（纺织工程专业论文）全自动电脑横机成圈机构的分析与研究.pdf

摘要 全自动电脑横机是一种集约化控制的高性能机电一体化电子提花针织机，它集中运用 了光、机、电等多种新技术成果，以c p u 为核心将自动控制技术与现代机械相结合，实现 生产工艺过程自动控制，可满足各种无规则提花成形衣片织物的编织。目前国内全电脑横 机主要依赖进口，无法满足电脑横机国产化与产业化要求，已成为生产高档毛衫类产品的 技术瓶颈，严重制约了针织产业的发展。加快现代纺织技术研究与传统纺织工艺生产的融 合是现代纺织工业发展的必然，也是发展现代针织产业极为迫切的任务。丌展全电脑横机。 的研究，具有重要的研究意义，应用前景广阔。 应用现代机械设计方法，可以有效地改进电脑横机结构与性能，提高电脑横机的运动 精度及高速运动的平稳性。本文在对电脑横机成圈机构的结构和工作原理进行深入分析研 究的基础上，尝试运用有限元技术对成圈机构作建模分析，重点进行了成圈机构的弹性动 力学分析，解决了电脑横机成圈系统设计过程中冗长而复杂的数学计算，为电脑横机成圈 系统的进一步设计优化提供了理论依据。论文的主要内容和研究成果如下： ( 1 ) 系统研究了国内外全电脑横机成圈编织机构的组成和工作原理，着重分析了选针 原理，为电脑横机成圈机构有限元分析提供了必要的理论基础。 ( 2 ) 对现有的全电脑横机成圈三角系统进行实验分析研究，确定了成圈系统工艺参数 的精确值，为成圈机构的有限元分析建模提供了准确的工艺参数，确保了建模分析结果的 正确性。 ( 3 ) 论文对电脑横机成圈机构各机件的动态受力状况进行了系统地分析研究，确定了 各机件之间的力学关系和模型在a n s y s l s - d y n a 中的约束限制，完成了电脑横机成圈机件 在a n s y s l s d y n a 中的建模，研究了建模中的单元类型、材料模式，接触类型、网格划分 等问题，并深入研究分析了网格划分技术处理方法，解决了建模分析过程中的技术关键问 题。 ( 4 ) 应用有限元a n s y s l s - d y n a 有限元分析软件，对电脑横机成圈机构进行建模分析 研究，得到了织针与三角瞬念冲击动力学状况，并对成圈、移圈和集圈过程中成圈机件的 动态运动参数与力学参数作进一步研究。 ( 5 ) 通过对电脑横机成圈机构有限元运动仿真分析，得到了机头运动速度变化对成圈 机件瞬间冲击力的精确值，为电脑横机成圈机件机构的进一步设计优化提供理论研究的基 础，并提出三角曲线和舌针优化设计的方法。 l 该论文是“全电脑横机研究与开发”课题的重要组成部分之一，重点是对全电脑横机 的成圈编织机构进行系统的理论分析与研究。论文在对引进的电脑横机深入研究的基础 上，尝试运用有限元分析技术对电脑横机成圈机构进行瞬念动力学分析，并对主要成圈机 件进行结构优化设计，研究成果为今后全电脑横机的国产化研究提供了技术借鉴。 关键词：电脑横机成圈机构有限元分析a n s y s l s d y n a 织针冲击 a b s t r a c t a u t o m a t i cc o m p u t e r i z e df l a t - k n i t t i n gm a c h i n ei so n ek i n do fe l e c t r o n i cj a c q u a r dk n i t t i n gm a c h i n e sb a s e d o ni n t e n s i v ec o n t r o l l e da n dh i g h - p e r f o r m a n c ee l e c t r o m e c h a n i c a l i n t e g r a t i o n ，i tc o n c e n t r a t e du s eo fo p t i c a l m e c h a n i c a l ，e l e c t r i c a l ，a n do t h e rn e wt e c h n o l o g i c a la c h i e v e m e n t s ，a tt h ec o r eo fc p ua u t o m a t i cc o n t r 0 1 t e c h n o l o g yw i l lb ec o m b i n e dw i t hm o d e r nm a c h i n e r y ，t h ep r o d u c t i o np r o c e s sc a nb ea u t o m a t i cc o n t r 0 1 l e d c a n m e e tk n i t t i n ga n yk i n d so fn or u l e sj a c q u a r df o r m i n gc l o t h i n gt a b l e t s f a b r i c r e c e n t l y , c r o s s - c o u n t r y - w i d e c o m p u t e r i z e df l a t - k n i t t i n gm a c h