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基于有限元分析的双针筒电脑袜机成圈机构的研究

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双针筒电脑袜机作为高性能机电一体化针织设备的典型机型,它将自动控制技术和现代机械设计相结合,利用双针筒和双头舌针直接编织罗纹袜口,实现了织袜过程的自动化控制。国产双针筒电脑袜机是近年发展起来的,同时也取得了可喜的成果,但是其产品的研制模式主要为产品仿制或者与国外技术合作生产两种形式,缺乏自主知识产权和核心关键技术,现有的产品技术与国外技术相比存在着很大的技术差异,特别是机器的编织可靠性和稳定性仍有待于提高。应用现代机械设计技术,加强对双针筒电脑袜机编织工艺的研究,提高双针筒电脑袜机的设计水平,对于发展现代织袜产业具有很强的现实意义。
　　 本文在研究国内外先进双针筒电脑袜机编织原理的基础上,研究分析了双针筒电脑袜机的编织工艺技术,对成圈关键工艺点进行了设计与计算。应用ANSYS/LS-DYNA对成圈机构的非线性动力学分析,研究了编织过程中各个机件间的复杂力学关系,确定了最佳的编织条件;并通过对导针片带动双头舌针运动过程中的瞬态碰撞,进行了其弹性动力学分析,通过上述研究对关键成圈机件双头舌针的针身结构进行了改进设计,提高了双针筒袜机编织的稳定性与可靠性。论文研究的主要内容如下:
　　 (1)分析了双针筒电脑袜机主要工作机构,重点对其成圈编织机构进行了系统的深入分析,从而为建立成圈机构有限元模型提供了数据依据,保证了分析结果的准确性。
　　 (2)分析了双针筒电脑袜机三角系统中各工作三角的编织作用,分别研究了成圈编织、集圈编织和正反转编织的走针轨迹,并对成圈机构编织过程中的关键工艺点进行了设计与计算,为其在有限元分析中的建模提高准确数据。
　　 (3)确定成圈机构有限元建模中的重要参数,结构单元采用SOLID164,双头舌针与导针片材料属性为线性弹性材料,网格划分方式选择扫掠划分,接触类型选用ASSC自动接触,接触罚因子fs=0.4,合理的参数设置才能保证动力学分析的顺利完成。
　　 (4)使用ANSYS/LS-DYNA对成圈机构的编织过程进行动力学分析,求解出成圈机构编织过程中成圈机件的运动规律。并运用实验分析,验证了有限元计算结果的正确性。
　　 (5)对编织过程中导针片与双头舌针的瞬态碰撞过程进行有限元分析,通过分析结果,优化双头舌针的针身结构设计,从而减小了织针受力,提高了织针的使用寿命。
　　 课题通过ANSYS/LS-DYNA对双针筒电脑袜机成圈机构的动力学分析,在成圈机构有限元建模和双头舌针与导针片间的弹性碰撞进行了深入研究,完成了预期研究目标,为国产双针筒电脑袜机的性能提高提供了一种行之有效的研究方法。

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