双机头刺绣机横梁的优化设计

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1、万方数据双机头刺绣机横梁的优化设计71文章编号：1006．1355(2010)03-0071-03白晶，赵罘，林建龙，龚堰珏(北京工商大学机械工程学院，北京100048)摘要：以GY902A型电脑刺绣机的主横梁作为研究对象，运用实验测试和有限元模拟方法分析了电脑刺绣机横梁弯曲振动的固有频率，并将所得结果用于电脑刺绣机横梁结构的优化设计，提高了横梁的固有频率，达到减小断线率的目的。关键词：振动与波；电脑刺绣机，弯曲振动，模态分析，优化设计中图分类号：THll3文献标识码：ADOI编码：10．3969／j．issn．1006—1355．2010．03．019OptimizedDesig

2、noftheDoubleDriveEmbroideryMachineBeamBAIQiao，ZHAOFu，LINJian—long，GONGYan-jue(CollegeofMechanicalEngineering，BeijingTechnologyandBusinessUniversity，Beijing100048，China)Abstract：VibrationexperimentandFEAsimulationareappliedtoGY902Acomputerizedembroi—derymachine’Sbeam，andtheresultsofbeam’Sinhere

3、ntfrequencyaregiven．Withtheoptimizeddesignthestructureofbeamwasmodifiedtoincreaseit’Sinherentfrequencyandreducetheratioofbreakingthread．Keywords：vibrationandwave；computerizedembroiderymachine；bendingvibration，modalanalysis；optimizeddesign电脑刺绣机是一个具有多激励的动力学系统，其机构多，主轴转速高，运动复杂；随着机器转速的提高，电脑刺绣机振动和噪声

4、也迅速加大；尤其是GY902A型电脑刺绣机的主轴在950r／min运转状态下，其横梁弯曲振动加剧，导致断线率上升，严重影响刺绣产品的质量和生产效率。针对以上存在的问题，本文首先采用有限元分析的方法，对GY902A型电脑刺绣机的横梁横向振动进行模态分析，然后通过实地的振动实验来验证模拟计算的结果，并对有限元模型进行相应的修改，最后利用符合实际工作情况的计算模型，在计算机上进行模拟设计，获得提高横梁固有频率的方法，为具体改进横梁设计提供理论依据。收稿日期：2009—05—20；修改日期：2009—09—07基金项目：北京市教委科技发展计划项目KM200310011041作者简介：白赢(

5、1975一)男，黑龙江齐齐哈尔人，实验师，主要从事机械设计及实验研究。E·mail：Zhaoffu@163．corn1结构简介电脑刺绣机横梁为槽钢焊接而成，横梁两侧通过两根立柱固接在底座上，在横梁的前侧面上固定2个刺绣机机头和一个换针驱动电机。轴测图如图l所示。其主要的技术参数如下：槽钢的厚度：5mm横梁的长度：2050mm横梁截面的高度：155mm横梁截面的宽度：100mm机头的长度：120mm机头的高度：150mm机头的宽度：170mm横梁的重量：60Kg万方数据2010年6月噪声与振动控制第3期图l电脑刺绣机横梁模型图Fig．1Modelofembroiderymachine

6、beam2有限元法分析‘1·2]模态分析原理是基于有限元法和线性振动理论，将GY902A型电脑刺绣机横梁的有限元模型视为一个具有有限个自由度的弹性系统，其运动方程可用虚功原理描述如下[M]{否}+[C]{言}+[K]{6}={R(t)}(1)其中，肘是按照有限元模型将各单元的均布质量集中在单元结点上组合而成的结构总质量矩阵，K是根据四面体实体单元的刚度矩阵，按照单元划分方式，组合而成的结构总体刚度矩阵。为了获得GY902A型电脑刺绣机的固有频率，取载荷列阵{R(t)}=0；同时因横梁的结构阻尼很小，对固有频率和振型影响可略去不计，则式(1)就成为无阻尼自由振动方程[M]{苫I++[

7、K]{6}=0(2)设方程(2)的解为{6}={6w}sl’nm／(3)式中：{乱}——振型列向量￡——时间∞——振动的固有频率，令∞2=A将式(3)代人式(2)，则得到广义特征方程([K]一A[肘]){6M}=0(4)特征值A对应横梁的固有频率，振型向量{&}对应横梁的不同固有频率下的振型。2．1有限元模型建立横梁有限元模型时既要如实的反映其实际结构的力学特性，又要在较小的计算规模下得到尽可能高的计算精度，而且其分析结果的可信度直接受几何模型、载荷处理、约束条件等与