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喷气织机双侧四连杆打纬机构动态分析

作　者: 陈静
导　师: 冯志华
学　校: 苏州大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 双侧四连杆打纬机构动态静力分析柔性多体系统动力学动态性能扭转振动响应参数分析
分类号: TS103.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着生产的发展，喷气织机在纺织机械中所占的比重越来越大。与传统织机相比，喷气织机的转速有了很大的提高，而且随着各部件的不断更新，转速还有提高的潜力。准确分析和预测高速运转时织机的动态性能，是织机改进设计的重要依据。据此，本文对喷气织机的主要部件—双侧四连杆打纬机构进行动态分析。传统的动态静力分析是在假设所有构件为刚性体的情况下展开的。本文首先采用该假设建立了打纬机构的刚体运动学与动力学模型，分析了实际工况下现有机型的筘座运动性能及其对打纬工艺的影响，以及机构的主要动力性能如运动副反力、输入力矩、摆动力／力矩随输入转角的变化规律等。并讨论了输入转速、空心主轴内径和幅宽这三个参数的变化对动态性能的影响，结果表明，随着转速的提高，筘座运动的速度、加速度以及加速度的波动增大，在提高打纬力的同时，允许引纬的时间减少，运动副反力、输入力矩、摆动力矩等随着转速的提高迅速增大，动力性能恶化严重，而空心主轴内径以及幅宽的变化对机构动态性能的影响较小。相对而言，刚体动力学模型适用于中、低速织机，在转速较高时，必须计入构件的弹性变形而对机构进行弹性动力学分析。论文随后考虑了打纬机构中主要弹性构件—空心主轴和摇轴的扭转变形情况，结合有限单元法，在对弹性体进行单元划分后，建立了机构的多自由度动力学模型。这种建模方法不仅计入了构件的变形，还考虑了变形与机构大范围刚体运动的相互耦合，因此更能反映整个机构的动态特性。对机构的微分—代数混合动力学方程组，本文在采用最小未知量法将其转化为微分方程后，根据自适应Runge-Kutta算法，自编程序对动力学方程进行了数值求解，并计算了工况转速下机构的各阶固有频率。后引入结构阻尼以近似机构的实际阻尼，通过分析不同阻尼下的节点扭转振动响应考察阻尼对机构动态响应的作用，并对工况下有阻尼机构各节点的稳态扭转角度、角加速度对打纬工艺的影响进行分析，结果表明，空心主轴和摇轴的扭转变形对现有机型幅宽方向打纬运动的同步性和打纬力影响很小。另外，为了给弹性假设下的打纬机构动态设计提供参考，本文对机构参数改变时的节点扭转角度和角加速度进行计算，计算结果说明，高速情况下扭转变形对机构的动态性能有较大程度的恶化，而空心主轴内径

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-22
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 打纬机构简介  11-16
    1.2.1 打纬机构的分类  11-15
    1.2.2 喷气织机四连杆打纬机构的特点  15-16
  1.3 柔性多体系统动力学进展  16-19
    1.3.1 柔性多体系统动力学建模  17-18
    1.3.2 柔性多体系统动力学方程的数值解法  18-19
  1.4 机械系统的结构动态设计  19-20
  1.5 本文的主要工作  20-22
第二章打纬机构刚体运动学与动力学分析  22-36
  2.1 基本数据计算  23-25
    2.1.1 牵手质量计算  24
    2.1.2 牵手质心计算  24
    2.1.3 牵手转动惯量计算  24-25
  2.2 运动学分析  25-27
    2.2.1 运动学模型的建立  25-26
    2.2.2 运动性能分析  26-27
  2.3 动力学分析  27-31
    2.3.1 动力学模型的建立  27-29
    2.3.2 动力学分析  29-31
  2.4 机构参数分析  31-34
    2.4.1 输入转速对动态性能的影响  31-33
    2.4.2 空心主轴内径对动态性能的影响  33
    2.4.3 筘幅对动态性能的影响  33-34
  2.5 结论  34-36
第三章打纬机构柔性多体动力学分析  36-66
  3.1 柔性多体系统动力学简介  36-43
    3.1.1 柔性体上任意一点的位置描述  36-38
    3.1.2 拉格朗日乘子法  38-39
    3.1.3 柔性体的动能和应变能  39-42
    3.1.4 作用在柔性体上的广义主动力  42
    3.1.5 柔性多体系统动力学控制方程  42-43
  3.2 打纬机构柔性多体系统动力学建模  43-55
    3.2.1 有限单元划分  44-46
    3.2.2 打纬机构各部分的质量矩阵和刚度矩阵  46-50
    3.2.3 约束方程  50-51
    3.2.4 打纬机构动力学控制方程  51-52
    3.2.5 动力学控制方程的数值解法和程序组织  52-55
  3.3 打纬机构动态性能分析  55-61
    3.3.1 固有频率  56-57
    3.3.2 动态响应分析  57-61
  3.4 机构参数分析  61-64
    3.4.1 输入转速对动态响应的影响  61-63
    3.4.2 空心主轴内径对动态响应的影响  63-64
  3.5 结论  64-66
第四章筘座加速度的测量  66-74
  4.1 筘座加速度的测量方法  66-69
    4.1.1 传感器  66
    4.1.2 加速度计的测振原理  66-67
    4.1.3 测量方法与设备  67-69
  4.2 测量结果分析  69-74
第五章总结与展望  74-76
  5.1 全文总结  74-75
  5.2 工作展望  75-76
参考文献  76-79
作者在攻读硕士学位期间撰写的论文  79-80
附录1  80-93
附录2  93-94
附录3  94-96
致谢  96

喷气织机双侧四连杆打纬机构动态分析

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