经纱张力调节机构的拓扑优化设计与疲劳分析

来源：现代纺织技术杂志2023年第3期北京时间：

作者：赵全鹏, 杨建成, 刘艳哲, 黄子文

单位：天津工业大学,a.机械工程学院；b.现代机电装备技术天津市重点实验室；c.天津市机电系统计算与仿真中心，天津300387

摘要：为提升经纱张力调节机构的动态补偿能力，适应三维间隔织物剑杆织机的高速化织造需要，引入可吸收应力的变刚度气动肌腱作为原动件，设计了一种新型经纱张力调节机构。采用有限元技术对该机构进行了静力学分析和模态分析，得到其静态特性及前六阶固有频率阵型，在此基础上采用变密度法对机构进行拓扑优化，随后根据优化结果在SW中进行结构优化并采用有限元仿真实验进行验证。结果表明：拓扑优化后的机构可以减重13.32%，同时应力、应变和固有频率等静动态性能均有较大提升，其最小疲劳寿命可达17.91年，满足织机使用年限的需要。最后在VSI系列样机上进行了对比实验，分析优化前后的张力采样曲线。实验结果表明优化后的织机经纱张力波动更加平稳，机构动态特性有效提升。

关键词：张力调节机构,拓扑优化,轻量化设计,模态分析,疲劳寿命分析

基金资助：国家科技支撑计划重点项目(2011BAF08B02)