多轴三维织机斜纱引入机构的设计

为了避免三维机织物各向异性突出的缺陷,通过引入斜纱来增强三维机织物的平面属性,以适应航空航天等应用领域对三维机织物各向同性的性能要求。介绍了多轴三维织物的组织结构,设计其织造用的斜纱引导机构,该机构由4个特殊直线步进电机组成;在UG中对该机构进行建模并在Ansoft Maxwell中建立单个直线电机二维模型,并对此电机进行静态磁场分析以及推力仿真。为多轴三维织机虚拟样机的建模、设计与仿真及其物理样机的研制奠定必要的基础。     

三维五轴平型织造技术与织机虚拟样机研究

为充分发挥三维多轴织物作为产业用织物的优势,拓宽其应用领域,基于编织/机织混合的原理,在充分研究三维五轴织物结构和织造工艺的基础上,设计了三维五轴平型织机预制件结构,并对三维五轴平型织机进行了概念化设计;确定了三维五轴织造过程中斜纱、垂纱、纬纱引导机构和综框运动机构、卷取机构、压紧机构、定型机构间运动配合原理及各机构间运动时间配合关系。指出:斜纱引导块连续、循环地以"蛇行"方式运动引导斜纱角度在±45°切换,使织机结构更紧凑,织造幅宽大幅增加;非间隔垂纱引导方式可织造普通三维五轴织物,间隔垂纱引导方式可织造"蜂巢"型三维五轴织物;三维五轴平型织机的设计为三维多轴平型织机虚拟样机及其物理样机的研制提供理论基础。     

三维织机开口机构的设计

为了满足三维织物织造要求,介绍了织机开口型式、选择依据以及电子开口机构的特点、工作原理,并对安装32页综框的电子开口机构进行虚拟样机模拟及仿真,以织造2D平纹织物为例进行分析。指出:三维织机理想的开口机构是采用多综眼综丝和多页综框相结合的方式;电子开口机构的综框运动规律较好,由单独伺服电机控制;合理设置电机运行函数,可织造2D平纹、斜纹、缎纹及复杂的3D织物。     

三维织机整机虚拟样机的设计研究

介绍几种三维机织物的组织结构,如正交织物、间隔织物、角联锁织物,以及正交织物和角联锁织物的演化形式。对织造这几种织物的三维织机进行虚拟样机设计与仿真研究。通过对织机整机(不包括送经和卷取机构)进行仿真分析可知,开口机构、引纬机构及打纬机构不仅能满足织造三维织物的要求,而且各个机构的运动规律较好,为三维织机的研发提供了有价值的参考。     

双二步法三维管状编织工艺原理研究

双二步法工艺是在传统二步法的基础上通过增加编织纱数目的一种三维编织工艺。所述的编织纱可以分成两套按照二步法规律运动的编织纱,依次通过交叉处,相互交叉重叠将轴纱束紧,形成多层织物组织结构。相对于传统二步法,双二步法工艺在相同轴纱数目的前提下,增加了编织纱的含量和纱线体积系数,提高了三维织物厚度,因而有效地提高了三维编织物的性能。     

多色调线横条纹织物的设计与三维仿真

为能够通过深入研究花型设计、穿纱设计可织性和三维仿真方法来提高多色调线横条纹织物的开发效率，根据调线圆纬机的编织原理和特点构建花型设计模型并生成色纱编织序列模型。计算出各成圈系统所编织的色纱种类并生成导纱模型，依据排纱原则建立了穿纱设计模型。构建了线圈几何模型和平移映射模型，并探究多色调线横条纹织物的三维仿真方法。运用上述数学模型和理论进行程序设计，以11色渐变调线横条纹为例验证其花型设计和穿纱设计在4色调线圆纬机上的编织可行性，并对比织物实物图和三维仿真图。结果表明，设计模型验证方法切实可行，仿真花色效应良好，该方法为多色调线横条纹织物的设计方案可织性分析和织物三维仿真提供了理论参考。     

碳纤维多层角联机织装备的集成设计

针对碳纤维多层角联织物的特殊要求,运用三维建模及虚拟样机模拟仿真,优化零部件设计和动力学性能,研制了一套碳纤维多层角联机织装备。设计的30层多经轴张力补偿送经系统适用于不同织造工艺要求;电子提花与多臂复合式开口装置,实现了多层经纱三位置开口;引纬机构采用自动寻口技术,解决了一套机构对应高低不同梭口的逐层引纬问题;打纬机构可实现逐层、多层一次及多次重复打纬,解决了打纬对经向碳纤维磨损及织物纬密的问题。研究成果可降低碳纤维织物的制造成本,并为碳纤维复合材料骨架织造技术提供了机织装备解决方案。     

