A STUDY ON THE DYNAMIC RESPONSE OF CAM BEAT-UP MOTIONS FOR RAPIER LOOMS

Based on the requirements of the two-phase rapier loom’s beat-up system characteristics, the dynamic responses of its beat-up system to three different types of cam input motion are studied in this paper. Also, their corresponding analytical comparisons are made. At the end of the paper, the authors put forward a proposal of new type cam beat-up motion for future practice.

间隔织物双剑杆织机平行打纬机构箱体的振动分析

针对双剑杆织机共轭凸轮与四连杆组合的平行打纬机构箱体随着织机转速的提高产生强烈振动,影响打纬精度和可靠性的问题,采用理论分析与虚拟仿真结合的方法对打纬机构及箱体进行动应力和振动特性研究。建立了平行打纬机构的动态静力分析方程,运用ADAMS软件对机构进行多体动力学仿真,求解箱体所受的支反力;构建箱体—弹簧阻尼—柔性基础的系统模型,分析箱体在竖直方向的受迫振动,并在仿真过程中探索减小箱体振动的方法。研究结果表明:摆臂轴孔处箱体所受支反力峰值最大,打纬推程阶段箱体的受力最为集中;当凸轮轴转速为260 r/min时齿轮啮合频率与箱体一阶固有频率相等,会产生共振,应避免使用这一转速工作;箱体在竖直方向上产生周期性振动,增加螺栓个数和附加动力减震器有助于改善箱体的振动特性,振幅分别减少38%和23%。

受限空间下打纬机构力矩平衡分析及其调控策略

针对打纬机构惯性打纬力与打纬阻力不平衡造成的不利影响,建立打纬机构的力学模型,以四连杆打纬机构为例,确定打纬机构结构方向的调节方法,考虑空间受限情况进行定量仿真分析,对比分析不同调节方案对驱动力矩和输出力矩的影响,并分析不同杆长设计参数带来的运动特性。仿真结果表明:通过增设平衡构件和改变杆长比例可以有效地调控惯性打纬力;当打纬力不足时,转动惯量与角加速度后打纬力矩分别提升了约14.5%与3%,共同调节提升约17.8%;当打纬力过大时,通过尺度调节后力矩降低了约7.6%;转动惯量和角加速度是惯性打纬力的主要控制变量,通过调节这两个变量可满足不同条件下的织造工艺需求,并为打纬机构尺度及结构设计提供理论参考。

基于多变量设计的打纬筘座急回特性分析及优化

为改进筘座后摆急回特性,通过打纬原理分析与机构学推演,提出了一种针对牵手栓最大曲线位移S_(m)的优化数学模型。利用构件长度(l_(c)、l_(h)、l_(r)、l_(f))和曲柄转角α构建多变量设计空间,实现了短牵手四连杆打纬的参数化功能模型开发,并通过机构学仿真对其运动位姿与质心轨迹进行分析验证。实例研究结果表明,曲柄长度l_(c)和转角α对目标函数F(X)的敏感度影响更大,多变量(DV_1、DV_2、DV_3)耦合可有效增强打纬筘座急回特性的设计可塑性;当牵手栓最大曲线位移Sm增大至71.41 mm时,极位夹角θ和行程速比系数K分别被提高了10.96°和0.131,筘座急回运动效果得到明显提升。优化结果符合杆长条件和机构传动要求,有助于四连杆打纬系统的设计创新和性能改进。

碳纤维多层立体织物平行打纬构型的设计建模与仿真

为提升碳纤维立体织物各层打纬力分布的均匀性,通过机构串联对共轭凸轮与平面四连杆进行功能配置,设计了一种适用于多层立体织造的组合式平行打纬构型。根据修正梯形加速运动规律,在Matlab环境中对主、副凸轮理论廓线进行数值分析与编程反求,提出了适用于多层立体织物的打纬阻力计算方法,构建了基于Adams/View的高精度平行打纬系统数字化仿真模型,并针对其运动特性、共轭精度及接触碰撞等进行了动态模拟与分析。结果显示:钢筘在前死心位置(凸轮轴转角为72°时)附近能够很好地实现水平打纬运动;摇轴与摆臂具有较高的角运动匹配精度,且两者负角加速度在前死心处均达到瞬时最大,有利于同步打紧各层纬纱;当凸轮机构存在共轭间隙时,摇轴角位移、角加速度会产生明显的偏离与振荡,同时主、副凸轮与滚子之间亦存在高频次接触和碰撞,并将导致摇轴与筘座发生振动,不利于提升平行打纬动力精度。文章为高品质多层立体织物打纬构型的设计与应用提供了借鉴。

