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目錄
中英文摘要、關鍵詞???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (1)
前言????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (2)
第1章 綜述??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (3)
第1.1節(jié) 我國紡織業(yè)及紡織機械行業(yè)發(fā)展概述??????????????????????????????????????? (3)
第1.2節(jié) 現(xiàn)有卷布裝置調(diào)查與分析????????????????????????????????????????????????????????? (6)
第2章 定張力卷布機構方案設計?????????????????????????????????????????????????????????? (10)
第2.1節(jié) 大卷取裝置總體方案設計?????????????????????????????????????????????????????? (10)
第2.2節(jié) 定張力機構方案設計?????????????????????????????????????????????????????????????? (11)
第3章 定張力卷布機構結(jié)構設計?????????????????????????????????????????????????????????? (14)
第3.1節(jié) 鏈傳動設計????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (14)
第3.2節(jié) 摩擦離合器設計????????????????????????????????????????????????????????????????????? (17)
第3.3節(jié) 花鍵設計???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (19)
第3.4節(jié) 彈簧設計???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (21)
第3.5節(jié) 軸承的選用????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (23)
第3.6節(jié) 齒輪設計???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (24)
第3.7節(jié) 軸的強度校核????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (28)
第3.8節(jié) 定張力機構的三維裝配模型??????????????????????????????????????????????????? (31)
第4章 總結(jié)與體會 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (33)
參考文獻????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (34)
致謝???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (35)
附錄：機構裝配圖與零件工作圖????????????????????????????????????????????????????????????? (36)
任務書、中期檢查表、文獻綜述、外文文獻及中文翻譯稿
答辯記錄表、成績評定表
摘要
摘要：論述了織機大卷取裝置的設計原理,設計了可以進行大布卷卷取的機外卷布裝置；為在卷取過程中維持布中張力恒定，提高布卷質(zhì)量，本設計提出了一種帶力矩補償機構的卷布裝置，此裝置具有結(jié)構簡單、性能優(yōu)越、安裝調(diào)整方便等優(yōu)點。對其進行了詳細的結(jié)構設計，并完成機構三維模型的建立。
關鍵詞：織機；機外卷布裝置；定張力機構；設計；三維建模
Abstract
Abstract：Describe the theory of large package of loom; design the outside convolution mechanism to get large package; in order to keep the face tension permanent and improve quality of the cloth, this design develops a new convolution mechanism with compensative mechanism of moment; this mechanism is simple, good and convenient of fixing and operating.
Key words: loom; outside convolution mechanism; permanent tension mechanism；design; modeling
前言
卷布裝置是織機的一個重要組成部分，其作用是在布織好后將其有序收集起來。為了減少上軸數(shù)量、布機停臺時間，減少布的浪費和用工，提高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟效益。希望每個布卷能卷繞更長的布，本文對此提出機外大卷布裝置的設計方案。
為提高布卷質(zhì)量，在卷取過程中要維持布中張力基本恒定，很多設計采用了諸如單獨恒轉(zhuǎn)矩電動機或無級調(diào)速電動機甚至采用電氣控制箱等方法對張力進行控制，而這無疑會使結(jié)構復雜、成本過高、使用調(diào)整不便。而本文提出一種機械式帶力矩補償機構的定張力卷布機構，其卷布力矩能隨布卷直徑的增大而增大從而維持布中張力基本恒定。并完成其各個零部件的具體設計及三維建模。
第1章 綜述
第1.1節(jié) 我國紡織業(yè)及紡織機械行業(yè)發(fā)展概述
