考虑梭口因素的积极式凸轮开口设计

为协调复杂机织物对不同梭口的适应性,将共轭凸轮、平面杆组与织机开口系统的设计开发相结合,形成了一种适用于半开梭口织造的积极式凸轮开口构型。利用MatLab开发具有非对称静止时长的摆臂运动规律,有效延长下层经纱的静停时间;在机构设计、梭口分析和程序编译基础上,实现极坐标条件下的主凸轮理论廓线精确反求与压力角校核;通过路径跟踪仿真生成副凸轮理论廓线,构建基于ADAMS/View的共轭凸轮开口数字功能样机。研究结果表明:主、副凸轮与滚子之间具有良好的几何封闭接触,凸轮实际轮廓曲线达到理想共轭精度;综框运动规律与摆臂从动件高度匹配,可满足半开梭口对于下层经纱的长停要求。该设计对高速织机的梭口创新和形式改造具有重要借鉴。

旋转式电子多臂开口提选综凸轮协同反求与数值实现

针对高速电子多臂开口复杂的机械控制构成,通过旋转式多臂机的功能原理解析和数值运算,实现提综变速系统与选综控制单元驱动凸轮的协同设计。将摆线修正等速运动规律应用于滑块架回转输出,利用Matlab对提综共轭凸轮工作轮廓进行设计计算,结果显示:当滑块架预设停顿角度为25°时,主、副凸轮最大压力角约为40.8°,提综摆臂行程角约为41.2°,满足旋转变速模式下的提综工艺要求。采用“二分法”对提综与选综配合参数进行迭代计算,确定大转盘安全转角约为38.79°、选综凸轮升程角与回程角约为83°。根据选综机构条件及控制要求,构建基于五次多项式的摆杆运动规律,并在Matlab环境下计算生成选综共轭凸轮理论轮廓曲线。从数值分析层面验证了提选综凸轮的运动配合机制,为高精度电子多臂开口的协同设计与开发提供了一定理论参考。

基于平均应力修正的综框疲劳损伤分析及寿命预测

针对综框的高速特性和复杂承载状态,采用平均应力修正法对其疲劳特性进行仿真研究。文章在结构设计与负载估算基础上,通过ANSYS/WorkBench协同仿真环境实现了综框的有限元建模与静力分析。以基本S-N疲劳性能曲线为依据,构建基于nCode DesignLife的预定义疲劳项目仿真流程,探究正弦时间序列载荷作用下的综框疲劳行为。结果显示:铝合金综框失效状态为高周疲劳破坏(>2.6×105),其疲劳损伤主要发生在横梁两端局部区域,尤其是在弹簧悬挂处,集中分布有多个潜在失效危险域;铁质综框疲劳损伤覆盖区相对更大,且整体抗疲劳性能明显不及铝合金综框。可为实际工况下的综框疲劳寿命分析及损伤机理研究提供有力参考。

基于夹芯分层的碳纤维复材综框横梁仿真设计

为更好地适应现代织机的高速化发展要求,以一阶剪切变形理论为依据,将一种含夹芯分层的复材横梁应用于碳纤维综框技术升级。利用WorkBench/ACP模块开发复材横梁仿真模型,构建基于非对称纤维铺层的层压板设计方案,并通过配装铝合金板材对横梁结构进行强度加固。在考虑弹簧回综力和纱线张力影响的条件下,对复材横梁力学性能进行仿真分析。结果显示:复材横梁的自由振动模式以横向弯曲变形为主,应力集中区主要位于回综弹簧悬挂处;各纤维层的层间应力分布呈现一定对称性,靠近横梁两端区域的应力状态较为明显,而中间蜂窝芯材所受应力影响甚微;弹簧悬挂区各纤维层的失效顺序依次为0°、45°、-45°、90°;主应力S1是造成纤维层疲劳失效的主要因素。通过将夹芯分层与复材横梁结构设计相结合,有助于复合材料综框的轻量化实现与成本控制,为新型碳纤维综框的发展与性能提升提供了思路。

含夹芯分层复合材料综框的应力状态及失效机理

为提升织机开口系统工作效能,将层压板理论与复合材料综框设计相结合,以环氧碳纤维预浸布料与蜂窝芯材为制备原料,通过WorkBench协同仿真环境及其ACP模块构建非对称层压板铺层方案,开发了一种基于夹芯分层的碳纤维复合材料综框仿真模型。根据开口系统等效力学模型,对弹簧回综力、凸轮提综力及纱线张力进行分析计算,以此实现碳纤维综框的有限元建模与力学性能仿真(包括静态特性、层间正应力、破坏形式及失效次序等)。结果表明:在横梁与边梁连接区域存在较大应力分布,最大Von-Mises应力约113.7 MPa;在相同铺层工艺条件下,上横梁的纤维层间正应力明显大于下横梁;横向剪切应力对中间蜂窝芯材影响相对较小;正应力S 1、S 2是影响综框疲劳强度的重要因素;单块层压板纤维层的失效次序为:15428637,失效危险区最大逆储备因子约0.755,为复合材料综框的设计创新与技术应用提供了有力借鉴。