三维刚性剑杆织机引纬和打纬机构的设计研究

为了合理选择三维刚性剑杆织机引纬和打纬机构的组合形式,织造不同幅宽三维间隔织物,通过对幅宽为100cm织物的三种引纬机构分别在ADAMS平台和Ansoft Maxwell 2D平台上进行建模、仿真设计,由仿真分析可知空间连杆引纬、导杆引纬和电磁引纬不仅能满足引纬的工艺要求,而且各具特点,又针对不同幅宽的间隔机织物,提出了三种不同的引纬和打纬机构,并对三种不同形式的六连杆打纬机构在ADAMS平台上进行了仿真分析与设计。指出:实际设计可根据三维机织物的组织结构和幅宽合理地选用引纬和打纬机构的组合,满足三维间隔机织物要求,拓宽其应用领域。     

喷涂往复机设计

通过多轴电机定位的方案对传统往复机机构进行结构优化,介绍机械手的总体结构设计,包括机身结构和软件设计。通过三维建模及PLC控制编程,实现多工位往复机结构和功能设计,最终使设备稳定工作,提高产品良品率。     

纬编提花绗缝织物凹凸曲面的测量及三维建模

针对纬编提花绗缝织物花型图案复杂、织物尺寸较大、多层结构易致仿真困难等特点,为节省设计与生产过程中造成大量时间、人力、物力资源的浪费,试图建立常规绗缝提花织物曲面模型并进行计算机仿真。综合考虑织物面密度和生产工艺的影响,共试织１０ 种不同规格的织物样品进行凹凸效果分析,对连接纱引起的织物表面凹凸变化规律进行数据采集和计算,参考泛克里格法插值获得初步仿真结果,根据４ 块试样凹陷曲线方程对仿真过程进行改进,构建纬编提花绗缝织物三维模型。结果对于具有立体效果的织物计算机仿真具有一定指导意义,为三维织物仿真系统的建立奠定理论参考。     

斜吹气流入射角对纱线折入的影响

为优化无梭织造中纬纱气动折入装置喷嘴的设计,针对纱线线头进行气动折入时运动稳定性不高的问题,通过有限元分析软件建立二维流固耦合模型来研究纱线在不同角度气流作用下的运动规律。采用高速摄像机拍摄气动折入装置中纱线在不同工况下的运动状况,并与二维流固耦合仿真结果相验证。在仿真过程中,纱线固定端位于坐标原点,其初始位置处于X轴正方向。纱线自由端在斜吹气流作用下绕原点向Y轴负方向运动;当纱线运动至接近与Y轴平行时,斜吹气流关闭,折入气流打开并作用在纱线上使其继续运动至完成折入。研究结果表明:斜吹气流角度为90°、60°、45°、30°时,纱线均能在3.98 ms内完成折入动作;不同入射角度的斜吹气流对纱线折入稳定性有显著的影响;入射角度为45°的斜吹气流最为优异,大大提高了纱线折入稳定性。     

气动折入装置异向射流场中纱线的运动规律

为提高纯气动毛边折入装置的折入效率以及稳定性,对纯气动毛边折入装置的折入机制进行研究,建立纯气动折入装置二维纱线气流场流固耦合模型,对不同长度的纱线线头整个折入过程进行流固耦合仿真。对比实验中不同长度的纱线线头最终的折入状态,分析纱线与斜吹、折入气流场之间的相互作用以及纱线在该气流场中的运动规律。在仿真模拟中,斜吹气流作用在纱线线头上时,驱使线头向－y 方向移动;当纱线线头弯曲到一定程度时,开启折入气流,关闭斜吹气流,使纱线头端开始向－x 方向移动,并完成折入过程;随着长度的减小,纱线线头折入难度逐步加大。结果表明：在空间异向射流气流场的作用下,长度为10 mm的纱线可在5.7 ms内完成折入过程,可用于转速为800 r/min 的无梭织机的光边处理。     

基于芳纶平纹织物微观几何结构的纱线抽拔力学性能分析

为研究芳纶平纹织物纱线抽拔力学性能及各参数的影响规律,建立纱线抽拔数学模型,为后续数值模型提供理论基础.采用数字单元法模拟芳纶平纹织物织造过程,获得其微观几何模型,并计算得出纱线轮廓.在此基础上,使用ABAQUS模拟单纱抽拔过程,建立纱线厚度方向单层网格划分准则和纱线材料属性,获得横向预紧力、纱线间摩擦因数对纱线抽拔力...     

