共軛凸輪引緯機構(gòu)參數(shù)反求及動力學(xué)分析.pdf

1、引緯機構(gòu)是劍桿織機中最為關(guān)鍵的組成部分之一，其設(shè)計直接影響劍桿織機的制造性能。國內(nèi)劍桿織機的設(shè)計制造與國外有較大差距，為提高我國織機產(chǎn)業(yè)的競爭力和自主創(chuàng)新能力，本文對共軛凸輪引緯機構(gòu)做了運動學(xué)、剛體動力學(xué)、彈性動力學(xué)分析等研究，并對關(guān)系密切的打緯機構(gòu)進行了一定的分析。具體內(nèi)容如下：
　　1）本文首先建立了共軛凸輪引緯機構(gòu)的運動學(xué)模型，并利用MATLAB GUI編寫了該機構(gòu)運動學(xué)仿真界面，通過導(dǎo)入已有的共軛凸輪輪廓線參數(shù)，并設(shè)置各個

2、機構(gòu)參數(shù)，輸出劍桿的位移、速度、加速度以及躍度等的運動學(xué)特性曲線。通過仿真，得到了機構(gòu)中包含的四桿機構(gòu)的兩個搖桿以及連桿尺寸分別變化時的運動學(xué)圖譜。通過分析，選出了其中最適合設(shè)計時定義為長度可變的零部件，并將其作為調(diào)整劍桿最大位移的機構(gòu)可變部件。選擇齒輪端搖桿可變，通過圖譜優(yōu)選，得出齒輪端搖桿較適合的桿長范圍。
　　2）本文對引緯機構(gòu)中的共軛凸輪進行了光順處理。由于在MATLAB仿真以及在UG仿真中得到的運動學(xué)曲線并不光滑，考慮到

3、所掌握共軛凸輪資料僅為較少的型值點，為得到較光滑的運動學(xué)曲線對共軛凸輪進行了光順處理。由于共軛凸輪的特殊性，為保證其共軛精度，只考慮凸輪輪廓線的光滑程度這一條件并不能得到很好的結(jié)果。因此本文采用三次樣條插值的方法對共軛凸輪的升程/回程曲線進行了插值求解，得到較多型值點后再利用CAD中NURBS（非均勻有理B樣條）對型值點進行了擬合，得到光滑的凸輪輪廓線。通過UG建模并仿真證明了該種方法的有效性。同時文中還通過相對運動的關(guān)系利用主凸輪求解

4、了副凸輪。
　　3）本文對共軛凸輪引緯機構(gòu)中劍桿的加速度進行設(shè)計，基于修正梯形加速度曲線，利用三次樣條曲線光滑連接相鄰的直線段，并在設(shè)計過程中保證劍桿在達到位移最大值時加速度為零。求解劍桿的位移、速度以及躍度隨凸輪轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律后，基于建立的運動學(xué)模型，利用反轉(zhuǎn)法以及包絡(luò)公式反求得到共軛凸輪輪廓線的型值點。在UG中建立共軛凸輪引緯機構(gòu)的三維模型以及反求得到的共軛凸輪，通過仿真驗證反求方法和結(jié)果的正確性。
　　4）基于凸輪機構(gòu)

5、的受力分析，求解滾子切向運動的速度與加速度的乘積與輸入力矩之間近似成正比的關(guān)系，并將結(jié)論推廣到共軛凸輪引緯機構(gòu)中。利用UG仿真功能求解劍桿運動的速度、加速度以及輸入力矩，并將結(jié)果經(jīng) MATLAB處理驗證了劍桿速度和加速度乘積與共軛凸輪軸輸入力矩之間的關(guān)系。利用UG的測量功能，在對所有零件的密度賦值后，對已經(jīng)建立好的機構(gòu)中的各個零件求解其質(zhì)量以及轉(zhuǎn)動慣量等。利用在反求中所求的劍桿速度以及加速度，求解整個機構(gòu)總能量變化規(guī)律與劍桿能量變化規(guī)律

6、之間的關(guān)系，并通過求解獲得劍桿速度加速度乘積與共軛凸輪軸輸入力矩之間的關(guān)系。結(jié)論得到驗證后，利用該結(jié)論，通過對修正梯形加速度曲線的重新設(shè)計，對該機構(gòu)進行考慮輸入力矩的優(yōu)化。
　　5）分析共軛凸輪引緯機構(gòu)的運動特點，基于集中參數(shù)法對該機構(gòu)進行彈性動力學(xué)建模，得到該機構(gòu)的彈簧-阻尼-質(zhì)量模型。忽略其中的阻尼，利用能量不變原理去除其中的傳動比將模型簡化。利用牛頓第二定律建立質(zhì)量單元的振動方程，并將其串聯(lián)得到多自由度系統(tǒng)振動方程。利用頻率