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1、优化设计在剑杆织机引纬机构中的应用中南论坛2007年第2期优化设计在剑杆织机引纬机构中的应用赵延雯(武汉科技大学中南分校信息工程学院,湖北武汉430223)摘要:本文对GA741剑杆织机的引纬机构进行了运动分析和优化设计,找出了主要影响的设计变量,可作为类似机构优化设计的参考.关键词:剑杆织机;运动分析;优化设计.中图分类号:TS103.33文献标识码:A挠性剑杆织机因具有调节方便,维护容易,占地面积小等优点而被广泛应用.剑杆织机引纬机构的运动有两种类型:一是非分离筘座,二是分离筘座.前者剑杆既随筘座摆动,又沿筘座作直线运动,引纬机构比较复杂;后者剑杆只沿筘座
2、作直线运动,引纬机构较简单.GA741型剑挠性剑杆织机的引纬机构属于前者.本文主要介绍对该引纬机构的运动分析和优化设计的方法.由图1可知,GA741型挠性剑杆织机的引纬度机构是一个七杆机构(ABCDEFGH),机构的两个原动件分别是主轴曲柄L(AB)和偏心曲柄厶(HG),机构自由度为2.剑杆的运动是通过构件,(FE)即扇形齿轮(296T)传动小齿轮18T,再经过一对伞齿轮34T,17T传动剑轮,带动剑杆往复运动,实现引纬.本文将该七杆机构分解为由四杆打纬机构ABCD和五杆机构DEFGH的组合.1GA741型剑杆织机引纬机构的机构分析2机构运动分析1.1GA74
3、1型挠性剑杆织机的原始参数表1参数表参数项日L11213L4I5L6L7L8L9数伉80tm2901m680~1a790116ut310il175it1801t41Sum参数项目主轴与小轴的传动比剑轮加速比剑杆蛀夫位移S剑轩堆夫加速度a数值23288985369In575113_/S剑轮B传动部分图1Ga741型挠性剑杆织机引纬机构简图1.2引纬机构的机构分析2.1四杆机构ABCD的运动分析由图1可得四杆ABCD的矢量方程:lje坤+12e啦+13e'+14e=0(1)通过三角函数变换运算,得到杆L2和杆的位移方程如下:=tan(F一(+一)/(E—G))(2
4、)咖=tan((F+13sin4,,)/(E+13cos4,))(3)式中:E=一(Z1cos4,l+14cos4,4)F=一(z1sin4,l+14sin4,4)G=(E++z一z;)/2l将式(1)对时间求导,因为64=常数,故=0.求得速度方程如下:咖=咖.Z.sin(咖.一咖)/(13sin(咖一咖))(4)咖=咖tIZ.sin(咖.一咖)/(/2sin(4,一咖))(5)收稿日期:2007—04—16作者简介:赵延雯(1943一),女,上海人,武汉科技大学中南分校信息工程学院教授.2007年第2期科技探索93将式(1)再对时间求导,可得加速度方程式:
5、,=(Ii.sin(.一)+Ii~cos(.一)一132s?-n(,一)一12;)/(13sin(4~,一))(6)"=(z.".sin(.一,)+z.~cos(.一)一13sin(一,)一13)/(zsin(一,))(7)2.2五杆机构DEFGH的运动分析同样由图1可得五连杆DEFGH的矢量方程:Z5e+Z6e+Z7e妒+Z8e)+lge=0(8)构件z.与构件z,固连,其夹角为.,即:,+..用三角函数变换运算,得到位移方程:=2tan((一~/+一)/(H—K))(9)7:￡(上nI1((r十/6sin4~6)/(H+/6cos+6))(10)式中:H=
6、15cos4~5+19cos4~9—18cos4~8T=15sin4~5+19sin4~9—18sin4~8K=(++z:一z;)/2l将式(8)对时间求导,因为=常数,故=0,已知=.,.:,通过运算可得速度方程::(18.sin(.一)一15sin(一))/(16sin(一))(11),=(Zsin(一)一Z..sin(.一))/(17sin(一))(12)再将式(8)对时间求导,可得加速度方程:":(184~8"sin(.一)+z.~cos(.一)+z;一17~cos(一)一z~cos(一))/zsin(一,)(13)=(一184~8"sin(.一)一1
7、8~cos(.一)+z:+15~eos(一)一z~eos(一))/l,sin(一)(14)2.3剑杆运动分析剑杆位移方程为:s=izt4~,/27r(15)式中:——剑轮加速比,i=32.88;z——剑轮的齿数,z=79;t——剑轮的节距,t=11mm.剑杆的速度,加速度方程分别为:=￡'7/2~r(16)0=izt4~"7/27r(17)3优化设计3.1优化设计的数字模型剑杆运动是由四杆机构和五杆机构组合决定的,其中四杆机构是打纬机构,它与织机其它机构的运动密切相关,其构件长度在本设计中是不能更改的,故只能对五杆机构进行优化.五杆机构有4个设计变量,本设计在
8、保证剑杆动程不变的前题下,优化设计L5
