【摘 要】
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变螺距螺旋引纬是一种较有特色的高速剑杆引纬方式,但高精度变螺距螺杆制造困难、成本高昂、工作发热严重,针对传统变螺距螺旋引纬机构存在的不足,本文提出了一种新式的等螺距螺旋引纬机构。首先以传统变螺距螺旋引纬机构为参考,针对其进行逆向重构,并提出等螺距螺旋引纬机构方案,以原机构运动学特性为优化目标,优化设计出新的机构结构参数,后继续进行建立三维模型、动态静力学分析、建立刚柔耦合模型分析剑带运动特性、解析
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变螺距螺旋引纬是一种较有特色的高速剑杆引纬方式,但高精度变螺距螺杆制造困难、成本高昂、工作发热严重,针对传统变螺距螺旋引纬机构存在的不足,本文提出了一种新式的等螺距螺旋引纬机构。首先以传统变螺距螺旋引纬机构为参考,针对其进行逆向重构,并提出等螺距螺旋引纬机构方案,以原机构运动学特性为优化目标,优化设计出新的机构结构参数,后继续进行建立三维模型、动态静力学分析、建立刚柔耦合模型分析剑带运动特性、解析关键构件应力应变等研究,探讨了新式引纬机构的动力学特性与可行性。主要工作与成果如下:（1）结合测量仪器与软件进行了变螺距螺杆的逆向建模,并验证了逆向模型的精确性。后结合山东日发公司提供的结构数据,用Creo建立了原变螺距螺旋引纬机构的运动模型,输出了其螺杆角位移曲线并拟合为多项式方程,并验证了拟合误差。（2）全面分析了等螺距螺旋引纬机构中各参数的关系,并在众多参数中提取了设计变量后确定目标函数,使用Matlab的优化工具箱运用非线性规划函数对设计变量展开优化,并将优化后的参数代入运动学方程,通过Matlab的可视化功能转化为剑带运动特性曲线,将其与原变螺距螺旋引纬机构的剑带运动特性比较,发现了等螺距螺旋引纬机构剑带运动特性在某些方面存在的优越性,获得了较好的优化结果。通过Creo软件并结合优化参数建立了等螺距螺旋引纬机构的三维模型,并对其主要构件的结构与装配实施细节进行了简要叙述。（3）通过矢量法及达朗贝尔原理创建了等螺距螺旋引纬机构各构件的动力学数学理论方程,使用ADAMS建立了刚体动力学模型并进行了仿真,分析了主要运动副受到的力与力矩的情况。（4）基于ADAMS与ANSYS的联合仿真创建等螺距螺旋引纬机构的刚柔耦合模型,分别对其中可能产生较大柔性变形的第一连杆、三角板、第二连杆进行了柔性替换,同时仿真分析了剑带运动特性。对三构件在最大受力与力矩时刻进行了应力分析,并针对三角板进行了应变分析,证明了三构件的设计符合强度要求。又从多柔性体角度引入应变积累概念,分析多柔性体的刚柔耦合模型输出的剑带位移与理论刚体模型之间的误差,对于是否需要进一步优化引纬机构及调整引纬工艺提供了参考。
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