（一）我國紡織業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
紡織業(yè)在我國的國民經(jīng)濟發(fā)展中一直占據(jù)著重要地位,棉紗、棉布、呢絨、絲織品、化纖、服裝等產(chǎn)量均居世界第一位，服裝出口也多年始終保持著世界第一位。中國已成為全球紡織領域中最引人注目的地區(qū)之一。近幾年來我國紡織品出口量穩(wěn)步增長，我國規(guī)模以上紡織企業(yè)經(jīng)營狀況日漸好轉(zhuǎn)，虧損面不斷下降。在原材料、勞動力價格上漲、出口退稅下調(diào)、人民幣升值等諸多因素的影響下，我國紡織品服裝出口的絕對數(shù)量仍然保持穩(wěn)步上升態(tài)勢。
1.我國紡織業(yè)發(fā)展中存在的問題：
（1）要素成本上升，整個行業(yè)的盈利空間縮小。近年來，我國紡織行業(yè)的生產(chǎn)原料、勞動力成本、商務經(jīng)營成本逐漸上升，而紡織品及服裝的市場需求卻受到競爭壓力不能盲目調(diào)高價格，致使銷售成本增速水平快于銷售收入增速水平，銷售成本占銷售收入的比重逐漸上升，行業(yè)利潤被逐漸削弱。目前我國紡織行業(yè)的平均利潤率僅為3%。
（2）人民幣匯率升值，使得我國紡織品服裝產(chǎn)品出口價格優(yōu)勢減弱。長期以來，我國紡織品服裝的出口價格優(yōu)勢是保障其具備國際競爭力的重要因素。而隨著人民幣的升值，紡織產(chǎn)品的出口價格優(yōu)勢正在減弱，雖然企業(yè)可通過提高產(chǎn)品價格的方式來傳遞一部分升值的影響，但企業(yè)的議價能力將隨著人民幣升值幅度的提高而遞減。
（3）貿(mào)易摩擦和制裁，給紡織品服裝出口帶來一定的負面影響。這兩年我國與歐美市場一度僵持的紡織品貿(mào)易爭端，使得一些歐美買家將其訂單轉(zhuǎn)移到了印度、東南亞等市場。這在一定程度上影響了我國對歐美市場紡織品服裝出口的增長。而一些國家對我國頻繁使用反傾銷等貿(mào)易保護手段，也影響了我國的紡織品出口環(huán)境。比如一些外向型紡織企業(yè)拿不到足夠的訂單。于是，部分紡織企業(yè)將目光轉(zhuǎn)向了國內(nèi)市場，一些出口轉(zhuǎn)內(nèi)銷的產(chǎn)品價格大幅跳水，結(jié)果將導致企業(yè)的利潤空間被壓縮，一些企業(yè)甚至將面臨倒閉的厄運。
（4）由于投資增長過快造成的產(chǎn)能過剩提升了行業(yè)的經(jīng)營風險，這些問題的解決需要政府和企業(yè)人士的共同努力。
2.我國紡織業(yè)發(fā)展前景
（1）國內(nèi)經(jīng)濟持續(xù)快速增長，必將進一步拉動我國紡織品市場需求。近幾年我國GDP實際增長都穩(wěn)定在8%以上；而完善社保、提高最低工資、保護農(nóng)民工利益等措施力度的不斷加大，加上居民收入的持續(xù)提高，預計以后幾年社會消費品零售總額增長將繼續(xù)加快。
（2）世界經(jīng)濟繼續(xù)走強，必將促進國際貿(mào)易的進一步增長，我國紡織出口，仍將面臨國際經(jīng)濟貿(mào)易持續(xù)增長的有利環(huán)境的支持。
（3）但我國紡織業(yè)的發(fā)展也面臨一些不利因素，首先，人民幣繼續(xù)升值，將給紡織品服裝出口帶來壓力。從而給紡織出口企業(yè)帶來壓力。其次歐美設限和貿(mào)易摩擦帶來的不穩(wěn)定的貿(mào)易環(huán)境，客觀上給我國紡織主要競爭對手提供了難得的發(fā)展機遇，使得我國紡織出口增長面臨著嚴峻考驗。
3.我國紡織業(yè)發(fā)展出路
企業(yè)必須向高附加值的方向?qū)Τ隹诋a(chǎn)品結(jié)構進行優(yōu)化，通過增強創(chuàng)新等渠道來尋求新的競爭優(yōu)勢。
要實現(xiàn)從紡織大國到強國的轉(zhuǎn)變，應在穩(wěn)定市場份額的前提下，通過加快行業(yè)結(jié)構調(diào)整、促進產(chǎn)業(yè)升級、鼓勵企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力、加大新產(chǎn)品開發(fā)投入、積極培育自主品牌建設、規(guī)范環(huán)保、勞動用工及社會保障等方面來提升行業(yè)的整體競爭力。
（二）我國紡織機械行業(yè)發(fā)展形勢
由于我國是一個紡織大國，這就決定我國紡織機械需求量很大。據(jù)統(tǒng)計，全球紡織機械一半在中國，中國為全球紡織機械最大買家。但我國自己品牌紡織機械的競爭力很有限。
比如，德國的紡織機械年產(chǎn)40億歐元，出口的占90％多；意大利紡織機械年產(chǎn)35億歐元，出口的占70％。韓國出口到亞洲的就占其產(chǎn)值的75％。而我國紡織機械出口的僅占全部的15％，而同年進口的紡織機械則為當年出口額的8．5倍。這就說明了兩個問題，一是我國的紡織機械仍然處于“內(nèi)向型”，二是紡織機械依然有比較廣闊的市場。但是，如何進入市場、占領市場則值得我們認真思考。
不過近年來我國紡織機械產(chǎn)品的競爭力逐步上升，一些設備不但基本滿足國內(nèi)生產(chǎn)需求，而且對外出口逐年增長。這些國產(chǎn)設備由于具有較高的性價比，不但為我國節(jié)約了大量的外匯，而且為紡織企業(yè)降低設備成本、贏得效益做出了重要貢獻。從去年我國紡織機械進口金額來看，其趨勢依然下滑。各企業(yè)的進口額也呈負增長。這說明國產(chǎn)紡機在技術上取得的進步已為紡織企業(yè)所認可。國產(chǎn)紡機今后有較大的施展空間，只是不能再延續(xù)以往的低水平。
國內(nèi)、國際市場對我國紡織機械產(chǎn)品的需求穩(wěn)增，且政策面扶持力度加大，因此國內(nèi)紡織機械業(yè)整體向好的趨勢將保持不變。我國紡織機械業(yè)開拓國際市場將是重點。
但是我們與國外的差距不容回避。技術裝備整體上比國際水平低，精梳機、無梭織機、自動絡筒機、氣流紡、噴氣織機主要依靠進口，緊密紡設備國內(nèi)生產(chǎn)的質(zhì)和量上不能滿足需求。去年的一份統(tǒng)計資料也顯示了國內(nèi)紡織企業(yè)對這些國外先進設備的強勁需求，所以，我們必須提高自己的技術水平，進行有效的創(chuàng)新，增強國際競爭力。
