高速卷绕头筒管夹头的虚拟样机建模与动态仿真.pdf

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1、CAD／CAE／CAPP／CAM现代制造t程(ModemManufacturingEngineering)2011年第2期高速卷绕头筒管夹头的虚拟样机建模与动态仿真‘黄志斌，郑建荣，李勇，金剑(华东理工大学机械与动力工程学院，上海200237)摘要：高速卷绕头筒管夹头是结构复杂的细长悬臂高速旋转系统，其设计和动态性能问题是研发新型高速卷绕头的关键。采用SolidWorks、ADAMS、ANSYS软件的协同建模和仿真技术，研究建立了刚性和柔性体耦合、具有多处柔性支承、可以变质量和变转速仿真的筒管夹头系统虚拟样机模型，实现不同操作工况和设计参数下的高速卷绕头筒管夹头系统动态仿真实验和分析，为设

2、计研究新型高速卷绕头提供了有效手段。关键词：高速卷绕头；ADAMS软件；ANSYS软件；柔性体；变质量；动态性能中图分类号：Tilll3文献标志码：A文章编号：1671--3133f2011)02喇5．-----05Modelinganddynamicsimulationonvirtualprototypingofthebobbinchuckofahigh．speedwinderHUANGZhi-bin，ZHENGJian—rong，LIYong，JINJian(SchoolofMechanicalandPowerEngineering，EastChinaUniversityofScien

3、ceandTechnology，Shanghai200237，China)Abstract：Thebobbinchuckofhigh-speedwinderisacomplexslendercantileverandhigh-speedrotationalsystem．Itsdesignanddynamicperformancehavebeenthekeytechnologyofdevelopingnewwinders．UsesthecollaborativemodelingtechnologyofSolidWorks，ADAMSandANSYStOestablishthevirtualp

4、rototypingofabobbinchucksystem．Themodelhasrigid—flexibleCOU—piingstructure，severalflexiblesupport，andCanchange／n&$sandangularrateduringsimulation．Dynamicsimulationandanalysisofahigh·speedbobbinchucksystemonmultipleoperationconditionanddesignparametersaleachieved．Itprovidesaneffectivemethodfordesig

5、ningandresearchingnewhigh-speedwinders．Keywords：high—speedwinder；ADAMS；ANSYS；flexiblebody；variablema8．s；dynamicperformance0引言高速卷绕头是化纤纺织机械中的关键设备，其关键部件筒管夹头是结构复杂的细长悬臂高速旋转系统。为改善系统的动力学性能，在筒管夹头内部多处设有0型橡胶圈组的弹性支承；在丝饼卷绕过程中，丝饼直径和质量逐渐增大，而筒管夹头转速相应减小，可见筒管夹头是一个变质量、变速度和包含弹性支承件的细长悬臂高速旋转系统。随着卷绕头转速和悬臂长度越来越大，卷绕头筒管夹头

6、的设计和动态性能问题成为了研发新型高速卷绕头的技术难题和关键。本文以某新型高速卷绕头为研究对象，采用·上海市引进技术的吸收与创新年度计划基金资助项目(07CH-001)SolidWorks、ADAMS、ANSYS协同建模和仿真技术，研究建立刚柔耦合、变质量和变转速的高速卷绕头筒管夹头系统虚拟样机模型，并实现高速卷绕头筒管夹头系统的动态仿真分析。1筒管夹头的几何模型筒管夹头内部结构如图1所示，内筒组件2通过连接法兰固定在机架上，以悬臂方式支承整个筒管夹头。内轴5左端为驱动端，通过柔性联轴器与变频驱动电动机连接，右端以固接方式与外筒组件3连接，带动外筒组件旋转，外筒组件3与内筒组件2不接触。内

7、轴5和弹性支承轴套9之间设有4处高速轴承支承，而弹性支Ⅸ代制造1：5(ModemManufaetunn$Englnm．dng㈣】％口*^自砰结柑】0d#K日目2自馏i目#3*∞m”4№t5自#6№m7#$H【JⅢ镕KⅢ‰9#*i{#《10uⅫ*《目mIl#{12％m脏轴奁9与内筒组仆2之间醴有4处0剂橡腔墨组弹件，建立ADAMS平台下的几何模型。阽主要埘!竺要掣譬三吉登苎皇警篓兰!的苎鐾：．=古2筒管夹头虚拟样机模型根据