機(jī)械畢業(yè)設(shè)計（論文）-橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計【全套圖紙PROE三維】

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1、Z S T U ZhejiangZhejiang Sci-TechSci-Tech UniversityUniversity 本本 科科 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 BachelorS THESIS 論文題目：論文題目：橢圓齒輪橢圓齒輪- -曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析與設(shè) 計計 專業(yè)班級：專業(yè)班級：0909 機(jī)械四班機(jī)械四班 姓名學(xué)號：姓名學(xué)號： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 遞交日期：遞交日期：20132013 年年 5 5 月月 1919 號號 浙浙 江江 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 機(jī)械與自動控制學(xué)院機(jī)械與自動控制學(xué)院 畢業(yè)論文誠信聲明 我謹(jǐn)在此保證：本人所寫的畢業(yè)論文，凡引用他人

2、的研究成果 均已在參考文獻(xiàn)或注釋中列出。論文主體均由本人獨(dú)立完成，沒有 抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為。如出現(xiàn)以上違 反知識產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。 聲明人（簽名）： 年 月 日 4 摘要 目前在織機(jī)中有三種類型：分別是劍桿織機(jī)、噴水織機(jī)和噴氣織機(jī)，劍桿 織機(jī)因結(jié)構(gòu)簡單，成本低而應(yīng)用廣泛。我國是一個紡織大國，但由于我國在現(xiàn) 代劍桿織機(jī)研究不足，當(dāng)今劍桿織機(jī)機(jī)構(gòu)的知識產(chǎn)權(quán)不在我國，就不可能將企 業(yè)做大、做出品牌。要改變中高級劍桿織機(jī)生產(chǎn)設(shè)備主要依靠進(jìn)口的局面，必 須走自主創(chuàng)新的道路，需要從劍桿織機(jī)核心機(jī)構(gòu)開始做基礎(chǔ)性研究工作。劍桿 織機(jī)的打緯機(jī)構(gòu)主要有三種：共軛凸輪機(jī)構(gòu)

3、、四連桿機(jī)構(gòu)和六連桿機(jī)構(gòu)。 本文綜述了目前國內(nèi)外織機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀和打緯機(jī)構(gòu)的研究情況，提出了一 種新的打緯機(jī)構(gòu)：橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)。為分析該機(jī)構(gòu)的打緯性能，建 立了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型，列出位移、速度和加速度方程。采用 Visual Basic 6.0 軟件編寫了輔助分析軟件，得到打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)特性曲線。 了解和分析機(jī)構(gòu)參數(shù)對運(yùn)動規(guī)律的影響，通過對機(jī)構(gòu)運(yùn)動目標(biāo)的確定，來 優(yōu)化打緯機(jī)構(gòu)的各參數(shù)，本文采用基于 VB60 編寫的可視化軟件進(jìn)行人機(jī)交互 對話優(yōu)化方法，結(jié)合實(shí)際設(shè)計時的結(jié)構(gòu)限制，取得了一組最佳參數(shù)。 關(guān)鍵字：打緯機(jī)構(gòu)；橢圓齒輪；曲柄搖桿；運(yùn)動學(xué)分析；參數(shù)分析 Abstract A

4、t present，there are three types looms，namely the rapier，water and air-jet looms，rapier has broad application because of its simple structure and low costChina is a big textile country，but because lacking research in modem rapier，rapier in todays intellectual property is not in our country，which rest

5、ricted the domestic enterprises become strong and make famous brand，to change the situation that high product equipment of rapier mainly depends on imports，must take the road of independent innovation and should start do basic research from core component of the rapierRapier of the beatingup mechani

6、sm has three main types：conjugate cam，four-bar linkage and sixbar linkage This paper reviewed the current development of looms boom domestic and foreign and also the situation of the beating-up mechanism study，present a new type beating-up mechanism：elliptical gearcrank-rocker beatingup mechanism，an

7、d then establish the kinematics mathematical model of beatingup mechanism，and the equation of displacement ,velocity and acceleration will be list，for analysis the performance of beatingup mechanism，kinematics analysis of the new beating-up mechanism was made with Visual Basic 6.0 software，output be

8、ating-up mechanism s kinematics curve Understand and analyses the effect of parameters on law of motion, by exterminating the target of mechanism motion, based on the visualization software of VB6.0 for interactive dialogue optimization methods，obtained a set of best Parameters with the structure re

9、strictions while doing actual design KeyKey wordswords：beating-up mechanism；elliptic gear；crank-rocker；kinematics analysis；parameter analysis ； 6 目 錄 摘 要 Abstract 第一章 緒論1 1.1 引言1 1.2 幾種典型的打緯機(jī)構(gòu)2 1.2.1 概述2 1.2.2 四連桿打緯機(jī)構(gòu)2 1.2.3 六連桿打緯機(jī)構(gòu)5 1.2.4 共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)6 1.3 打緯機(jī)構(gòu)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7 第二章 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)建模8 2.1 橢圓齒輪一

10、曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)簡介8 2.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)目標(biāo)8 2.3 橢圓齒輪一曲柄搖桿的打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型的建立9 2.3.1 從動橢圓齒輪角位移、角速度和角加速度數(shù)學(xué)模型建立9 2.3.2 搖桿的角位移、角速度和角加速度數(shù)學(xué)模型建立11 2.3.3 打緯點(diǎn)的角位移、角速度和角加速度數(shù)學(xué)模型建立.12 第三章 輔助分析軟件的功能及其使用方法14 3.1 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析初始界面.14 3.2 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析運(yùn)行界面15 3.3 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析模擬界面.15 3.4 進(jìn)步界面16 第四章 機(jī)構(gòu)參數(shù)對運(yùn)動規(guī)律的影響18 4.1 橢圓偏心率 k 的影響.18 4.2 初始安裝角 的影響.

