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目錄
中英文摘要、關(guān)鍵詞???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (1)
前言????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (2)
第1章 綜述??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (3)
第1.1節(jié) 我國(guó)紡織業(yè)及紡織機(jī)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(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)?????????????????????????????????????????????????????????? (10)
第2.1節(jié) 大卷取裝置總體方案設(shè)計(jì)?????????????????????????????????????????????????????? (10)
第2.2節(jié) 定張力機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)?????????????????????????????????????????????????????????????? (11)
第3章 定張力卷布機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?????????????????????????????????????????????????????????? (14)
第3.1節(jié) 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (14)
第3.2節(jié) 摩擦離合器設(shè)計(jì)????????????????????????????????????????????????????????????????????? (17)
第3.3節(jié) 花鍵設(shè)計(jì)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (19)
第3.4節(jié) 彈簧設(shè)計(jì)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (21)
第3.5節(jié) 軸承的選用????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (23)
第3.6節(jié) 齒輪設(shè)計(jì)???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (24)
第3.7節(jié) 軸的強(qiáng)度校核????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (28)
第3.8節(jié) 定張力機(jī)構(gòu)的三維裝配模型??????????????????????????????????????????????????? (31)
第4章 總結(jié)與體會(huì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (33)
參考文獻(xiàn)????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (34)
致謝???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (35)
附錄：機(jī)構(gòu)裝配圖與零件工作圖????????????????????????????????????????????????????????????? (36)
任務(wù)書、中期檢查表、文獻(xiàn)綜述、外文文獻(xiàn)及中文翻譯稿
答辯記錄表、成績(jī)?cè)u(píng)定表
摘要
摘要：論述了織機(jī)大卷取裝置的設(shè)計(jì)原理,設(shè)計(jì)了可以進(jìn)行大布卷卷取的機(jī)外卷布裝置；為在卷取過(guò)程中維持布中張力恒定，提高布卷質(zhì)量，本設(shè)計(jì)提出了一種帶力矩補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的卷布裝置，此裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、安裝調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并完成機(jī)構(gòu)三維模型的建立。
關(guān)鍵詞：織機(jī)；機(jī)外卷布裝置；定張力機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)；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(jī)的一個(gè)重要組成部分，其作用是在布織好后將其有序收集起來(lái)。為了減少上軸數(shù)量、布機(jī)停臺(tái)時(shí)間，減少布的浪費(fèi)和用工，提高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。希望每個(gè)布卷能卷繞更長(zhǎng)的布，本文對(duì)此提出機(jī)外大卷布裝置的設(shè)計(jì)方案。
為提高布卷質(zhì)量，在卷取過(guò)程中要維持布中張力基本恒定，很多設(shè)計(jì)采用了諸如單獨(dú)恒轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)或無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)甚至采用電氣控制箱等方法對(duì)張力進(jìn)行控制，而這無(wú)疑會(huì)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本過(guò)高、使用調(diào)整不便。而本文提出一種機(jī)械式帶力矩補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的定張力卷布機(jī)構(gòu)，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(gè)零部件的具體設(shè)計(jì)及三維建模。
第1章 綜述
第1.1節(jié) 我國(guó)紡織業(yè)及紡織機(jī)械行業(yè)發(fā)展概述
（一）我國(guó)紡織業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
紡織業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(guó)已成為全球紡織領(lǐng)域中最引人注目的地區(qū)之一。近幾年來(lái)我國(guó)紡織品出口量穩(wěn)步增長(zhǎng)，我國(guó)規(guī)模以上紡織企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況日漸好轉(zhuǎn)，虧損面不斷下降。在原材料、勞動(dòng)力價(jià)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(guó)紡織品服裝出口的絕對(duì)數(shù)量仍然保持穩(wěn)步上升態(tài)勢(shì)。
1.我國(guó)紡織業(yè)發(fā)展中存在的問(wèn)題：
（1）要素成本上升，整個(gè)行業(yè)的盈利空間縮小。近年來(lái)，我國(guó)紡織行業(yè)的生產(chǎn)原料、勞動(dòng)力成本、商務(wù)經(jīng)營(yíng)成本逐漸上升，而紡織品及服裝的市場(chǎng)需求卻受到競(jìng)爭(zhēng)壓力不能盲目調(diào)高價(jià)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(rùn)被逐漸削弱。目前我國(guó)紡織行業(yè)的平均利潤(rùn)率僅為3%。
