偏心圆--非圆齿轮行星轮系引纬机构的设计与试验

摘要

纺织工业是我国的基础制造工业之一，剑杆织机性能优异，市场占有率高，引纬机构是剑杆织机五大核心机构之一，织机主轴通过引纬机构的作用，把匀速旋转变换成引纬剑头循环往复运动，编织成纬纱。引纬机构种类很多，其中变螺距螺旋传动、共轭凸轮引纬机构以及空间四连杆等这几种引纬机构属于最为常见的引纬机构，然而此类引纬机构的知识产权在国外，所以我国织机行业发展受到了很大的限制。本论文提出的剑杆织机偏心圆一非圆齿轮行星轮系引纬机构，这种引纬机构属于当代新型的引纬机构，通过对剑杆织机偏心圆-非圆齿轮行星轮系引纬机构进行建模、优化，再通过虚拟仿真对引纬机构性能进行了验证，论文的主要研究内容如下:　　1)以引纬剑头理想的运动规律为研究方向，分析剑杆引纬工艺加工流程，选用以三次厄尔米特插值多项式为过渡段的加速度曲线，引纬剑头的速度通过积分获取，将位移曲线设置为理想运动曲线，该规律曲线不仅满足剑杆引纬工艺要求，且具有良好的运动特性。　　2)构建数学模型:用MATLAB语言编写，采用运动仿真软件进行反求设计，建立反求数学模型，通过仿真软件计算非圆齿轮行星轮系引纬机构的主要参数，以及非圆齿轮节曲线因参数而受到的影响。剑杆织机在人机交互的作用之下，经过不断地优化，工艺参数符合机构运行的需求，非圆齿轮节曲线通过反求获得，校核时符合条件。　　3)构建动力学模型，使用动力学方程序列求解法计算各铰链点和轮齿啮合处的受力情况，并编制了非圆齿轮行星轮系动力学分析软件;针对满足引纬机构运动要求的不同工艺参数和机构参数，进行动力学分析比较，得到了一组满足引纬工艺要求且具有较好动力学特性的工艺参数和机构参数。　　4)借助于ABAQUS软件，通过非圆齿轮接触强度的计算公式推导计算，用有限元进一步计算非圆齿轮的触碰情况，应用该强度计算公式对椭圆齿轮和非圆齿轮进行强度校核，结果表明该引纬机构设计所选用的齿轮强度满足强度需要。　　5)使用虚拟样机技术（即ADAMS技术）建立引纬机构的三维模型，并进行装配与仿真，仿真结果表明论文建立的引纬机构运动学模型的正确性;最后进行样机的研制与试验，试验结果表明该引纬机构能满足剑杆引纬工艺要求。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1论文的研究背景与意义

1．2非圆齿轮行星轮系引纬机构及其国内外研究现状分析

1．2．1非圆齿轮行星轮系引纬机构介绍

1．2．2非圆齿轮行星轮系引纬机构国内外研究现状分析

1．3当前存在的问题及发展趋势

1．4论文的主要研究内容与研究路线

1．4．1论文的主要研究内容

1．4．2论文研究技术路线

1．5本章小结

第二章偏心圆-非圆齿轮轮系引纬机构运动学反求建模与仿真实现

2．2偏心圆-非圆齿轮行星轮系反求数学模型的建立

2．3引纬机构反求设计与运动仿真软件的开发

2．4偏心圆-非圆齿轮行星轮系引纬机构设计与仿真软件应用

2．4．1椭圆齿轮偏心率的影响情况

2．4．2放大轮系总传动比的影响情况

2．4．3剑轮半径对非圆齿轮节曲线的影响分析

2．5主要机构参数的确定

2．6本章小结

第三章偏心圆-非圆齿轮行星轮系引纬机构动力学建模与仿真分析

3．1．1主动椭圆齿轮的受力分析

3．1．2从动椭圆齿轮和主动非圆齿轮的受力分析

3．1．3从动非圆齿轮的受力分析

3．1．4行星架的受力分析

3．2求解动力学方程顺序

3．3非圆齿轮行星轮系的动力学求解结果与分析

3．4本章小结

第四章齿轮接触强度的计算与有限元分析验证

4．1齿轮失效主要形式

4．2非圆齿轮啮合接触应力计算理论

4．3．1齿轮网格划分

4．3．2齿轮动态啮合接触设置

4．3．3边界约束与载荷工况

4．4齿轮接触强度计算结果与分析验证

4．4．1有限元计算设置与求解

4．4．2有限元结果分析

4．4．3理论公式计算与abaqus分析结果对比

4．5本章小结

第五章偏心圆-非圆齿轮行星轮系引纬机构的3D建模、虚拟仿真及试验

5．1非圆齿轮行星轮系引纬机构的三维建模与虚拟装配

5．1．1椭圆齿轮和非圆齿轮三维模型的建立

5．1．2引纬机构其他零件三维模型的建立

5．1．3引纬机构三维模型的装配

5．2引纬机构的虚拟样机仿真

5．2．1 ADAMS虚拟样机试验方法简介

5．2．2引纬机构的虚拟样机试验

5．3引纬机构虚拟样机试验结果分析

5．4本章小结

第六章总结与展望

6．1结论

6．2进一步研究工作的展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