基于轮廓曲线修正的织机打纬凸轮设计及验证

为减轻织机在打纬前、后心产生的瞬时冲击,将一种修正梯形筘座摆动规律应用于共轭凸轮打纬工艺改进。在工艺分析和机构学设计基础上,利用Matlab构建基于正弦-直线-余弦组合的分段式从动件运动曲线,以此实现打纬共轭凸轮理论廓线反求开发。运算结果显示:主、副凸轮最大压力角分别约为20.6°和27.3°,符合凸轮与滚子接触传动许用条件。将理论廓线以三维坐标形式进行数据转化处理,在ADAMS/View环境下建立打纬共轭凸轮仿真模型,通过机构学仿真验证了筘座角位移、角速度及角加速度的工艺可行性。借助光固化3D打印工艺制作比例模型,试验结果表明:共轭凸轮动力传递平稳,纱线在打纬点附近与筘座发生明显接触和前移变形,打纬效果良好。

剑杆织机关键运动副间隙对打纬稳定性影响研究

为了减小打纬力波动幅度和运动副接触碰撞力,对打纬机构进行了运动学仿真和动力学分析。通过多目标正交试验得到了当前公差设计下不同间隙值对打纬机构运动性能的影响,并以此对共轭凸轮机构运动副间隙进行调整,提高了打纬机构的运动稳定性。

间隔织物用钢筘运动路径规划及驱动机构设计

为满足间隔织物打纬过程中钢筘运动轨迹和动态特性等需求,基于凸轮连杆组合机构研究钢筘运动路径规划、驱动机构设计及动态特性控制方法。建立基于刚体导引的钢筘驱动机构设计模型及基于傅里叶级数的钢筘运动特性控制模型,设计并仿真验证钢筘运动路径及其运动特性。结果表明:摇杆初始角位移是决定钢筘运动路径的重要参数,设计5组不同参数的钢筘驱动机构均可实现钢筘平行打纬,最小轨迹误差率为0.02%;构建的凸轮从动运动规律可平稳控制钢筘沿其运动路径往复运动,且在钢筘运动启停阶段有50°的近似静止时间,可增加开口角和引纬角,有利于提高织机转速和满足幅宽需求;调节负向加速度峰值可获得不同惯性打纬力,为打纬机构参数化设计提供理论参考。

弹性连杆对平行打纬机构前死心位置的影响

随着织机转速提高,共轭凸轮与四连杆组合的平行式打纬机构中的连杆构件会在惯性载荷的作用下变形加大,从而导致钢筘前死心位置与理想位置产生偏差,影响打纬精度。针对该问题采用虚拟仿真与实验结合的方法对机构进行研究,建立了平行打纬机构柔性连杆下的动力学模型,并运用ADAMS软件进行仿真,探究不同凸轮转速和连杆不同材料对钢筘前死心位置的影响,同时搭建实验平台对仿真结论进行验证。结果表明:凸轮转速对钢筘前死心位置的影响是非线性的,凸轮转速在180 r min以内钢筘的前死心位置稳定且偏差值较小。弹性连杆构件选用比刚度更大的材料有助于减小钢筘前死心位置偏差。研究结果可为高速共轭凸轮平行打纬机构的设计和优化提供参考。

