m/s2;加速度最大为-308.54m/s2。
　　(5)采用高速摄影技术和运用图像处理技术，得到成圈机构的位移、速度、加速度运动曲线。通过对比与ANSYS仿真曲线，验证了成圈机构建模研究的正确性。
　　论文通过对高速经编机成圈机构的工艺与动力学研究，实现了成圈机构的数学建模和仿真研究，准确地反映了高速经编机成圈机构的运动状况，为优化设计经编机的成圈机构提供了理论依据。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外经编机技术现状的研究

1．2．1 国外技术研究的现状

1．2．2 国内技术研究的现状

1．3 论文研究的主要内容

1．4 论文研究的目的意义

第二章 经编机的结构与成圈原理分析

2．1 成圈机构结构的组成

2．1．1 TS4-EL高速经编机主要设计参数

2．1．2 槽针和针床结构特点的分析

2．1．3 沉降片结构特点的分析

2．1．4 导纱针结构特点的分析

2．1．5 成圈机件的相互配置

2．2 成圈机构的运动过程与成圈原理分析

2．2．1 成圈工艺分析

2．2．2 成圈原理的分析

2．3 成圈机构的运动配合

2．4 本章小结

第三章 电子梳栉横移系统的研究

3．1 梳栉横移机构的种类

3．1．1 机械式梳栉结构

3．1．2 电子组合式梳栉横移机构

3．1．3 全电子式梳栉横移机构

3．2 电子梳栉机构的工艺分析

3．2．1 梳栉横移机构的控制系统

3．2．2 梳栉的横向移动

3．2．3 梳栉横移机构横移特点

3．3 梳栉横移机构的机构建模研究

3．3．1 横移机构的运动分析

3．3．2 梳栉横移机构的动力学建模

3．4 本章小结

第四章 成圈机构动力学分析与建模研究

4．1 成圈机构动力学分析

4．1．1 型函数和广义坐标

4．1．2 梁单元的动力学微分方程

4．2 SolidWorks建模技术的应用与方法

4．2．1 Solidworks的应用

4．2．2 SolidWorks主要建模方法

4．3 成圈连杆机构Solidworks的建模

4．3．1 成圈机构建模过程

4．3．2 成圈机件零件库的建立

4．3．3 各成圈机件实体建模的建立

4．3．4 曲柄连杆的建模

4．3．5 装配设计与实现

4．4 梳栉横移机构的SolidWorks建模

4．5 本章小结

第五章 成圈机件的运动仿真研究

5．1 有限元的应用

5．2 成圈机构仿真分析

5．2．1 ANSYS有限元分析方法

5．2．2 成圈机件导入ANSYS

5．3 成圈机件仿真技术处理

5．3．1 仿真前数据准备

5．3．2 曲柄连杆载荷的确定

5．3．3 杆机构运动参数的确定

5．3．4 曲柄边界条件的确定

5．3．5 仿真前网格划分

5．4 求解参数设置

5．4．1 运动参数的设置

5．4．2 离心力加载

5．4．3 扭矩的加载

5．5 求解结果

5．6 本章小结

第六章 实验测试与结果分析

6．1 实验测试原理

6．1．1 高速摄影技术

6．1．2 高速实验测试方案的制定

6．2 测试方法

6．2．1 实验仪器

6．2．2 经编机实验参数

6．2．3 实验操作方法

6．2．4 实验测试结果

6．3 实验结果分析

6．4 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