（2）人民幣匯率升值，使得我國(guó)紡織品服裝產(chǎn)品出口價(jià)格優(yōu)勢(shì)減弱。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)紡織品服裝的出口價(jià)格優(yōu)勢(shì)是保障其具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素。而隨著人民幣的升值，紡織產(chǎn)品的出口價(jià)格優(yōu)勢(shì)正在減弱，雖然企業(yè)可通過(guò)提高產(chǎn)品價(jià)格的方式來(lái)傳遞一部分升值的影響，但企業(yè)的議價(jià)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(lái)一定的負(fù)面影響。這兩年我國(guó)與歐美市場(chǎng)一度僵持的紡織品貿(mào)易爭(zhēng)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(chǎng)。這在一定程度上影響了我國(guó)對(duì)歐美市場(chǎng)紡織品服裝出口的增長(zhǎng)。而一些國(guó)家對(duì)我國(guó)頻繁使用反傾銷等貿(mào)易保護(hù)手段，也影響了我國(guó)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)，一些出口轉(zhuǎn)內(nèi)銷的產(chǎn)品價(jià)格大幅跳水，結(jié)果將導(dǎo)致企業(yè)的利潤(rùn)空間被壓縮，一些企業(yè)甚至將面臨倒閉的厄運(yùn)。
（4）由于投資增長(zhǎng)過(guò)快造成的產(chǎn)能過(guò)剩提升了行業(yè)的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，這些問(wèn)題的解決需要政府和企業(yè)人士的共同努力。
2.我國(guó)紡織業(yè)發(fā)展前景
（1）國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)，必將進(jìn)一步拉動(dòng)我國(guó)紡織品市場(chǎng)需求。近幾年我國(guó)GDP實(shí)際增長(zhǎng)都穩(wěn)定在8%以上；而完善社保、提高最低工資、保護(hù)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(yù)計(jì)以后幾年社會(huì)消費(fèi)品零售總額增長(zhǎng)將繼續(xù)加快。
（2）世界經(jīng)濟(jì)繼續(xù)走強(qiáng)，必將促進(jìn)國(guó)際貿(mào)易的進(jìn)一步增長(zhǎng)，我國(guó)紡織出口，仍將面臨國(guó)際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易持續(xù)增長(zhǎng)的有利環(huán)境的支持。
（3）但我國(guó)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(lái)壓力。從而給紡織出口企業(yè)帶來(lái)壓力。其次歐美設(shè)限和貿(mào)易摩擦帶來(lái)的不穩(wěn)定的貿(mào)易環(huán)境，客觀上給我國(guó)紡織主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手提供了難得的發(fā)展機(jī)遇，使得我國(guó)紡織出口增長(zhǎng)面臨著嚴(yán)峻考驗(yàn)。
3.我國(guó)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(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)增強(qiáng)創(chuàng)新等渠道來(lái)尋求新的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
要實(shí)現(xiàn)從紡織大國(guó)到強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變，應(yīng)在穩(wěn)定市場(chǎng)份額的前提下，通過(guò)加快行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、鼓勵(lì)企業(yè)提高自主創(chuàng)新能力、加大新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)投入、積極培育自主品牌建設(shè)、規(guī)范環(huán)保、勞動(dòng)用工及社會(huì)保障等方面來(lái)提升行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。
（二）我國(guó)紡織機(jī)械行業(yè)發(fā)展形勢(shì)
由于我國(guó)是一個(gè)紡織大國(guó)，這就決定我國(guó)紡織機(jī)械需求量很大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球紡織機(jī)械一半在中國(guó)，中國(guó)為全球紡織機(jī)械最大買家。但我國(guó)自己品牌紡織機(jī)械的競(jìng)爭(zhēng)力很有限。
比如，德國(guó)的紡織機(jī)械年產(chǎn)40億歐元，出口的占90％多；意大利紡織機(jī)械年產(chǎn)35億歐元，出口的占70％。韓國(guó)出口到亞洲的就占其產(chǎn)值的75％。而我國(guó)紡織機(jī)械出口的僅占全部的15％，而同年進(jìn)口的紡織機(jī)械則為當(dāng)年出口額的8．5倍。這就說(shuō)明了兩個(gè)問(wèn)題，一是我國(guó)的紡織機(jī)械仍然處于“內(nèi)向型”，二是紡織機(jī)械依然有比較廣闊的市場(chǎng)。但是，如何進(jìn)入市場(chǎng)、占領(lǐng)市場(chǎng)則值得我們認(rèn)真思考。
不過(guò)近年來(lái)我國(guó)紡織機(jī)械產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力逐步上升，一些設(shè)備不但基本滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需求，而且對(duì)外出口逐年增長(zhǎng)。這些國(guó)產(chǎn)設(shè)備由于具有較高的性價(jià)比，不但為我國(guó)節(jié)約了大量的外匯，而且為紡織企業(yè)降低設(shè)備成本、贏得效益做出了重要貢獻(xiàn)。從去年我國(guó)紡織機(jī)械進(jìn)口金額來(lái)看，其趨勢(shì)依然下滑。各企業(yè)的進(jìn)口額也呈負(fù)增長(zhǎng)。這說(shuō)明國(guó)產(chǎn)紡機(jī)在技術(shù)上取得的進(jìn)步已為紡織企業(yè)所認(rèn)可。國(guó)產(chǎn)紡機(jī)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(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)對(duì)我國(guó)紡織機(jī)械產(chǎn)品的需求穩(wěn)增，且政策面扶持力度加大，因此國(guó)內(nèi)紡織機(jī)械業(yè)整體向好的趨勢(shì)將保持不變。我國(guó)紡織機(jī)械業(yè)開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)將是重點(diǎn)。
但是我們與國(guó)外的差距不容回避。技術(shù)裝備整體上比國(guó)際水平低，精梳機(jī)、無(wú)梭織機(jī)、自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)、氣流紡、噴氣織機(jī)主要依靠進(jìn)口，緊密紡設(shè)備國(guó)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(jì)資料也顯示了國(guó)內(nèi)紡織企業(yè)對(duì)這些國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的強(qiáng)勁需求，所以，我們必須提高自己的技術(shù)水平，進(jìn)行有效的創(chuàng)新，增強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
（三）我國(guó)紡織機(jī)械行業(yè)發(fā)展的出路和方向
1.我國(guó)紡織機(jī)械發(fā)展的根本出路是進(jìn)行科技創(chuàng)新，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，生產(chǎn)出高檔次設(shè)備。提高產(chǎn)品附加值，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。技術(shù)升級(jí)迫在眉睫，走新型工業(yè)化道路是我國(guó)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(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的整體升級(jí)。
