电子提花机齿轮-杆组合传动机构运动学仿真

Kinematics characteristic simulation on electronic iacquard machineSrod-gear combination mechanical transmissionM A Liang ，SHI Ning ，LI Xiaohuo(1.Department of Mechanical Engineering，Xinjiang Colege of Engineering，Urumqi 830091，China；2.Colege of Mechanical Engineering，Liaoning Technical University，Fuxin 123000，China)Abstract：In order to study the kinematic characteristics of gear-rod combined mechanism in electronic jacquardshedding transmission，using theoretical analysis and computer simulation，this study has developed a function for eachcomponentS initial pose parameter，and then built a parameter model using ADAM S.W henthe transmission gear ratioand the initial phase diference of servo cranks vary，the characteristics of rodS vertical pose motion are investigated。

111e simulation results show that the rodS vertical velocity fluctuation reaches mi nimum when the pinion gearSdiameterofreference circleis greaterthan middlegearS diameterandthe servo cranksphasediferenceis 180degree。

This study provides a useful design basis for electronic jacquard shedding transmission。

Key words：shedding tran smi ssion device；combined mechanism；tension variation；kinematics characteristic；parametric modeling method；simulation；phase angle；ADAMS弓l 言电子提花机开口传动机构用于推动提刀上升与下降，带动棕丝启闭梭口机械控制部分，梭口的形成、经纱动态张力波动受传动机构工作性能与运动性质影响，进而影响经纱断头率与织物质量141。

目前中国国内机械式开口传动装置设计多采用共轭凸轮机构或齿轮.连杆组合机构.共轭凸轮机构可方便地实现多种复杂运动规律，但要求加工精度高，轮廓尺寸公差小于 0.008 mm.加工、制造、装配难度大，且磨损后破坏凸轮共轭关系，使用维护成本高，寿命低L3J.有研究者提出-种复合式组合机构，用于电子提花机刀箱与底板间的传动4l，因加工精度要求与维护成本均较低，多见于机械式小型电子提花机.这种传动装置核心是齿轮-六连杆机构，通过齿轮对六杆机构两曲柄分别输出同向旋转运动 ，六杆机构将两种运动合成输出，反映为刀箱杆垂直方向的上下运动，由于刀箱杆上下运动对织机在高速条件下的振动产生直接影响，因此其动力学特征的研究将具有较高的意义[2，51.但杆件的合成运动以函数形式直接寻求杆运动特征十分繁琐，-些文献利用牛顿-拉夫森公式I4按相位角分步长迭代并求导，解得位移、速度与加速度方程.此类问题经研究，可建立 ADAMS参数仿真模型，以改变齿轮节圆半径、连架杆起始角相位两种方式，快速有效地寻求刀箱杆竖向位移、速度与加速度的变化规律f6.j 引。

收稿日期：2012.08-27基金项目：新疆维吾尔自治区高等学校重点科研计划基金资助项目(XJEDU2008146)：新疆维吾尔自治区高等学衅研计划基金资助项目(XJEDU2008149)作者简介：马 良 (1976.)，男，甘肃 临洮人，硕士，讲师，主要从事矿山机械和计算机仿真方面的研究. 本文编校：焦 丽第2期 马 良，等：电子提花机齿轮-杆组合传动机构运动学仿真 2211 确定提花机传动机构初始位姿开口传动机构原理见图 1图 1 电子提花机传动机构运动简图Fig.1 schematic diagram of electronic jacquard machineStransmission mechanism驱动轴在 D点与织机主轴 l：1传动，曲柄 上 、LFE通过连杆 LA LED带动 LBD摆动，实现刀箱连杆LCH对上层刀箱提升，齿轮 I与齿轮 II同直径，齿轮 I为中间轮，保证 I、II齿轮同向转动，Leo杆推动刀箱连杆LCH沿垂直滑道上下运动.以D点为原点，建立全局直角坐标系.已知常量：杆件长度， ， (c点位于BD杆质心)；齿轮 I角速度 ；齿轮 I、齿轮 II和中间轮 I节圆半径 、2、 3；杆件初始相位角OlOA，aAB 肛.传动机构杆件参数坐标见表 1。

表 1 传动机构位置参数坐标列表Tab.1 transmission mechanismsparameterize positioncoordinate list以 BD、DE料 长 为半 径做 圆万 布呈j(x-xB) ( ) ， (1)( -xE) ( -YE) 解得 丁-m24m2-4mlm3， 2 lIYDklk2xD式中，毛 IDE-IBD2， x e - Xm1lk2m2 2klk2-2y k2m3x k y -2yBkl-lBC点位置通过 ADAMS中内置函数 FIRST、LAST、LOC ON LINE、FIRST N确定[7]，XcFIRST(LOC-ON-LINE(xB，YB，0， ， ，0)，Le )YcLAST(FIRST-N(LOC-ON-LINE (3)( ， ，0)，xo，Y ，0，L8c)，2)规定 C点位于均质杆LBD的质心位置，故式中的LBCLBD2。