（三）我國紡織機械行業(yè)發(fā)展的出路和方向
1.我國紡織機械發(fā)展的根本出路是進行科技創(chuàng)新，以市場需求為導向，生產(chǎn)出高檔次設備。提高產(chǎn)品附加值，增強競爭力。技術升級迫在眉睫，走新型工業(yè)化道路是我國紡織工業(yè)“十一五”規(guī)劃的核心思想。要提高生產(chǎn)效率，改進產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的整體升級。
（1）把質(zhì)量做好，將其貫穿于紡織機械產(chǎn)品技術、過程技術和組織技術的全過程，貫穿于紡織機械的零件、部件加工的各個工序，及產(chǎn)品總裝、調(diào)試直到用戶現(xiàn)場的安裝調(diào)試和售后服務工作的全過程。要真正把紡織機械產(chǎn)品做“好”。
（2）要培養(yǎng)人才，留住人才，使他們創(chuàng)業(yè)有機會，工作有平臺，發(fā)展有空間?？梢越M織實施產(chǎn)學研相結(jié)合，使科研開發(fā)、院校教育與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合，使科研教學有的放矢，使科研教學項目通過生產(chǎn)變成生產(chǎn)力。
（3）在開拓市場方面，要先立足內(nèi)需，再發(fā)展外銷。因為我國本身就是全球紡織機械的最大市場，必須先保證國內(nèi)市場份額的占有率。然后走出去，參與國際競爭。
2.紡織機械發(fā)展的最大方向是高速高效，高自動化。利用自動化提高生產(chǎn)效率，提高靈活度，改善紡織質(zhì)量。而實現(xiàn)這些方向就要不斷進行創(chuàng)新。另外綠色紡織更是以后紡織機械創(chuàng)新的方向?，F(xiàn)在“綠色紡織”成為紡織工業(yè)發(fā)展的突出主題。提高資源利用效率，減少消耗，降低成本，有效防治污染的技術設備受到企業(yè)的歡迎；舒適、健康、可生物降解的環(huán)保型纖維受到全世界的關注。在這樣的大背景下，高效、節(jié)能、環(huán)保型紡織機械成了新一代紡織機械的發(fā)展方向。
（1）“高效”是新一代紡織機械發(fā)展的目標。為適應產(chǎn)業(yè)國際化競爭，現(xiàn)在紡織企業(yè)都希望在保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，盡可能提高效率，使得高效率，高速度的紡織機械成為發(fā)展趨勢。如新型劍桿織機的引緯率、精梳機的鉗次、轉(zhuǎn)杯紡的轉(zhuǎn)速等近年來得到迅速發(fā)展和提高；繼清梳聯(lián)之后，粗細聯(lián)、細絡聯(lián)等設備將成為新的投資熱點；與此同時高效成套設備的生產(chǎn)線也成為發(fā)展的重點。
（2）節(jié)能型紡織機械與技術的發(fā)展?jié)摿艽?，如無水或少用水的印染、印花機械，在線監(jiān)測自動控制溫度的烘干設備，節(jié)能型空氣濾塵設備、節(jié)能型的空調(diào)及節(jié)電機、變頻器等都深受歡迎。現(xiàn)在企業(yè)在進行技術改造設備選型時，節(jié)能是一個是非常重要的標準。
（3）環(huán)保型紡織機械與技術主要涉及清潔生產(chǎn)和廢棄物兩大方面。前者為“源頭預防”，后者為“末端治理”。所謂清潔生產(chǎn)，是指改進設計，使用清潔能源和原料，采用先進的工藝技術和設備，通過改善管理，綜合利用等措施從源頭削減污染，減少或避免生產(chǎn)、銷售及產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放；而廢棄物的處理主要是對紡織生產(chǎn)過程中行形成的“廢物”進行回收再利用、可分解處理獲焚化銷毀，而不污染空氣。
高效、節(jié)能、環(huán)保型紡織機械的開發(fā)是一個長期的任務，必然帶來設計理念的變革，需要機械制造企業(yè)及時跟蹤行業(yè)發(fā)展趨勢，熟悉紡織工藝的變化，根據(jù)紡織企業(yè)的需求進行產(chǎn)品研發(fā)。
第1.2節(jié) 現(xiàn)有織機卷布裝置的調(diào)查與分析
卷布裝置的作用就是在布織好后將其有序收集起來?？椢镉删砣≥佉x織口后，經(jīng)導布輥卷繞到卷布輥上，形成織物卷裝。隨著織造的進行，布卷直徑會逐漸增大，為保持布卷圓周線速度的恒定，卷布輥的轉(zhuǎn)速應隨布卷直徑的增大而降低。
（一）卷布裝置的分類
目前常用的卷布裝置按卷布輥傳動的方式，可分為外周傳動型和軸心傳動型。
1.外周傳動型
外周傳動型卷布機構是依靠與布卷外周的摩擦，由卷取輥（糙面輥）直接傳動布卷，其結(jié)構較簡單。它又可分為機內(nèi)和機外兩種類型。
圖1-1
1—刺毛輥 2—導布輥 3—布卷 圖1-2
4—加壓彈簧 5—布輥托架 1—卷取輥 2—卷布輥 3—布卷
（1）機內(nèi)外周傳動卷布機構 如圖1-1所示，由于加壓彈簧4的作用，使布卷壓在刺毛輥1的表面，這樣就保證了布卷表面與刺毛輥表面線速度始終保持一致，布卷表面的線速度不會因直徑的變化而變化，從而使織物張力前后一致。此種形式結(jié)構簡單，多用在一般的棉織機上，配置在機內(nèi)，故布卷不能做得很大。
（2）機外分離卷布機構 這是安裝在機外的外周傳動卷布機構，適用于大卷裝，如圖1-2所示。卷繞輥1通常由單獨的力矩電動機傳動，將織物引出織造區(qū)，經(jīng)過導布輥，在一對同向轉(zhuǎn)動的糙面卷布輥2上形成布卷3。由于布卷是受表面?zhèn)鲃樱瑥亩ＷC了從小卷裝到大卷裝的過程中具有恒定的卷繞線速度。力矩電動機設定輸出一恒定轉(zhuǎn)矩，以牽引織物和驅(qū)動織物卷裝回轉(zhuǎn)。當外力矩發(fā)生變化時，電動機將改變轉(zhuǎn)速，以便在新的條件下達到平衡。為了使織物卷裝與卷布輥之間的作用力不至于因卷裝重量的增加而發(fā)生變化，在一些場合，織物卷裝的重量由其他裝置（如液壓裝置）承受，卷布輥僅作驅(qū)動卷裝回轉(zhuǎn)之用，力矩電動機的轉(zhuǎn)速可根據(jù)織物的張力在設定值的附近變化，達到定張力卷繞的目的。
2.軸心傳動型
這種形式的卷布機構以摩擦力傳動卷布輥的軸心進行卷布，布卷不必壓緊在卷取輥上，當布卷直徑增大時，摩擦面之間會產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，以維持織物卷繞線速度的恒定，這種形式中布卷與卷取輥分離配置，可形成大卷裝；其結(jié)構簡單，因而得到廣泛應用。