（1）把質(zhì)量做好，將其貫穿于紡織機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)、過(guò)程技術(shù)和組織技術(shù)的全過(guò)程，貫穿于紡織機(jī)械的零件、部件加工的各個(gè)工序，及產(chǎn)品總裝、調(diào)試直到用戶現(xiàn)場(chǎng)的安裝調(diào)試和售后服務(wù)工作的全過(guò)程。要真正把紡織機(jī)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(jī)會(huì)，工作有平臺(tái)，發(fā)展有空間?？梢越M織實(shí)施產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，使科研開(kāi)發(fā)、院校教育與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合，使科研教學(xué)有的放矢，使科研教學(xué)項(xiàng)目通過(guò)生產(chǎn)變成生產(chǎn)力。
（3）在開(kāi)拓市場(chǎng)方面，要先立足內(nèi)需，再發(fā)展外銷。因?yàn)槲覈?guó)本身就是全球紡織機(jī)械的最大市場(chǎng)，必須先保證國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的占有率。然后走出去，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。
2.紡織機(jī)械發(fā)展的最大方向是高速高效，高自動(dòng)化。利用自動(dòng)化提高生產(chǎn)效率，提高靈活度，改善紡織質(zhì)量。而實(shí)現(xiàn)這些方向就要不斷進(jìn)行創(chuàng)新。另外綠色紡織更是以后紡織機(jī)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(shù)設(shè)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(guān)注。在這樣的大背景下，高效、節(jié)能、環(huán)保型紡織機(jī)械成了新一代紡織機(jī)械的發(fā)展方向。
（1）“高效”是新一代紡織機(jī)械發(fā)展的目標(biāo)。為適應(yīng)產(chǎn)業(yè)國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)，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(jī)械成為發(fā)展趨勢(shì)。如新型劍桿織機(jī)的引緯率、精梳機(jī)的鉗次、轉(zhuǎn)杯紡的轉(zhuǎn)速等近年來(lái)得到迅速發(fā)展和提高；繼清梳聯(lián)之后，粗細(xì)聯(lián)、細(xì)絡(luò)聯(lián)等設(shè)備將成為新的投資熱點(diǎn)；與此同時(shí)高效成套設(shè)備的生產(chǎn)線也成為發(fā)展的重點(diǎn)。
（2）節(jié)能型紡織機(jī)械與技術(shù)的發(fā)展?jié)摿艽?，如無(wú)水或少用水的印染、印花機(jī)械，在線監(jiān)測(cè)自動(dòng)控制溫度的烘干設(shè)備，節(jié)能型空氣濾塵設(shè)備、節(jié)能型的空調(diào)及節(jié)電機(jī)、變頻器等都深受歡迎?，F(xiàn)在企業(yè)在進(jìn)行技術(shù)改造設(shè)備選型時(shí)，節(jié)能是一個(gè)是非常重要的標(biāo)準(zhǔn)。
（3）環(huán)保型紡織機(jī)械與技術(shù)主要涉及清潔生產(chǎn)和廢棄物兩大方面。前者為“源頭預(yù)防”，后者為“末端治理”。所謂清潔生產(chǎn)，是指改進(jìn)設(shè)計(jì)，使用清潔能源和原料，采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和設(shè)備，通過(guò)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(guò)程中污染物的產(chǎn)生和排放；而廢棄物的處理主要是對(duì)紡織生產(chǎn)過(guò)程中行形成的“廢物”進(jìn)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(jī)械的開(kāi)發(fā)是一個(gè)長(zhǎng)期的任務(wù)，必然帶來(lái)設(shè)計(jì)理念的變革，需要機(jī)械制造企業(yè)及時(shí)跟蹤行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，熟悉紡織工藝的變化，根據(jù)紡織企業(yè)的需求進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。
第1.2節(jié) 現(xiàn)有織機(jī)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(lái)?？椢镉删砣≥佉x織口后，經(jīng)導(dǎo)布輥卷繞到卷布輥上，形成織物卷裝。隨著織造的進(jìn)行，布卷直徑會(huì)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(yīng)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(dòng)的方式，可分為外周傳動(dòng)型和軸心傳動(dòng)型。
1.外周傳動(dòng)型
外周傳動(dòng)型卷布機(jī)構(gòu)是依靠與布卷外周的摩擦，由卷取輥（糙面輥）直接傳動(dòng)布卷，其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。它又可分為機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種類型。
圖1-1
1—刺毛輥 2—導(dǎo)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(jī)內(nèi)外周傳動(dòng)卷布機(jī)構(gòu) 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(huì)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(gòu)簡(jiǎn)單，多用在一般的棉織機(jī)上，配置在機(jī)內(nèi)，故布卷不能做得很大。
（2）機(jī)外分離卷布機(jī)構(gòu) 這是安裝在機(jī)外的外周傳動(dòng)卷布機(jī)構(gòu)，適用于大卷裝，如圖1-2所示。卷繞輥1通常由單獨(dú)的力矩電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)，將織物引出織造區(qū)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)布輥，在一對(duì)同向轉(zhuǎn)動(dòng)的糙面卷布輥2上形成布卷3。由于布卷是受表面?zhèn)鲃?dòng)，從而保證了從小卷裝到大卷裝的過(guò)程中具有恒定的卷繞線速度。力矩電動(dòng)機(jī)設(shè)定輸出一恒定轉(zhuǎn)矩，以牽引織物和驅(qū)動(dòng)織物卷裝回轉(zhuǎn)。當(dāng)外力矩發(fā)生變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)將改變轉(zhuǎn)速，以便在新的條件下達(dá)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(chǎng)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(dòng)卷裝回轉(zhuǎn)之用，力矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可根據(jù)織物的張力在設(shè)定值的附近變化，達(dá)到定張力卷繞的目的。
2.軸心傳動(dòng)型