i n e sm a i n l yr e l i e do ni m p o r t s ，u n a b l et om e e td o m e s t i ca n di n d u s t r i a ld 锄a n d s t h a th a sb e e nt h et e c h n i c a lb o t t l e n e c ko fp r o d u c i n g h i g h g r a d es w e a t e r ，a l s oh a ss e r i o u s l yh a m p e r e dt h e d e v e l o p m e n to fk n i t t i n gi n d u s t r y s p e e du pt h em o d e r ni n t e g r a t i o no ft e x t i l e t e c h n o l o g yr e s e a r c ha n d p r o d u c t i o no ft h et r a d i t i o n a lt e x t i l et e c h n o l o g yi si n e v i t a b l et ot h ed e v e l o p m e n to fm o d e r nt e x t i l ei n d u s t r y ，t h e d e v e l o p m e n to fm o d e mk n i t t i n gi n d u s t r yi sa l s oe x t r e m e l yu r g e n tt a s k c o n d u c tt h es t u d yo fc o m p u t e r i z e d f l a t k n i t t i n gh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e ，a n dv e r yb r o a dp r o s p e c t sf o ra p p l i c a t i o n a p p l i c a t i o no fm o d e r nm e c h a n i c a ld e s i g nm e t h o d sc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v ec o m p u t e r i z e df l a t k n i t t i n g m a c h i n e ss t r u c t u r ea n dp e r f o r m a n c e ，i n c r e a s et h e c o m p u t e r i z e df l a t - k n i t t i n gm a c h i n e sp r e c i s i o na n d s t a t i o n a r yw h e nh i g h 。s p e e dm o v e m e n t i nt h i sp a p e r , o nt h eb a s i so fi n - d e p t ha n a l y s i so nc o m p u t e r i z e d f l a t - k n i t t i n gm a c h i n e sl o o ps y s t e m s t r u c t u r ea n dw o r k i n gp r i n c i p l e ，t r y i n gt ou s ea n s y st e c h n i q u e st o m o d e l i n ga n a l y s i sf o rl o o ps y s t e m ，t h ek e yi sd o i n ge l a s t i cd y n a m i c sa n a l y s i st of l a t - k n i t t i n gm a c h i n e sl o o p s y s t e m ，r e s o l v e dl e n g t h ya n d c o m p l i c a t e d m a t h e m a t i c a lc a l c u l a t i o n s d u r i n gt h ed e s i g np r o c e s so f c o m p u t e r i z e df i a t - k n i t t i n gm a c h i n e sl o o ps y s t e m ，p r o v i d e sat h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ef u r t h e ro p t i m i z a t i o n d e s i g no f t h ec o m p u t e r i z e df l a t k n i t t i n gm a c h