三维织机电子开口系统的研制

针对织造三维机织物对立体织机开口机构的特殊要求,研制了一种新型的电子开口系统,可使多层经纱形成多个清晰的梭口。这种开口系统采用PLC控制、伺服电动机驱动的方法控制立体织机的综框运动,使开口机构简化,提高立体织机开口系统的灵活性和可靠性。介绍了立体织机开口系统的总体设计、驱动系统的硬件配置以及控制软件的基本原理。同时分析立体织机的综框在3种运动规律驱动下的瞬态动力学响应特性,认为正弦加速运动是立体织机电子开口系统理想的运动规律。所研制的电子开口系统已应用于立体织机的开发。

织造过程中经纱所受摩擦作用分析

分析织造过程中经纱所受摩擦作用。通过分析织造过程中4个区域中经纱所受的摩擦作用以及不同组织织物在开口过程中经纱间的摩擦作用,认为:经纱所受的摩擦主要来源于开口过程中经纱与经纱之间的摩擦,而且主要是后部梭口的经纱间摩擦。使用多页综框织造时,运动的经纱与同层经纱间摩擦次数较多,在每次开口时经纱所受到的平均摩擦次数也较多;采用复列式综织造高密织物时,经纱要受到同页综框不同列综丝上经纱的摩擦,该摩擦易造成断头。要采取适当措施减小开口过程中经纱之间的相互摩擦,同时提高原纱质量和经纱织前准备质量,才能有效减少经纱断头。

经起花织物的设计与试织

介绍经起花织物的设计方法与试织要点。分析了普通经起花织物存在的问题;通过改变花经颜色、与其他组织配合、增加组织循环数等,丰富了经起花织物的设计;通过改变经纬纱线密度、原料等,改变了经起花织物的外观;以某四方连续纹样为例,介绍了纹样组织设计、色彩配置、织物CAD模拟、上机图等,并进行了试织,最终成功确定了黑底黄绿花经作为最佳设计方案。认为:试织的纹样色彩鲜明,花纹清晰,可以用于抱枕、包等装饰类产品。

综框模态频率优化设计

为了改进综框的动态特性,在SolidWorks软件中建立了综框参数化模型,利用Cosmos模块对综框进行模态分析,获得了固有频率和振型。以综框结构参数化设计为基础,采用多个设计变量对其进行模态频率优化设计,优化结果表明:将综框基频提高到30 Hz以上可以有效地抑制综框振动,使其动态特性得以明显改进。

新型碳纤维复合材料综框的铺层设计与动力学特性研究

为了提高织机车速,降低织造过程中的振动和噪声,将复合材料层合板应用于综框结构设计,给出了单层板的本构关系与力学计算方法。在ANSYS平台上设计了三种铺层方案,采用shell181单元模拟碳纤维复合材料的分层结构,计算出了不同分层方案的低阶固有频率和振型,并与铝合金综框作了比较。分析结果表明,采用6层非对称层合板结构(即铺层方案二)时,综框具有最佳动力学特性,不仅使综框基频提高了19.48 Hz,而且使其自重减轻了约26.82%,在实现轻量化设计的同时有效增强了综框的抗振性。

不同轴积极式共轭凸轮开口系统反求开发

为改善凸轮式开口的工艺性能和承载条件,开发了一种基于不同轴布置的新型共轭凸轮开口系统。在开口形式和结构功能分析基础上,利用MATLAB反求构建摆杆余弦加速运动规律和凸轮理论廓线,实现了压力角α和曲率半径ρ的动态计算。结果显示:最大压力角为10.7°,最小曲率半径为70 mm,符合凸轮传力特性和机构学设计要求。将齿轮传动、平面杆组与不同轴共轭凸轮相结合,设计建立了外置式共轭凸轮开口系统功能样机,运动学特性仿真分析结果表明:该开口系统可精确实现凸轮摆杆和综框的简谐运动规律,能够很好地满足平纹织物织造工艺要求,验证了反求设计思路的正确性与可行性,有利于积极式共轭凸轮开口的结构改造和设计创新。

多臂机旋转变速机构凸轮廓线建模与重构

为提高旋转式多臂机的运动可靠性,对其旋转变速机构凸轮廓线进行建模求解,并运用粒子群算法进行凸轮廓线重构。首先,研究了旋转变速机构凸轮廓线数学模型构建方法,确定综框运动特性的多项式表达;其次,建立求解旋转变速机构凸轮廓线数学模型,获得基于综框运动特性的凸轮廓线,并建立多臂机提综机构数字样机,进行验证分析;最后,运用粒子群算法进行凸轮廓线重构方法研究,依据所构建的凸轮廓线逆向分析系统重构凸轮廓线。结果表明:提出的旋转变速机构凸轮廓线的数学求解方法,可基于粒子群算法进行凸轮廓线重构,显著提高凸轮廓线中心对称度。