這種形式的卷布機(jī)構(gòu)以摩擦力傳動(dòng)卷布輥的軸心進(jìn)行卷布，布卷不必壓緊在卷取輥上，當(dāng)布卷直徑增大時(shí)，摩擦面之間會(huì)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(gòu)簡(jiǎn)單，因而得到廣泛應(yīng)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(dòng)型錐面摩擦卷布機(jī)構(gòu)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(dòng)調(diào)節(jié)螺母5，可以改變彈簧6對(duì)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(guò)鏈條7帶動(dòng)。卷取輥1回轉(zhuǎn)時(shí)，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(dòng)卷布輥9回轉(zhuǎn)。當(dāng)布卷直徑逐漸增大時(shí)，其表面的線速度會(huì)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(yīng)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(dòng)摩擦力矩帶動(dòng)鏈輪3產(chǎn)生卷布力矩的。設(shè)計(jì)此機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)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(shí)內(nèi)外摩擦盤2、4與被動(dòng)鏈輪之間尚沒(méi)有打滑，它們是依靠靜摩擦力矩傳動(dòng)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(jī)構(gòu)亦可將摩擦盤結(jié)構(gòu)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(jī)構(gòu)如圖1-4，其動(dòng)力源自卷取輥或卷取輪系帶動(dòng)的鏈條8，該鏈條傳動(dòng)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(guò)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(dòng)的。擰動(dòng)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(jī)的卷取機(jī)構(gòu)一般均與主機(jī)連體，由于受織機(jī)本身結(jié)構(gòu)尺寸的限制一般織機(jī)最大布卷直徑也就為300-550毫米。特別是當(dāng)織造厚重織物如：牛仔布、輪胎簾子布時(shí)，因布卷直徑偏小影響了布匹的長(zhǎng)度，對(duì)于出口產(chǎn)品，外商對(duì)布匹長(zhǎng)度有一定要求，對(duì)1000米以下的布會(huì)限制收購(gòu)。而且小卷裝落布頻繁，既影響織機(jī)生產(chǎn)率，用工也多，這直接關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此實(shí)現(xiàn)布卷的大卷裝具有現(xiàn)實(shí)意義。
織機(jī)大卷裝機(jī)構(gòu)即織物引出織造區(qū)后,經(jīng)過(guò)導(dǎo)布輥在卷布輥上形成較大卷裝?？稍黾硬奸L(zhǎng)。大卷裝機(jī)構(gòu)已成為近年來(lái)高檔、高速織機(jī)的常用配套設(shè)施。大卷裝的采用是布機(jī)發(fā)展的方向，如何合理安排織軸的位置是關(guān)鍵問(wèn)題，關(guān)系到整個(gè)經(jīng)軸的張力調(diào)節(jié)，牽涉到機(jī)器的排列和機(jī)型，一般來(lái)說(shuō)可分兩大類：向機(jī)內(nèi)發(fā)展和向機(jī)外發(fā)展。
（1）向機(jī)內(nèi)發(fā)展。優(yōu)點(diǎn)是車弄縮小少，問(wèn)題是改動(dòng)件比較多，以后的配件來(lái)源要自己解決，破壞了布機(jī)原布局，有副作用，機(jī)件抖動(dòng)性大，易磨損，上軸時(shí)織軸進(jìn)入機(jī)身較困難；而且在機(jī)內(nèi)布卷太大時(shí)使擋車工不易操作，其布卷增大空間有限。
（2）向機(jī)外發(fā)展。將卷布裝置與織機(jī)主體脫離，簡(jiǎn)單，對(duì)織機(jī)原有機(jī)構(gòu)基本上可不變或變化很少，便于滿足用戶的不同需要或設(shè)備改造，存在問(wèn)題是車弄縮小較多，張力調(diào)節(jié)易超出限度，因而對(duì)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(jī)外發(fā)展。
在機(jī)外大卷取裝置中，根據(jù)卷布輥的運(yùn)動(dòng)是否與織機(jī)主運(yùn)動(dòng)有關(guān)，大卷取裝置可分為聯(lián)動(dòng)式和獨(dú)立式兩種。
1.聯(lián)動(dòng)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(dāng)刺毛輥1卷布時(shí)，鏈輪2隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)鏈條3帶動(dòng)主動(dòng)摩擦輥4上的鏈輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)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(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。但因采取摩擦傳動(dòng)，當(dāng)布卷表面的線速度與刺毛輥表面線速度有差異時(shí)，布卷張力前后發(fā)生變化，使布卷兩端不平齊。
2.獨(dú)立式大卷取裝置 圖1-5
（1）無(wú)級(jí)調(diào)速大卷取裝置
如圖1-6所示，為德國(guó)多尼爾(DORNIER)公司HTN/E4型劍桿織機(jī)，其分離式卷布裝置采用一個(gè)0.4千瓦的無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)4，通過(guò)鏈條傳動(dòng)到兩個(gè)卷取輥6上的鏈輪，布卷1通過(guò)與卷取輥6的摩擦作用進(jìn)行卷取。探測(cè)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(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)速，保持布卷從小直徑到大直徑的過(guò)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(dá)1500毫米。卷布所需張力的大小可通過(guò)電氣控制箱來(lái)調(diào)整。為保證布面張力均勻，在卷取時(shí)應(yīng)使卷布裝置的張力略大于織機(jī)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(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)，電器元件復(fù)雜，成本較高。
（2）間隙式傳動(dòng)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(jī)，其大卷取裝置是由單獨(dú)交流異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速裝置傳動(dòng)齒形帶輪1，再通過(guò)齒形帶4傳動(dòng)位于兩個(gè)主動(dòng)摩擦輥2軸端的帶輪3，隨著織機(jī)刺毛輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，布不斷被送出，擺桿7在壓簧6的作用下，帶動(dòng)桿端輥?zhàn)?繞其支軸B逆時(shí)針擺動(dòng)，使布保持一定張力。當(dāng)桿7碰到行程開(kāi)關(guān)1時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)，布卷5在兩個(gè)主動(dòng)摩擦輥2的作用下開(kāi)始卷布。當(dāng)作用于輥?zhàn)?上的卷布張力對(duì)支軸B的力矩大于壓簧6對(duì)支軸的力矩時(shí)，桿7又作順時(shí)針擺動(dòng)。當(dāng)桿7碰到另一個(gè)行程開(kāi)關(guān)2時(shí)，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)。布卷就是如此往復(fù)進(jìn)行間歇卷取的。這種卷取形式機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，大卷取的傳動(dòng)與 圖1-7
控制完全與主機(jī)脫離。在整個(gè)卷取過(guò)程中不需考慮前后張力的匹配，卷裝的松緊程度可通過(guò)調(diào)節(jié)壓簧6的初始彈力來(lái)控制。操作使用方便，并可通過(guò)布的不同走向來(lái)滿足布卷轉(zhuǎn)向的要求。
