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柔性编织机关键零部件的设计与优化

雷巧  
【摘要】:随着三维编织复合材料在航空航天和生物医学技术的应用,衍生出多种编织设备,但是现在市面上存在的编织机所能织造得织物结构截面单一,不能在一台编织机上实现多种异形截面的编织,因此研究多功能三维编织装置具有重要意义。本文在第一代自主研发的三维旋转编织机的基础上对变轨转盘、锭子结构以及牵引结构等关键零部件进行设计与优化,从而实现三维编织机自动化生产,主要研究内容如下:针对锭刀与变轨转盘直线轨道发生碰撞以及变轨转盘在变换角度时与轨道面板轨道发生错位的问题,通过分析锭刀在变轨转盘直线轨道运动时的速度与加速度情况,发现其在轨道中心位置的速度和加速度都达到最大。采用圆弧段对变轨转盘的直线轨道进行优化,使得锭刀速度在整个直线轨道呈正弦分布,峰值相比于优化前减小了4%,且改变了加速度峰值出现的位置,减小了锭刀与变轨转盘直线轨道过大的接触撞击以及变轨转盘和锭刀的磨损。对于变轨转盘转动后与轨道面板的轨道槽口不相切的问题,通过摆动气缸对每一个变轨转盘独立控制,结合机械定位使得变轨转盘的轨道槽口在旋转后与轨道面板的轨道槽口相切,锭刀能够顺利进入轨道面板,解决了变轨转盘发生错位的问题。针对传统式锭子对纱线施加的张力不均以及纱线补偿长度不足的问题,设计了一种发条弹簧式锭子,通过发条弹簧自身弹力控制纱管正反转,实现连续供纱和回收纱线的功能,保证纱线张力稳定;通过对锭子的运动分析,得出锭子在编织过程中角速度呈周期性波动,根据锭子角速度、牵引速度与编织角三者之间的关系,为牵引速度的确定提供依据。针对传统编织机牵引种类少且对牵引速度不敏感的问题,分别设计了管状、带状和网状织物的牵引机构。对于管状和带状织物采用导纱环结合两个导向轮的牵引方式;对于网状织物采用橡胶辊筒的牵引方式,此时织物上的压力分布在较大的接触面上,牵引速度稳定,并且完成三维编织机其余部件的设计。


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