论文针对圆型纬编提花针织机核心部件针织电子选针器展开研究,作为提花针的驱动器,选针器在提花过程中,根据花型文件和提花选针控制指令,应处于上限定位置或下限定位置这两种稳定工作状态,并在两限定位置间的快速跃变,选针器位置的不稳定往往会造成提花编织异常,导致编织物瑕疵,次品报废,甚至出现撞针、断针导致机械故障。现有针织选针器不具备状态保持和位置跃变的失效检测功能,难以预警编织疵点和事故的发生。针对上述问题,论文围绕双稳态选针器往复跃变动态特性及其失效检测两个方面内容开展理论研究、仿真分析及实验验证,并根据圆纬机选针器布局,结合选针器控制和失效检测需求,提出了基于串行总线的多节点并联环形提花控制系统网络结构和自侦错选针控制方案,研制了带自侦错功能的针织选针器。论文首先对电子选针器的研究和应用现状进行了深入分析,提炼出了双稳态选针器往复跃变动态特性及其失效检测的关键科学问题,明确了论文的研究目标。根据纬编针织提花编织工艺,系统描述了圆纬机提花编织运动过程和选针原理,提出了压电陶瓷驱动的针织选针器的结构设计,建立了选针器性能评价指标和异常及失效评定标准。针对压电陶瓷作为选针器驱动元件的工程应用要求,论文研究了长条状层叠粘合板“压电陶瓷晶片—碳纤维—压电陶瓷晶片”的三层结构,深入分析了基于压电逆效应的三层结构粘合板弯曲过程、压电致动弯曲方法和压电陶瓷片电压驱动方式;使用梁板曲率挠度理论对悬臂梁结构粘合板的弯曲力学特性进行物理建模和数学求解,并对驱动电压与粘合板弯曲位移之间的关系进行了仿真分析;以粘合板作为选针器刀头驱动元件,对选针器摆动机构进行物理建模,分析了刀头往复摆动的运动特性。根据选针器工作在两限定位置间跃变的动态特性,探索选针器失效检测方法,论文建立了压电陶瓷传感器与挡板机电一体化耦合体“压电陶瓷晶片—粘合层—陶瓷层—粘合层—金属挡板”的五层物理结构模型,对耦合体模型的应力、应变传递进行分析;基于压电陶瓷正效应,对耦合体作用力—输出电荷的转换进行了理论计算,得出了输出电荷的数学表达;开展了选针器刀头与挡板碰撞的动态力学特性研究,将挡板等效为简支梁结构,将对挡板的冲击力等效分解为力和力偶的作用,研究简支梁模型的振动模态和瞬态冲击作用下的力学响应特性,提出了一种基于振动冲击波测量的选针器动作状态检测方法,并进行了仿真分析。在上述理论研究的基础上,围绕粘合板电压驱动位移输出、刀头摆动运动过程、挡板冲击作用下的振动响应等三个方面开展了实验验证。从压电悬臂梁结构粘合体自由端弯曲位移与驱动电压的关系实验数据表明,两者呈线性关系,驱动电压越大,弯曲位移也越大,实验数据与仿真结果一致;从刀头摆动的幅度与驱动电压的关系实验,验证了刀头在Z轴方向的位移、角速度、角加速度和瞬态冲击力与驱动电压成正比的结论;挡板冲击受迫振动响应测量实验,验证了基于压电陶瓷传感器的选针器失效检测方案的可行性。论文还分析了压电陶瓷传感器等效电路模型,研究了刀头冲击信号检测电路的设计;分析了压电陶瓷驱动器阶跃电压驱动的电学响应特性,研究了粘合板双向弯曲驱动电路设计方案;根据圆纬机选针器布局,结合选针控制和失效检测需求,提出了基于串行总线的多节点并联环形提花控制系统网络结构和自侦错选针控制方案;研制了带自侦错功能的针织选针器,并在工程中得到应用。论文关于双稳态针织选针器动态特性及其失效检测技术研究成果对选针器结构的优化设计和圆纬机选针稳定性的提高具有重要意义,对一类小角度快速往复摆动机构的运动学和动力学研究也具有借鉴作用。提出的“压电陶瓷—陶瓷—金属”粘合式压电陶瓷层叠结构机电耦合体及基于此耦合体的选针器挡板振动检测方法为选针提花的闭环控制提供了可行性方案,可在一般性微小振动信号的检测中推广使用,具有普遍适应性。