近年来,袜品多样化、生产高效化的需求对棉袜机多功能、高速化、稳定性、实时性等方面提出了严格的要求。一方面,国内袜机无法满足高档棉袜底面和背面不同组织结构、袜身提花、毛圈、袜口双罗纹等多功能组织编织的要求,花型组织单一,其次无法提出三角轨道优化可行性方案导致棉袜机运行速度无法提高,影响袜品的编织效率;另一方面,作为棉袜机的核心,控制系统的优劣对袜品成型有直接影响,但我国电子控制技术还落后于意大利、日本等袜机强国。因此,展开对高速棉袜机的三角轨道优化和与之匹配的电控系统设计,提高棉袜机总体性能具有十分重要的意义。本文前期从棉袜机整体编织的角度介绍了双罗纹袜口、袜身毛圈、提花多种组织的编织工艺,论证了棉袜机多功能的特点;利用弹性力学分析计算与ANSYS动态仿真分析的实验方式从三角轨道优化的角度对棉袜机三角进行了改进,论证了该棉袜机在200rpm转速下稳定编织的可行性。后期针对高速三角优化后的棉袜机研制了对应的集硬件、软件为一体的基于STM32F207主控内核芯片的控制系统,通过CAN总线测试与实际编织的稳定性测试验证了控制系统的实时性与稳定性。具体进行了以下工作:(1)基于对双罗纹袜口、袜跟、袜头的工艺研究,分析了各执行器之间的运动配合,针筒在旋转过程中不同步段的三角走针轨迹,介绍了多功能棉袜机实现双罗纹袜口、袜身毛圈、提花多种组织的编织过程。(2)建立了三角织针弹性动力学模型并进行弹性动力学计算分析,结合对比各类三角曲线的特性,发现摆线曲线在两端点没有骤变的加速度,对在棉袜机高速运转中缓和冲击非常有利。对摆线三角曲线建立力学模型,计算并对比了常用的直线-圆弧曲线和实验选取的摆线曲线的三角-针踵碰撞的应力σ,加速度α,跃变j,通过ANSYS有限元分析显示优化后应力下降了 15%,加速度下降了 77%,跃变下降了 76%左右。(3)根据优化后高速棉袜机编织机构的需求,设计出基于STM32F207主控内核芯片和总线分层式架构的集成化、模块化高速棉袜机控制系统,设计了基于KE06主控芯片的选针器、功能气阀、步进电机等硬件电路,根据编织工艺编写了花型文件,制定了花型工艺格式和选针器、气阀、电机的CAN收发协议,对主控和执行器编写了软件驱动程序。(4)最后对每一执行器模块进行了测试,论证了高速棉袜机系统的稳定性,棉袜机提花编织速度达203rpm,编织出的袜品不仅质量好且花色组织丰富,真正满足了棉袜机编织花型组织多功能、高速化、控制系统稳定的要求。