变形空间连杆式引纬机构运动弹性动力学分析

摘要

引纬机构是剑杆织机最关键的组成部件之一，剑杆织机的引纬质量直接决定着织物的质量和织机的档次。目前，国产高档织机由于引纬机构设计与制造方面的缺陷，与世界先进织机仍有不小差距。因此探讨高速引纬机构各项性能，对改善国产织机竞争力和自主创新能力尤为迫切。
　　基于国内较为落后的高性能织机的现状，本文通过理论进行分析，通过虚拟样机进行检验，对变形空间连杆式引纬机构进行运动学分析，刚体动力学分析及运动弹性动力学分析。主要成果和工作如下:
　　1)建立变形空间连杆式引纬机构的运动学模型，用MATLAB软件对其进行运动学仿真，生成了剑带运动特性曲线，同时考虑了摆动偏角和转速对剑带运动特性影响，得出了最优的偏角范围为28°～32°和最佳的主轴转速为400n/min～600n/min，同时列出了各中间变量表达式，作为运动弹性动力学的输入变量。
　　2)利用Pro/E软件建立可变空间连杆式引纬机构的三维实体模型，导入ADAMS软件中，并根据机构的实际运行环境添加约束，在模型验证完毕后进行刚体动力学仿真，得出ADAMS仿真坏境下的运动曲线，与运动学的运动特性曲线对比，并作为柔性动力学仿真剑带误差曲线的参照。
　　3)通过考虑构件的柔性，在ANSYS中生成构件中性文件，导入ADAMS中替换相应的刚性件，进行刚柔耦合模型的动力学仿真，得到运动曲线与对应的刚体动力学运动曲线相减，进而得到剑带误差运动曲线图谱。以此方法分别分析了单独改变摆动叉架材料，单独改变织机主轴转速和同时考虑摆动叉架和空间轴承柔性对剑带输出特性的影响。
　　4)利用有限元的方法对引纬机构空间机构部分进行弹性动力学分析，先建立梁单元的运动微分方程，通过坐标变换和各单元质量矩阵和刚度矩阵的叠加组合，生成整个空间四杆机构相对整体坐标系的运动微分方程，采用运动静力分析和QDA的计算方法，通过机构运动的传递，把构件的柔性误差传递到末端剑带，在MATLAB中进行编程，得到剑带的运动误差曲线图谱。然后通过改变偏角Y和曲柄长度，得到二者分别对末端剑带的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外剑杆织机的发展现状

1．2．1 国外剑杆织机的发展现状

1．2．2 国内剑杆织机的发展现状

1．3 空间连杆式引纬机构的发展现状

1．4 连杆弹性动力学研究现状

1．5 本文研究的主要内容

第二章 变形空间连杆式引纬机构运动学分析

2．1 剑杆织机引纬机构简介

2．1．1 变螺距螺旋传动引纬

2．1．2 共轭凸轮引纬

2．1．3 空间连杆式引纬

2．1．4 变形空间连杆式引纬

2．2 变形空间连杆式引纬机构运动学建模

2．2．1 机构位移分析

2．2．2 机构速度分析

2．2．3 机构加速度分析

2．3 引纬机构运动轨迹求解

2．4 参数变化对剑头运动特性的影响

2．5 本章小结

第三章 刚柔耦合动力学仿真

3．1 联合仿真的优势

3．2 建立柔性体的方法

3．3 中性文件的生成

3．4 ANSYS-ADAMS联合仿真的步骤

3．5 变形空间连杆式引纬机构刚体动力学仿真

3．5．1 自由度的计算

3．5．2 引纬机构三维模型

3．5．3 ADAMS仿真模型的建立

3．5．4 刚体动力学仿真

3．6 基于变摆动叉架材料的变形空间连杆式引纬机构柔性动力学仿真

3．6．1 仿真条件

3．6．2 仿真结果与分析

3．7 基于变主轴转速的变形空间连杆式引纬机构柔性动力学仿真

3．7．1 仿真条件

3．7．2 仿真结果与分析

3．8 基于两构件柔性的变形空间连杆式引纬机构柔性动力学仿真

3．8．1 仿真条件

3．8．2 仿真结果与分析

3．9 本章小结

第四章 变形空间引纬机构运动弹性动力学分析

4．1 空间机构运动弹性动力学建模

4．1．1 单元坐标和系统坐标

4．1．2 坐标变换

4．1．3 位移插值函数

4．1．4 梁单元形函数

4．1．5 单元拉格朗日方程

4．1．6 单元广义力

4．1．7 系统运动方程

4．2 空间机构运动弹性动力学方程求解

4．2．1 运动弹性动力学求解方法

4．2．2 系统运动方程求解结果与分析

4．3 参数变化对剑头运动误差的影响

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果