喷气织机打纬机构用共轭凸轮设计

为了提升喷气织机织造性能,分析现有四连杆打纬机构、六连杆打纬机构、共轭凸轮打纬机构存在的问题,提出一种能满足不同幅宽、不同车速喷气织机需求的共轭凸轮打纬机构解决方案;介绍共轭凸轮外形及运动曲线,对比其与四连杆、六连杆的位移、速度、加速度、急跳(跃度)的曲线变化,分析后死心完全静止的大静止角凸轮和后死心主动摆动的大静止角凸轮存在的不足,参照连杆打纬设计出仿八连杆共轭凸轮打纬机构。指出:共轭凸轮打纬机构曲线流畅顺滑、无突变情况,可用于高速窄幅喷气织机;仿八连杆共轭凸轮打纬机构打纬,在后死心位置有约200°的相对静止角度,且织机运转1圈仅出现2次升降变化,加速度及跃度曲线顺滑、接近连杆机构打纬曲线,满足高速宽幅喷气织机更多引纬时间和更大打纬力的织造需求。

衬纬复合材料经编机推纬机构的设计

为了开发双轴向衬纬经编机、研究其中推纬机构的设计方法,文章分析了推纬工艺过程,发现推纬针有最后、最前和最高3个关键点位置,前后和上下运动位移,以及相对应的主轴转角要求。选用平面五连杆执行机构与两组并行的平面多连杆机构串联,构成两自由度平面多连杆推纬机构;采用矢量方程参数法求得执行机构的两个运动输入摆角,并据此采用图解反转法综合出第一、第二推纬机构的尺度;对设计的推纬机构进行运动仿真,得到推纬针运动轨迹、3个关键点坐标和对应主轴转角大小,前后、上下运动位移分别为19、7.7 mm,关键点坐标、主轴转角的误差均小于±5%,满足设计及工程应用要求。

高速共轭凸轮打纬机构柔性动力学分析

共轭凸轮打纬机构广泛应用于高速剑杆织机中,对其进行全面深入的动力学特性研究,将提升织机整体性能,提高生产效率。基于有限元法对打纬机构柔性构件进行有效离散化,为建立精确的动力学模型提供物理模型基础;应用Kane方程结合模态综合技术建立共轭凸轮打纬机构动力学模型,不仅形式简单,求解时也可大大节约计算资源。基于该动力学模型,分别对凸轮转速、打纬阻力、结构参数对动态响应的影响进行仿真。结果表明,转速提高和打纬阻力带来的机构变形不足以影响打纬性能,但转速变化对机构加速度影响明显。研究结果为改善各实际工况和结构参数下打纬机构的动态性能提供了依据,也为更精确地动态优化设计高速打纬机构奠定了理论基础。

剑杆织机柔性从动件共轭凸轮打纬机构动力学分析

针对剑杆织机共轭凸轮打纬机构因自身振动造成筘座角加速度偏差大,降低织造的质量,缩短共轭凸轮寿命的问题,对共轭凸轮打纬机构进行合理化简化后,采用Rayleigh-Ritz法对柔性从动件进行离散化处理,基于Lagrange方程建立了剑杆织机柔性从动件共轭凸轮打纬机构的动力学方程。运用Mat Lab软件对柔性从动件共轭凸轮打纬机构进行了动力学仿真分析,在仿真过程中通过改变打纬机构的结构参数探索减小打纬机构振动的方法。仿真结果表明,打纬机构在高速运动过程中柔性从动件产生的横向振动会导致筘座角加速度波动明显,提出了通过减小筘座脚质量来减小筘座角加速度偏差和机构振动的方法。

打纬过程及织造变量的研究

针对打纬阻力等织造变量的确定问题,通过对打纬过程纬纱的受力分析,给出所织纬前后侧经纱张力的关系式,建立了经纱对纬纱的弹性阻力、摩擦阻力和总阻力的表达式。基于现代织机的织造情况及织物和经纱的力学性能,建立织物和经纱的受力与形变方程,并把他们与所织纬前后侧经纱张力的关系式相联立,导出经纱张力、打纬阻力及经纱伸长量相对于所织纬位置的表达式。此外,依据已有实验资料,对经纱张力及打纬阻力等织造变量随所织纬位置的变化情况进行实例计算和分析,验证了计算式的准确性。

四连杆打纬机构的Fuzzy优化设计

设计更好地符合客观实际的四连杆打纬机构,在充分考虑各设计参数的模糊性的基础上,根据模糊方法学的基本理论提出一种模糊优化设计方法,采用使筘座的最大加速度最小,同时使筘座的行程速比系数最大的多目标优化方法,建立了该问题的模糊优化设计的数学模型,并对实例进行了计算与分析,获得最优的综合性能。