i n e sl o o ps y s t e m ( 1 ) s y s t e m a t i cs t u d yt h ec o m p u t e r i z e df i a t k n i t t i n gm a c h i n e sl o o ps y s t e m sc o m p o s i t i o na n dw o r k i n g p r i n c i p l ea th o m ea n da b r o a d ，f o c u s e d0 0t h ea n a l y s i so ft h ep r i n c i p l eo fn e e d l ee l e c t i o n ，w h a tp r o v i d et h e n e c e s s a r yt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rc o m p u t e r i z e df l a t - k n i t t i n gm a c h i n e sa n s y sa n a l y s i s ( 2 ) e x p e r i m e n t a la n a l y s i sf o rt h ee x i s t i n gc o m p u t e r i z e df l a t - k n i t t i n gm a c h i n e 8l o o pc a ms y s t e m i m p r o v e t h ea c c u r a c yo fl o o ps y s t e m t e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sa n dt h et e c h n o l o g i c a lr e q u i r e m e n t s ，p r o v i d e da c c u r a t e t e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sf o ra n s y sa n a l y s i sm o d e l i n go fl o o ps y s t e m ，e n s u r ec o r r e c t n e s so ft h er e s u i t so ft h e m o d e l i n ga n a l y s i s 1 3 ) t h e s i ss y s t e m a t i cm a k ea n a l y s i sa n dr e s e a r c ho nc o m p u t e r i z e df l a t k n i t t i n gm a c h i n e sl o o ps y s t e m s m e c h a n i c a ld y n a m i cs t r e s sc o n d i t i o n s ，d e t e r m i n et h em e c h a n i c a lb i n d i n gc o n s t r a i n t si na n s y s l s d y n a 1 1 1 b e t w e e nm e c h a n i c sr e l a t i o n s h i pa n dm o d e l ，c o m p l e t et h em o d e l i n go fm e c h a n i c a lo fc o m p u t e r i z e d f l a t k n i t t i n gm a c h i n e sl o o ps y s t e m ，r e s e a r c ho nt h eu n i tt y p e ，m a t e r i a lm o d e l ，c o n t a c tt y p e ，m e s h ，a n do t h e r i s s u e s ，f u r t h e rs t u d yo nt h em e t h o do fm e s ht e c h n o l o g y ，s o l v i n g t h ek e yt e c h n o l o g i c a li s s u e sd u r i n gt h e p r o c e s so ft h em o d e l i n ga n a l y s i s f 4 ) a p p l i c a t i o no fa n s y s l s d y n aa n a l y s i ss o f t w a r e m a k eam o d e l i n ga n a l y s i so nc o m p u t e r i z e d f l a t - k n i t t i n gm a c h i n e sl o o ps y s t e m ，a n dg e ti n s t a n t a n e o u si