圖1-3 圖1-4
1-刺毛輥 2-內(nèi)側(cè)摩擦盤 3、8-鏈輪 4-外側(cè)摩擦盤 1-卷布輥 2-軸肩 3-軸頭4-鏈輪
5-調(diào)節(jié)螺母 6-彈簧 7-鏈條 9-卷布輥 5-擋環(huán) 6-螺母 7-彈簧 8-鏈條
（1）軸心傳動型錐面摩擦卷布機構如圖1-3所示。內(nèi)側(cè)摩擦盤2固定在刺毛輥1的軸上，鏈輪3活套在該軸上，外側(cè)摩擦盤4由花鍵與該軸連接，鏈輪兩側(cè)有摩擦面，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母5，可以改變彈簧6對外側(cè)摩擦盤4的壓力，從而改變鏈輪與摩擦盤之間的摩擦力，以調(diào)節(jié)卷布張力。固裝在卷布輥9軸頭上的鏈輪8由鏈輪3通過鏈條7帶動。卷取輥1回轉(zhuǎn)時，內(nèi)側(cè)摩擦盤2與鏈輪3之間產(chǎn)生的摩擦力矩驅(qū)動卷布輥9回轉(zhuǎn)。當布卷直徑逐漸增大時，其表面的線速度會隨之增加，而織物是由卷取輥恒線速度輸給的，即布卷表面的線速度是不能變的，這就引起織物張力增大，從而拖住布卷，使其速度相應下降，鏈輪8和3的轉(zhuǎn)速亦隨之下降，在鏈輪與摩擦盤之間發(fā)生打滑，在這種情況下，內(nèi)外摩擦盤是靠動摩擦力矩帶動鏈輪3產(chǎn)生卷布力矩的。設計此機構時，應使卷布輥與卷取輥兩者圓周表面的線速度相等，以保證從布卷最小直徑起就能將布卷緊，這時內(nèi)外摩擦盤2、4與被動鏈輪之間尚沒有打滑，它們是依靠靜摩擦力矩傳動的；而后，布卷增大，鏈輪8和3的轉(zhuǎn)速就變慢，恒低于內(nèi)外摩擦盤2、4的轉(zhuǎn)速，直到卷裝完成。調(diào)節(jié)螺母5，可以改變織物的張力及布卷的松緊。此種機構亦可將摩擦盤結(jié)構安排在布輥的軸心線上，其作用相同。錐形摩擦面不易加工精確，也可改用平面型或圓周型摩擦面。
（2）平面摩擦卷布機構如圖1-4，其動力源自卷取輥或卷取輪系帶動的鏈條8，該鏈條傳動鏈輪4。卷取輥1的軸頭上有軸肩2，鏈輪4亦活套在軸頭3上，通過螺母6與彈簧7，將擋環(huán)5和鏈輪4壓靠在軸肩2上，卷布輥是靠鏈輪與軸肩之間的摩擦力矩帶動的。擰動螺母6，可以改變織物的張力及布卷的松緊程度。為增加摩擦力矩，可在鏈輪兩側(cè)面加上氈片等摩擦材料。
（二）大卷取裝置
目前織機的卷取機構一般均與主機連體，由于受織機本身結(jié)構尺寸的限制一般織機最大布卷直徑也就為300-550毫米。特別是當織造厚重織物如：牛仔布、輪胎簾子布時，因布卷直徑偏小影響了布匹的長度，對于出口產(chǎn)品，外商對布匹長度有一定要求，對1000米以下的布會限制收購。而且小卷裝落布頻繁，既影響織機生產(chǎn)率，用工也多，這直接關系到企業(yè)的經(jīng)濟效益，因此實現(xiàn)布卷的大卷裝具有現(xiàn)實意義。
織機大卷裝機構即織物引出織造區(qū)后,經(jīng)過導布輥在卷布輥上形成較大卷裝?？稍黾硬奸L。大卷裝機構已成為近年來高檔、高速織機的常用配套設施。大卷裝的采用是布機發(fā)展的方向，如何合理安排織軸的位置是關鍵問題，關系到整個經(jīng)軸的張力調(diào)節(jié)，牽涉到機器的排列和機型，一般來說可分兩大類：向機內(nèi)發(fā)展和向機外發(fā)展。
（1）向機內(nèi)發(fā)展。優(yōu)點是車弄縮小少，問題是改動件比較多，以后的配件來源要自己解決，破壞了布機原布局，有副作用，機件抖動性大，易磨損，上軸時織軸進入機身較困難；而且在機內(nèi)布卷太大時使擋車工不易操作，其布卷增大空間有限。
（2）向機外發(fā)展。將卷布裝置與織機主體脫離，簡單，對織機原有機構基本上可不變或變化很少，便于滿足用戶的不同需要或設備改造，存在問題是車弄縮小較多，張力調(diào)節(jié)易超出限度，因而對質(zhì)量有影響。但其布卷直徑可做得很大。
大卷裝一般選用向機外發(fā)展。
在機外大卷取裝置中，根據(jù)卷布輥的運動是否與織機主運動有關，大卷取裝置可分為聯(lián)動式和獨立式兩種。
1.聯(lián)動式大卷取裝置
如圖1-5所示，在刺毛輥1的軸端上裝有鏈輪2，當刺毛輥1卷布時，鏈輪2隨之轉(zhuǎn)動，通過鏈條3帶動主動摩擦輥4上的鏈輪5轉(zhuǎn)動，主動摩擦輥4使布卷在摩擦力的作用下完成卷取功能。這種形式結(jié)構簡單，制造方便。但因采取摩擦傳動，當布卷表面的線速度與刺毛輥表面線速度有差異時，布卷張力前后發(fā)生變化，使布卷兩端不平齊。
2.獨立式大卷取裝置 圖1-5
（1）無級調(diào)速大卷取裝置
如圖1-6所示，為德國多尼爾(DORNIER)公司HTN/E4型劍桿織機，其分離式卷布裝置采用一個0.4千瓦的無級調(diào)速電動機4，通過鏈條傳動到兩個卷取輥6上的鏈輪，布卷1通過與卷取輥6的摩擦作用進行卷取。探測桿2隨布卷1直徑的增大，改變電氣控制箱3內(nèi)的電流，從而調(diào)節(jié)電動機4的轉(zhuǎn)速，保持布卷從小直徑到大直徑的過程中，卷取線速度始終恒定，使大卷裝的成形良好。其最大卷布直徑可達1500毫米。卷布所需張力的大小可通過電氣控制箱來調(diào)整。為保證布面張力均勻，在卷取時應使卷布裝置的張力略大于織機經(jīng)軸及胸梁下卷取輥5的張力。這種形式雖然能調(diào)節(jié)布面張力，保證成形良好，但由于采用無級調(diào)速電機，電器元件復雜，成本較高。
（2）間隙式傳動大卷取裝置 圖1-6
如圖1-7所示，為意大利舒美特(SOMET)天馬(THEMA)11E型劍桿織機，其大卷取裝置是由單獨交流異步電動機通過減速裝置傳動齒形帶輪1，再通過齒形帶4傳動位于兩個主動摩擦輥2軸端的帶輪3，隨著織機刺毛輥的轉(zhuǎn)動，布不斷被送出，擺桿7在壓簧6的作用下，帶動桿端輥子8繞其支軸B逆時針擺動，使布保持一定張力。當桿7碰到行程開關1時，電機啟動，布卷5在兩個主動摩擦輥2的作用下開始卷布。當作用于輥子8上的卷布張力對支軸B的力矩大于壓簧6對支軸的力矩時，桿7又作順時針擺動。當桿7碰到另一個行程開關2時，電機立即停轉(zhuǎn)。布卷就是如此往復進行間歇卷取的。這種卷取形式機構簡單，大卷取的傳動與 圖1-7
