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随着纺织机械规模和速度不断提高,对纺纱锭子高速下动态性能提出了更高要求,电锭作为一种新型的锭子,其高速下动态特性的研究和优化,是实现机电一体化高端智能细纱机研制开发,实现环锭纺纱工艺高速化的技术关键。本文运用先进的虚拟样机和有限元分析技术,对高速电锭系统的动力学性能进行了全面的试验、分析和优化研究。 针对电锭系统复杂结构,对电锭系统仿真模型进行研究,通过不同模型仿真对比试验,建立了能较好反映电锭系统动态特性的有限元模型,采用电锭实际结构尺寸,以正交各向异性材料等效模拟卷簧刚度,以多点约束接触模型(MPC面固接)约束电锭零部件之间的过盈配合装配,锭杆与上轴承间约束采用考虑阻尼的弹簧模型。为方便不同结构参数的试验研究,运用C#和APDL语言开发了参数化Ansys自动建模和仿真程序,有效提高研究效率和成本。分别试验研究了电锭上下支撑间距、内锭脚轴肩长度和直径、弹性管刚度、上支撑刚度等5个主要结构参数变化对电锭动态特性的影响,试验结果表明这5个结构参数对电锭动态性能都有影响。最后采用基于Kriging代理模型的多目标优化方法对5种结构参数可同时变化的电锭系统,进行动态性能结构优化研究,通过最优拉丁超立方试验设计获取初始样本点,采用遗传拉丁超立方、NSGA-Ⅱ遗传多目标优化算法逐步提高代理模型精度,最后或得一组电锭结构Pareto优化解。优化结果表明,相比原始设计参数,优化后的电锭谐响应振幅有较大改善,提高了动态性能;同时提供了不同结构尺寸的优化组合可供制造厂选择。