2 参数化仿真模型采用针对样机几何结构特点设置若干参数点的仿真方法，定义机构的特定位置，用于构造几何形体的基准点；再由基准点生成构件，点位置改变时，与其相关联几何形体自动更新.借此实现样机几何形体的参数化建模L8J。

传动机构包括齿轮 I、I、II，曲柄 OA与FE，杆BD与DE(图1)，以齿轮 旋转中心 D为原点，按表 1及式(1)～式(3)计算方法，在ADAMS/Views界面中建立机构关键点 (.]c ，Yi，0)所需坐标值设计变量参数，更改坐标分量为图2参数形式，通过零件库与约束库生成齿轮系I-I-II和六杆机构构件及各构件问旋转副、齿轮副和移动副，设定齿轮 I角速度 30 0/s，时间 12 s.仿真步数 100，机构模型几何尺寸见表 2，ADAMS仿真模型见图3。

表 2机构基本参数Tab.2 transmission mechanism S basic parametera LAdmm LBD]mm LOF/nun aoa/(。) (。) aaB/(。)0.8 O 8 400 600 600 150 30 95Fig.2 parametric coordinates ofmember base on design variables222 辽宁工程技术大学学报 (自然科学版) 第32卷图3 电子提花机传动机构仿真模型Fig.3 electronic jacquard machineS transmissionmechanism simulation model(a)位移3 仿真与结果分析根据图3仿真模型，通过改变开口传动机构齿轮 I，II节圆半径尺l、齿轮连架杆 OA、甩 初始相位，寻求刀箱杆 CH竖向运动特征的变化规律[93.1 改变齿轮 I、II节圆半径改变齿轮 I、I、II节圆半径，自100200 1Tln等距取 7组半径数据，中间轮 II半径由几何条件R2(LoF-R1-R3)/2导出，用于保证I，II齿轮同向同转速运动，R2 3。

仿真结果见图 4，当保持六杆机构机架 LOF为常数的前提下，随齿轮 I节圆半径 从 100 ITnTI增大到200mm，CH刀箱杆 C点Y轴方向位移最小值从445.8 I/I1TI降至 371.1 Ilrn：加速度曲线无论齿轮 I半径如何变化，在 t-T/26 S均处于最大，速度在该时刻趋近零；齿轮 I半径增至Rl200 I/lIl时，速度曲线在 t-O.5 S范围波动显著。

§(b)加速度f/s(C)刀箱杆竖向速度变化图4 不同齿轮 I节圆半径条件下 CH杆运动特征Fig.4 rod CH's kinematics characteristic under diferent pitch radius of gear I3.2 改变齿轮连架杆 OA、甩 初始相位角保持 30。，以30。为步长，在 0。～330。

改变 杆初始相位角 ， 变化导致 BD杆初始角改变，c点位移条件变化，当 210。时，O 杆与尼 杆相位差△ 180。，此时速度变化最平稳 (见图5fc))，位移在498.1～518.1 1Tln变化 (见图5(a))。

与改变 类似，当随动杆 初始相位角第2期 马 良，等：电子提花机齿轮.杆组合传动机构运动学仿真 223ccFE时 ， 330。，即OA杆初始相位角之差仍保持 180。 477.9-496.4 illn范围内变化。

刀箱杆 CH 速度变化平稳，位移在竖向坐标t/s(a)位移0.0 5.0 10.0 15.0(b)加速度alphaOAO dega1phaOA30 degalphaOA60 deg0.O 5.0 10.O(C)刀箱杆竖向速度变化图 5 改变 OA杆初始相位角条件下的刀箱杆 CH运动特征Fig.5 rod CH'skinematics characteristic under diferent starting phase angle ofrod OA0.O 5.O 1O.O 15.010O.0- 50.00.050.O- 1O0.00t/s(a)位移40.020.O0.0-20.0.40.015.O0.O 5.0 l0.0 15.0(b)加速度- - alphaOA0 deg- - alphaOA30 dog alpha OA60 degO 5.0(C)刀箱杆竖向速度变化10.0图 6 改变FE杆初始相位角条件下的刀箱杆 CH运动特征Fig.6 rod CH's kinematics characteristic under diferent starting phase angle ofrod FEl5.00 O O O O O 如 0 2 如 .∞.I )/guvm O O ∞ ∞ n- .∞.口目 )/目叫/ s.I鲁)/224 辽宁工程技术大学学报 (自然科学版) 第32卷4 结 论(1)仿真结果表明，齿轮 I节圆半径大于中间齿轮半径时，刀箱杆运动前半周期 t-O.5 S内刀箱杆CH速度与加速度曲线波动显著增大。

(2)为减小织机高速运转下的经纱张力波动，使刀箱杆获得较平稳竖向运动，应使齿轮I、II节圆半径小于中间轮 II；当两曲柄杆初始相位相差 1 80。

时，位移和速度改变幅度较小，可降低齿轮I半径和调整两曲柄初始相位角以减小竖向杆 CH 的速度波动，削弱织机高速运行条件下张力波动影响。