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1、Vol21No4机械研究与应用第21卷第4期2008208MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2008年8月3基于Matlab的挑线机构优化设计112张克平,吴劲锋,黄晓鹏(1.甘肃农业大学,甘肃兰州730070;2.兰州理工大学,甘肃兰州730050)摘要:挑线机构是缝纫类机器四大机构之一,其好坏直接影响缝纫质量。调用Matlab优化工具箱的M函数对挑线机构进行优化设计,从而得到理想的挑线机构,提高了挑线机构的工作性能。关键词:挑线机构;Matlab;优化设计中图分类号:TP311.
2、56文献标识码:A文章编号:1007-4414(2008)04-0082-02OptimizationdesignofthepickingthreadmechanismbasedonMatlab112ZhangKe-ping,WuJin-feng,HuangXiao-peng(1.Gansuagriculturaluniversity,LanzhouGansu730070,China;2.Lanzhouuniversityoftechnology,LanzhouGansu730050,China)Abstra
3、ct:Thepickingthreadmechanismisoneofthefourmainmechanismsofsewingmachine.Thefunctionofsewingma2chinewillbedirectlyaffectedbypickingthreadmechanism.Inthispaper,theauthorsdiscussedhowtooptimizethepickingthreadmechanismbasedontheMatlaboptimizationtoolbox.Sequen
4、tially,amoreidealprogramwillbeobtained,andperform2anceofthemechanismcanbemuchimproved.Keywords:pickingthreadmechanism;Matlab;optimizationdesign1前言挑线机构是一个平面四杆机构,广泛应用于自动缝线机、缝纫机、自动封口机等工作机器中,其任务是输送给机针及摆梭工作时所需的线量,收紧线迹和从线团里拉出每个线迹所需的线量,为下一次输线作准备。为了确保完成任务,挑线机构必须按照一
5、定的规律运动,也就是挑线孔必须实现一定的运动轨迹。缝纫过程中的绷线、扎线、断线、震动等弊病,都和挑线机构有密切的关系。图1挑线机构简图挑线机构的优化设计属于再现确定轨迹的平面四杆机构设计。以往的设计方法通常有图解法和解轨迹曲线的相应坐标xi、yi可表示为:析法两种,图解法虽然简单直观,但其设计结果误差xi=z6cosα+z1cosφi+z5cos(λ+δi+φ0)(1)很大,不能很好的完成运动要求;解析法的结果相对yi=z6sinα+z1sinφi+z5sin(λ+δi+φ0)(2)图解法要精确一些,但由于对
6、各参数有一些约束,设z3sinγi计过程中需要求解多元非线性方程组,因此最多只能式中:δi=arcsin()-βi(3)ρ确定6～7个精确解,设计结果也不能很好的满足运222z2+z3-ρ[1～3]γ)(4)动要求。笔者提出的方法是调用Matlab优化工i=arccos(2z2z3具箱的M函数,完成对挑线机构的优化设计,得到满2z1sin(φi-φ0)意的机构。βi=arccos[ρ](5)2数学模型的建立22ρ=z1+z4-2z1z2cos(φi-φ0)(6)2.1设计变量因此,连杆上M点的坐标是杆长z1、
7、z2、z3、z4、z5、挑线机构运动简图如图1所示,轴A固联于缝纫z6,角度α、φ0、λ的函数,都是设计变量。若对曲柄机的主轴,当主轴转动时,铰链四杆机构ABCD使连转交提出要求时,φi也应列为设计变量,则:杆2上的穿孔M点沿着所需的轨迹运动。TX=[x1x2x3x4x5x6x7x8x9x10]3收稿日期:2008-01-15作者简介:张克平(1981-),男,甘肃兰州人,助教,主要从事机械设计制造方面的研究和教学方面的工作。·82·第21卷第4期机械研究与应用Vol21No42008年8月MECHANICA
8、LRESEARCH&APPLICATION2008208T=[z1z2z3z4z5z6αφ0λφi](7)为1,则目标函数为:122.2目标函数F(x)=∑[z6cosα+z1cosφi+z5cos(λ+δi+φ0)-i=1挑线机构的优化设计,属于曲柄摇杆机构再现已122知运动轨迹的优化设计,首先对其再现运动轨迹由连x€i]+∑[z6sinα+z1sinφi+z5sin(λ+i=1杆上2M点再现的s
