[发明专利]一种多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷测量方法有效

专利信息
申请号: 201410746815.4 申请日: 2014-12-09
公开(公告)号: CN104570936A 公开(公告)日: 2015-04-29
发明(设计)人: 赵燕伟;杨帆;张景玲;桂元坤;陈建;谢勇磊 申请(专利权)人: 浙江工业大学
主分类号: G05B19/401 分类号: G05B19/401
代理公司: 杭州斯可睿专利事务所有限公司 33241 代理人: 王利强
地址: 310014 浙江省杭州市*** 国省代码: 浙江;33
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 一种 多层 皮革 数控 剪裁 直线 路径 动态 载荷 测量方法
【权利要求书】:

1.一种多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷测量方法,其特征在于:所述测量方法包括以下步骤:

第一步:计算刀具夹持杆变形,得出刀具的弯曲边界条件

夹持杆段H1(t)随时间变化而变化,刀具H2(t)也随时间变化而变化,选取H0(t)=2R,由皮革剪裁机高频振动原理推导出:

H0(t)=H1(t)+H2(t) (3)

H1(t)=R+Rsin(ωt) (4)

H2(t)=R-Rsin(ωt) (5)

对夹持杆段H1(t)而言,受弯矩为其挠度为y1,弹性模量为E1,其惯性矩为I1,则推导出如下结果:

<mrow><msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msubsup><mi>x</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

其中M1:夹持杆所受弯矩;E1:夹持杆弹性模量;I1:夹持杆惯性矩;

q为刀具上线性均匀载荷。

将x1=H1(t)带入(4)和(5)中,求得刀具夹持杆极限位置的转角和挠度为:

<mrow><msub><mi>y</mi><mn>1</mn></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msubsup><mi>H</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

由于随着刀具高频振动,H1(t)在0~2R之间随时间变化,因此夹持杆段极限位置的转角和挠度也随之变化,均匀载荷与剪裁速度成正比,皮革剪裁厚度L与剪裁皮革层数正比;

第二步:计算刀具变形

对剪裁刀具段,受弯矩为M2,挠度为y2,弹性模量为E2,其惯性矩为I2,则推导出如下结果:

当0≤x2≤H2时,剪裁刀具所受弯矩为根据边界条件公式(7)求取:

<mrow><msub><mi>y</mi><mn>2</mn></msub><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>2</mn></msub><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>2</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><msubsup><mi>x</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msubsup><mi>H</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>8</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

其中M2:刀具所受弯矩;E2:刀具弹性模量;I2:刀具惯性矩。

当H1≤x3≤H2+L时,剪裁刀具所受弯矩为限据边界条件(7)求取:

<mrow><msub><mi>y</mi><mn>3</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>2</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><mfrac><msubsup><mi>qx</mi><mn>3</mn><mn>4</mn></msubsup><mn>12</mn></mfrac><mo>-</mo><mfrac><mi>q</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>L</mi><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>&CenterDot;</mo><msubsup><mi>x</mi><mn>3</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>]</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>x</mi><mn>3</mn></msub><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msubsup><mi>H</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>9</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

第三步:计算剪裁刀剪裁过程中单位时间裁割面积

根据(9)挠度曲线方程,可知单位时间内,数控皮革剪裁刀具在弯曲的状态下扫略的面积是随时间变化的,设某一时刻刀具挠度曲线为f(t1),下一时刻挠度曲线f(t2):

设数控皮革剪裁机刀具扫掠面积为S,根据面积积分公式:

<mrow><mi>S</mi><mo>=</mo><msubsup><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>L</mi></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>dx</mi><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>10</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

根据一般包含特殊原理,高频振动相位相同包含于高频振动相位不同的情况,高频振动相位不同的单位时间内扫略面积为S1,求得:

S1=n·S0s(n=0,1,2,3……) (11)

因此,只需计算在一个振动周期之内,即t2-t1<T,任意两个时刻,剪裁刀扫略的面积Δs,数控皮革剪裁刀具根据数控皮革剪裁机刀具挠度曲线方程(9)求得:

<mrow><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>2</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><mfrac><msup><mi>qx</mi><mn>4</mn></msup><mn>12</mn></mfrac><mo>-</mo><mfrac><mi>q</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>L</mi><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>&CenterDot;</mo><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><mo>]</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mi>x</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msubsup><mi>H</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>12</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