控制完全與主機脫離。在整個卷取過程中不需考慮前后張力的匹配，卷裝的松緊程度可通過調(diào)節(jié)壓簧6的初始彈力來控制。操作使用方便，并可通過布的不同走向來滿足布卷轉(zhuǎn)向的要求。
（三）采用機外卷布裝置的好處：
1.提高生產(chǎn)效率，減少布機停臺時間，上軸數(shù)量減少，增加織布量；
2.節(jié)約原材料，織軸每次起機和了機要浪費一定的布，改大卷裝后減少上軸數(shù)，從而節(jié)約經(jīng)紗，在印染加工時聯(lián)匹間縫頭的坯布損失減少；
3.提高勞動生產(chǎn)率，減少用工；
4.布匹長度增加，其價格相應提高。
總之，大卷裝的采用對提高生產(chǎn)率和企業(yè)的經(jīng)濟效益都是卓有成效的。采用大卷裝時應注意的問題有：具有分離式大卷取裝置的織機占地面積增加，應合理安排，盡可能減少廠房面積，或者降低減少的織機臺數(shù)。須考慮增添大卷裝布輥的落布、運輸以及布匹整理工作的輔助設備，如機械式落布小車等。
第2章 定張力卷布機構方案設計
第2.1節(jié) 大卷取裝置總體方案設計
（一）大卷取裝置布置的選擇
1.布卷位置的選取
大卷取裝置分為機內(nèi)和機外兩種，由于向機內(nèi)發(fā)展會破壞織機原來的布局，同時加大機件抖動性，使上、下軸及擋車工的操作困難，而且其布卷增大空間有限。本設計要求布卷直徑能達到1000mm以上，會進一步惡化機內(nèi)卷布裝置的缺點甚至根本不能滿足要求。在此選擇機外卷布裝置進行卷取。
2.機外卷布裝置卷布動力供給方式的選取
卷布動力可以有兩種方案：1）由織機母機供給；2）設置獨立電動機。由于配置獨立電動機不僅會增加成本，而且另外需要一個傳動比很大的傳動鏈會使卷布裝置結(jié)構復雜，同時因為卷布所需功率不是很大，所以設計由織機母機供給動力，此處的長距離傳動選用鏈傳動。由母機到卷布輥之間傳動鏈的傳動比根據(jù)剛開始卷布布卷上基本無布時摩擦離合器剛好不會發(fā)生摩擦或有少許摩擦的條件來確定。
（二）卷布輥傳動方式的選擇
卷布輥傳動方式可分為外周傳動型和軸心傳動型。由于外周傳動型需要再設計一套以外圓周摩擦力驅(qū)動布卷轉(zhuǎn)動的摩擦輥，而且為了使織物卷裝與摩擦輥之間的作用力不會因卷裝重量的增加而發(fā)生變化，一般不讓摩擦輥承重，織物卷裝的重量由其他裝置（如液壓裝置）承受，因為隨著布卷的加大其軸心位置不斷上移，這要求承重裝置能時時進行相應的變化，而這又將使整個卷布裝置變得龐大而復雜。所以選擇軸心傳動型，其結(jié)構簡單，卷布輥軸直接固定在機架上，由齒輪等帶動其轉(zhuǎn)動進行卷布。
（三）初步設定卷取方案的原理
通過前面確定卷布裝置的布置和傳動的方式后，我們采用的卷布原理如下圖所示（其具體工作原理已在第1.2節(jié)詳細敘述）。
第2.2節(jié) 定張力機構的方案設計
為提高布卷質(zhì)量，在卷取過程中要維持布中張力基本恒定。此處由于布卷直徑很大又進一步加大了張力控制的難度。在前面的調(diào)查中，各種設計為了達到定張力的目的，采用了諸如單獨恒轉(zhuǎn)矩電動機驅(qū)動摩擦輥或無級調(diào)速電動機的方法，有的甚至采用電氣控制箱等對張力進行控制，而這無疑會使結(jié)構復雜、成本過高、使用調(diào)整不便，另外一些純機械的方法又不能取得很好的效果。
（一）實現(xiàn)定張力的要求
通過動力學分析不難發(fā)現(xiàn)，在卷取過程中維持布中張力恒定的要求在于：隨著織造過程的進行，卷布輥上的布卷直徑會逐漸增大，若要維持布中張力恒定，則必須要使卷布輥上的卷取力矩隨著布卷直徑的增大而相應增大。目前所見的機械式卷取裝置尚不能令人滿意地實現(xiàn)上述卷取力矩隨布卷直徑的增大而相應增大的要求。
（二）存在的問題
對在前面確定的卷布方案進行分析發(fā)現(xiàn)，鏈輪的輸出轉(zhuǎn)矩主要由彈簧的壓力決定，因為彈簧壓力基本恒定，使卷布轉(zhuǎn)矩不能隨布卷直徑的增大而增大，即不能較好地維持布中張力的基本恒定。
（三）問題的解決
1.“反饋”思想的引入
為了使卷取力矩（即鏈輪的輸出力矩）隨著布卷直徑的增大而增大，以維持布中張力基本恒定，我們考慮利用的思想，就是用布卷的直徑來控制鏈輪輸出力矩，因為輸出力矩是由摩擦盤的壓力決定的，在此用布卷的直徑來控制摩擦盤的壓力，使壓力隨著布卷直徑的增大而增大。比如采用電氣控制方法利用傳感器等測出布卷直徑變化并通過控制系統(tǒng)來控制摩擦盤壓力的變化，如第1.2節(jié)中圖1-6中提到的利用一探測桿直接測量布卷直徑來對電動機進行控制，這樣就又回到了電氣控制的復雜中去，但我們從此裝置中受到啟發(fā)，結(jié)合其“反饋”原理。而此處直接簡單而巧妙地利用一個機械式中間機構把卷布裝置和力矩輸出裝置連接起來，將布卷直徑的增大變化反饋給力矩輸出裝置而使其輸出的力矩相應變化。即提出一種帶力矩補償機構的織機卷取裝置。
2.結(jié)構上的改進
因為只靠鏈輪和兩側(cè)摩擦盤之間的摩擦力是不能傳遞足夠大轉(zhuǎn)矩的，而且也會使鏈輪結(jié)構復雜加工難度大。可以直接采用一個單獨的摩擦式聯(lián)軸器來傳遞摩擦轉(zhuǎn)矩，摩擦式聯(lián)軸器的內(nèi)摩擦盤與卷取輥軸連接，外摩擦盤與鏈輪連接。同時設計一個與補償機構相連的壓緊機構緊壓在摩擦式聯(lián)軸器的摩擦盤上以保持摩擦離合器所需的壓力。
3.定張力機構的組成
帶力矩補償機構的定張力卷布機構主要由輸入輸出軸、摩擦式聯(lián)軸器和力矩補償機構組成。
輸入軸為帶花鍵的軸，輸出軸是帶鏈輪的空心軸，兩軸通過推力軸承和滾針軸承聯(lián)接，兩軸同軸并能相對轉(zhuǎn)動。
摩擦式聯(lián)軸器由內(nèi)摩擦盤、外摩擦盤、摩擦片、壓簧、調(diào)整螺母等組成。外摩擦盤通過螺釘與空心輸出軸聯(lián)接，內(nèi)摩擦盤通過花鍵與輸入軸聯(lián)接，可沿軸向移動，通過調(diào)整螺母可設定內(nèi)外摩擦盤之間的初始壓緊力，即可設定輸出軸的初始輸出力矩。
力矩補償機構由壓布輥、壓布輥擺桿、感知導桿、感知彈簧、調(diào)節(jié)螺母、感知擺桿、調(diào)節(jié)螺釘、壓叉和球軸承等組成，該機構的特征是能把壓布輥擺桿的擺動角度轉(zhuǎn)變成壓叉對上述內(nèi)摩擦盤的相應壓緊力，從而通過輸出軸的力矩補償維持卷取過程中布的張力基本恒定。
4.定張力機構工作原理