积极式和消极式凸轮开口机构的比较

从综框运动的稳定性和开口机构的受力情况分析 ,积极式开口机构优于消极式开口机构 ,而电子旋转式多臂机因品种适应范围广 ,是今后发展的方向。

一种外置式高速织机共轭凸轮开口设计

为减小凸轮与转子之间的磨损与接触应力,在机构学等价转化的基础之上,构建了一种基于双轴构造的新型外置式共轭凸轮开口系统。将余弦加速运动规律应用于摆杆从动件和综框驱动,在MATLAB环境下实现了凸轮理论廓线及其关键性能参数(α,R,ρ)的编程设计与动态计算,确定了合理的凸轮实际轮廓与转子半径。利用ADAMS/View建立了针对单页综框的功能样机仿真模型。动态仿真结果表明:摆杆的角运动与凸轮理论廓线设计预期一致,综框的位移、速度及加速度符合余弦加速运动规律。通过比例模型试制对开口系统动力性能进行实验测试,结果显示:凸轮提综和回综运动平稳可靠,纱线拉伸形变明显、梭口特征清晰,符合开口织造工艺要求,为高速凸轮开口系统的创新设计与性能改进提供了借鉴。

高速织机综框的动态特性分析与设计

综框是开口机构的主要工作部件,其动态性能的好坏会直接影响织机的正常工作。针对不同筘幅的综框,在SolidWorks软件中建立有限元模型,并计算求出综框的各阶模态振型,分析了其动态特性对织机的影响。提出了综框设计时改进其动态特性的措施和方法。

新型高速织机综框的动态设计

为了使综框适应高速织机的工作要求,针对不同幅宽的综框,在Solid Works软件中建立参数化几何模型,并分别在COS MOS Works和Ansys Workbench软件中对综框进行模态分析,计算获得综框的固有频率和振型.比较2种不同有限元算法求得的结果,分析综框动态特性对织机工作的影响,提出了改进综框动态特性的措施和方法.

基于弹簧回综的消极式凸轮开口仿真设计

针对以往基于钢丝与滑轮传力的凸轮提综的性能缺陷问题,将平面杆组、齿轮传动、拉伸弹簧与摆动滚子从动件盘形凸轮相结合,设计和开发了一种新型消极式弹簧回综凸轮开口机构。通过机构学分析、力学模型推导和经纱张力计算,确定了针对粗平布纯棉织物的回综弹簧刚度及初张力,建立了基于ADAMS/View平台的功能型仿真样机;考虑到真实工况下的开口承载情况,将由Step函数模拟的动态经纱张力加载至综框,有效地提高了综框升降过程的动力设计精度及可靠性;通过运动学、动力学仿真分析,验证了凸轮提综和弹簧回综的可行性。研究结果表明:在开口闭合过程中,综框行程约14.5 mm,凸轮摆杆角动程为12.4°,符合消极式凸轮开口工艺要求。

基于材料特性的综框专用件动态设计

综框是重要的纺织机械专用基础件。以230 cm幅宽综框为依据,利用APDL语言设计开发了传统材质综框和复合材料形态综框的建模程序。在此基础上,计算、分析和比较了木质、铁质、铝合金综框与碳纤维复合材料综框的固有频率及振动模式,并通过谐振响应分析获得了 X、Y、Z 方向的幅频响应曲线,确定了对综框危害较大的谐振频率及响应方向。结果表明:碳纤维复合材料综框的连续安全频率区间(0~87 Hz)明显高于传统综框,具有更优的动力学特性。验证了新型复合材料综框在动力学层面的先进性,为综框专用件的实践选型和织机系统的减振降噪提供了重要参考。

基于复合材料的综框结构设计与频率优化

将先进复合材料应用于综框结构设计,通过APDL语言编写了综框的参数化建模程序。利用Shell181单元模拟层压板分层结构,比较两种材质对综框动力学特性的影响。分析结果表明,相对于铝合金综框,碳纤维复合材料使综框前两阶模态频率分别增大了19.611 Hz和40.698 Hz,有效提高了综框的频率储备。以层压板铺层角度α和β为设计变量,采用随机搜索算法对综框进行频率优化设计,优化结果后,综框基频增大了7.69%,进一步增强了综框的抗振性,有利于织机车速的提高。

中国古代多臂织机再研究

中国古代多臂织机可加挂的综蹑数量,特别是《西京杂记》一书所载120蹑织机是否曾出现过,纺织史界的看法殊不一致。解析该类型织机的开口机构、机上经纱的拉伸变形,综蹑数量达到120时,织机仍能正常开口,《西京杂记》所载,来源有据,非不实之谈,故历史上应出现过120蹑织机。这种织机需二人联手操作,工效甚低,是多臂织机发展到极限的一种特殊机型,对提花机的发展有一定的积极影响。