11、18 4.3 曲柄、連桿長度的影響.19 4.4 搖桿運(yùn)動性能分析.20 第五章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計22 5.1 箱體的設(shè)計.22 5.1.1 箱體的結(jié)構(gòu)約束22 5.1.2 新機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇23 5.1.3 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計23 5.2 橢圓齒輪的三維模型建立.24 5.3 曲柄的設(shè)計和圖紙.25 5.4 搖桿的設(shè)計和圖紙.26 5.5 軸的設(shè)計和圖紙27 5.5.1 軸的材料選擇27 5.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計27 5.5.3 提高軸的強(qiáng)度措施.28 5.5.4 軸的強(qiáng)度校核29 5.6 三維裝配圖.29 第六章 總結(jié)31 參考文獻(xiàn).32 致 謝.33 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706

12、 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 緒論 1.1 引言 我國是紡織大國，紡織品的出口量位居世界第一，同時也是紡織機(jī)械進(jìn)口 大國，據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計，2011 年 1-11 月我國紡織機(jī)械進(jìn)出口總額為 53.83 億 美元，同比增長 59.56。其中進(jìn)口金額為 38.1 億美元，紡織機(jī)械出口金額為 15.73 億美元1。在 1：3 的紡織機(jī)械中，織機(jī)位居第二，為 5.29 億美元，占 18.14，同比增長 17.86，主要是噴氣織機(jī)、劍桿織機(jī)和片梭織機(jī)。2008 年 上半年我國紡織機(jī)械及其零附件出口額 8.10 億美元，同比增長 6.60%，6 月出 口額為 1.28 億美元。2010

13、年 1-11 月我國紡織機(jī)械進(jìn)出口額為 38.10 億美元， 同比增長 65.69%。 我國有不少織機(jī)生產(chǎn)廠家，但其產(chǎn)品大多是中低檔水平，且沒有形成世界 知名品牌。雖然有一些廠家開始生產(chǎn)高檔織機(jī)，如中國紡織機(jī)械集團(tuán)有限公司 和經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司，但其產(chǎn)品在可靠性和耐久性方面卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如進(jìn) 口產(chǎn)品，特別是不能長時間高速運(yùn)轉(zhuǎn)(在演示和展銷期間可以高速運(yùn)轉(zhuǎn))，究其 原因， 除了關(guān)鍵零部件的材質(zhì)和熱處理不過關(guān)外，對核心工作部件的工作機(jī)理沒有進(jìn) 行深入的研究，造成運(yùn)動構(gòu)件之間受力不良也主要原因之一。因此雖國內(nèi)機(jī)織 在價格上具有優(yōu)勢(如國產(chǎn)劍桿織機(jī)價格平均在 12 萬元/臺，而 2010 年進(jìn)口的 劍

14、桿織機(jī)平均價格為 5.45 萬美元)，但很多企業(yè)還是青睞進(jìn)口產(chǎn)品。 出現(xiàn)這種狀況的原因是，國內(nèi)織機(jī)廠家自主創(chuàng)新能力差。到 2004 年 4 月， 在我國申請有關(guān)劍桿織機(jī)機(jī)構(gòu)的相關(guān)專利共 35 件，其中國外在華僑申請 11 件， 且這 11 件已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用和推廣。國內(nèi)企業(yè)對核心機(jī)構(gòu)(如打緯和引緯機(jī)構(gòu))的研 究還停留在測繪和仿制階段，這不僅帶來侵權(quán)法律問題，不可能將企業(yè)做大、 做出品牌，同時也由于沒有從理論上進(jìn)行深入研究，對其中的核心技術(shù)沒有完 全掌握，就仿制不了預(yù)想的性能和可靠性?？梢娍棛C(jī)的研究必須走自主創(chuàng)新的 道路，必須從核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新開始，運(yùn)用計算機(jī)分析軟件獲得最佳參數(shù)，取 得自主知識產(chǎn)權(quán)

15、，然后再研究其工作機(jī)理、優(yōu)化性能和提高可靠性，才能創(chuàng)自 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 2 己的品牌和名牌產(chǎn)品。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 1.2 幾種典型的打緯機(jī)構(gòu) 1.2.1 概述 打緯機(jī)構(gòu)是織機(jī)的主要機(jī)構(gòu)之一，作用是將織機(jī)主軸的勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化 為搖軸的非勻速擺動，把新引入的緯紗推向織口形成織物，要求鋼扣在后心位 置要有停頓時間或“近似停頓”時間，以便有充分的時間完成打緯運(yùn)動。 為了實(shí)現(xiàn)理想的打緯運(yùn)動，并使打緯機(jī)構(gòu)符合織造工藝要求，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì) 效益，對打緯機(jī)構(gòu)的工藝要求如下： （1） 有利于打緊緯紗 鋼筘將引入梭口的緯紗打向織口，打緯機(jī)構(gòu)的打緯力必須要適應(yīng)所織織物的

16、 要求，如：緊密厚重的織物要求打緯力堅實(shí)有力；輕薄織物要求打緯柔和。同時 在經(jīng)紗方向要求鋼筘必須具有足夠的剛度，方可打緊緯紗。 （2）盡可能減小打緯動程 打緯動程：筘座從后止點(diǎn)擺動到前止點(diǎn)，鋼筘上的打緯點(diǎn)在織機(jī)前后方向上 的水平位移量。打緯動程越大，筘座運(yùn)動的加速度也越大，不利于高速織造。 （2） 筘座的轉(zhuǎn)動慣量和筘座運(yùn)動的最大加速度 在保證打緊緯紗的前提下，應(yīng)盡量減小筘座的轉(zhuǎn)動慣量及最大加速度，以減 小織機(jī)的振動和動力消耗。 （3） 筘座運(yùn)動應(yīng)盡可能與開口、引緯相配合 在滿足打緯條件下，盡可能提供大引緯角，以保證引緯順利進(jìn)行。擴(kuò)大引緯 角，織機(jī)主軸一回轉(zhuǎn)中引緯的時間增長，有利于增大織機(jī)幅寬，

17、提高車速，降低 梭子飛行速度及減少機(jī)物料消耗。 （5）打緯機(jī)構(gòu)應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單堅固，操作安全裝配方便。 目前織機(jī)上常用的打緯機(jī)構(gòu)有連桿打緯機(jī)構(gòu)和共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)。連桿緯 機(jī)構(gòu)基本是四連桿非分離筘座式和六連桿式；共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)則基本是分離 筘座式2。 1.2.2 四連桿打緯機(jī)構(gòu) TP500(意大利 SMIT 公司)型劍桿織機(jī)采用四連桿打緯機(jī)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)簡單， 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 4 制造容易，但在曲柄后止點(diǎn)附近時，筘座無靜止時間，如果允許 5mm 左右的打 緯位移，能實(shí)現(xiàn) 65左右的“近似停頓”時間，性能比共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)差， 它主要用于非分離式筘座。 OA曲柄;AB連桿;OC