<mrow><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>2</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><mfrac><msup><mi>qx</mi><mn>4</mn></msup><mn>12</mn></mfrac><mo>-</mo><mfrac><mi>q</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><msup><mrow><mo>(</mo><mi>L</mi><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>&CenterDot;</mo><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><mo>]</mo><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mi>x</mi><mo>-</mo><mfrac><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><msubsup><mi>H</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>13</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

将(12)和(13)联立,求得:

<mrow><mfenced open='' close=''><mtable><mtr><mtd><msub><mi>&Delta;</mi><mi>s</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mo>&Integral;</mo><mn>0</mn><mi>L</mi></msubsup><mrow><mo>(</mo><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>dx</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>=</mo><mfrac><msup><mi>qL</mi><mn>3</mn></msup><mrow><msub><mrow><mn>12</mn><mi>E</mi></mrow><mn>2</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><mn>2</mn><mi>L</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msubsup><mi>H</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msubsup><mi>H</mi><mn>2</mn><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>L</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msub><mi>H</mi><mn>1</mn></msub><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><mi>L</mi></mrow><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><msubsup><mi>H</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>1</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msubsup><mi>H</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup><mrow><mo>(</mo><msub><mi>t</mi><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>14</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

其中设t1时刻初始相位角为0,t2相位角为α,曲柄的角速度为ω,令则有:

H1(t1)=R+Rsin(ωt1);H1(t2)=R+Rsin(ωt1+α) (15)

H2(t1)=R-Rsin(ωt1);H2(t2)=R-Rsin(ωt1+α) (16)

联立(14),(15)与(16)公式,求出单位时间数控皮革剪裁刀(t1-t2)段时间内扫略的面积方程;

对(14)公式对时间求导,求出动态面积变化率即单位时间,从而由(17)公式直接获得动态载荷的定量分析:

<mrow><mfenced open='' close=''><mtable><mtr><mtd><msubsup><mi>&Delta;</mi><mi>s</mi><mo>&prime;</mo></msubsup><mo>=</mo><mfrac><msub><mi>d&Delta;</mi><mi>s</mi></msub><mi>dt</mi></mfrac></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>=</mo><mfrac><msup><mi>qL</mi><mn>3</mn></msup><mrow><msub><mrow><mn>12</mn><mi>E</mi></mrow><mn>2</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><mn>2</mn><mi>LR&omega;</mi><mrow><mo>(</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><msup><mrow><mn>2</mn><mi>R</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mi>&omega;</mi><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>+</mo><msup><mrow><mn>2</mn><mi>R</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mi>&omega;</mi><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>]</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>L</mi><mn>2</mn></msup><mi>R&omega;</mi></mrow><mrow><msub><mrow><mn>2</mn><mi>E</mi></mrow><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mrow><mo>(</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mi>M</mi><mn>1</mn></msub><msup><mi>LR</mi><mn>2</mn></msup><mi>&omega;</mi></mrow><mrow><msub><mi>E</mi><mn>1</mn></msub><msub><mi>I</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>&omega;t</mi><mo>+</mo><mi>&alpha;</mi><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>]</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>17</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>

第四步:计算多层皮革数控剪裁机的直线路径剪裁动态载荷根据上述计算最终推导出计算公式为所求如下:

<mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><mi>K</mi><mo>&CenterDot;</mo><mfrac><mi>S</mi><mi>T</mi></mfrac><mo>&CenterDot;</mo><mi>&tau;</mi></mrow>

<mfenced open='' close=''><mtable><mtr><mtd><mo>=</mo><mi>K</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>S</mi><mn>0</mn></msub><mo>+</mo><msubsup><mi>&Delta;</mi><mi>s</mi><mo>&prime;</mo></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>&tau;</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>=</mo><mi>K</mi><mo>&CenterDot;</mo><mrow><mo>(</mo><mi>L</mi><mo>&CenterDot;</mo><mi>v</mi><mo>+</mo><msubsup><mi>&Delta;</mi><mi>s</mi><mo>&prime;</mo></msubsup><mo>)</mo></mrow><mo>&CenterDot;</mo><mi>&tau;</mi></mtd></mtr></mtable></mfenced>

其中,L为皮革剪裁厚度,v为剪裁机剪裁速度。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于浙江工业大学;,未经浙江工业大学;许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201410746815.4/1.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top