织机开口共轭凸轮机构CAD系统的开发

摘要

开口机构是织机的关键部件，决定织机运动的平稳性和织物组织的品质。在当前的各类开口机构中，使用最广泛的仍属凸轮开口机构，包括消极式与共轭式凸轮开口机构，而共轭式凸轮机构由于其形封闭特征，有较好的抗冲击能力，适于现代织机的高速化发展，已逐渐取代消极式凸轮在开口机构中的应用。
　　 用于织机开口机构中的共轭凸轮机构，其共轭凸轮片需要随着织物组织的改变作相应的更换，而国内企业多采用国外引进的开口机构以提高自身产品的工作性能，并通过测量进行复制以降低后期的生产成本，但存在测量误差，且不利于新产品的开发。因此，为消化国外技术及提高自身产品竞争力，开发一个适应于织机凸轮开口机构的、且功能较全的CAD系统已成为一个亟待解决的问题。.本课题是在企业提出相关技术要求基础上所开发的适用于织机开口的共轭凸轮机构的CAD系统。首先介绍了该CAD系统的总体设计思路，接着分章论述了组成该系统的三个核心功能模块。第一个模块是对凸轮机构的反求设计，首先利用非均匀B样条的小波分析法实现凸轮廓线的光顺处理，然后利用机构分析法反求出凸轮机构的运动规律及运动角行程；第二模块是对机构参数的优化设计，采用了遗传算法作为优化设计的方法，通过机构的受力分析，建立以凸轮机构推程段的效率最大为目标函数的数学模型，以最大压力角、凸轮表面最大接触强度、凸轮廓线最小曲率半径及凸轮机构基本尺寸的边界条件为约束条件，实现凸轮机构参数的优化设计；第三模块是在前两模块设计基础对凸轮机构的正向设计，实现了根据机构从动件的运动规律求得主动件的运动规律，并根据许用压力角确定合适的凸轮机构参数，最终完成凸轮机构的自主设计。
　　 该系统是在WindowsXP平台下，用Visua.Basic.6.0及Matlab7.0集成开发而成的。论文对组成该CAD系统的三大模块的设计进行了较详细的介绍，接着，以企业提供的JA10型喷气织机开口机构为例，利用该系统实现了凸轮机构的反求设计及优化设计，并在两者的设计结果基础上，完成共轭凸轮机构的正向设计，最后通过对测量所得凸轮机构及设计所得凸轮机构组成的开口机构的运动仿真分析，证实了该系统的开发是正确的。

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 织机开口机构的种类

1.3 CAD技术的研究

1.4 国内外凸轮机构CAD的研究现状

1.4.1 国外凸轮机构CAD的研究现状

1.4.2 国内凸轮机构CAD的研究现状

1.5 课题的提出及主要工作内容

1.5.1 课题的提出

1.5.2 主要工作内容

第二章 共轭凸轮机构CAD系统的总体设计

2.1 系统开发工具介绍

2.2 共轭凸轮机构CAD系统的总体结构

2.3 系统的设计

2.4 小结

第三章 共轭凸轮机构的反求设计

3.1 主凸轮廓线光顺

3.1.1 常用光顺方法介绍

3.1.2 非均匀B样条小波光顺法的提出

3.1.3 三次非均匀B样条小波表示

3.1.4 三次非均匀B样条基函数表示

3.1.5 具有最小支撑区间的三次非均匀B样条小波基函数表示

3.1.6 曲线光顺

3.2 凸轮机构从动件运动角行程及运动规律确定

3.2.1 从动件运动角行程确定

3.2.2 从动件运动规律表达式求解

3.2.3 从动件运动规律确定

3.3 反求设计流程

3.4 小结

第四章 共轭凸轮机构的优化设计

4.1 凸轮机构传动效率求解

4.2 凸轮机构优化模型建立

4.2.1 设计变量选择

4.2.2 目标函数的确定

4.2.3 约束条件的确定

4.3 优化方法选择及算法实现

4.3.1 常用优化方法介绍

4.3.2 遗传算法的原理及优化的实现

4.4 小结

第五章 共轭凸轮机构的正向设计

5.1 高速凸轮机构的判定

5.2 共轭凸轮开口机构动力学模型建立

5.3 织机凸轮开口机构常用从动件运动规律

5.4.主动件运动规律的设计

5.5 共轭凸轮机构基本尺寸设计

5.5.1 压力角选择

5.5.2 基本尺寸设计

5.6 共轭凸轮机构设计

5.6.1 共轭凸轮机构的设计方法

5.6.2 共轭凸轮理论及实际廓线设计

5.7 共轭凸轮机构正向设计流程

5.8 小结

第六章 软件应用及机构运动仿真

6.1 软件应用

6.1.1 共轭凸轮机构的反求设计

6.1.2 机构参数优化设计

6.1.3 共轭凸轮机构的正向设计

6.2 共轭凸轮开口机构的运动仿真

6.2.1 Pro/Engineer及ADAMS介绍

6.2.2 共轭凸轮开口机构运动仿真分析

6.3 小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

附录一

致 谢

攻读学位期间的研究成果