18、打緯桿 圖圖 1-11-1 TP500TP500 型號劍桿打緯機(jī)構(gòu)簡圖型號劍桿打緯機(jī)構(gòu)簡圖 圖 1-2 為 K251 型有梭絲織機(jī)的四連桿打緯機(jī)構(gòu)。主軸 1 上的曲柄 2，其頸 上包有軸承 3，經(jīng)鋼片夾 4 與牽手 5 相連接。牽手 5 的另一端活套在筘座腳 6 的牽手栓 7 上。兩只筘座腳 6 則借托腳 8 固裝在搖軸 9 上。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)動時，通 過曲柄 2、牽手 5 及牽手栓 7 使筘座腳 6 繞搖軸 9 的中心擺動，從而使固裝在 筘座腳上的筘座 10、鋼筘 11 隨之前后擺動，實(shí)現(xiàn)將緯絲推向織口。 1主軸; 2曲柄; 3軸承; 4鋼片夾; 5牽手; 6筘座腳; 7牽手栓; 8托腳; 9搖軸

19、; 10筘座; 11鋼筘; 12筘帽 圖圖 1-21-2 有梭絲織機(jī)四連桿打緯機(jī)構(gòu)有梭絲織機(jī)四連桿打緯機(jī)構(gòu) 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 1-3 為應(yīng)用于噴水織機(jī)中的四連桿打緯機(jī)構(gòu)，這種打緯機(jī)構(gòu)稱為內(nèi)藏式 四連桿打緯機(jī)構(gòu)。Zh205 型噴水織機(jī)和 ZW 型噴水織機(jī)都采用了這類打緯機(jī)構(gòu)， 這些機(jī)構(gòu)都采用短牽手和短筘座腳。為適應(yīng)高速，其曲柄、牽手和筘座腳等密 封在機(jī)架箱形墻板中，以油浴潤滑。 1鋼筘; 2筘座; 3夾片; 4輔助筘座腳; 5鋼管; 6曲柄 圖圖 1-31-3 噴水織機(jī)四連桿打緯機(jī)構(gòu)噴水織機(jī)四連桿打緯機(jī)構(gòu) 圖 1-4 中 A 為曲軸中心，D 為搖軸中心，C 為牽手栓中心，

20、AB 為曲柄半徑， BC 為牽手，CD 為筘座腳3。牽手的長短是以牽手長度 BC 與曲柄半徑 AB 的 比值大小來表示的。當(dāng) BC/AB3 時，就稱為短手打緯機(jī)構(gòu)。牽手越短，筘座在 后死心附近的運(yùn)動就越慢，慢到一定程度就可以看成是靜止不動。但是牽手縮 短后，機(jī)構(gòu)的壓力角 增大，機(jī)構(gòu)的傳力情況惡化，因此，近似靜止時間與壓 力角是一對相互牽制的矛盾。 圖圖 1-4 短牽手打緯機(jī)構(gòu)示意簡圖短牽手打緯機(jī)構(gòu)示意簡圖 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 6 1.2.3 六連桿打緯機(jī)構(gòu) 隨著織機(jī)幅寬的增加及車速的提高，對搖軸的相對靜止時間及停歇質(zhì)量提 出了更高的要求，因此，在許多的織機(jī)中選用了六連桿的打

21、緯機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu) 停歇時間更長，停歇質(zhì)量明顯提高，例如，畢加諾 PAT-W 型噴氣織機(jī)的六連桿 打緯機(jī)構(gòu)在后心附近相對靜止角為 180，筘座擺角相對誤差為 8.3%4。而且 筘幅大于 230cm 的寬幅織機(jī)，一般也采用六連桿打緯機(jī)構(gòu)，該打緯機(jī)構(gòu)能在較 高的車速下提供足夠長的引緯時間，以滿足寬幅織物的引緯需要5。 圖 1-5 為 PAT 型噴氣織機(jī)六連桿打緯機(jī)構(gòu)原理圖。該機(jī)構(gòu)由曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 和雙搖桿機(jī)構(gòu)組成。主軸回轉(zhuǎn)中心 O1、曲柄 1、第一連桿 2、第一搖桿 3、搖桿 中心 O2為曲柄搖桿（四連桿）機(jī)構(gòu)。而搖桿中心 O2、第一搖桿 3、第二搖桿 5 和第二連桿 4 為雙搖桿機(jī)構(gòu)。O3為搖軸中心

22、，帶動筘座和異形筘擺動。這種機(jī) 構(gòu)允許 5mm 左右的打緯位移，能實(shí)現(xiàn) 120左右的“近似停頓”時間，其性能 優(yōu)于四連桿打緯機(jī)構(gòu)，但比共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)差，另外該機(jī)構(gòu)鉸鏈點(diǎn)較多，累 計誤差大，因此加工精度要求比四連桿打緯機(jī)構(gòu)高6。 1主軸; 2第一連桿;3第一搖桿; 4第二連桿;5第二搖桿;6異形筘; O1主軸回轉(zhuǎn)中心;O2搖桿中心;O3搖軸中心 圖圖 1-51-5 PATPAT 型噴氣織機(jī)六連桿打緯機(jī)構(gòu)原理圖型噴氣織機(jī)六連桿打緯機(jī)構(gòu)原理圖 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 1.2.4 共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu) 無論是四連桿還是六連桿打緯機(jī)構(gòu)，其筘座在后心處無絕對靜止時間，只 有相對靜止時間。雖然六

23、連桿打緯機(jī)構(gòu)的筘座在后心的相對靜止時間比四連桿 打緯機(jī)構(gòu)有所延長，但還是不能滿足那些引緯機(jī)構(gòu)固定在機(jī)架上的織機(jī)，如片 梭織機(jī)和大多數(shù)劍桿織機(jī)的引緯要求。但是共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)就很容易滿足打 緯要求的運(yùn)動規(guī)律，能實(shí)現(xiàn) 240左右的完全停頓時間，如 SM93(意大利 SOMET 公司)、TT 一 96(浙江泰坦)和 GA731(杭紡機(jī))等就采用該類型機(jī)構(gòu)，不 過凸輪廓線加工精度要求相當(dāng)高，如存在誤差就產(chǎn)生沖擊，機(jī)構(gòu)振動大，使織 物產(chǎn)生“開車稀密路”疵點(diǎn)，反而限制了車速的提高。目前，國內(nèi)的凸輪制造 技術(shù)水平與國外相比還有一定差距，國內(nèi)企業(yè)一般還沒有真正設(shè)計意義上的凸 輪產(chǎn)品，通常是通過反復(fù)測繪反求而進(jìn)

