空间连杆引纬机构是织造碳纤维布织机的核心机构,其织造过程中的动态性能影响着碳纤维布质量,国内制造生产纤维布的剑杆织机,其纬纱在穿引的过程中会出现纬纱断头等问题,使得国产碳纤维布的质量与国外同规格产品相比有不小的差距,这对国产织造碳纤维剑杆织机的引纬机构动态性能提出了更高的要求。本文通过建立空间连杆引纬机构的虚拟样机,利用有限元方法分析了引纬机构的动力学特性,并对底座和空间连杆应用优化设计方法分析。研究的主要内容和取得的成果如下:1.在Pro/E中建立引纬机构模型。通过在ADAMS中动力学分析,得到剑杆的运动规律曲线,并对其进行验证。由于碳纤维抗剪切性能低,较大的惯性力使得纬纱断头,因此提出通过添加滚轮,降低剑杆的加速度曲线峰值,从而降低惯性力,提高引纬机构的性能,并对改进前后的结构部分做强度对比分析。分析结果得出,加速度曲线峰值降低了11.11%,表明滚动接触对剑杆的加速度曲线峰值影响比较显著,剑道的应力比原来降低了36%,表明机构改进具有一定的可行性。2.利用在ADAMS中得到底座铰链处的作用力,在ANSYS Workbench中建立了底座有限元模型,对其拓扑优化实现第一次优化,重新设计并进行预应力模态以及疲劳分析,最后实现多目标优化。结果表明,经过2次优化减重9.33%;疲劳安全系数由重新设计的模型经多目标优化增加了17%,达到了减重、抗疲劳高性能。3.考虑了空间连杆的变形,在Hypermesh中对空间连杆进行结构化网格,生成.cdb文件后导入ANSYS,通过APDL编辑命令流生成模态中性文件,将柔性连杆导入ADAMS中进行刚柔耦合动力学分析。分析结果表明,与完全刚性机构相比,除了刚开始转动有较大的波动外,机构运行过程中再无波动,表明柔性的空间连杆对于整个机构的运动影响较小。4.利用Hypermsh中的OptiStruct软件首先对空间连杆以单元密度作为设计变量,以体积分数为目标函数进行拓扑优化,进而在Pro/E中重新设计,完成强度校核;最后利用雨流算法进行疲劳分析,完成疲劳寿命优化。结果得出,经拓扑优化体积分数从0.9降到了0.54,降低了40%;经疲劳优化寿命从7.83×105次上升到2.46×106次,达到了轻量化、高寿命的要求。