m p a c td y n a m i c sa n dt r a n s i e n tc o n d i t i o n sb e t w e e n k n i t t i n gn e e d l e sa n dc a m sf u r t h e rs t u d yt h el o o pm e c h a n i c a l sd y n a m i cm o v e m e n tp a r a m e t e r sa n dm e c h a n i c a l p a r a m e t e r sd u r i n gl o o p 、s h i f t i n gl o o pa n dt u c k t h r o u g ht h ea n s y sm o v e m e n ts i m u l a t i o n ，g e tt h ec h a n g i n g r e l a t i o nb e t w e e nn o s ev e l o c i t ya n dl o o pm e c h a n i c a l si n s t a n t a n e o u sv e r t i c a li m p a c t r 5 ) t h r o u g ht h ea n s y ss i m u l a t i o na n a l y s i so fc o m p u t e r i z e df i a t k n i t t i n gm a c h i n e sl o o ps y s t e m ，g e tt h e p r e c i s ev a l u eo ft h el o o pm e c h a n i c a l si n s t a n t a n e o u si m p a c tu n d e rt h ec o n d i t i o n so fd i f f e r e n tn o s ev e l o c i t y ， p r o v i d e sat h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ef u r t h e ro p t i m i z a t i o nd e s i g no ft h ec o m p u t e r i z e df i a t k n i t t i n gm a c h i n e sl o o p s y s t e m ，a n dp r o p o s e dt h eo p t i m a ld e s i g no fc a m c u r v ea n dt o n g u en e e d l e t h i sp a p e ri st h em a j o rr e s e a r c ht o p i c so fr e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e r i z e df l a t k n i t t i n g m a c h i n e ，t h ek e yi st h es y s t e m a t i ct h e o r yr e s e a r c ha n da n a l y s i so fc o m p u t e r i z e df l a t - k n i t t i n gm a c h i n e l o o pm e c h a n i c a l o nt h eb a s i so fi n - d e p t hs t u d y o ft h ei m p o r t e dc o m p u t e r i z e df l a t k n i t t i n gm a c h i n e ，t r yt o u s ea n s y sa n a l y s i st e c h n o l o g yt oa n a l y s i sl o o pm e c h a n i c a l s i n s t a n t a n e o u sd y n a m i c so fc o m p u t e r i z e d f l a t k n i t t i n gm a c h i n e ，m a k es t r u c t u r a lo p t i m i z a t i o na n a l y s i sc o m b i n e dw i t ht h er e s u l t so fa n a l y s i s ， r e s e a r c hr e s u l t sp r o v i d e dt e c h n i c a ld r a wf o rt h er e s e a r c ho fc o m p u t e r i z e df l a t k n i t t i n gm a c h i n e s l o c a l i z a t i o ni nt h ef h t t i r e k e y w o r d s ：c o m p u t e r i z e df l a t k n i t t i n gm a c h i n e l o o ps y s t e m a n s y sa n a l y s i sa n s y s l s d y n a k n i t t i n gn e e d l ei m p a c t l v 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：谵酗孥 日期：弘叼年1 月儿同 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 同期：加? 