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,而送緯劍頭速度方向還未改變,他們有一段的同向運動,且有瞬時的等速運動。由位移曲線可知,此時兩劍頭有所交叉緯紗的交接在此時進行。這樣就能保證緯紗一直往前走,使緯紗受力均勻。
三、動力學分析
1.動力學建模
因為作動力學分析消耗的系統(tǒng)資源較大,而織機機構本身左右對稱,所以我們只分析一半機構以減低系統(tǒng)的開銷。由劍頭和鋼筘的往復運動,決定了該機構也必然是作往復運動。而該機構運轉速度快、精度高所以其構件的彈性和運動副的間隙成為動力學分析的主要問題。該機構由兩對共軛凸輪副、四連桿和三級放大的齒輪箱以及劍輪組成。機構比較復雜我們重點選擇共軛凸輪副作為我們的研究對象。
在共軛凸輪副的設計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應力加大,磨損加劇。如何平衡此配合成為動力學研究的一大課題。
在運動學分析中,共軛凸輪副的凸輪和滾子均是一個剛體,所以只能定義一個凸輪副,如果另一個凸輪和滾子也定義了凸輪副勢必造成過約束。因為實際情況中,有彈性和間隙存在。而運動分析中的凸輪副兩曲線必須始終相切。
我們將運動學模型中的凸輪副去掉,在每對凸輪副上定義碰撞副,碰撞副是根據碰撞速度及相碰撞的兩物體的材料彈性系數來決定嵌入深度和碰撞力。實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。這樣構造的模型沒有過約束存在,而且存在一個自由度,成為典型的動力學模型。
在鋼筘打到最大位置時,用ADAMSPVIEW中的STEP函數加上800kg的打緯力。
2.動力學分析
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系圖。經過分析可知:
(1)由于該共軛凸輪模型原設計思路就是有一點過盈,所以沒有脫開的現象,整個周期中碰撞力均未出現大的波動。且預應力不大。
(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。使我們走出了過去認為打緯滾輪座的受力大的誤區(qū)。
②因為該機構比較復雜,用傳統(tǒng)方法計算機構的等價慣量,幾乎是不可能的事。通過分析驅動軸的扭矩,可準確地確定電機的功率。
③通過觀測凸輪箱接地的受力狀況,知道其對機架的擺動力和擺動力矩。從而為機架的改進設計提供支持。
3.動力學優(yōu)化
在動力學分析的基礎上,與有限元分析結合,可進一步減少運動構件的重量,減少了慣性力,提高運動構件的動力學性能。同時,通過改變四連桿的形式,進行機構動力平衡,從而使劍桿織機的機構的擺動力、擺動力矩和運動副反力大大降低。通過調整共軛凸輪副的配合,使預緊力降低到最低,同時又不會產生間隙。
四、結論
基于數字模型的虛擬產品開發(fā)技術已經成為用信息技術改造傳統(tǒng)產品開發(fā)技術的研究熱點,也是下一代制造的重要內容。我們在開發(fā)高檔劍桿織機的過程中進行了初步探索,利用ADAMS構造了高檔劍桿織機引緯、打緯機構的運動學、動力學模型,并進行了分析、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,使我們新產品開發(fā)上了新的水平。
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