喷气织机打纬机构及墙板的振动特性

针对喷气织机四连杆打纬机构随着转速的不断提高会引起的强烈振动和噪音问题,采用理论分析、数值模拟和实验相结合的方法对打纬机构及墙板的振动特性进行研究。分析四连杆打纬机构的动力学特性,基于有限元法分析四连杆打纬力对织机墙板振动的影响,建立打纬机构的曲柄旋转角度与打纬力、织机墙板最大振动应力和加速度的关系,确定织机墙板上最大振动以及最大应力产生的位置。结果表明,墙板发生共振的频率约为44.5 Hz,与喷气织机主振频率非常接近,墙板的最大振动主要集中在打纬机构附近,而最大应力主要集中在墙板中部和下部,并非墙板的最大振动处。

碳纤维多层织机打纬机构运动学分析与尺度综合

针对碳纤维多层织造过程中各层纬纱受力一致性需求,提出基于无急回特性曲柄摇杆机构串联的转动-转动-移动副(简称RRP)型基本杆组的轴向六连杆打纬机构,并给出刚体导引与机构几何关系相结合的尺度综合方法。在考虑钢筘极限位置和力传递性能的情况下,优化设计打纬机构,确定合理的机构尺寸和传动角。运动学仿真结果表明:钢筘极限位置和打纬动程的误差率均为0.06%,且在前死心时钢筘打纬加速度大,在后死心附近加速度变化较小,利于厚重织物打紧和机器降噪。轴向六连杆打纬机构驱动钢筘垂直作用于碳纤维多层织物的各层纬纱,受力均匀,其尺度综合方法为考虑织造工艺、运动学性能和机构尺寸等特定要求的打纬机构设计与优化提供一定的理论参考和实验数据。

共轭凸轮打纬机构运动精度分析

为了解决国产织机可靠性、稳定性较差,织机速度、运动精度有待进一步提高等问题,借鉴摆动凸轮机构误差分析方法,将凸轮机构反转原理、有效长度理论、转换机构法等多种误差分析技术应用到织机运动精度分析中。开展了剑杆织机共轭凸轮打纬机构在考虑基本尺寸误差、运动副间隙误差及凸轮副磨损误差3种情况下的打纬摇轴摆角误差计算方法的研究,建立了各摆角误差与凸轮转角之间的关系,运用Maple数值分析计算软件对打纬机构的运动精度进行了数学建模及分析计算。研究结果表明,在所考虑的3种主要误差中,共轭凸轮打纬机构的运动精度受凸轮副磨损误差的影响最大,应采取措施控制凸轮副磨损误差。并且该研究对无梭织机的改造和高速剑杆织机的设计应用具有理论指导作用和实用价值。

立体织造打纬阻力的计算

在织造一般平面织物的打纬过程中,纬纱受到两部分阻力的共同作用:一是纬纱在运动过程中与经纱的摩擦阻力,二是经纱对纬纱的弹性阻力.在三维立体织造过程中,由于存在多层经纱,并同时引入多根纬纱,立体织造的打纬阻力比传统的平面织造的打纬阻力要大得多.由于打纬力必须大于等于打纬阻力才能完成打纬运动,因此,打纬机构的设计需要计算出打纬阻力的范围.基于积分方法计算一般平纹织物打纬阻力,并根据立体织物的组织特性,推导出立体织物打纬阻力的计算方程,为立体织机打纬机构的设计建立了理论基础.

基于ADAMS的共轭凸轮打纬机构动态设计与仿真

首先,利用Solid Works软件对正余弦组合式加速度运动规律的共轭凸轮打纬机构进行三维建模,在ADAMS软件环境下进行动态仿真,得到的筘座运行响应与理论运动规律几乎一致,验证了样机凸轮廓线设计的正确性;其次,在共轭凸轮的两个滚子与凸轮之间加入碰撞副后,筘座的角加速度波动明显,说明了滚子与凸轮间的接触碰撞会加剧机构振动;滚子与主、副凸轮间接触力交替变化,说明设计的打纬机构能够实现惯性打纬的要求;最后,提出了通过改变筘座材料属性来减小滚子与凸轮间接触力的方法.