作为主要铺底材料,地毯已经成为日常生活中不可缺少的用品。为了提高产量,不能一味追求扩大生产规模。因此,在有限生产规模下,实现簇绒机高速化成为了必然的趋势。目前,国内簇绒地毯机最高主轴转速一般不超过500~600r/min,而国外簇绒地毯机最高主轴转速可达1000~2000r/min,相同生产规模下,产能差别明显。国内,高速时簇绒地毯机针-钩机构尤其是针机构的动特性差是制约速度不能提高的最关键问题,即高速后,其针-钩机构会产生过大的速度、加速度、平衡力矩与动不平衡等问题。因此,为了提高针-钩机构运动学性能,减小平衡力矩与动不平衡,增加簇绒地毯机主轴转速,本文对簇绒地毯机针-钩机构的设计、运动学与动力学建模分析以及动平衡优化等方面进行了深入研究,主要研究内容如下:(1)考虑降低针-钩机构动不平衡,满足绒圈高度与针-钩时序配合的要求,设计了全新的针-钩机构。针机构具有对称性的结构,降低了动不平衡。钩机构具有“快进慢出”类似长停的运动特性,保证了高速下织造的质量。(2)为了验证针-钩机构的合理性,进行了针-钩机构的运动学和动力学分析。首先利用机构解析法,建立针-钩机构运动学模型,运用MATLAB对其进行仿真分析,获得了各个时刻的位移、速度和加速度线图。其次利用力平衡法,建立针-钩机构动力学模型,运用MATLAB对其进行仿真分析,获得各个运动副反力、平衡力矩大小等。最后,与传统的针-钩机构运动学和动力学特性作横向对比分析。通过分析比较验证机构设计的合理性。(3)为了进一步优化创新设计的针-钩机构运动学性能,利用ADAMS软件对针滑块的速度和加速度以及钩点的角加速度和急回特性K值进行了优化设计。建立以针滑块速度、加速度为测量目标的多目标优化函数,在满足机构存在、动程要求等约束条件下,对针机构进行了优化设计,获得了针机构最优的铰链点位置与各杆长参数。建立以钩块角加速度以及极位夹角为测量目标的多目标优化函数,在满足机构存在、动程要求、传动角范围等约束条件下,对钩机构进行了优化设计,获得了钩机构最优的铰链点位置与各杆长参数。(4)为了降低新型针-钩机构的平衡力矩,减小其对机构振动带来的影响。在动力学分析的基础上,对针-钩机构进行综合动平衡优化,创建“集中点质量”的优化模型,以降低所有运动副反力为设计目标,以质心和质心点到转动副中心的位置作为设计变量,以保证机构运动学特性不恶化为约束函数,进行动平衡优化。获得针-钩机构的最小平衡力矩。