年i 保密目，在 1 年解密后使用本版权书。 不保密口 浙f l | 理i 人学硕十学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 近年柬，我国纺织业取得了6 口所未有的快速发展，纺织品产量已超过世界j 分之一 出口塌已达1 琏界四分2 ，尤其足针织产业，经过近几年的快速发展成为了纺织行业的 重点产业，也是全球范硐内虽具优势的产业之一。 在此期问，我困纺织机械行业为纺织工业提供大量装备的同时，行业自身也取得了快 速发展。随着纺g i j l 械行业结构调整步伐的加快，我国纺织设备在参与国际市场竞争巾 由1 ：技术进步、产业升级，竞争能力不断提高，特别足针织机械有了长足的进步无论是 从自i ：创新能力、技术r 发水甲、产品研发能力等也都有了极大的提耐卜。”。 纺织机械出口增妊的旧时，进口总额也持续增k h 。我时纺织工业的产业升级促进 了纺织行业对设备的更新改造需求，我圆纺织企q k 时进i1 设备的需求一路攀升，尤其是全 自动i u 脯横机。i hj ：针织服装行q k 的快速发展，特别是我省羊毛衫产业的快速发展，仑f i 动 乜腑横机的需求和所，耳的份额小断扩大，锥年进口的电脑横机选数干台吼 。 2 0 0 7 年1 5 月纺织机械出口产品类别比倒2 0 0 7 年l 5 月纺织机械进口产品类别比倒 全自动电脑横机是纺彭；机械中机电一体化智能化枉度较高的一种产品。山于引进的 仝自动电脑横机技术先进、设计新颖、结构合理、功能齐仝，凭借其优良的性能使其身价 卅倍，缸台价格高达“、人十万元使得国内大部分针织企q k 难以承受，市场急需技术水 p 和质量与进u 产品相媲荧而价格相对便宜的国产电脑针第懒机。但目前 乜脑横机在我闻 仍处于研制阶段，全自动电脑横机的生产企业基本上还处于对旧外样机的仿制、技术消化 吸收阶段，机器性能小稳定，可靠性较箍，严蘑制约了h 内毛杉产业的技术，卜级。为了尽 机适脚我| _ 1 4 针织行业对全自动电脑横机的需求必须加人自土研发、自主创新山度重视 仓自动也情横机设计原理的研究进步提升电脑横机性能，缩小与国外先进制造企业 的左距。 浙 l ：理i ：人学硕十学位论文 1 上电脑横机发展历史及国内外技术现状分析 1 2 1 电脑横机发展过程 传统横机是一种双刨床纬编制织机，它是羊毛、羊绒杉织物的生要机种。横机的发展 可以追溯到1 8 世纪中叶，1 8 5 7 年a e i s e n t u c k 发明了首台钩针横机。经过了1 0 0 多年的 发展，机械式横机具备了较完善的操作控制功能，叮以编织般的提花织物。1 9 7 5 年s t o 【 公司在意大利米- - n 际纺机展览会卜成功展i h 了第一台a v n 电子提花横机，引起纺织界 的极大笑i i 1 。 到2 0 世纪初，机械式控制技术得到了肯定具备了较为完善的操作控制功能。浙江 省与掘仝幽横机总量( 全国臼| i l f 横机保钉量为4 0 月台) i 4 的横机仍以机械控制为主， i u 脑横机基本依赖进口，无法满足电脑横机h 产化。j 产业化要求，成为l 产高档毛衫类出 n 产品的技术瓶颈，严重制约了针织产业的发展。从2 0 世纪7 0 年代起电子技术柞横机上 逐渐获得了广泛的廊用，随着旧外f 乜腩横机的引进，我省往高档午毛衫q i 产技术e 有所突 破，困内羊毛衫生产企业越来越多的盖i l ：电脑横机的应用。利用先进技术改造提升传统羊 色杉产业真i f 使毛衫产业发腱为技术崭集型产业已成为新轮鲐济麓壤的重要任务。 近年来，电脑横机的电f 选针技术电r 程序挡制稿i 花型准备系统n 髓完善i ”。在新 代电脑横机h 从产品设训到编纵；从送纱张力，换纱，花型组织变化线嘲氏度到牵拉 张力：从起il ，收放针，到分离横列都实现了电脑自动化控制。i 乜j 】i j i 艟机作为针织机械中 f 乜予自动控制技术艟用最r f l 、最为成熟的机种，正在朝着岛性能、岛效率、- 每科技机电一 体化方向发展i o 1 0 】。 1 2 2 国外电脑校机的技术现状 露盯_ r 霭 淄菡i 文 田外的全电脑针织横机产品t 要有德同斯托尔 ( s t o l l ) 公司的c m s 系列，德蚓环球( u n l v e m a ) 公司 的m c 系列、德幽斯泰格( s t c i g e r ) 电脑横机、h 本岛 精( s h i m as e i k i ) 公司的s e c 系列、意大利普罗帝 1 p t d t t i ) 电脑横帆等机型。