三维编织机运动仿真分析及其轨道优化设计

为研究旋转式三维编织机携纱器在对零部件编织过程中的运动情况,以便对携纱器的运动和接触进行分析,了解其对编织后的复合材料性能的影响,通过分析建立携纱器运动的理论公式,利用MatLab软件绘制携纱器的理论运动曲线,并且在SolidWorks中建立三维编织机简化后的虚拟样机分析模型,应用ADAMS软件进行运动和动力学仿真。对比理论与仿真的曲线发现,携纱器在过渡阶段出现尖点,存在较大的加速度,产生接触冲击,对编织的效果造成不良影响,进而进行携纱器运动轨道的优化设计。通过导入虚拟样机软件仿真后发现,优化后的携纱器速度曲线过渡平缓,圆滑,无尖点,且过渡处加速度小,从而减小了冲击,降低了磨损率。     

错位纺纱角变化对纱线质量的影响

为了研究错位纺纱角对纱线质量的影响,通过自制导纱装置,在前罗拉钳口至导纱钩之间形成一个偏移的纱路.分别采用5种左斜纺纱角对5种不同细度纱线进行了纺纱质量对比试验.结果表明:在Z捻左斜的情况下,纱线有害毛羽最多可以减少16.6%～40.5%,且与细号纱相比,粗号纱毛羽的改善更为显著;不同纱号的最佳左斜角不同,粗号纱和细号纱适应大角度偏移量(在8.4°～11°之间),而中号纱只要小角度偏移(4.2°)就能使纱线毛羽得到较好改善;但过大的偏移量(16.6°以上)对改善毛羽不利,甚至会恶化毛羽.错位纺纱角对纱线条干影响不大,对纱线强力几乎没有影响.指出:错位纺纱方式可以改善环锭纺成纱毛羽,其关键是要根据纺纱号数优选错位纺纱角.     

动态恒张力氨纶输送控制研究

针对针织生产过程中氨纶与导纱嘴摩擦力及编织成圈喂纱量变化导致氨纶输送张力不均匀的问题,深入分析摩擦机制及氨纶输送流程特性,提出了一种基于速度和张力双闭环方式的恒张力氨纶输送控制方案。分析了氨纶输送相关工艺,构建了氨纶张力模型和混合式步进电动机数学模型,提出了张力模糊PID控制策略,进行了Simulink仿真及Recurdyn/Colink机电联合仿真,阐述了恒张力氨纶输纱控制算法实现。仿真结果表明,采用该控制方案可提高氨纶纱线输送的抗扰动能力、抑制纱线的振动以及减小氨纶输送张力的波动,同时模糊PID进行氨纶张力控制拥有更好的性能,响应时间更快,抗干扰能力更强。实验验证了本控制策略的适应性和优越性,动态恒张力氨纶输送控制方案具有工程应用价值。     

食品分拣机器人动力学仿真

针对六自由度关节式食品分拣机器人的结构特点,运用拉格朗日法对所设计的机器人进行动力学分析。建立机器人的虚拟样机模型,并在ADAMS中对其进行刚体动力学仿真,得到各关节角度、角速度、角加速度、力矩以及功率曲线,发现该机器人具有较好的运动稳定性以及动态响应性,可为电机选型提供理论依据。采用SimDesigner,对所设计的机器人进行刚柔耦合动力学仿真,结果表明机械臂设计合理,可为食品分拣机器人的设计与改进提供指导。     

纱线自动接头机关键技术

现有的针织车间接头装置只适用于部分纱线,无法对通用纱线进行接头以及很难在纱架上进行在线接头,为模拟人工打结的工艺流程,设计了一种由负压吸线机构、压线机构、张紧机构、机械打结机构和挑线机构等组成的小型机械式接头机。一方面对其打结机构和挑线机构的机构组成及运动原理进行分析;另一方面对其打结方式及过程进行仿真分析,同时研制样机进行实验测试。结果表明:该机械式接头机能够利用打结机构与挑线机构之间的相互配合,模拟人工打结方式将2根纱线吸取、并拢后完成接头,打结成功率高于99%,具备结构小巧、纱线适用类型广等优点,具有较高的实际推广应用价值。     

棉精梳机分离罗拉伺服驱动研究

针对新型棉精梳机分离罗拉采用单伺服电动机驱动功率过大的问题,提出采用双电动机单向混合驱动的方法,在满足分离罗拉运动规律的条件下,通过对混合驱动机构进行合理的动力分配,提出并列型以及偏列型差动轮系混合驱动的概念,并通过虚拟样机进行仿真分析,比较各方案中电动机的动态性能。结果表明:相较于伺服电动机直接驱动分离罗拉,混合驱动方案中驱动电动机的速度、加速度(绝对值)减幅达30%以上,显著改善了电动机的动态性能;该设计还可根据不同种类的棉花工艺需求对车速进行适度的调节,增加机构的柔性,为高效精梳机的研究提供了新思路。