电脑绣花机结构优化与噪声分析

作     者：张士豪 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马希直;陈浩

授予年度：2022年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 12[管理学] 083002[工学-环境工程] 1204[管理学-公共管理] 120402[管理学-社会医学与卫生事业管理(可授管理学、医学学位)] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 082101[工学-纺织工程] 

主      题：电脑绣花机 刚-柔耦合 模态应变能 声-固耦合 时域边界元声学 

摘      要：电脑绣花机是在纺织品表面绣制花样的轻工机电一体化产品,提高其质量对人们文化生活水平具有重要价值,但目前结构仍然存在振动过大导致断针断线,影响产品质量,噪声较高导致环境污染,以及质量富余过多导致成本高等问题。因此,对电脑绣花机进行结构动力优化,进一步提高其刺绣质量,降低产品成本具有很大的必要性和重要的工程实际价值。利用多体动力学对机头、梭台和机架结构进行刚-柔耦合建模,并建立绣花机整机有限元模型,通过分析发现该型号绣花机横梁设计不合理,导致其横梁中部挠度过大,横梁两侧以及后支撑弯曲应力过高。通过机头和梭台在水平和铅锤方向的振幅大小分析。发现其底梁和后支撑结构设计不合理之处。并通过实验得到了该绣花机的结构振动模态及工作动力响应。利用参数化方法对横梁截面尺寸进行优化,利用模态应变能和单变量试验法对后支撑的安装位置和数量进行优化。通过改变底梁横向和底部支撑布置,解决了支撑不合理造成的振动增大问题。在此基础上进行整体优化,极大的减小了机头和梭台的振动,并且减少了电脑绣花机整体质量。最后对电脑绣花机整体噪声源以及传播方式进行分析。通过声-固耦合方式,结合压脚与梭台碰撞的瞬态动力学结果进行时域边界元声学仿真,获得梭台受激后声辐射的分布及变化规律,并提出了最优降噪措施。为电脑绣花机的结构优化及减振降噪设计提供一定的参考。