本設計解決定張力問題的原理和方法是：用摩擦式聯(lián)軸器聯(lián)接輸入、輸出兩軸，以便能通過改變摩擦式聯(lián)軸器內(nèi)、外摩擦盤之間的壓緊力來改變輸入軸傳遞給輸出軸的摩擦力矩；同時，通過力矩補償機構來感知卷布輥上布卷直徑的大小，并相應地改變摩擦式聯(lián)軸器內(nèi)、外摩擦盤之間的壓緊力，以實現(xiàn)卷布輥上的卷取力矩隨布卷直徑的增大而增大的目的。
圖1是帶力矩補償機構的織機卷取裝置的剖視示意圖。
圖2是圖1的局部左視示意圖。
圖3是圖1的局部右視示意圖。
圖中：1、壓布輥；2、壓布輥擺桿；3、彈簧導桿；4、調(diào)節(jié)螺母；5、感知壓簧；6、感知擺桿；7、調(diào)節(jié)螺釘；8、壓叉；9、深溝球軸承；10、調(diào)整螺母；11、墊片；12、壓簧；13、內(nèi)摩擦盤之一；14、摩擦片之一；15、外摩擦盤之一；16、聯(lián)接螺釘；17、向心推力球軸承；18、輸出軸；19、滾針軸承；20、推力軸承；21、輸入軸；21、箱式墻板；23、向心推力球軸承；24、卷布輥；25、布卷。
參照圖1至圖3，本設計給出的卷取裝置的具體結(jié)構方案如下：卷布輥24通過傳動鏈（圖中未畫出）與輸出軸18相聯(lián)；空心輸出軸18用推力軸承20和滾針軸承19與輸入軸21聯(lián)接，兩軸軸線重合且允許相對轉(zhuǎn)動；摩擦式聯(lián)軸器的外摩擦盤15用螺釘與輸出軸18固聯(lián)，內(nèi)摩擦盤14通過花鍵與輸入軸21相聯(lián)并能沿軸21軸向移動，聯(lián)軸器的初始輸出轉(zhuǎn)矩由壓簧12和調(diào)整螺母10設定，所述的初始輸出轉(zhuǎn)矩為布卷（25）直徑等于卷布輥（24）直徑（即卷取輥上基本無布）時維持布中張力為預期值所需的輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩，能通過擰松或擰緊調(diào)整螺母10方便地設定。
隨著織造過程的進行，布卷25的直徑逐漸增大，壓布輥擺桿2的擺角隨之相應增大，推動壓簧導桿3移動，使壓簧5對感知擺桿6的壓力增大，進而通過調(diào)節(jié)螺釘7迫使壓叉8上的深溝球軸承9對內(nèi)摩擦盤13的壓力進一步增大，從而使輸入軸21傳遞給輸出軸18的摩擦轉(zhuǎn)矩增大，這又使卷布輥上的卷取力矩增大，最終實現(xiàn)布中張力基本恒定的定張力目標。其中壓布輥擺桿2的擺角增量與壓簧5對感知擺桿6的壓力的增量之間的關系能通過調(diào)節(jié)螺母4和調(diào)節(jié)螺釘7方便的進行調(diào)整。
第3章 定張力卷布機構結(jié)構設計
第3.1節(jié) 鏈傳動設計
定張力機構需要接受從織布機母機傳入的動力，由于從織布機引導過來的傳動裝置緊靠著地面，而定張力機構距離地面還有一段距離，在其之前需要有一個中間傳動軸。同樣，定張力機構把動力傳遞給卷布輥軸也需要一個中間傳動軸。由于各軸之間距離較長，同時為了減少定張力機構的軸向尺寸，在此將其動力的輸入和輸出設計為鏈傳動。
（一）鏈型號的選擇
在此以定張力機構到卷布輥之間的鏈傳動為對象進行設計，初步設計其齒數(shù)比為21：48，中心距為500mm。
選用滾子鏈，由于布卷張力不是很大，而且鏈速極低，功率很小，在此不適宜于采用根據(jù)鏈速和功率確定鏈的型號的方法。在設計時先參照其他設計案例及設計經(jīng)驗初選鏈的型號，然后再對其進行校核。
1.鏈的型號選用10A，其參數(shù)如下
鏈號
10A
銷軸直徑d2
5.08
節(jié)距p
15.875
內(nèi)鏈板高度h2
15.09
滾子外徑d1
10.16
極限拉伸載荷Flim
21.8KN
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1
9.40
每米質(zhì)量q
1.0kg
2.鏈輪設計
鏈輪齒形選用較常用的三圓弧一直線齒形，軸向齒形選擇B型（如圖3-1所示）。確定了鏈的型號和鏈輪齒數(shù)后鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸也就確定，其準確值參見附錄中鏈輪零件圖。
對于定張力機構的輸出鏈輪，為了使其制造安裝方便，將其設計為組合式，聯(lián)結(jié)摩擦離合器外摩擦盤處與鏈輪主體分開，與鏈輪之間采用螺栓聯(lián)結(jié)，結(jié)構如圖3-2所示：
圖3-1 圖3-2
（二）鏈傳動的強度校核
卷布的速度為15cm/min=2.5mm/s,設計布中張力時，查閱很多資料都沒有找到具體值，考慮到此時布在織好后再卷繞到布卷上，張力不必很大，此處設計其不超過500N，在進行強度校核時張力以500N進行計算。
由于鏈速較低，因抗拉靜力強度不夠而破壞的幾率很大，常按下式進行抗拉靜力強度計算
式中:—鏈的抗拉靜力強度的計算安全系數(shù)；
—單排鏈的極限拉伸載荷；
—鏈的排數(shù)；
—工作情況系數(shù)；
—鏈的緊邊工作拉力。
經(jīng)查表工作情況系數(shù)取1.3；所選10A鏈的極限拉伸載荷=13.8KN；
鏈的緊邊拉力為
其中為鏈中的有效圓周力
離心力引起的拉力
式中：q——單位長度鏈條的質(zhì)量，單位為kg/m；
v——鏈速，單位為m/s。
懸垂拉力的大小與鏈條的松邊垂度及傳動的布置方式有關，這里
式中：——鏈傳動的中心矩，單位為mm；；
——單位長度鏈條的質(zhì)量，單位為kg/m；
——垂度系數(shù)，查表得。
代入數(shù)據(jù)計算得
N
由于布卷直徑范圍為200-1200mm，隨布卷直徑增大而變大，隨布卷直徑增大而變小，所以暫不能確定布卷直徑為何值時取到最大值。
大鏈輪直徑為242.725mm，代入數(shù)據(jù)可以得到與布卷直徑的關系：
通過數(shù)學計算，在200-1200范圍內(nèi)是的增函數(shù)，即F1在時取到最大值。
N
所以，此鏈傳動設計滿足要求。
(三)張緊輪的設計
為了避免鏈條在垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良，同時為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角，常對鏈傳動進行張緊。張緊的方法很多，當鏈傳動的中心距可以調(diào)整時，可通過調(diào)節(jié)中心距來控制張緊程度。當中心距不能調(diào)整時，可設置張緊輪或在鏈條磨損變長后從中取掉一、二個鏈節(jié)。
