“高速织机设计原理及动态性能分析虚拟仿真实验”获教育部虚拟仿真教学项目

发布时间:2018-12-27文章来源:机械学院浏览:200

《高速织机设计原理及动态性能分析虚拟仿真实验》项目所使用的虚拟实验系统是在2015年获批的“天津市机械基础及纺织装备设计虚拟仿真实验教学中心”上,开发的实验项目“纺织机械工程技术虚拟仿真教学系统”,结合其他虚拟仿真软件完成的(网址:ttp://jd.tjpu.owvlab.net/virexp/fzjx)。

织机是将纱线经纬交织成织物,为服装、产业用纺织品、装饰等提供原料是纺织机械中最重要机械之一。一方面,由于织机总类很多,包括有梭织机、剑杆织机、喷水织机、片梭织机、多项织机和三维织机等,其机构复杂、设计原理有差异,学校实验室更不可能配置所有类型的织机。另一方面,且织机主要由开口机构、引纬机构、打纬机构、送经和卷取机构等五大机构组成,机构运动配合精度高,速度快(如入纬率1000m/min以上),在线实验有一定危险性等,很多实验在实验室开不了。最后,织机是一个由气、液、纱线、机械相耦合的混相系统,且不可视,拓展真实实验教学资源成本高、难度大。采用虚拟仿真的教学手段,很好解决上述问题:

1. 建立网络型多媒体教学实验室,供学生查阅资料、预习实验、处理实验数据、进行虚拟实验、撰写实验报告和研究论文等。使本科生掌握机械工程专业相关的专业基础实验、专业综合实验和创新实验,加深对虚拟实验室操作及相关理论知识的理解。

2. 利用虚拟仿真实验平台,实现整机结构搭建和核心机构设计,使学生掌握织机工作原理和机构特点,使学生加深对机械基础理论知识和专业知识的理解。

3. 利用虚拟仿真实验平台,与其他软件集成方法,理解织机工艺性、流程化、系列化、模块化设计思想,培养学生运用理论知识分析问题、解决工程实际问题的能力。

4. 利用虚拟仿真实验平台,与其他软件集成设计方法,掌握高速混相系统性能参数设计及检测方法,提高学生解决多项耦合系统的综合研究能力,培养了学生创新思维。

1 天津市机械基础及纺织装备设计虚拟仿真实验教学中心

  

利用虚拟仿真实验系统,一方面,创建高速织机三维整机模型、典型装置模型库,通过机构调用、模块化组合和参数设定,自由组装成多种织机,实现高速织机虚拟展示、性能参数测试和运行交互式操作;另一方面,利用该系统与其他功能更强的动力学分析软件、静力学分析软件集成设计,对研究对象进行优化,完成性能参数综合分析及检测的虚拟仿真实验。最终,在虚拟系统平台上提交实验报告并进行考核测试。

1)实现将织机和辅助装置加载到虚拟场景,通过手动、自动等模式从不同视角观测织机的送经、开口、引纬、打纬、卷取五大运动机构;

2)实验过程中可在参数设计对话框输入不同参数、运动规律等,得到开口机构运动、引纬运动、打纬运动、送经和卷取五大运动运动规律;

3)完成织机整机虚拟装配、运动仿真及优化;

4) 利用现代设计方法理论和计算机辅助设计分析软件对织机机构进行创新设计、动态性能分析,形成集机构建模、运动仿真、动力学分析、结构和流场分析、优化设计等的虚拟仿真实验方法;

5) 实现织机虚拟装配过程、高速运动时织造工艺特征的培训。

以上知识点涵盖了机械工程机械设计等领域,使学生在相关的基本理论、基础操作、工程拓展以及研究设计等多个方面的能力都能够得到锻炼和提高。

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2虚拟仿真模块

本虚拟实验项目是在2015年获批的“天津市机械基础及纺织装备设计虚拟仿真实验教学中心”上,“纺织机械工程技术虚拟仿真教学系统”模块中,开发拓展的“高速织机运动虚拟仿真实验平台”上完成的。

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3高速织机运动虚拟仿真试验台

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4 箱体透明化装配图三维模型示意图

纺织设备高速运转,其中多数机构是封闭的,难以观察到机器的内部组成及各机构的运动,这无疑给实验实践教学带来了困难,学生难以理解设备的基本工作原理,使得实验过程具有较高难度和不可视性,缺乏学习兴趣,无法取得良好的教学效果,虚拟实验能形象、生动、直观地实现那些传统实验手段难以实现的实验。

纺织机械工程实践虚拟仿真实验,充分利用现有的3D 实体造型软件,建立复杂关键机构的虚拟组装及其配合模型,可达到较好的教学效果。例如高速织机入纬率达到1000m/min以上,每一个循环包括五大运动,现实实验难以再现。通过实验项目可完成织机引纬运动、引纬机构认知,根据虚拟样机的运动演示绘制机构简图,观察机构运动的变化,了解织机引纬机构的设计工艺要求。通过高速织机仿真运动,学生能了解织机主轴到钢筘的运动传递路线、机构形式;了解打纬动程、打纬角度、打纬运动时间、打纬静止时间等工艺参数的概念;了解打纬各机构参数对打纬工艺参数的影响。

纺织机械工程实践虚拟仿真实验中的高速织机模块,学生不仅了解织机主轴到棕丝的运动传递路线,织物组织运动规律的输入方式,观察织物组织规律的变化对棕丝运动规律的影响,还可以直观形象的观察到织机开口机构,以及调节各工艺参数棕丝的位置运动规律的变化情况,项目的教学效果明显,增强了学生的求知欲。

项目依托2015年获批的“天津市机械基础及纺织装备设计虚拟仿真实验教学中心”的“纺织机械工程技术虚拟仿真教学系统”上,实现校内“时间、空间、内容”三开放、为校内机械学院、纺织学院等6个学院服务。同时,为同类院校、纺织企业、网络教育等提供服务。形成平台共享互支撑、校外共享创价值。