24、行制造，不知其機(jī)理，因此加工出來的 凸輪產(chǎn)品性能差，關(guān)鍵技術(shù)掌握在一些專業(yè)的凸輪制造廠家和科研機(jī)構(gòu)中，無 法通過技術(shù)引進(jìn)來提高我國的制造水平。 1主軸;2主凸輪;3、8轉(zhuǎn)子;4筘座腳; 5搖軸;6筘座;鋼筘;9副凸輪 圖圖 1-71-7 TT96TT96 型劍桿織機(jī)上的共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)型劍桿織機(jī)上的共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu) 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 8 圖 1-7 打緯機(jī)構(gòu)，主要由主軸、主凸輪、副凸輪、轉(zhuǎn)子、筘座腳、搖軸、 筘座和鋼筘等組成。當(dāng)主軸 1 轉(zhuǎn)動時，主凸輪 2 通過轉(zhuǎn)子 3 帶動筘座腳 4 以搖 軸 5 為中心按逆時針方向擺向機(jī)前，通過筘座 6 上的鋼筘 7 進(jìn)行打緯。此時，

25、 轉(zhuǎn)子 8 緊貼副凸輪 9。打緯結(jié)束后，副凸輪變成主動，推動轉(zhuǎn)子 8，使筘座腳按 順時針方向向機(jī)后擺動。此時轉(zhuǎn)子 3 互共軛完成。 又緊貼主凸輪。筘座運(yùn)動由 主副兩凸輪相互共軛完成。 1.3 打緯機(jī)構(gòu)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外對打緯機(jī)構(gòu)的研究敘述如下：Mrazek，Jiri 用拉格朗日第二類方程建 立了四連桿打緯機(jī)構(gòu)動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，提出了一種考慮構(gòu)件之間間隙存在前提 下機(jī)構(gòu)各參數(shù)對其動力學(xué)特性影響的快速分析方法7，Anirban Guha，C 等對 有梭織機(jī)的六連桿打緯機(jī)構(gòu)進(jìn)行剛體運(yùn)動學(xué)建模，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到筘座 在后心位置停留 95的良好效果8。Gu，Huang 分析了兩種用組合曲線來設(shè)計 打

26、緯共軛凸輪輪廓曲線方法，并分析這兩種方法設(shè)計的凸輪打緯時的加速度、 筘座反力和凸輪壓力角9。Dao-D、Bullerwell-A 和 Mohamed-M 在考慮彈性變 形的基礎(chǔ)上對打緯過程進(jìn)行動力學(xué)分析10。 國內(nèi)陳靜、馮志華考慮剛彈耦合的影響采用柔性多體系統(tǒng)建模方法建立了 噴氣織機(jī)四連桿打緯機(jī)構(gòu)的微分一代數(shù)動力學(xué)控制方程組，并將其轉(zhuǎn)化為常微 分方程組。王亞平、吳小平等利用機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件 Adams 建立 GJ600 劍桿織 機(jī)的凸輪打緯機(jī)構(gòu)的仿真模型，分析了不同轉(zhuǎn)速、不同滾子與凸輪之間的接觸 剛度和接觸預(yù)緊力下鋼筘最大角加速度和軸承處的受力11。 國內(nèi)還有馬小利、沈丹峰、徐衛(wèi)英、梁海順、程

27、軍紅等學(xué)者對四連桿打緯 機(jī)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動特性分析；張春林、于曉紅、袁麗清、牛建設(shè)、郜劍等對共軛 凸輪打緯機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析或?qū)ν馆嗇喞€進(jìn)行研究；馬世平、王光華、王 浩程、曹清林、袁守華等對六連桿打緯的運(yùn)動特性進(jìn)行分析。 本章主要介紹了選題的背景和意義，以及幾種典型的打緯機(jī)構(gòu)和各自的優(yōu) 缺點(diǎn)，論述了打緯機(jī)構(gòu)目前國內(nèi)外發(fā)展和研究狀況。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第二章 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)建模 打緯機(jī)構(gòu)是劍桿織機(jī)的五大核心機(jī)構(gòu)之一，它將緯紗引入梭口的緯紗打緊， 其作用是形成織物所需的紋理。打緯機(jī)構(gòu)的設(shè)計必須保證在后心位置有充足的 引緯時間；而且打緯機(jī)構(gòu)應(yīng)簡單、堅固、操作安全

28、。 2.1 橢圓齒輪一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)簡介 如圖 2-1，主動橢圓齒輪 1 裝在織機(jī)主軸 0 上，其旋轉(zhuǎn)中心為橢圓齒輪的一 個焦點(diǎn)。通過橢圓齒輪 1 和 2 的傳動，將運(yùn)動和動力傳到軸 A 上，A 為從動橢 圓齒輪 2 的一個焦點(diǎn)；然后通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu) ABCD，將運(yùn)動轉(zhuǎn)化為搖桿 CDE 的非勻速往復(fù)擺動(曲柄 AB 與從動橢圓齒輪 2 固結(jié))，A 點(diǎn)為橢圓齒輪 2 的轉(zhuǎn)動 中心，打緯桿處于前心初始位置時 C 在 BA 的延長線上12。 圖圖 2-12-1 橢圓齒輪橢圓齒輪一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)及其初始位置一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)及其初始位置 2.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)目標(biāo) 要求筘座在后心位置有較長的停留時間以

29、保證緯紗在梭口內(nèi)有足夠的運(yùn)動 時間。所謂近似停頓 時間，是指在此時間內(nèi)筘的擺動很小，約在 5mm 左右。 此機(jī)構(gòu)所能達(dá)到筘座停頓時間為 200以上13，打緯終了能提供最大的打緯力。 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 10 2.3 橢圓齒輪一曲柄搖桿的打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型的建立 為方便計算，將相關(guān)參數(shù)列于如表 2-1 所示。 表 2-1 相關(guān)參數(shù)表 符號 意義符號 意義 a橢圓齒輪長半軸 1 主動輪1的角位移 b橢圓齒輪短半軸 2 主動輪2的角位移 k 偏心率，k=b/a c橢圓齒輪半焦距 1r 軸心 O 到嚙合點(diǎn) P 的距離 2r 軸心 A 到嚙合點(diǎn) P 的距離 1 主動輪 1 的角速度（

