地毯作为一种软性铺装材料,在家庭、公司以及高端酒店等场合的使用越来越广泛,其市场需求也在逐年增大。面对需求的增长,相对于盲目扩大生产规模,实现单台地毯簇绒织机的高速化成为目前地毯厂商重点关注的研究方向。主轴系统作为簇绒机的核心部件,其构型设计是目前高速化研究的重点,提出一种满足当前设计需求的高速构型设计方法,是进行高速簇绒机主轴系统设计的一个首要任务。为此,本课题在分析传统簇绒机主轴系统难以高速化运转的基础上,对平面构型方法进行深入研究,提出一种基于变异机制,融合再生原理和组合原理的高速主轴系统混合构型设计方法。主要研究内容如下:首先,对传统多连杆型主轴系统难以高速化的问题进行分析,通过封闭矢量方程法和动态静力分析法,对传统主轴系统关键节点的动反力进行计算,明确其无法实现高速化的原因。在此基础上,结合针钩成圈运动的实现方式,提出了轴系动力传递、实现运动功能和实现高速化三种构型设计需求。同时,调研了国内外高速簇绒机主轴系统和同类高速主轴系统构型设计的研究现状,提出了四种实现主轴系统高速化的技术途径,即增加对称执行机构、增加平衡配重、改变主从轴载荷传递方式和运动构件轻量化,为后续混合构型设计理论的提出奠定基础。其次,针对构型设计需求,选取机构变异设计方法进行研究,阐述了该方法在高速簇绒机构型设计时的优势与不足。针对变异方法在连杆机构进行Ⅰ型变异时逻辑推理能力不足的问题,提出引入再生原理,通过图论的方式,利用运动链一般化,运动链再生进行构型设计;针对变异方法在基于功能实现进行Ⅱ型设计时存在的问题,提出引入组合原理,通过功能分解和串并组合重组的方式进行构型设计;针对Ⅲ型变异方式进行高速化变异时,变异手段不全面的问题,通过四种高速化实现途径进行完善。在此基础上,将三种构型理论的优势进行融合,提出基于变异机制,融合再生原理和组合原理的高速主轴系统混合构型设计方法,得到了混合构型理论的集成模型,并对模型中各个阶段进行了具体阐述。随后应用混合构型方法对簇绒机主轴系统进行构型设计,得到了三种满足全部构型需求的高速主轴系统设计方案。最后,为验证高速主轴系统设计的可行性,提出一种轴系不平衡响应分析的计算方法,将轴系结构简化为集总参数模型,利用传递矩阵法对轴系进行数学建模,对不同结构计算其各自的传递矩阵及总传递矩阵,应用Matlab软件进行仿真分析,得到主轴各节点振动位移。在此基础上,通过对实际工况下传统多连杆型主轴系统进行振动测试,与仿真结果进行对比,验证了计算方法的有效性。随后,计算了三种新型方案1500r/min高速运转时主轴的最大动反力,通过对比,确定D1同步带型主轴系统为最优方案。而后对新型主轴系统进行关键节点的不平衡响应计算,通过与同转速下传统簇绒机进行对比,最大振动位移减少约70%,验证了构型设计方法及新型方案设计的合理性。