（三）采用機(jī)外卷布裝置的好處：
1.提高生產(chǎn)效率，減少布機(jī)停臺(tái)時(shí)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(jī)和了機(jī)要浪費(fèi)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(shí)聯(lián)匹間縫頭的坯布損失減少；
3.提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少用工；
4.布匹長(zhǎng)度增加，其價(jià)格相應(yīng)提高。
總之，大卷裝的采用對(duì)提高生產(chǎn)率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都是卓有成效的。采用大卷裝時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題有：具有分離式大卷取裝置的織機(jī)占地面積增加，應(yīng)合理安排，盡可能減少?gòu)S房面積，或者降低減少的織機(jī)臺(tái)數(shù)。須考慮增添大卷裝布輥的落布、運(yùn)輸以及布匹整理工作的輔助設(shè)備，如機(jī)械式落布小車等。
第2章 定張力卷布機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
第2.1節(jié) 大卷取裝置總體方案設(shè)計(jì)
（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(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種，由于向機(jī)內(nèi)發(fā)展會(huì)破壞織機(jī)原來(lái)的布局，同時(shí)加大機(jī)件抖動(dòng)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(shè)計(jì)要求布卷直徑能達(dá)到1000mm以上，會(huì)進(jìn)一步惡化機(jī)內(nèi)卷布裝置的缺點(diǎn)甚至根本不能滿足要求。在此選擇機(jī)外卷布裝置進(jìn)行卷取。
2.機(jī)外卷布裝置卷布動(dòng)力供給方式的選取
卷布動(dòng)力可以有兩種方案：1）由織機(jī)母機(jī)供給；2）設(shè)置獨(dú)立電動(dòng)機(jī)。由于配置獨(dú)立電動(dòng)機(jī)不僅會(huì)增加成本，而且另外需要一個(gè)傳動(dòng)比很大的傳動(dòng)鏈會(huì)使卷布裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)因?yàn)榫聿妓韫β什皇呛艽?，所以設(shè)計(jì)由織機(jī)母機(jī)供給動(dòng)力，此處的長(zhǎng)距離傳動(dòng)選用鏈傳動(dòng)。由母機(jī)到卷布輥之間傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比根據(jù)剛開(kāi)始卷布布卷上基本無(wú)布時(shí)摩擦離合器剛好不會(huì)發(fā)生摩擦或有少許摩擦的條件來(lái)確定。
（二）卷布輥傳動(dòng)方式的選擇
卷布輥傳動(dòng)方式可分為外周傳動(dòng)型和軸心傳動(dòng)型。由于外周傳動(dòng)型需要再設(shè)計(jì)一套以外圓周摩擦力驅(qū)動(dòng)布卷轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)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?yàn)殡S著布卷的加大其軸心位置不斷上移，這要求承重裝置能時(shí)時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的變化，而這又將使整個(gè)卷布裝置變得龐大而復(fù)雜。所以選擇軸心傳動(dòng)型，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卷布輥軸直接固定在機(jī)架上，由齒輪等帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行卷布。
（三）初步設(shè)定卷取方案的原理
通過(guò)前面確定卷布裝置的布置和傳動(dòng)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(xì)敘述）。
第2.2節(jié) 定張力機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)
為提高布卷質(zhì)量，在卷取過(guò)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(jìn)一步加大了張力控制的難度。在前面的調(diào)查中，各種設(shè)計(jì)為了達(dá)到定張力的目的，采用了諸如單獨(dú)恒轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦輥或無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的方法，有的甚至采用電氣控制箱等對(duì)張力進(jìn)行控制，而這無(wú)疑會(huì)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本過(guò)高、使用調(diào)整不便，另外一些純機(jī)械的方法又不能取得很好的效果。
（一）實(shí)現(xiàn)定張力的要求
通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析不難發(fā)現(xiàn)，在卷取過(guò)程中維持布中張力恒定的要求在于：隨著織造過(guò)程的進(jìn)行，卷布輥上的布卷直徑會(huì)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(yīng)增大。目前所見(jiàn)的機(jī)械式卷取裝置尚不能令人滿意地實(shí)現(xiàn)上述卷取力矩隨布卷直徑的增大而相應(yīng)增大的要求。
（二）存在的問(wèn)題
對(duì)在前面確定的卷布方案進(jìn)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?yàn)閺椈蓧毫竞愣?，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(wèn)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(lái)控制鏈輪輸出力矩，因?yàn)檩敵隽厥怯赡Σ帘P的壓力決定的，在此用布卷的直徑來(lái)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(cè)出布卷直徑變化并通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)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(cè)桿直接測(cè)量布卷直徑來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，這樣就又回到了電氣控制的復(fù)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(jiǎn)單而巧妙地利用一個(gè)機(jī)械式中間機(jī)構(gòu)把卷布裝置和力矩輸出裝置連接起來(lái)，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(yīng)變化。即提出一種帶力矩補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的織機(jī)卷取裝置。
2.結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)
因?yàn)橹豢挎溳喓蛢蓚?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(huì)使鏈輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜加工難度大。可以直接采用一個(gè)單獨(dú)的摩擦式聯(lián)軸器來(lái)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(shí)設(shè)計(jì)一個(gè)與補(bǔ)償機(jī)構(gòu)相連的壓緊機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)的組成