30、均順） 2 從動輪 2 的角速度 2 從動輪 2 的角加速度 1l 曲柄 AB 的長度 2l 連桿 BC 的長度 3l 搖桿 CD 的長度 4l 支座 AD 的長度 1 j 曲柄 AB 與x軸的夾角 2 j 連桿 BC 與 X 軸的夾角 3 j 搖桿 CD 與 X 軸的夾角 2BL 連桿 BC 質(zhì)心到 B 點(diǎn)距離 1AL 曲柄 AB 質(zhì)心到 A 點(diǎn)距離 4 j BD 連線與 X 軸的夾角 3DL 搖桿 CD 質(zhì)心到 D 點(diǎn)距離 2.3.1 從動橢圓齒輪角位移、角速度和角加速度數(shù)學(xué)模型建立 兩橢圓齒輪在任意位置嚙合時，嚙合點(diǎn) P 都處于 OA 的連線上，而且既不 會分離也不會切入，所以達(dá)到傳動平

31、穩(wěn)的條件，也是橢圓齒輪實(shí)現(xiàn)非勻速傳動 的最大優(yōu)點(diǎn)。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖圖 2-22-2 橢圓齒輪嚙合初始位置橢圓齒輪嚙合初始位置 如圖 2-2，主動輪 1 勻速逆時針轉(zhuǎn)動時，從動輪 2 作順時針變速轉(zhuǎn)動。設(shè)主動輪 1 轉(zhuǎn)過角 1，從動輪 2 轉(zhuǎn)過角2，這時兩橢圓瞬心線在臥島接觸(重合)。經(jīng)推 導(dǎo)得： 2 1 1 /(*cos)ac br （2-1） )cos*/( 2 2 2 ca br （2-2） ( 1 在 02 之間變化， 2 在 0-2 之間變化) 又由橢圓齒輪的傳動特性得： （2- rr a 21 2 3） 可以得出： （2-4） 2 1 22 2 1 (co

32、s) cos (22cos) ac a c acc b ab 由式（2-1）到（2-4）可得出 1和 2之間的關(guān)系： （2-5） 2 11 2 r r 對（2-5）求導(dǎo)得： （2-6） 12122 22 211 2 = 22 a r rr rr rr 式（2-6）中： 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 12 （2-7） 1 2 1 1 2 2 )cos( sin ca cb r 2.3.2 搖桿的角位移、角速度和角加速度數(shù)學(xué)模型建立 曲柄與從動橢圓齒輪固結(jié)，故曲柄的角速度和角加速度和從動橢圓齒輪一 樣，、。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)如圖 2-3： 21 j 21 j 圖圖 2-32-3 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)簡

33、圖曲柄搖桿機(jī)構(gòu)簡圖 由圖 2-3，可列出方程： (2-8) 1 1 1 1 cos sin B B y j xl j l 其中 (2-9) 1 j (2-10) 3322 3322 sinsin coscos jlyjlyy jlxjlxx DBC DBC 由（10）得： =0 2 2 2 3 22 )()(llyyxx BDBD cos)(sin)(2 333 jxxjyyl BDBD 其中，cos 4 lxDsin 4 lyD 在BDC 中，根據(jù)余弦定理有： 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 （2-11） 22 3 2 2 22 2 3 43 )()(2 )()( cos BDBD

34、BDBD yyxxl lyyxxl jj (2-12) DB DB xx yy j 4 tan 根據(jù)（2-11） 、 （2-12）兩式可求得和，則和已知。 3 j 4 j C x C y （2-13） BC BC xx yy j 2 tan 建立速度及加速度方程： （2-14） 112 sin jlVxB （2-15） 112 cos jlVyB （2-16） )sin( sincos 322 33 2 jjl jVjV j yBxB （2-17） )sin( sincos 323 22 3 jjl jVjV j yBxB （2-18）)cossin( 1 2 2121 jjlaxB （2-1

35、9）)sincos( 1 2 2121 jjlayB （2-20） )sin( sincos 322 3231 2 jjl jcjc j （2-21） )sin( sincos 323 2221 3 jjl jcjc j 式（2-20）和（2-21）中： 2 2 223 2 331 coscosjjljjlac xB 2 2 223 2 332 sinsinjjljjlac yB 2.3.3 打緯點(diǎn)的角位移、角速度和角加速度數(shù)學(xué)模型建立 由于打緯桿和桿 CD 固接，因此打緯桿上 E 點(diǎn)位移、速度和加速度為： (2-22) 33 s jj 初 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 14 上式中

36、為初始時刻搖桿的角位移。 3 j 初 (2-23) 3 v j (2-24) 3 a j 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 第三章 輔助分析軟件的功能及其使用方法 利用 VB 軟件編制了可視化的橢圓齒輪一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)輔助分析軟件， 該打緯機(jī)構(gòu)包含多級傳動，第一級由兩個橢圓齒輪組成，第二級為曲柄搖桿機(jī) 構(gòu)。該機(jī)構(gòu)有一個輸入構(gòu)件，即主動橢圓齒輪(織機(jī)主軸)的轉(zhuǎn)動。該機(jī)構(gòu)通過 橢圓齒輪傳動和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)將織機(jī)主軸的勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為鋼筘的往復(fù)擺 動。由該軟件可以分析打緯點(diǎn)的位移、速度和加速度，并可輸出該機(jī)構(gòu)滿足打 緯要求的初始安裝位置。通過人機(jī)對話，可優(yōu)化出滿足打緯要求的橢圓齒輪一 曲柄搖

37、桿打緯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù). 3.1 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析初始界面 程序一運(yùn)行就進(jìn)入軟件的起始界面如圖 3-1 所示。該軟件的輸入?yún)?shù)為 a、k，主動輪轉(zhuǎn)速 n、l1、l2、l3和 l4。 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 16 3-13-1 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析起始界面打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析起始界面 軟件界面分布有命令按鈕、上下三角按鈕、文本框、圖片框和框架，左上 方的空白區(qū)域作為第一個圖形顯示窗口，在沒點(diǎn)擊任何命令按鈕和垂直滾動條 時顯示打緯機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)簡圖。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 3.2 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析運(yùn)行界面 圖圖 3-23-2 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析運(yùn)行界面

