由速度曲線可知,接緯劍頭的速度首先穿過零線。也就是,接緯劍頭往回走時(shí),而送緯劍頭速度方向還未改變,他們有一段的同向運(yùn)動,且有瞬時(shí)的等速運(yùn)動。由位移曲線可知,此時(shí)兩劍頭有所交叉緯紗的交接在此時(shí)進(jìn)行。這樣就能保證緯紗一直往前走,使緯紗受力均勻。
三、動力學(xué)分析
1.動力學(xué)建模
因?yàn)樽鲃恿W(xué)分析消耗的系統(tǒng)資源較大,而織機(jī)機(jī)構(gòu)本身左右對稱,所以我們只分析一半機(jī)構(gòu)以減低系統(tǒng)的開銷。由劍頭和鋼筘的往復(fù)運(yùn)動,決定了該機(jī)構(gòu)也必然是作往復(fù)運(yùn)動。而該機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度快、精度高所以其構(gòu)件的彈性和運(yùn)動副的間隙成為動力學(xué)分析的主要問題。該機(jī)構(gòu)由兩對共軛凸輪副、四連桿和三級放大的齒輪箱以及劍輪組成。機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜我們重點(diǎn)選擇共軛凸輪副作為我們的研究對象。
在共軛凸輪副的設(shè)計(jì)和加工中公差配合是一難題。如果間隙太大,勢必造成猛力的碰撞;使運(yùn)動失真,噪音和振動加劇;從而壽命減少。若配合太緊會造成預(yù)應(yīng)力加大,磨損加劇。如何平衡此配合成為動力學(xué)研究的一大課題。
在運(yùn)動學(xué)分析中,共軛凸輪副的凸輪和滾子均是一個(gè)剛體,所以只能定義一個(gè)凸輪副,如果另一個(gè)凸輪和滾子也定義了凸輪副勢必造成過約束。因?yàn)閷?shí)際情況中,有彈性和間隙存在。而運(yùn)動分析中的凸輪副兩曲線必須始終相切。
我們將運(yùn)動學(xué)模型中的凸輪副去掉,在每對凸輪副上定義碰撞副,碰撞副是根據(jù)碰撞速度及相碰撞的兩物體的材料彈性系數(shù)來決定嵌入深度和碰撞力。實(shí)際的滾子是一滾柱軸承,所以其材料特性要通過有限元分析獲得。這樣構(gòu)造的模型沒有過約束存在,而且存在一個(gè)自由度,成為典型的動力學(xué)模型。
在鋼筘打到最大位置時(shí),用ADAMSPVIEW中的STEP函數(shù)加上800kg的打緯力。
2.動力學(xué)分析
圖4給出了在某一工況下打緯滾輪座上定義的碰撞副中兩滾子的受力和打緯力關(guān)系圖。經(jīng)過分析可知:
(1)由于該共軛凸輪模型原設(shè)計(jì)思路就是有一點(diǎn)過盈,所以沒有脫開的現(xiàn)象,整個(gè)周期中碰撞力均未出現(xiàn)大的波動。且預(yù)應(yīng)力不大。
(2)觀測碰撞力的峰值,為打緯滾輪座的有限元分析提供邊界條件。
通過分析打緯滾輪座、引緯滾輪座和其他軸承的受力可知:
①打緯滾輪座的力并不比接緯滾輪座的受力大多少,基本相當(dāng)。使我們走出了過去認(rèn)為打緯滾輪座的受力大的誤區(qū)。
②因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)比較復(fù)雜,用傳統(tǒng)方法計(jì)算機(jī)構(gòu)的等價(jià)慣量,幾乎是不可能的事。通過分析驅(qū)動軸的扭矩,可準(zhǔn)確地確定電機(jī)的功率。
③通過觀測凸輪箱接地的受力狀況,知道其對機(jī)架的擺動力和擺動力矩。從而為機(jī)架的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供支持。
3.動力學(xué)優(yōu)化
在動力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,與有限元分析結(jié)合,可進(jìn)一步減少運(yùn)動構(gòu)件的重量,減少了慣性力,提高運(yùn)動構(gòu)件的動力學(xué)性能。同時(shí),通過改變四連桿的形式,進(jìn)行機(jī)構(gòu)動力平衡,從而使劍桿織機(jī)的機(jī)構(gòu)的擺動力、擺動力矩和運(yùn)動副反力大大降低。通過調(diào)整共軛凸輪副的配合,使預(yù)緊力降低到最低,同時(shí)又不會產(chǎn)生間隙。
四、結(jié)論
基于數(shù)字模型的虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)已經(jīng)成為用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的研究熱點(diǎn),也是下一代制造的重要內(nèi)容。我們在開發(fā)高檔劍桿織機(jī)的過程中進(jìn)行了初步探索,利用ADAMS構(gòu)造了高檔劍桿織機(jī)引緯、打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)模型,并進(jìn)行了分析、優(yōu)化,解決了過去用傳統(tǒng)手段不可能解決的問題,取得了成功,使我們新產(chǎn)品開發(fā)上了新的水平。
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