其创意革新和技术发展 不断将电脑横机针纵技术推向新的高度。设备不断的朝 圈1 1 着高机母和仝成肜方向发展：横机功能更强大、操作更 简单、生产效率更高。如：f 1 木岛精公司的s e s l 2 2 s ( | 璺| 11 ) “仝成形”和s e s - - s s g “织 可穿”电脑横机：德国斯托尔公r d 的c m s3 3 2 t c - - m “织州穿”和c m s3 3 0 t c 4 8 2 紧凑型 一 浙江理+ i ：人学硕十学位论文 横机；环球公司发展的m c - - 8 3 5 新一代紧凑型针织横机1 ；津田驹公司利用线性马达技 术研制了的t f k 无三角横机等。近年来全自动电脑针织横机新技术的发展主要表现在以 下几个方面【m 1 4 1 ： ( 1 ) 三角系统结构 新型电脑横机三角系统中，可调整或移动的三角数量同益减少，取而代之的是固定三 角轨道，结构设计新颖合理、紧凑且功能齐全，配以高效的选针系统，大大提高了机器的 可靠性。 ( 2 ) “全成形、织可穿 技术【1 5 】 “织可穿 横机代表了新型全功能电脑横机的一种发展方向，其技术已趋于成熟。其 特点是能一次性编织整件毛衫，生产衣片的同时，能将口袋、扣眼、领边、花边等直接织 到毛衫上，并能将毛衫的前后片、领子、袖子一起织出，省去了人工裁剪、缝制的过程， 大大提高了效率，而且因为没有缝迹，使得外观线条流畅，也形成了一种独特的花样效果。 ( 3 ) 线圈长度控制系统 新型的全自动电脑横机，线圈长度控制可由每个系统的步进马达控制，在同一行罩可 以根据需要实现不同的线圈长度，使织物形状更加美观，穿着更加舒服。也可以根据设定 的密度实时测量线圈的长度，并在线圈长度不均匀时进行调整，以生产长度一致的针织品。 ( 4 ) 沉降片技术的应用1 6 】 沉降片技术应用是全自动电脑横机技术的突破，它装在织针之问，紧压在织物的沉降 弧上，分别对每个线圈产生牵拉力，有效解决了编织复杂花型时的牵拉问题，非常有利于 全成形编织。 ( 5 ) 编织嵌花功能 嵌花编织又称无虚线提花。编织嵌花时，采用特殊嵌花导纱器，可以自动精确控制垫 纱角度和动程，从而保证挚纱的可靠性，且导纱器导轨采用弧形配置，以利于垫纱及嵌花 产品的编织。与传统的提花相比，花纹清晰、织物反面无浮线、弹性好【17 1 。 ( 6 ) 新型电子选针技术 目前越束越多的电脑横机采用无驱动的、无触点的选针器，选针技术由三位选针发展 为五位选针，长短线圈、长短集圈、不编织；移圈技术已由单向移圈发展为i ； 后移圈， 且无方向移圈时具有分针功能。 ( 7 ) 无机头三角横卡几【m 1 9 1 国外最新已研制出无机头电脑横机，机上的每一枚织针及沉降片都由一台微型线性电 浙江理1 人学碗 学何论文 机独立控制，织针由线性电机直接推动完成编织。虚拟机头的三角可任意设计、组合，并 可随时改变，可以在任意位簧起始、结束。由于没有惯性，虚拟机头往复动作反应快速、 灵敏。在仝成形编纵过程中，不需要用空转来配合移圈和调整导纱器位置，虚拟机头可以 对，二枚织针进行移圈和编织，对不同织针采用不同的线圈密度，各色花型、口袋、门 襟、纽手眼可以同时编织完成。 1 2 3 国内电脑横机的技术现状 近几年来，| = ； 产横机也进入了一个快速发腱期，许多厂家通过合作和合资等方式，利 川国外先进技术：i i = 始研制新一代电脑横机。目前国内电脑横机：l 三要产品有浙江嘉升的 r g 一5 2 j 、绍兴大纬的d w f 1 2 2 、南京天元的t y - 2 4 8 、常熟盛星的s x c 系列、台湾盛黄的s m c 系列、苏州新三宝i i 机的a s g e 6 5 3 、常熟瑞德的r d 系列等排“l 。 为了尽快适应我因毛针织行业对全自动t 乜脑横机的需求，缩短与国外的差距，国内有 批企业向全自动电脑横机发起了冲击，并且取得了一些可喜的研究成果。国内厂家q - j “ 的i 乜脑嫩机功能基本齐仝，如电脑多级选针。二位编织，针床横移、d 口后针床相啊移圈， 齿形带柠制变动程和变谜传动，程序控制主、剐辞 拉辊牵拉，沉降 装置程序控制针床 横移等，能适应基木的纵物编织，为我创电腑横机的进步发艟打下了。氍实的坫础1 2 2 埘j 。 但无论在材料的可靠性、设备的功能性、性能的稳定性、操作的方便性等方向都无沾与国 外电脑横机相比。困内电脑横机电子选针仍采用电于驱动的竹触点机械式选针方式，选针 技术坯足一：位选针编织；机头组件还足以机械结构控制为主，一般为双系统，单机号，型 引七较单一；横机只柯硝个针床，不利r 全成形或整体编织，针床横移通过伺服电机或步 进电机驱动。滚珠丝轩带动后针板横移，这种结构要求织物收针时编织速度较慢：起针梳 没l h 上r 编织嵌花功能不够完善，花型准备系统的智能化和自动化程度有特提高计算机 辅助设计系统功能性、先进性尚有待改进【2 矧。 国产横机研究虽然在不少方 取得了积极进展，但与圈外先进 的电脑横机相比仍有较人差距。 出j 。起步较晚，自身技术力量和研 发能力有限，对嗣外先进电脑横机 的消化和吸收还存在精许多问题， 使电腩横机。