38、打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析運(yùn)行界面 軟件右邊分布 3 個圖片框，用來輸出打緯桿位移、速度和加速度曲線。對 參數(shù)輸入框中輸入?yún)?shù)，或單擊輸入框中任何一個上下三角按鈕，機(jī)構(gòu)的參數(shù) 產(chǎn)生變化，此時幾個圖片框中輸出的內(nèi)容如圖 3-2 所示。左邊圖片框輸出的是 初始位置，為打緯機(jī)構(gòu)初始安裝圖。右邊自上至下分布了打緯點(diǎn)位移、速度和 加速度曲線圖。右下方的參數(shù)輸出框?qū)崟r輸出此參數(shù)下打緯機(jī)構(gòu)的初始安裝位 置參數(shù)。 3.3 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析模擬界面 單擊“運(yùn)動模擬”命令按鈕，能在左方的圖片框中動態(tài)輸出整個運(yùn)動周期 中打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動仿真圖。如圖 3-3 所示： 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 18 圖圖

39、 3-33-3 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析模擬界面打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)輔助分析模擬界面 3.4 進(jìn)步界面 單擊“暫停”按鈕會在當(dāng)前位置停下，并在圖片框顯示當(dāng)前位置時打緯桿 的位移、速度和加速度： 單擊“進(jìn)”或“退”命令按鈕能使打緯機(jī)構(gòu)步進(jìn)或步 退，右邊的圖片框用圓圈標(biāo)示相應(yīng)位置時刻劍頭運(yùn)動參數(shù)值，如圖 3-4 所示： 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 圖圖 3-43-4 進(jìn)步界面進(jìn)步界面 單機(jī)“停止”關(guān)閉此程序。 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 20 第四章 機(jī)構(gòu)參數(shù)對運(yùn)動規(guī)律的影響 4.1 橢圓偏心率 k 的影響 通過對機(jī)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)橢圓齒輪偏心率 k 對打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律影響很 大，

40、隨著 k 的增大，打緯后心停頓位置角不斷下降，從圖 4-1 所示規(guī)律判斷， 欲達(dá)到類似共軛凸輪的效果，k 的取值應(yīng)在 0608 之間。圖 4-2 為文中所 給定參數(shù)的打緯機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)速 300rmin、不同 k 值下加速度的仿真圖，隨著 k 值增大，打緯終了的最大加速度顯著下降，同時最小峰值向中心偏移，在織機(jī) 中速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作條件下，k 值可偏大選取，提高該打緯機(jī)構(gòu)工作的平穩(wěn)性。 打緯后心停頓時間和打緯最大加速度值對該打緯機(jī)構(gòu)是一對矛盾的目標(biāo)， 不能取得兩方面的同時改進(jìn)，因此，在機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，參數(shù) k 的設(shè)計尤其 應(yīng)該重視。 圖圖 4-14-1 k k 值對停頓角的影響值對停頓角的影響 圖圖 4

41、-24-2 k k 值對打緯點(diǎn)加速度的影響值對打緯點(diǎn)加速度的影響 4.2 初始安裝角 的影響 為安裝是主動橢圓齒輪長軸與 AO 線的夾角，它不是機(jī)構(gòu)的獨(dú)立參數(shù)， 要保證打緯后心停頓置角的合適位置，獲得理想的打緯規(guī)律，初始安裝時這個 角應(yīng)合理設(shè)定。 打緯運(yùn)動要求筘座在織機(jī)一個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)應(yīng)從前心位置擺動到后心位置再 回到前心位置。橢圓齒輪和曲柄搖桿是兩級非勻速傳動，需要用 角來達(dá)到筘 座在后心位置近似停頓時間盡量延長的目的， 此時從動橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動應(yīng)處于 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 緩 慢的階段。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的四桿長決定了其急回特性，因此在設(shè)計過程中， 希望機(jī)構(gòu)的極位夾 盡量取小，同時

42、從動橢圓齒輪在其轉(zhuǎn)角為 + 時變化平 緩。在本文所給定的一組機(jī)構(gòu)參數(shù)下，單獨(dú)改變 ，得到筘座擺動曲線如圖 4- 3 所示 。 圖圖 4-34-3 角對筘座擺角影響角對筘座擺角影響 4.3 曲柄、連桿長度的影響 圖 4-4 為文中所給定參數(shù)的打緯機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)速 300rmin，在機(jī)構(gòu)其它參數(shù) 不變的情況下，不同曲柄長度打緯點(diǎn)最大加速度的影響曲線，從圖中可看出曲 柄的長度不能取得過小，也不能取得過大，一般曲柄長度可取在 40mm-65mm 之間比較合適。 圖圖 4-44-4 曲柄長度對打緯點(diǎn)最大加速度影響曲柄長度對打緯點(diǎn)最大加速度影響 圖 4-5 為文中所給定參數(shù)的打緯機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)速 300rmin，在機(jī)

43、構(gòu)其它參數(shù) 不變的情況下，不同連桿長度對打緯點(diǎn)最大加速度的影響曲線，從圖中可看出， 連桿長度較短時，筘座在后心的停頓時間較長，隨著連桿長度的增加，停頓時 間不斷減少，到連桿長度增加到 28mm 后，其曲線變的很平坦，證明連桿的長度 變化對筘座停頓時間己沒有多大影響，其停頓角始終在接近 2200左右。并且在 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 22 連桿長度變化的整個區(qū)間內(nèi)，停頓時間的變化并不怎么顯著，停頓角的區(qū)間在 22002300。 圖圖 4-54-5 連桿長度對打緯點(diǎn)最大加速度的影響連桿長度對打緯點(diǎn)最大加速度的影響 4.4 搖桿運(yùn)動性能分析 當(dāng)曲柄位于前死心附近時，搖桿角加速度的絕對值

44、較大。圖 4-6 表示打緯 機(jī)構(gòu)搖桿的角位移，角速度和角加速度曲線，橫坐標(biāo)為曲柄轉(zhuǎn)角，縱坐標(biāo)為搖 桿的角位移，角速度和角加速度。 圖圖 4-64-6 搖桿角位移，角速度和角加速度曲線搖桿角位移，角速度和角加速度曲線 由圖 4-6(a)可見，搖桿角位移在主軸轉(zhuǎn)到 1800的時候處于最小值，此時搖 桿位于最后心位置，剛好利于引緯，并且從 4-6(C)中可以看出此時搖桿角加速 度幾乎為 O，因此在引緯的過程中可以避免對機(jī)器的沖擊，而在兩端的角加速 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 度很平坦，剛好是打緯的時刻，幾乎為 0 的角加速度可以保證打緯工作的順利 進(jìn)行。 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析