在這里設計張緊輪進行張緊。張緊輪一般緊壓在松邊靠近小鏈輪處，張緊輪可以是鏈輪也可以是無齒的滾輪。其直徑略小于小鏈輪直徑。本設計采用比較簡單的無齒滾輪作為張緊輪，并通過彈簧進行自動張緊。其作用原理是先將此張緊輪固定在機架上適當?shù)奈恢?，鏈條從兩張緊輪之間穿過，由于扭轉(zhuǎn)彈簧的作用即可將鏈條張緊。
張緊輪的結(jié)構如圖3-3所示
圖3-3
第3.2節(jié) 摩擦式聯(lián)軸器的設計
此處所用摩擦式聯(lián)軸器即為摩擦離合器，機械式摩擦離合器靠主、從動部分的結(jié)合件間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。有片式、圓錐式、塊式、鼓式、漲圈式等形式。片式摩擦離合器的優(yōu)點是轉(zhuǎn)矩大時可采用多片，應用廣泛，這里我們選用片式（如圖3-4所示）。
圖3-4
1.選擇摩擦副材料：
內(nèi)外摩擦盤采用45鋼
摩擦片采用摩擦系數(shù)較大的石棉基摩擦材料，厚度為
2.根據(jù)結(jié)構確定摩擦片內(nèi)徑，外徑
3.求平均速度
式中：n——離合器所在軸的轉(zhuǎn)速。
代入數(shù)據(jù)算得
m/s
4.求計算轉(zhuǎn)矩
式中：T——離合器所在運轉(zhuǎn)中傳遞的最大工作轉(zhuǎn)矩,經(jīng)計算為131Nm；
S——離合器安全系數(shù)，這里取2；
Km——離合器接合頻率系數(shù)，取1；
Kv——滑動速度系數(shù)，取1.5。
代入數(shù)據(jù)算得計算轉(zhuǎn)矩
N?mm
5.求摩擦副數(shù)
式中：f——摩擦系數(shù)，取為0.3；
[p] ——摩擦副許用壓強，取為0.25MPa；
Kz——摩擦副個數(shù)系數(shù)，取為1。
代入數(shù)據(jù)算得
=1.56
所以摩擦副數(shù)量至少為2，但經(jīng)過后面的驗算發(fā)現(xiàn)摩擦副數(shù)太少使摩擦面上的壓力很大，會造成相關零件尺寸很大，影響設計。在此將主、從動片數(shù)均設計為3，即摩擦副數(shù)為5。
6.散熱計算
一般只對接合頻繁的離合器進行散熱計算，由于本設計中的離合器沒有頻繁接合，故不進行散熱計算。
設計的離合器模型如圖3-5：
圖3-5
第3.3節(jié) 花鍵的設計
（一）花鍵的尺寸設計
摩擦離合器內(nèi)摩擦盤安裝在軸上要求可以有軸向的移動，選擇花鍵連接方式。
1.花鍵形式的選擇：花鍵有矩形花鍵和漸開線花鍵:矩形花鍵的對中性、導向性好，定心精度高，定心穩(wěn)定性好。能用磨削的方法獲得較高的精度，加工方便，應用廣泛。漸開線花鍵：工藝性好，易于定心，適用于載荷較大定心精度要求較高及軸徑尺寸較大的聯(lián)接。在這里選擇應用普遍、加工方便的矩形花鍵，如圖3-6所示。并選擇輕系列。
2．花鍵規(guī)格的確定：根據(jù)軸的尺寸確定其規(guī)格為：
N×d×D×B=8×36×42×7
圖3-6
3.花鍵精度為：外花鍵8×36f7×40a11×7d10
內(nèi)花鍵8×36H7×40H10×7H9
形位公差為：花鍵的工作面有位置度和對稱度要求，標注如圖3-7：
圖3-7
（二）花鍵聯(lián)結(jié)強度計算
花鍵的主要失效形式是工作面被壓潰（靜聯(lián)結(jié)）或工作面過度磨損（動聯(lián)結(jié)）。因此，靜聯(lián)結(jié)通常按工作面上的擠壓應力進行強度計算，動聯(lián)結(jié)則按工作面上的壓力進行條件性的計算。
在此定張力機構中，花鍵工作面之間是有相對滑動的，但是其相對滑動速度非常小，而且滑動的距離也很小。在進行校核是仍把它看作靜連接。
花鍵靜聯(lián)結(jié)的強度條件為
式中： ——載荷分配不均勻系數(shù)，與齒數(shù)多少有關，一般取，齒數(shù)多時取偏小值；本設計中齒數(shù)為8不多，??；
——花鍵的齒數(shù)；；
——齒的工作長度，單位為mm；本設計中；
——花鍵齒側(cè)面的工作高度，對于矩形花鍵，此處為花鍵的大
徑，為花鍵的小徑，為倒角尺寸，單位為mm；本設計中mm；
——花鍵的平均直徑，對于矩形花鍵；mm；
——花鍵鏈接的許用擠壓應力，單位為MPa，查表得花鍵在使用和制造情況良好齒面經(jīng)熱處理時其許用擠壓應力可達MPa；
代入數(shù)據(jù)進行計算得：
所以此花鍵設計滿足強度要求。
第3.4節(jié) 彈簧的設計
摩擦離合器的初始輸出轉(zhuǎn)矩由其末端的壓簧和調(diào)整螺母設定，此初始輸出轉(zhuǎn)矩即為卷取輥上基本無布時維持布中張力為預期值所需的輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩，能通過擰松或擰緊調(diào)整螺母方便地設定。此處即根據(jù)所需的初始輸出轉(zhuǎn)矩來設計彈簧。
圓柱螺旋壓縮彈簧的主要幾何尺寸有彈簧絲直徑d、彈簧中徑D2、節(jié)距t及有效圈數(shù)等。
1.彈簧材料的選擇：選用D級碳素彈簧鋼絲。
2.確定彈簧中徑
根據(jù)安裝彈簧處軸的直徑尺寸和螺母墊圈的尺寸確定彈簧中徑D2=50mm。
3.確定彈簧絲直徑
為確定彈簧絲直徑，要先求出作用于彈簧上的力F。此力為使摩擦離合器具有初始轉(zhuǎn)矩所需的壓力?？赏ㄟ^對摩擦離合器進行受力分析求得：
摩擦離合器傳遞的初始轉(zhuǎn)矩為21.83Nm
N
彈簧絲截面上最大剪切應力為
式中：Ks——理論曲度系數(shù),
計入彈簧螺旋角的影響，對理論曲度系數(shù)Ks進行修正，引入修正曲度系數(shù)K1
得到彈簧絲的剪切、扭轉(zhuǎn)強度條件為
由于K1與d相關，不容易直接求出d的極值，先初步取d=4.5mm,此時其抗拉強度為 MPa，許用切應力為
代入數(shù)據(jù)計算：
MPa
滿足條件。
4.求圈數(shù)
根據(jù)軸的結(jié)構尺寸確定彈簧的長度在50mm左右。初定5為圈。
計算彈簧的單圈變形量
mm
綜上，設計彈簧的節(jié)距為12mm.有效圈數(shù)為5
5.驗算穩(wěn)定性
彈簧的長細比,符合穩(wěn)定性條件。
所設計的彈簧如圖3-8所示
圖3-8
第3.5節(jié) 軸承的選用
