【摘要】：針對(duì)打結(jié)器結(jié)構(gòu)改進(jìn)或參數(shù)調(diào)整后在設(shè)計(jì)階段難以評(píng)判優(yōu)劣而增加制造投入風(fēng)險(xiǎn)的問題,提出了一種基于剛?cè)峤佑|動(dòng)力學(xué)的打結(jié)器虛擬打結(jié)方法。利用設(shè)計(jì)的打結(jié)器性能檢測(cè)與可靠性試驗(yàn)臺(tái)對(duì)雙齒盤驅(qū)動(dòng)打結(jié)器設(shè)計(jì)的正確性進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證和動(dòng)力學(xué)分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括:1)基于剛?cè)峤佑|動(dòng)力學(xué)的打結(jié)器設(shè)計(jì)方法研究以雙齒盤驅(qū)動(dòng)打結(jié)器為原型建立打結(jié)器虛擬打結(jié)的ADAMS樣機(jī)模型,利用ADAMS的Bushing連接建立大變形柔性捆繩的動(dòng)力學(xué)模型,通過對(duì)捆繩和剛性構(gòu)件之間設(shè)置多接觸約束和載荷施加,實(shí)現(xiàn)了完整的打結(jié)器虛擬打結(jié)仿真過程,研究了捆繩在拉力作用下成結(jié)的剛?cè)峤换チW(xué)行為。利用該虛擬打結(jié)方法分析了打結(jié)嘴與夾繩盤動(dòng)作時(shí)序差φ變化對(duì)打結(jié)器成結(jié)的影響,對(duì)判定打結(jié)器參數(shù)匹配后能否成結(jié)或成結(jié)優(yōu)劣起到直觀驗(yàn)證作用,分析得出,當(dāng)α=98°、φ=12.5°±5時(shí),可以實(shí)現(xiàn)虛擬打結(jié),表明小齒盤上的不完全錐齒輪與大齒盤上的不完全錐齒輪的安裝相位差允許在42.5°±5°間變動(dòng),約為半個(gè)齒的角度。2)打結(jié)器性能檢測(cè)與可靠性試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與測(cè)試針對(duì)國內(nèi)缺乏打結(jié)器連續(xù)打結(jié)的性能測(cè)試與疲勞試驗(yàn)系統(tǒng),提出一種打結(jié)器連續(xù)打結(jié)的試驗(yàn)臺(tái)方案:通過設(shè)計(jì)安裝在十字滑臺(tái)上的模擬草捆回彈特性的拉繩裝置,控制十字滑臺(tái)使拉繩裝置按矩形軌跡運(yùn)動(dòng),拉繩裝置拉動(dòng)捆繩的運(yùn)動(dòng)模擬草捆擠壓捆繩的運(yùn)動(dòng)。拉繩結(jié)束后控制系統(tǒng)發(fā)出指令給電磁離合器接合,將調(diào)速電機(jī)動(dòng)力傳遞給打結(jié)器主軸驅(qū)動(dòng)打結(jié)器打結(jié)。試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)式的拉繩-打結(jié)過程,并測(cè)試打結(jié)過程中的捆繩張力、主軸轉(zhuǎn)矩和主軸轉(zhuǎn)角。按照所述方案進(jìn)行了試驗(yàn)臺(tái)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與選型計(jì)算,在Solid Works下建立了試驗(yàn)臺(tái)的三維模型,并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干涉分析與虛擬裝配。按照提出的試驗(yàn)臺(tái)控制流程設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng),利用Labview設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的測(cè)量與控制程序。通過零部件外購與制造、安裝與調(diào)試完成了試驗(yàn)臺(tái)機(jī)電一體化系統(tǒng),測(cè)試結(jié)果表明該試驗(yàn)臺(tái)連續(xù)打結(jié)效率為3個(gè)/分鐘,累計(jì)打結(jié)6000次設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常。3)打結(jié)器虛擬打結(jié)驗(yàn)證與打結(jié)時(shí)序?qū)Ρ仍囼?yàn)分別將進(jìn)口德國打結(jié)器、雙齒盤驅(qū)動(dòng)打結(jié)器安裝在打結(jié)器性能檢測(cè)與可靠性試驗(yàn)臺(tái)上采集兩種打結(jié)器成結(jié)過程各動(dòng)作對(duì)應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)角,動(dòng)作包括夾繩開始、撥繩動(dòng)作開始、送繩結(jié)束、繞扣開始、繞扣90°、繞扣180°、撥繩到最大行程、繞扣270°、鉗咬完成、割繩開始、脫扣結(jié)束和撥繩盤退回原位,獲得了兩種打結(jié)器的動(dòng)作時(shí)序圖,驗(yàn)證了雙齒盤驅(qū)動(dòng)打結(jié)器結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配正確,其夾繩與割繩動(dòng)作優(yōu)于進(jìn)口打結(jié)器,成結(jié)率100%。通過對(duì)打結(jié)器樣機(jī)的成結(jié)動(dòng)作與虛擬打結(jié)的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明虛擬打結(jié)與實(shí)際打結(jié)過程非常吻合,驗(yàn)證了捆繩動(dòng)力學(xué)模型與剛?cè)峤佑|動(dòng)力學(xué)仿真模型的正確性,可作為評(píng)價(jià)打結(jié)器設(shè)計(jì)優(yōu)劣,保證打結(jié)器一次性制造成功的有效方法。根據(jù)實(shí)測(cè)的捆繩拉力,設(shè)置虛擬捆繩模型拉力為150N時(shí)的虛擬打結(jié)主軸扭矩變化曲線與實(shí)測(cè)主軸扭矩變化曲線基本吻合,其最大誤差5Nm,可驗(yàn)證虛擬打結(jié)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果可以用來指導(dǎo)打結(jié)器載荷分析。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S225

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本文編號(hào)：2754821