45、和設(shè)計 24 第五章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 目前國內(nèi)外劍桿織機(jī)上使用較為普遍的是共軛引緯凸輪和共軛打緯凸輪。 單純的一套橢圓齒輪曲柄搖桿引緯機(jī)構(gòu)只能完成引緯動作，我國劍桿織機(jī) 核心部件產(chǎn)權(quán)不具備的現(xiàn)實(shí)并不能得到改變。通過研究發(fā)現(xiàn)，橢圓齒輪曲 柄搖桿機(jī)構(gòu)通過改變橢圓齒輪初始嚙合角與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搭配，理論上也能達(dá) 到共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)所具有的后心停頓角長、打緯慣性力大等特征，在此基礎(chǔ) 上設(shè)計新型引緯打緯機(jī)構(gòu)，使之滿足現(xiàn)有共軛凸輪結(jié)構(gòu)上的限制，達(dá)到類似共 軛凸輪引緯和打緯效果。 5.1 箱體的設(shè)計 5.1.1 箱體的結(jié)構(gòu)約束 如圖 5-1 所示為劍桿織機(jī)共軛凸輪箱的結(jié)構(gòu)圖。箱體內(nèi)部織機(jī)主軸上安裝 兩個共軛凸

46、輪，一個傳動給引緯部分，一個傳動到打緯部分，通過設(shè)計兩對共 軛凸輪的輪廓曲線來協(xié)調(diào)織機(jī)上引緯和打緯兩個主運(yùn)動。其外部尺寸為 ，新箱體結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)該與其接近，并且不干涉劍桿織機(jī)上其他部件。764.4 401.8 在箱體內(nèi)部織機(jī)主軸、引緯主軸和打緯主軸三者相對位置應(yīng)保持不變，這樣新 型箱體才能適用現(xiàn)有劍桿織機(jī)。 1織機(jī)主軸中心位置;2引緯軸中心位置;3打緯軸中心位置 圖圖 5-15-1 共軛凸輪箱剖面圖共軛凸輪箱剖面圖 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 5.1.2 新機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇 按照圖 5-1 所示結(jié)構(gòu)約束，對橢圓齒輪的傳動特性分析表明，打緯機(jī)構(gòu)的 橢圓齒輪長短軸比不宜大于 0.85，保證

47、打緯軸能夠獲得一定的后心停頓時間和 打緯慣性力。根據(jù)機(jī)構(gòu)外部和內(nèi)部尺寸約束條件最后打緯機(jī)構(gòu)的整體分布如圖 5-2 所示： 圖圖 5-25-2 機(jī)構(gòu)位置布局圖機(jī)構(gòu)位置布局圖 圖 5-2 中 O 為織機(jī)主軸，打緯主動橢圓齒輪安裝在其上， 為打緯輸出D 軸，打緯筘座安裝在其上，軸的運(yùn)動規(guī)律滿足打緯工藝要求。軸與軸水DOD 平垂直方向相對距離 140，這與劍桿織機(jī)共軛凸輪箱箱體內(nèi)部約束保持一致，mm 便于新的箱體應(yīng)用于原有機(jī)型。打緯機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)定為、0 2 0.85k 、135 71.233amm40abmm100bcmm180cdmm 。199admm 5.1.3 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 箱體內(nèi)部平面展開圖

48、如圖 5-3 所示： 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 26 圖圖 5-35-3 箱體平面展開圖箱體平面展開圖 箱體的結(jié)構(gòu)圖如圖 5-4 所示： 圖圖 5-45-4 箱體結(jié)構(gòu)圖箱體結(jié)構(gòu)圖 5.2 橢圓齒輪的三維模型建立 橢圓齒輪的三維特征建模，首先要在草圖環(huán)境中繪出橢圓齒輪的二維草圖， 再利用拉伸等命令生成橢圓齒輪的三維特征效果圖。在特征創(chuàng)建過程中，關(guān)鍵 步驟是草圖輪廓的繪制。 在橢圓齒輪節(jié)曲線上，節(jié)距和齒厚的計算公式同圓柱齒輪的基本公式一樣， 均為：，。由于橢圓齒輪的節(jié)曲線是封閉的，所以要保證齒p m 22 pm s 輪在節(jié)曲線上均勻分布。若齒輪的齒數(shù)為，模數(shù)為，則節(jié)曲線的總弧長，zm

49、L 應(yīng)恰好是個齒距，即應(yīng)滿足。zLpzmz 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 設(shè)計要求的橢圓齒輪長短軸比，范圍在左右，為 4。由0.85k a70mmm 這確定實(shí)際的橢圓齒輪，。利用 CAXA 系列71.233amm60.548bmm35z 軟件作為輔助設(shè)計工具，得到橢圓齒輪的節(jié)曲線，對它按弧長 35 等分，確定各 齒中心位置，查詢出個點(diǎn)在橢圓齒輪上的半徑，根據(jù)可以計算出在此位置 上的當(dāng)量齒的齒數(shù)，利用就可以調(diào)出所需齒形，根據(jù)齒輪點(diǎn)的法線位置將齒 放到合適的位置就完成單個齒的繪制，如圖 5-5 第一個所示，圖 5-5 第二個為 繪制好的整個橢圓齒輪二為草圖。 圖圖 5-55-5 橢圓齒輪

50、的繪制橢圓齒輪的繪制 利用二維草圖，對其進(jìn)行拉伸操作，可以方便的得到橢圓齒輪三維模型。 圖 5-5 第三個為本橢圓齒輪的三維模型。 5.3 曲柄的設(shè)計和圖紙 曲柄是整個傳動機(jī)構(gòu)的一個重要組成部分，它固定在從動橢圓齒輪上，和 連桿連接，設(shè)計二維圖見圖 5-6： 圖圖 5-65-6 曲柄二維圖曲柄二維圖 三維圖如圖 5-7 所示。 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 28 圖圖 5-75-7 曲柄三維圖曲柄三維圖 5.4 搖桿的設(shè)計 搖桿直接連接打緯輸出軸，打緯點(diǎn)的速度，加速度完全和搖桿一樣，所以 直接影響著最后打緯的效果。搖桿二維圖見圖 5-8： 圖圖 5-85-8 搖桿二維圖搖桿二維圖 搖