帶力矩補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的定張力卷布機(jī)構(gòu)主要由輸入輸出軸、摩擦式聯(lián)軸器和力矩補(bǔ)償機(jī)構(gòu)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(guò)推力軸承和滾針軸承聯(lián)接，兩軸同軸并能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
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(guò)螺釘與空心輸出軸聯(lián)接，內(nèi)摩擦盤通過(guò)花鍵與輸入軸聯(lián)接，可沿軸向移動(dòng)，通過(guò)調(diào)整螺母可設(shè)定內(nèi)外摩擦盤之間的初始?jí)壕o力，即可設(shè)定輸出軸的初始輸出力矩。
力矩補(bǔ)償機(jī)構(gòu)由壓布輥、壓布輥擺桿、感知導(dǎo)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(jī)構(gòu)的特征是能把壓布輥擺桿的擺動(dòng)角度轉(zhuǎn)變成壓叉對(duì)上述內(nèi)摩擦盤的相應(yīng)壓緊力，從而通過(guò)輸出軸的力矩補(bǔ)償維持卷取過(guò)程中布的張力基本恒定。
4.定張力機(jī)構(gòu)工作原理
本設(shè)計(jì)解決定張力問(wèn)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(guò)改變摩擦式聯(lián)軸器內(nèi)、外摩擦盤之間的壓緊力來(lái)改變輸入軸傳遞給輸出軸的摩擦力矩；同時(shí)，通過(guò)力矩補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來(lái)感知卷布輥上布卷直徑的大小，并相應(yīng)地改變摩擦式聯(lián)軸器內(nèi)、外摩擦盤之間的壓緊力，以實(shí)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(bǔ)償機(jī)構(gòu)的織機(jī)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(dǎo)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?qǐng)D1至圖3，本設(shè)計(jì)給出的卷取裝置的具體結(jié)構(gòu)方案如下：卷布輥24通過(guò)傳動(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；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(guò)花鍵與輸入軸21相聯(lián)并能沿軸21軸向移動(dòng)，聯(lián)軸器的初始輸出轉(zhuǎn)矩由壓簧12和調(diào)整螺母10設(shè)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(wú)布）時(shí)維持布中張力為預(yù)期值所需的輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩，能通過(guò)擰松或擰緊調(diào)整螺母10方便地設(shè)定。
隨著織造過(guò)程的進(jìn)行，布卷25的直徑逐漸增大，壓布輥擺桿2的擺角隨之相應(yīng)增大，推動(dòng)壓簧導(dǎo)桿3移動(dòng)，使壓簧5對(duì)感知擺桿6的壓力增大，進(jìn)而通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘7迫使壓叉8上的深溝球軸承9對(duì)內(nèi)摩擦盤13的壓力進(jìn)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(shí)現(xiàn)布中張力基本恒定的定張力目標(biāo)。其中壓布輥擺桿2的擺角增量與壓簧5對(duì)感知擺桿6的壓力的增量之間的關(guān)系能通過(guò)調(diào)節(jié)螺母4和調(diào)節(jié)螺釘7方便的進(jìn)行調(diào)整。
第3章 定張力卷布機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第3.1節(jié) 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)
定張力機(jī)構(gòu)需要接受從織布機(jī)母機(jī)傳入的動(dòng)力，由于從織布機(jī)引導(dǎo)過(guò)來(lái)的傳動(dòng)裝置緊靠著地面，而定張力機(jī)構(gòu)距離地面還有一段距離，在其之前需要有一個(gè)中間傳動(dòng)軸。同樣，定張力機(jī)構(gòu)把動(dòng)力傳遞給卷布輥軸也需要一個(gè)中間傳動(dòng)軸。由于各軸之間距離較長(zhǎng)，同時(shí)為了減少定張力機(jī)構(gòu)的軸向尺寸，在此將其動(dòng)力的輸入和輸出設(shè)計(jì)為鏈傳動(dòng)。
（一）鏈型號(hào)的選擇
在此以定張力機(jī)構(gòu)到卷布輥之間的鏈傳動(dòng)為對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)，初步設(shè)計(jì)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(hào)的方法。在設(shè)計(jì)時(shí)先參照其他設(shè)計(jì)案例及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初選鏈的型號(hào)，然后再對(duì)其進(jìn)行校核。
1.鏈的型號(hào)選用10A，其參數(shù)如下
鏈號(hào)
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(shè)計(jì)
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(hào)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(zhǔn)確值參見(jiàn)附錄中鏈輪零件圖。
對(duì)于定張力機(jī)構(gòu)的輸出鏈輪，為了使其制造安裝方便，將其設(shè)計(jì)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(kāi)，與鏈輪之間采用螺栓聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)如圖3-2所示：
圖3-1 圖3-2
（二）鏈傳動(dòng)的強(qiáng)度校核
卷布的速度為15cm/min=2.5mm/s,設(shè)計(jì)布中張力時(shí)，查閱很多資料都沒(méi)有找到具體值，考慮到此時(shí)布在織好后再卷繞到布卷上，張力不必很大，此處設(shè)計(jì)其不超過(guò)500N，在進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)張力以500N進(jìn)行計(jì)算。
由于鏈速較低，因抗拉靜力強(qiáng)度不夠而破壞的幾率很大，常按下式進(jìn)行抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算
式中:—鏈的抗拉靜力強(qiáng)度的計(jì)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(zhǎng)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(dòng)的布置方式有關(guān)，這里
式中：——鏈傳動(dòng)的中心矩，單位為mm；；
——單位長(zhǎng)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(jì)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(shí)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(guān)系：
通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算，在200-1200范圍內(nèi)是的增函數(shù)，即F1在時(shí)取到最大值。
N
所以，此鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)滿足要求。