牡先进的挖制功能 没有很好的歼发，对备机件的功 浙江理一i ：人学硕十学位论文 能、控制机理还缺乏深入的理论研究和探讨，尤其对电脑横机成圈系统工作原理、成圈理 论及舌针针钩的受力分析不够全面细致，使成圈系统的运动平稳性和可靠性较差。主要是 创新能力不足，缺少有自主知识产权的产品，仅有的纺织机械产品多数源自产品技术资料 的转移、进口样机的测绘和仿制，少数来自引进技术和二次丌发的消化吸收。所以电脑横 机整机自动化程度不高，零部件设计和制造上精度不够，电控部分的设计落后，系统可靠 性差，制造技术不够完善，无法摆脱电脑横机低档产品的形象。 纺织工业是浙江省的支柱产业，纺织经济在国民经济中占据十分重要的地位，尤其是 毛衫业在本省纺织工业中占据着举足轻重的地位，关系到本省纺织业的发展前景。因此， 积极地研究分析国外先进电脑横机的技术特征与工艺特点，加强对全自动电脑横机的工艺 研究与设计手段、设计技术等方面的研究，显得十分必要。 1 3 本课题研究的目的和意义 高新技术应用和计算机技术的飞速发展，加快了纺织设备机电一体化发展的进程。全 自动电脑横机是纺织机械中机电一体化程度较高的一种产品，与普通机械式横机相比，它 有采用程序控制、编织效率高、性能更可靠、操作自动化、花型设计不受限制等特点，体 现了独特的竞争优势【2 6 - 2 刀。 在追求时尚和崇尚个性的今天，羊毛衫产品的功能化、多样化和个性化成了产品发展 的主要趋势，一般普通横机已不能适应上述要求。因此开展全自动电脑横机的研究，进行 技术创新，提高国产电脑横机的设计水平，将有力地推动羊毛衫产业的发展【2 8 - 3 0 】。 成圈编织机构是全自动电脑横机最重要的机构之一，三位编织技术的设计与应用非常 关键。成圈编织机构由三角装置、活动针床、二级选针及织针系统等组成，在全自动电脑 横机编织过程中，根据控制程序通过三角变换、一二级选针、针床横移，控制织针的编织 高度，形成成圈、浮线、集圈、移圈线圈的编织，选针及成圈编织系统决定了横机所能实 现的主要功能。所以，深入分析成圈机件的冲击和织针的运动情况是非常必要的。成圈机 件之间的接触一碰撞是非常复杂的非线性问题，采用一般的图解法和解析法很难解决这类 问题，而且设计耗时多、开发周期长、产品更新换代慢、成本高，严重制约了电脑横机技 术水平的提高3 1 _ 3 2 1 。因此，利用现代机械设计方法弥补传统设计的不足是现代针织机械 研究的发展趋势3 3 3 6 1 。 本文在对国外先进电脑横机的成圈系统的主要机构、工作原理深入分析、研究的基础 上，采用计算机辅助设计技术，尝试运用a n s y s l s d y n a 有限元分析技术对电脑横机成圈 机构进行瞬态动力学分析，运用a n s y s 对舌针针钩进行结构静力分析，达到了对横机成圈 5 浙江理。f ：大学硕+ 学位论文 机构设计理论及设计方法探索，为国产电脑横机的开发研究及横机机构的设计优化提供理 论依据。 1 4 本论文研究的内容 本论文主要是运用a n s y s l s d y n a 有限元分析技术，通过对全自动电脑横机成圈机构 的理论研究与仿真分析，全面系统地分析全自动电脑横机成圈系统的主要机构与工作原 理、运动规律及其受力情况。其主要内容如下： ( 1 ) 深入研究分析国内外电脑横机相关技术文献资料，对国内外先进电脑横机的性能进行 分析与对比，结合全电脑横机的研究开发项目，重点对全电脑横机的成圈机构作理论分 析与研究。 ( 2 ) 研究全自动电脑横机成圈编织机构的构成和作用原理，重点研究选针原理，织针的走 针运动分析；通过运动分析、功能映射、关联设计等手段，将计算机设计技术融入全电 脑横机产品概念设计过程。 ( 3 ) 对现有的全电脑横机成圈三角系统进行实验分析研究，准确确定成圈系统的工艺参数 和工艺要求，为成圈机构的有限元分析建模提供准确的工艺参数，确保建模分析结果的 j 下确性。 ( 4 ) 应用有限元a n s y s l s d y n a 软件对电脑横机成圈机构进行建模分析研究，有效地 解决建模过程中重要参变数的技术分析与处理问题。尝试运用有限元分析软件深入分析 织针与三角瞬念冲击动力学状况，并对成圈、移圈和集圈过程中成圈机件的动态运动参 数与力学参数作进一步研究。 ( 5 ) 对比有限元分析结果与全电脑横机实际编织运动的相似性，分析机头运动速度变化对 成圈机件瞬间冲击力的影响，为电脑横机的机构的设计优化提供理论研究的基础。 ( 6 ) 结合有限元分析所得的结果，对成圈机件结构的优化进行了分析研究，加深对非线性 三角的研究，完成三角曲线的优化设计；运用a n s y s 有限元技术对舌针针钩进行结构静 力分析，得到了结构体中应力集中部位，从而为舌针的优化设计，提高使用寿命提供了 必要的理论分析基础。 6 浙江理l ：人学颂+ 学佩论文 第二章电脑横机成圈机构的结构及原理分析 新。代的电脑横机土要由传动机构、喂纱机构、牵拉机构、花型及控制机构、成圈 编织机构、检测白停机构等纽成吲。图2 1 所示为全自动电脑横机整体结构罔。 芒 酶蝴蚺i f 7 。