有结织网机孔板运动机构性能分析与优化设计研究

发布时间：2020-07-11 07:56

【摘要】：有结织网机是一种将大量网线编织成有结网片的自动化机械。孔板运动机构是有结织网机的主要组成单元之一,其功能为驱动孔板牵引经线做上下和前后的复合运动而完成网线打结动作,故其性能的好坏直接影响着整机性能及有结网片的成品质量。本文以孔板运动机构为研究对象,对其运动/动力学性能进行分析,讨论了机构运行过程中产生的异响、振动和运动不平稳等问题的主要原因,并针对这些问题通过优化设计进行改进,优化了凸轮轮廓线的构造方法,并借助智能仿生算法,对孔板单元凸轮连杆组合机构进行了多目标优化。论文主要工作及结论如下:首先,分析了有结织网机的工作原理,剖析了孔板运动机构的动作流程;基于自顶而下的协同设计方法,运用CAD软件进行孔板单元的三维模型构建;基于现有孔板运动机构的传动方案,借助运动/动力学软件,建立虚拟样机并对其机械性能进行了数值仿真分析,结果表明机构中凸轮轮廓线的不规则性的设计使从动件的运动性能产生较大的波动,是导致该机构运动平稳性较差的主要因素。其次,针对孔板机构中的凸轮构件,摒弃现有的靠模加工的凸轮生产方法,综合考虑凸轮曲线特征值的最大无量纲速度、加速度、跃度和转矩,根据孔板机构的具体运动要求,运用模糊综合评价方法,确定出最符合孔板机构性能要求的凸轮曲线,并在优选的凸轮曲线基础上进行调幅优化;基于优化后的摆臂从动件运动规律,在CAD软件上进行凸轮轮廓线的逆求解及建模,并将优化后的凸轮元件装配到原虚拟样机装配体中进行仿真验证,验证了优化方法的有效性。再次,针对孔板机构中的凸轮连杆组合机构综合性能,对传动主轴进行性能分析与强度校验,验证主轴强度是否满足要求以及在工作过程中是否稳定;分析和研究影响组合机构传动性能的关键因素,在此基础上,构建孔板上下运动机构的多目标优化数学模型,研究数学模型的精确化表示方法,使其更利于程序设计和求解;基于NSGA-II算法对多目标优化问题进行求解,确定一组最优设计方案,并把新的设计方案带入到装配体模型中再次进行仿真验证,验证了优化方法的有效性。最后,总结了优化后的新的整体方案,并试制了基于新方案的孔板运动机构物理样机,进行了物理样机的实验验证。结果表明:与优化前相比,网片废品率有一定的降低,孔板机构异响问题得到控制,机构运行平稳性得到了提升,生产效率有一定程度的提高。综上所述,本课题以有结织网机孔板运动机构为研究对象,主要进行了凸轮元件多特征量及凸轮连杆组合机构整体传动性能指标的优化设计,改善了机构的运动/动力学性能和传动性能,改善了机构的异响和振动的问题,提高了织网机的生产效率。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS103
【图文】：

渔网,高速高效,捕捞业,二十世纪初

动性能和力学性能的目的。1.1.2 课题的来源本课题来源于某校企合作项目“大型高速高效智能化织网机的研发”，是该项目下孔板单元的结构优化子项目。1.2 国内外研究现状1.2.1 有结织网机研究现状近代以来，随着渔业、水产养殖与捕捞业的不断发展，渔网的需求量正逐渐增加，自动织网机正逐渐取缔传统手工编织生产方式。第一台有结织网机诞生于 1894 年的日本，而不久后的二十世纪初中村隆三研制出了新一代的织网机，这些成果是后来织网机发展和迭代的重要基础。现在日本大大小小的渔网制造企业有约五百家[4]。有结织网机的整体结构如图 1.1 所示。

无结网,结网,孔板,下钩

机构工作原理进行了详细分析，同时运用可协同的自顶向下方法完成了孔板机构的结构原型设计，建立虚拟样机进行了初步的运动学性能分析。2.1 有结织网机工作原理分析生活生产中常用的网可以分为两种类型：有结网和无结网。有结网片在受到外力作用时，其结节之间的距离不会变化，而无结网片收到外力作用时，经线和纬线之间的交点位置在时刻变化。与无结网片相比，有结网片的稳定性更好，在工业、农业、渔业养殖和渔业捕捞都有广泛的应用。结节的形成（即打结）是有结织物编织的关键。有结织网机是机、电、液混合的一种机械产品，其结构较为复杂，主要包括机架、上钩、孔板、传动、压结、卷网、液压刹车、电气控制、送经、预抽、下钩和梭箱十二个部分。其中经线和纬线打结的动作主要由上钩、下钩和孔板运动机构完成，如图 2.1 所示。

经线,下钩,成圈

、下钩的共同运动形成网结，再通过卷网收集已织好的网片的主要部件有上钩、孔板、下钩、梳钩、梭子和线盘。将网阶段进行说明[37]：圈：图 2.2(a)所示为机构初始位置，此时孔板拉动经线上行图 2.2(b)所示为上钩摆动使经线套到其钩槽内；图 2.2(c)、2经线下行，同时上钩转动使经线成圈；如图 2.2(e)所示为成圈(a)初始位置 (b)勾线 (c)上钩转动 90

【参考文献】