(三)張緊輪的設(shè)計(jì)
為了避免鏈條在垂度過(guò)大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良，同時(shí)為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角，常對(duì)鏈傳動(dòng)進(jìn)行張緊。張緊的方法很多，當(dāng)鏈傳動(dòng)的中心距可以調(diào)整時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)中心距來(lái)控制張緊程度。當(dāng)中心距不能調(diào)整時(shí)，可設(shè)置張緊輪或在鏈條磨損變長(zhǎng)后從中取掉一、二個(gè)鏈節(jié)。
在這里設(shè)計(jì)張緊輪進(jìn)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(wú)齒的滾輪。其直徑略小于小鏈輪直徑。本設(shè)計(jì)采用比較簡(jiǎn)單的無(wú)齒滾輪作為張緊輪，并通過(guò)彈簧進(jìn)行自動(dòng)張緊。其作用原理是先將此張緊輪固定在機(jī)架上適當(dāng)?shù)奈恢?，鏈條從兩張緊輪之間穿過(guò)，由于扭轉(zhuǎn)彈簧的作用即可將鏈條張緊。
張緊輪的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示
圖3-3
第3.2節(jié) 摩擦式聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)
此處所用摩擦式聯(lián)軸器即為摩擦離合器，機(jī)械式摩擦離合器靠主、從動(dòng)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(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大時(shí)可采用多片，應(yīng)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(gòu)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(jì)算轉(zhuǎn)矩
式中：T——離合器所在運(yùn)轉(zhuǎn)中傳遞的最大工作轉(zhuǎn)矩,經(jīng)計(jì)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(dòng)速度系數(shù)，取1.5。
代入數(shù)據(jù)算得計(jì)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(qiáng)，取為0.25MPa；
Kz——摩擦副個(gè)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(guò)后面的驗(yàn)算發(fā)現(xiàn)摩擦副數(shù)太少使摩擦面上的壓力很大，會(huì)造成相關(guān)零件尺寸很大，影響設(shè)計(jì)。在此將主、從動(dòng)片數(shù)均設(shè)計(jì)為3，即摩擦副數(shù)為5。
6.散熱計(jì)算
一般只對(duì)接合頻繁的離合器進(jìn)行散熱計(jì)算，由于本設(shè)計(jì)中的離合器沒(méi)有頻繁接合，故不進(jìn)行散熱計(jì)算。
設(shè)計(jì)的離合器模型如圖3-5：
圖3-5
第3.3節(jié) 花鍵的設(shè)計(jì)
（一）花鍵的尺寸設(shè)計(jì)
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(dòng)，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(kāi)線花鍵:矩形花鍵的對(duì)中性、導(dǎo)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(yīng)用廣泛。漸開(kāi)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(yīng)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(duì)稱度要求，標(biāo)注如圖3-7：
圖3-7
（二）花鍵聯(lián)結(jié)強(qiáng)度計(jì)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(guò)度磨損（動(dòng)聯(lián)結(jié)）。因此，靜聯(lián)結(jié)通常按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，動(dòng)聯(lián)結(jié)則按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的計(jì)算。
在此定張力機(jī)構(gòu)中，花鍵工作面之間是有相對(duì)滑動(dòng)的，但是其相對(duì)滑動(dòng)速度非常小，而且滑動(dòng)的距離也很小。在進(jìn)行校核是仍把它看作靜連接。
花鍵靜聯(lián)結(jié)的強(qiáng)度條件為
式中： ——載荷分配不均勻系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取，齒數(shù)多時(shí)取偏小值；本設(shè)計(jì)中齒數(shù)為8不多，?。?
——花鍵的齒數(shù)；；
——齒的工作長(zhǎng)度，單位為mm；本設(shè)計(jì)中；
——花鍵齒側(cè)面的工作高度，對(duì)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(shè)計(jì)中mm；
——花鍵的平均直徑，對(duì)于矩形花鍵；mm；
——花鍵鏈接的許用擠壓應(yīng)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(shí)其許用擠壓應(yīng)力可達(dá)MPa；
代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得：
所以此花鍵設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求。
第3.4節(jié) 彈簧的設(shè)計(jì)
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(shè)定，此初始輸出轉(zhuǎn)矩即為卷取輥上基本無(wú)布時(shí)維持布中張力為預(yù)期值所需的輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩，能通過(guò)擰松或擰緊調(diào)整螺母方便地設(shè)定。此處即根據(jù)所需的初始輸出轉(zhuǎn)矩來(lái)設(shè)計(jì)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(jí)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^(guò)對(duì)摩擦離合器進(jìn)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(yīng)力為
式中：Ks——理論曲度系數(shù),
計(jì)入彈簧螺旋角的影響，對(duì)理論曲度系數(shù)Ks進(jìn)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(qiáng)度條件為
由于K1與d相關(guān)，不容易直接求出d的極值，先初步取d=4.5mm,此時(shí)其抗拉強(qiáng)度為 MPa，許用切應(yīng)力為
代入數(shù)據(jù)計(jì)算：
MPa
滿足條件。
4.求圈數(shù)
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定彈簧的長(zhǎng)度在50mm左右。初定5為圈。
計(jì)算彈簧的單圈變形量
mm
綜上，設(shè)計(jì)彈簧的節(jié)距為12mm.有效圈數(shù)為5
5.驗(yàn)算穩(wěn)定性
彈簧的長(zhǎng)細(xì)比,符合穩(wěn)定性條件。
所設(shè)計(jì)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以在軸向上需要一推力軸承。由于相對(duì)轉(zhuǎn)速低，軸向載荷較小。所以選擇推力球軸承。型號(hào)選為51208。其設(shè)計(jì)模型如圖3-9。
圖3-9
