平缝机刺布挑线机构的动力学优化

平缝机刺布挑线机构的动力学优化刘亚辉 -，杨 华 ，周长江f 1.湖南大学 车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082；2.湖南大学 机械与运载工程学院，长沙 410082)摘 要：工业平缝机是缝制行业应用最为广泛的装备之-，其刺布挑线机构对整机的振动与冲击影响较大，对该机构进行优化有助于整机的减振降噪〃立了平缝机刺布挑线机构的虚拟样机模型，对其进行动力学分析。基于部分平衡理论，以针杆曲柄处最大惯性力最小为优化目标，建立优化数学模型，通过改变构件的质心坐标位置及质量等参数来实现机构惯性力的最佳平衡。试验表明该优化方法具有-定的可信度，部分平衡法应用于解决如高速平缝机等复杂机械系统的振动和噪声有-定的参考价值。

关键词：振动与波；工业平缝机；刺布挑线机构；部分平衡；针杆曲柄；动力学优化中囹分类号：TH112；0313 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-1335.2013.02.021Dynamic Optimization for Puncturing and Stirring M echanisms ofSewing M achines1，27 YANG Hua 27 ZHOU Chang-jiang ，(1.Key Laboratory ofAdvanced Design and Manucturing for Vehicle Body，Hunan University，Changsha 4 1 0082，China；2.Colege ofMechanical and Vehicle Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China)Abstract：Sewing machine is one of the most popular equipment in sewing industry.The puncturing and stirring mecha-nism is found to have a large influence on vibration and shock of the entire sewing machine.In this paper，a virtual prototypemodel of the puncturing and stirring mechanism of sewing machines was established for dynamic analysis.Based on the par-tial equilibrium theory，and taking minimizing the maximum inertia force of the needle-bar crank as the optimal objective，the mathematical model of optimization was established.By adjusting the parameters such as the mass and the location ofthe mass center of the mechanism，the best balance of the inertia force of the mechanism was achieved.The experimental re-suits indicate that the optimization method has some credibility，and the partial equilibrium method applied here is effectivefor analyzing vibration and noise problem of complex mechanical systems such as the high-speed industrial sewing ma-·chines。

Key words：vibration and wave；industrial sewing machine；puncturing and stirring mechanism ；partial balance；nee·die bar crank；dynamic optimization收稿日期：2012-06-05：修改日期；2012-07-16基金项目：国家重点基础研究发展计划(2010CB832700)；国家 自然科学基金项目(50805044)作者简介：刘亚辉(1988-)，男，河南省平顶山市人，硕士研究生，目前从事机械学与机械动力学的研究。

E-mail：yanghuahd###126.com在高速运转下，周期性的激励使平缝机的振动加大，动态性能恶化，缩短了机械的使用寿命，破坏了工作坏境，不利于工人的身心降。因此，有效降低工业平缝机的振动噪声，改善其动态性能，具有重要意义。

平缝机噪声主要是由机构运动过程中所产生的不平衡力造成的，很多文献对此进行了研究。文献1发现机构的不平衡力和运动产生的激励及其在轴上分布的不平衡，是高速平缝机产生振动和噪声的主要来源。同时，国内外学者就机构运动过程中2013年4月 噪 声 与 振 动 控 制 第2期的不平衡，在相关领域作了大量改进工作。文献 [2]通过在连杆上添加平衡配重，得到了摆动力矩均方根最小的最优配重方案。文献 [3]针对曲柄滑块机构中的部分平衡，考虑了最大惯性力和惯性力矩的平均值两项优化指标，选择最佳平衡量进行机构平衡。文献 [4]通过附加杆组和附加齿轮对的方法对机构振动力和振动力矩进行平衡。文献 [5]通过添加对称杆组的办法对曲柄滑块部分进行平衡。文献[6]以工业平缝机减振降噪为背景，基于复数矢量法和机构环路方程对-类平面六杆机构的惯性力进行分析推导，以谐波分量的均方根为目标函数，进行机构的优化设计。文献[7阡口文献 [8]以振动力和振动力矩的组合构造优化 目标函数，选认理的权重系数，对缝