j 8 “ 图2 1 垒自动电脑横帆整体结构图 2 1 电脑横机成圈编织机构 电脯横机的成嘲编织机构足横机并机构中的核心部分，主要山针床、三角装置、舌针、 选针片、电磁选针器等自i 成，通过电磁选针器对选针片的作用，完成三助位选针 ：作，然 后“ 导针片带动舌钊运动，控制舌针到达不同的遐圈高度，形成成圈线圈、浮线编织、集 圈线圈、移圈线圈。在编易l 过程叶1 ，各机什的状态及配合协调与古，将卣陵天系到机器能 行征常编织和产品质量的好坏。同时产晶花色的变换也是通过这一部分机件的变换和配 合米完成的。 2 1 1 针床的结构设计 针床俗称针板，材料采用2 0 c r m n m o 碳素钢经刨床、磨床，铣床等j j 工而成，设计厚 度和宽度随币川型号机器的大小而异，艇度要求站到h r c 5 5 - - 6 0 0 ，表面粗糙程度为08 3 ”。 典体结构如图2 2 所示。 针板上有h j 隔距离均匀的针槽，是用r 放置舌针的，其宽度、深度和针距的大小，随 着机弓的不问而异，为保证前、后针床p 的针槽宽度、深度、问距的一致性，采用专用数 柠铣床加工。 浙江理 人学硕+ 学位论文 图2 2 针床结构图 引板主要作用有两方面：一、利用横机两个钊昧之拍j 的桐7 】：移动，编织由倾斜线圈形 成的具有被纹外观效应的波纹组织：二、在横机前后针床，己移圈时，通过移动针床柬达 到穆吲针和接圈针之问的准确埘位。 2 1 2 织针组合件的配置 图23 所小儿电脑横机个针床的截面图，即舌针系统的配胃剧。针槽山镶嵌的俐片 形成，件同引槽t p ，h 时排自无踵再引l 、导制片2 、进引导片3 、选针片4 年沉降 5 。 舌针1 没有针踵，在针槽滑动面r 滑动，其尾部有缺l 】，导针片2 头端紧密配合，棚 互嵌套成为一个整体，通过导针片2 的运动带动舌f i 完成各种运动。导针片2 的片尾在较 深的针槽滑动咖l 滑动，由下带有定的弹性，在外力作川f ，它的钏踵便被压入针槽， 从而使矗引退出i 作状态，当外力撤销后，针蹿又自动m 针槽内弹出。选针导片3 位于导 针片后端p 部的稽内，通过选针片的推动它的片踵可以处于一个位置，并受压板的控制， 从而使舌针在同一横列中分别实现成圈、集刚、小编织种i 作状态。选针片4 在选针导 片3 的r 方，它的头端可以作用在选针导片i 】勺丰丁上。选引片除了上r 两个片踵咀外，进有 八挡高低不同的齿，饵片选针片j l 留有挡选针齿。沉降片5r 协助舌针成圈并进行部分 # 拉j 作。 图2 - 3 舌针系统的配置图 浙江理i ：人学硕十学位论文 2 1 0 三角座的结构分析 电脑横机选针工作原理p h 机头的三角配霄结构关系密切，圈2 4 所示为本课题研究所 用的电脑横机三角配霄结构图，各部件名称和作用如下： 圈2 三角座的平面结构 ( 1 ) 移圈导向二角i 嗣定在底板上在移嘲时使用作用r 导针 的上 踊，使导针片带动再针完成移刚。 ( 2 ) 移圈二三角2 活络三角，t d 垂“r 底板做进出运动，与导向锄联动，、 需要编织移刚时，作用j 导针片帕上片踵，使导针” ：升从而推动舌针到达移圈位置，将线嘲转移到对面针眯对 应的舌制卜。 ( 3 ) 导向i 角3 话络j 角，叮垂直与底板做进出运动，与移圈二三角联动，当需要编织时，进入工作， 包含挺针三角。 ( 4 ) 弯纱三角4 弯纱三角可以平行于底扳上下移动山步进电机带动。弯纱三角越低，线圈的弯纱深 度越人，织物密度就越稀：反之则越密。并且此弯纱i 角具有两个弯纱深度，从而不同的 条件f 编织出不l 刊k 度的线嘲。 ( 5 ) 接周= 三角5 固定于底扳上，在移罔时起作，作用于导针片的f 片踵，是导针片上列，进而推动 舌针j 二升到接嘲位胃，接受对面针床上对应舌针转移过来的线圈。 ( 6 ) 起针三珀6 | l 呵定j 底板| 二，作用是使导针”上升推动舌针到艇圈或成嘲高度。 ( 7 ) 选针导片复位i 角7 浙江理1 ：大学硕十学位论文 固定于底板上，作用是在选针前通过作用于选针导片的片踵，将位于a 位置的选针导 片压至h 位置。 ( 8 ) 选针导片归位三角8 活络三角，可垂直于底板进出运动，作用使选针导片由h 位归为到b 位置。 ( 9 ) 集圈控制压板9 可以上下摆动，下摆时压住处于h 位置的选针导片的片踵，使导针片压入针槽而不再 沿导向三角上升，从而形成集圈。 ( 1 0 ) 接圈控制压板1 0 可垂直于底板进出运动，当参加编织时，可使h 位置的选针导片在移圈时接受对面针 床上对应舌针转移过来的线圈。 ( 1 1 ) 退出工作控制压板1 1 固定于底板，作用于没被选针器选中的选针导片的片踵，使对应的导针片不参力n - r _ 作， 不沿起针三角上升。 ( 1 2 ) 半弯纱控制压板1 2 可以上下摆动，下摆时进入工作，可使a 位置的选针导片对应舌针成圈时，形成短线 圈；上摆时退出工作。 ( 1 3 ) 选针器1 3 选针器，每个底板有4 个选针器，每个选针器有八挡选针头，每挡对应选针头的齿。 选针头可以上下摆动，下摆时，选针器的选针头压到选针片的对应齿，使选针片被压入针 槽，选针片的下片踵不沿选针三角上升，上摆时，选针头压不到选针片的对应齿，退出工 作。 ( 1 4 ) 选针片起针三角1 4 固定于底板，作用于选针时将没有被选针头压入的选针片向上推，将相应的选针导片 由h 位送入a 位。 ( 1 5