2.因?yàn)檩敵鲦溳喤c輸入軸之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，它們之間需要徑向軸承，為了控制徑向尺寸不會(huì)過(guò)大，選用滾針軸承，而且為無(wú)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(hào)選為RNA69/32。滾針直徑為 3.5 mm，長(zhǎng) 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(biāo)準(zhǔn)。
圖3-10 圖3-11
3.其他支撐軸的地方都采用普通型號(hào)的深溝球軸承，其設(shè)計(jì)模型如圖3-11所示，各軸承的具體型號(hào)在定張力機(jī)構(gòu)的裝配圖中給出。
第3.6節(jié) 齒輪的設(shè)計(jì)
（一）齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)
由于驅(qū)動(dòng)卷布輥處齒輪副的前面各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以較好的滿足傳動(dòng)比要求，為簡(jiǎn)化此齒輪設(shè)計(jì)將兩齒輪設(shè)計(jì)為齒數(shù)相同的，參照類似設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。
1.因?yàn)榇她X輪傳動(dòng)為開(kāi)式，進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核：
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
(1)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE=380MPa；
(2)齒輪傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為T1=300Nm
(3)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
(4)彎曲疲勞壽命系數(shù)
(5)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3
MPa
(6)計(jì)算載荷系數(shù)K
(7)查取齒形系數(shù)
(8)查取應(yīng)力校正系數(shù)
2.代入數(shù)據(jù)計(jì)算得
=0.24
所選模數(shù)符合條件。
所設(shè)計(jì)齒輪如圖3-12所示：
圖3-12
(二)齒輪的精度設(shè)計(jì)
1.確定精度等級(jí)
由于卷布機(jī)構(gòu)對(duì)齒輪的傳動(dòng)要求不高，參照其他織機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)，將齒輪的三個(gè)公差組均取為8級(jí)。
2.確定檢驗(yàn)項(xiàng)目及其公差值
第Ⅰ公差組檢驗(yàn)項(xiàng)目采和
第Ⅱ公差組檢驗(yàn)項(xiàng)目采用和
第Ⅲ公差組檢驗(yàn)項(xiàng)目采用
3.確定齒厚上、下偏差
（1）確定最小極限側(cè)隙
設(shè)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(jì)算齒厚上偏差
式中：=0.5IT8=0.5×0.054=0.027
很小，將代號(hào)取為E
mm
（3）計(jì)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(hào)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(hào)為8EH GB10095-88
（4）公法線平均長(zhǎng)度極限偏差的換算。若用公法線平均長(zhǎng)度偏差代替齒厚偏差來(lái)檢驗(yàn)側(cè)隙情況，需要進(jìn)行換算，
公法線的公稱長(zhǎng)度和跨齒數(shù)用下式進(jìn)行計(jì)算，
所以公法線平均長(zhǎng)度及其極限偏差為：
4.確定齒坯技術(shù)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(zhǔn)，但因不測(cè)齒厚、故不作測(cè)量基準(zhǔn)，公差定為h8，徑向跳動(dòng)公差為0.015，端面也作加工定位基準(zhǔn)，圓跳動(dòng)公差也為0.015。
第3.7節(jié) 軸的強(qiáng)度校核
在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后通常對(duì)軸進(jìn)行校核計(jì)算，此處選擇對(duì)將運(yùn)動(dòng)由定張力機(jī)構(gòu)傳到卷布輥的中間軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。
由于此軸同時(shí)承受彎矩和扭矩，所以按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。
1.作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（力學(xué)模型）：將作用在齒輪、鏈輪及軸承上的分布載荷簡(jiǎn)化為
集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。
圖3-13 軸的載荷分析圖
當(dāng)布卷直徑達(dá)到最大時(shí)，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(xué)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(jiǎn)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(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)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(jì)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(gè)軸承處彎矩最大，將此處作為校核的危險(xiǎn)截面。
4.校核軸的強(qiáng)度
已知軸的彎矩和扭矩后，可針對(duì)某些危險(xiǎn)截面作彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力
對(duì)于直徑為d的圓軸，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，將和帶入上式，則軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為
式中：——軸的計(jì)算應(yīng)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(duì)于圓形截面
——對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)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(yīng)力為=60MPa。
由已知數(shù)據(jù)計(jì)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(jī)構(gòu)的裝配模型
設(shè)計(jì)時(shí)在Pro/E平臺(tái)上建立零件的三維模型并進(jìn)行裝配
（一）定張力卷布機(jī)構(gòu)的裝配模型
先完成各個(gè)零件的建模，然后再進(jìn)行裝配，完成的定張力卷布機(jī)構(gòu)的裝配模型如下圖所示（兩軸的軸承都安裝在機(jī)架上，由于機(jī)架不在本設(shè)計(jì)內(nèi)容中，暫時(shí)將其空置，同時(shí)因?yàn)殒湕l的三維建摸和裝配比較復(fù)雜，在此兩個(gè)鏈輪上沒(méi)有裝配鏈條）
此機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)即由織機(jī)母機(jī)傳過(guò)來(lái)的運(yùn)動(dòng)通過(guò)鏈條帶動(dòng)左側(cè)的鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，左側(cè)鏈輪通過(guò)摩擦離合器帶動(dòng)右側(cè)的小鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)。右側(cè)鏈輪再帶動(dòng)中間軸軸2運(yùn)動(dòng)，此中間軸通過(guò)一個(gè)懸臂的齒輪帶動(dòng)卷布輥軸運(yùn)轉(zhuǎn)從而進(jìn)行卷布。
（二）定張力機(jī)構(gòu)分