1.輸出鏈輪與輸入軸之間需要有相對轉(zhuǎn)動，所以在軸向上需要一推力軸承。由于相對轉(zhuǎn)速低，軸向載荷較小。所以選擇推力球軸承。型號選為51208。其設計模型如圖3-9。
圖3-9
2.因為輸出鏈輪與輸入軸之間有相對轉(zhuǎn)動，它們之間需要徑向軸承，為了控制徑向尺寸不會過大，選用滾針軸承，而且為無內(nèi)圈的，直接利用輸入軸表面起到內(nèi)圈的作用，如圖3-10所示。型號選為RNA69/32。滾針直徑為 3.5 mm，長 13.8 mm 。軸承聯(lián)接處軸頸直徑取為40mm，軸承其他尺寸參照軸承標準。
圖3-10 圖3-11
3.其他支撐軸的地方都采用普通型號的深溝球軸承，其設計模型如圖3-11所示，各軸承的具體型號在定張力機構的裝配圖中給出。
第3.6節(jié) 齒輪的設計
（一）齒輪參數(shù)設計
由于驅(qū)動卷布輥處齒輪副的前面各級傳動機構可以較好的滿足傳動比要求，為簡化此齒輪設計將兩齒輪設計為齒數(shù)相同的，參照類似設計案例初定齒輪模數(shù)為m=2.5，齒數(shù)為z=48。材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS。對其進行強度校核。
1.因為此齒輪傳動為開式，進行齒根彎曲疲勞強度的校核：
彎曲強度的設計公式為
確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
(1)齒輪的彎曲疲勞強度極限FE=380MPa；
(2)齒輪傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為T1=300Nm
(3)應力循環(huán)次數(shù)
(4)彎曲疲勞壽命系數(shù)
(5)計算彎曲疲勞許用應力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3
MPa
(6)計算載荷系數(shù)K
(7)查取齒形系數(shù)
(8)查取應力校正系數(shù)
2.代入數(shù)據(jù)計算得
=0.24
所選模數(shù)符合條件。
所設計齒輪如圖3-12所示：
圖3-12
(二)齒輪的精度設計
1.確定精度等級
由于卷布機構對齒輪的傳動要求不高，參照其他織機的相關設計，將齒輪的三個公差組均取為8級。
2.確定檢驗項目及其公差值
第Ⅰ公差組檢驗項目采和
第Ⅱ公差組檢驗項目采用和
第Ⅲ公差組檢驗項目采用
3.確定齒厚上、下偏差
（1）確定最小極限側(cè)隙
設齒輪材料為45鋼，線膨脹系數(shù)為，箱體材料為HT200，線膨脹系數(shù)為，齒輪和箱體工作溫度為30度。
（2）計算齒厚上偏差
式中：=0.5IT8=0.5×0.054=0.027
很小，將代號取為E
mm
（3）計算齒厚公差和齒厚下偏差
齒厚公差為
式中：
的值經(jīng)查表得
IT9
代入上式得：
齒厚下偏差為：
所以
選擇齒輪齒厚下偏差代號為H ，故修約后齒輪齒厚下偏差為：
mm
齒輪精度及側(cè)隙代號為8EH GB10095-88
（4）公法線平均長度極限偏差的換算。若用公法線平均長度偏差代替齒厚偏差來檢驗側(cè)隙情況，需要進行換算，
公法線的公稱長度和跨齒數(shù)用下式進行計算，
所以公法線平均長度及其極限偏差為：
4.確定齒坯技術要求
齒輪內(nèi)孔尺寸精度為IT7，定基本偏差為H，為(具有配合要求，故選包容要求）。頂圓可以作加工找正基準，但因不測齒厚、故不作測量基準，公差定為h8，徑向跳動公差為0.015，端面也作加工定位基準，圓跳動公差也為0.015。
第3.7節(jié) 軸的強度校核
在初步完成結(jié)構設計后通常對軸進行校核計算，此處選擇對將運動由定張力機構傳到卷布輥的中間軸進行強度校核。
由于此軸同時承受彎矩和扭矩，所以按彎扭合成強度條件進行校核。
1.作出軸的計算簡圖（力學模型）：將作用在齒輪、鏈輪及軸承上的分布載荷簡化為
集中力，其作用點取為載荷分布段的中點。
圖3-13 軸的載荷分析圖
當布卷直徑達到最大時，齒輪受力最大，圓周力N,徑向力N。軸中扭矩N?mm。鏈輪上受到的力N。采用理論力學的方法求出兩軸承處的支反力，F(xiàn)NH1=6366.4N，F(xiàn)NV1=2613.3N，F(xiàn)NH2=3838.4N，F(xiàn)NV2=793.3N。軸的受力簡圖如圖3-13種1所示。
2.作出彎矩圖：分別在水平面和垂直面內(nèi)計算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計算結(jié)果分別作出水平面上的彎矩圖（圖2）和垂直面上的彎矩圖（圖3）；然后按下式計算總彎矩并作出圖（圖4）
3.作出扭矩圖：如圖5所示。
由上圖可以看出：在第一個軸承處彎矩最大，將此處作為校核的危險截面。
4.校核軸的強度
已知軸的彎矩和扭矩后，可針對某些危險截面作彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，計算應力
對于直徑為d的圓軸，彎曲應力，扭轉(zhuǎn)切應力，將和帶入上式，則軸的彎扭合成強度條件為
式中：——軸的計算應力，單位為MPa；
——軸所受的彎矩，單位為N?mm
——軸所受的扭矩，單位為N?mm
——軸抗彎截面系數(shù)，單位為mm3，對于圓形截面
——對稱循環(huán)變應力時軸的許用彎曲應力，根據(jù)該軸材料為45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理查表得其許用彎曲應力為=60MPa。
由已知數(shù)據(jù)計算得
N?mm
N?mm
N?mm
N?mm
mm3
MPa
所以此軸校核結(jié)果為合格。
第3.8節(jié) 定張力卷布機構的裝配模型
設計時在Pro/E平臺上建立零件的三維模型并進行裝配
（一）定張力卷布機構的裝配模型
先完成各個零件的建模，然后再進行裝配，完成的定張力卷布機構的裝配模型如下圖所示（兩軸的軸承都安裝在機架上，由于機架不在本設計內(nèi)容中，暫時將其空置，同時因為鏈條的三維建摸和裝配比較復雜，在此兩個鏈輪上沒有裝配鏈條）
此機構運行時即由織機母機傳過來的運動通過鏈條帶動左側(cè)的鏈輪轉(zhuǎn)動，左側(cè)鏈輪通過摩擦離合器帶動右側(cè)的小鏈輪轉(zhuǎn)動。右側(cè)鏈輪再帶動中間軸軸2運動，此中間軸通過一個懸臂的齒輪帶動卷布輥軸運轉(zhuǎn)從而進行卷布。
（二）定張力機構分