51、桿三維圖如圖 5-9 所示。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖圖 5-95-9 搖桿三維圖搖桿三維圖 5.5 軸的設(shè)計和圖紙 5.5.1 軸的材料選擇 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛胚多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則 直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也 可以中熱處理或者化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，因此，我們 這邊所選的軸都是用 45 鋼（經(jīng)調(diào)質(zhì)處理） 。 5.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上的零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要 求，合理的 確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作 能力和軸上零件的

52、工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難 等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的重要內(nèi)容。 擬定軸上零件的裝配方案，所謂的裝配方案就是預(yù)定出軸上主要零件的裝配 方向、順序和相互關(guān)系。例如圖 5-10 為從動軸結(jié)構(gòu)圖，圖中左端先安裝齒輪， 再在 2 安裝軸承擋圈，然后在 1 安裝軸承，最后安裝端蓋，右端先安裝軸承擋 圈，再在 4 安裝軸承，最后在 5 安裝端蓋。這樣就對各軸段的粗細(xì)順序做了初 步安排。 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 30 圖圖 5-105-10 從動軸結(jié)構(gòu)圖從動軸結(jié)構(gòu)圖 5.5.3 提高軸的強(qiáng)度措施 軸和軸上的零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置等對軸的強(qiáng)度有

53、很 大的影響，所以應(yīng)在這些方面進(jìn)行充分考慮，以利于提高軸的承載能力，減小 軸的尺寸和機(jī)器的質(zhì)量，降低織造成本。提高軸強(qiáng)度的措施： 1. 合理安排布置軸上零件一件小軸的載荷 為減小軸所承受的彎矩，傳動件應(yīng)該盡量靠近軸承，并盡量不采用懸臂的 支撐方式，力求縮短之撐跨距及懸臂長度等。本文所設(shè)計的軸都是齒輪放于靠 近中心處。 2. 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減少軸的載荷 3. 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響 軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變出要產(chǎn)生應(yīng)力集 中，軸的疲勞破壞往往發(fā)生在此處。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力 集中源和降低應(yīng)力集中的程度。軸肩處可用果斷倒角或是圓角來降低應(yīng)力

54、集中， 如圖 5-11 所示。但是對定位軸肩，還必須保證零件得到可靠定位。 圖圖 5-115-11 軸肩放大圖軸肩放大圖 4. 改進(jìn)軸的表面重量以提高軸的疲勞強(qiáng)度 軸的表面越平滑，疲勞強(qiáng)度也就越高，因此，應(yīng)合理減小軸的表面粗糙度。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 5.5.4 軸的強(qiáng)度校核 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的 計算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取應(yīng)力。這里我們選取扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件來校核軸的強(qiáng)度。 因?yàn)槲覀冞x取軸的材料為 45 鋼，所以軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 25-45MPa 之 T 間。以圖 5-10 為校核對象，校核 2 段軸強(qiáng)度，利用公式： 3 p 9550

55、000 0.2 TT T T n Wd 把 d=45mm，p=3KW，n=300r/min 代入，可以得出是小于，所以此段處 T T 軸的強(qiáng)度符合要求，其余各段也用同樣的方式進(jìn)行校核，結(jié)果都符合要求。 5.6 三維裝配圖 如圖 5-12 所示：通過二維 cad 草繪的尺寸在 proe 中畫出三維零件，并進(jìn)行 三維仿真。 圖圖 5-125-12 三維裝配圖三維裝配圖 搖桿的位移、速度和加速度曲線圖見圖5-13： 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 32 a a 搖桿角位移曲線搖桿角位移曲線 b b 搖桿角速度曲線搖桿角速度曲線 c c 搖桿角加速度曲線搖桿角加速度曲線 圖圖 5-135-13

56、 搖桿位移、速度和加速度曲線圖搖桿位移、速度和加速度曲線圖 通過對圖形的分析，得出輸出的曲線和實(shí)際所需運(yùn)動需求相一致。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 第 6 章 總結(jié)與展望 畢業(yè)設(shè)計做到這里已經(jīng)接近尾聲，在整個過程中，完成了很多任務(wù)： 1. 查閱資料，了解打緯機(jī)構(gòu)，基本理清各種打緯機(jī)構(gòu)的傳動方式和特點(diǎn)， 確定了機(jī)構(gòu)設(shè)計目的。 2. 建立了機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型，并且了解了各個參數(shù)對運(yùn)動特性的影響，最后 通過輔助軟件確定參數(shù)。 3. 畫出二維、三維圖紙，并在 proe 中進(jìn)行三維仿真，輸出仿真曲線圖， 并進(jìn)行了分析。 中間也遇到很多困難，比如橢圓齒輪這一級傳動的運(yùn)動特性以及它的二維 圖和三維圖

57、的繪制，還有運(yùn)動學(xué)建模時，各個分析段的建模過程怎么編寫等等。 當(dāng)然本文所寫的只是一個開始而且，還有很多不足的地方，比如還需建立 機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析，并在軟件中分析各個力的大小，更加精確和完整的去分析 機(jī)構(gòu)的最佳運(yùn)動參數(shù)，以至達(dá)到更好的的運(yùn)動效果?？偠灾嬉ダ斫?和分析這個打緯機(jī)構(gòu)，還需要花更多時間和精力去深入其中。 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計 34 參考文獻(xiàn) 1 中國紡織服裝機(jī)械網(wǎng). 2011 年紡織機(jī)械進(jìn)出口總額分析DB. http:/ 2 王皓紡織機(jī)械行業(yè)知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略初析J知識產(chǎn)權(quán)，2004，(5)：19-22 3 陳明新型織機(jī)M上海：中國紡織大學(xué)出版社，2002，5 4

58、 曹清林，楊玉萍，沈世德雙支點(diǎn)六連桿打緯機(jī)構(gòu)的設(shè)計J南通工學(xué)院學(xué)報，1997 5 胡飛雪高速噴氣機(jī)打緯機(jī)構(gòu)的彈性動力分析D碩士論文，2007 6 陳明新型織機(jī)M上海：中國紡織大學(xué)出版社，2002，5 7 Mrazek，JiriTheoretical Analysis of Dynamics of Four-bar Beat-up Mechanism of a LoomJMechanismMachine Theory，1992，27(3)：331-341 8 Anirban Guha，CAmarnath，MKTalukdar and Manoj AGA novel mechanism for d

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