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Z S T U
Zhejiang Sci-Tech University
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)
Bachelor’S THESIS
論文題目：橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)
專業(yè)班級(jí)：09機(jī)械四班
姓名學(xué)號(hào)：單嘉岱 B09300406
指導(dǎo)教師：趙雄
遞交日期：2013年5月19號(hào)
浙 江 理 工 大 學(xué)
機(jī)械與自動(dòng)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(shí)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
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(gè)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(shí)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(jí)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)、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(dòng)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(dòng)學(xué)特性曲線。
了解和分析機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響，通過對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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VB6．0編寫的可視化軟件進(jìn)行人機(jī)交互對(duì)話優(yōu)化方法，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)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(dòng)學(xué)分析；參數(shù)分析
Abstract
At 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 cost．China is a big textile country，but because lacking research in modem rapier，rapier in today’s intellectual property is not in our country，which restricted 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 rapier．Rapier of the beating—up mechanism has three main types：conjugate cam，four-bar linkage and six—bar 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 gear—crank-rocker beating—up mechanism，and then establish the kinematics mathematical model of beating—up mechanism，and the equation of displacement ,velocity and acceleration will be list，for analysis the performance of beating—up mechanism，kinematics analysis of the new beating-up mechanism was made with Visual Basic 6.0 software，output beating-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 restrictions while doing actual design．
Key words：beating--up mechanism；elliptic gear；crank-rocker；kinematics analysis；parameter analysis ；
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(dòng)學(xué)建模 8
2.1橢圓齒輪一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)簡介 8
2.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(dòng)學(xué)模型的建立 9
2.3.1從動(dòng)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(dòng)學(xué)輔助分析初始界面 14
3.2打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)輔助分析運(yùn)行界面 15
3.3 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)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δ的影響 18
4.3 曲柄、連桿長度的影響 19
4.4 搖桿運(yùn)動(dòng)性能分析 20
第五章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
5.1 箱體的設(shè)計(jì) 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(jì) 23
5.2 橢圓齒輪的三維模型建立 24
5.3 曲柄的設(shè)計(jì)和圖紙 25
5.4 搖桿的設(shè)計(jì)和圖紙 26
5.5軸的設(shè)計(jì)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(jì) 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
浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
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(shí)也是紡織機(jī)械進(jìn)口大國，據(jù)我國海關(guān)統(tǒng)計(jì)，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(shí)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(duì)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(dòng)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(jià)格上具有優(yōu)勢(如國產(chǎn)劍桿織機(jī)價(jià)格平均在12萬元/臺(tái)，而2010年進(jìn)口的劍桿織機(jī)平均價(jià)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(qǐng)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(qǐng)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(duì)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(shí)也由于沒有從理論上進(jìn)行深入研究，對(duì)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(jì)算機(jī)分析軟件獲得最佳參數(shù)，取得自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，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)自己的品牌和名牌產(chǎn)品。
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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
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(dòng)轉(zhuǎn)化為搖軸的非勻速擺動(dòng)，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(shí)間或“近似停頓”時(shí)間，以便有充分的時(shí)間完成打緯運(yùn)動(dòng)。
為了實(shí)現(xiàn)理想的打緯運(yùn)動(dòng)，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(duì)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
要求，如：緊密厚重的織物要求打緯力堅(jiān)實(shí)有力；輕薄織物要求打緯柔和。同時(shí)
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(dòng)程
打緯動(dòng)程：筘座從后止點(diǎn)擺動(dòng)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(dòng)程越大，筘座運(yùn)動(dòng)的加速度也越大，不利于高速織造。
（2） 筘座的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和筘座運(yùn)動(dòng)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(dòng)慣量及最大加速度，以減
小織機(jī)的振動(dòng)和動(dòng)力消耗。
（3） 筘座運(yùn)動(dòng)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(shí)間增長，有利于增大織機(jī)幅寬，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(jiān)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，制造容易，但在曲柄后止點(diǎn)附近時(shí)，筘座無靜止時(shí)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(shí)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—打緯桿
圖1-1 TP500型號(hào)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(dòng)時(shí)，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(dòng)，從而使固裝在筘座腳上的筘座10、鋼筘11隨之前后擺動(dòng)，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; 10—筘座; 11—鋼筘; 12—筘帽
圖1-2 有梭絲織機(jī)四連桿打緯機(jī)構(gòu)
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1-3 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，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/AB<3時(shí)，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(dòng)就越慢，慢到一定程度就可以看成是靜止不動(dòng)。但是牽手縮短后，機(jī)構(gòu)的壓力角θ增大，機(jī)構(gòu)的傳力情況惡化，因此，近似靜止時(shí)間與壓力角是一對(duì)相互牽制的矛盾。
圖1-4 短牽手打緯機(jī)構(gòu)示意簡圖
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(duì)搖軸的相對(duì)靜止時(shí)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緯機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)停歇時(shí)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(duì)靜止角為180°，筘座擺角相對(duì)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(shí)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，帶動(dòng)筘座和異形筘?cái)[動(dòng)。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(shí)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(jì)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1-5 PAT型噴氣織機(jī)六連桿打緯機(jī)構(gòu)原理圖
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(duì)靜止時(shí)間，只有相對(duì)靜止時(shí)間。雖然六連桿打緯機(jī)構(gòu)的筘座在后心的相對(duì)靜止時(shí)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(dòng)規(guī)律，能實(shí)現(xiàn)240°左右的完全停頓時(shí)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(dòng)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(jì)意義上的凸輪產(chǎn)品，通常是通過反復(fù)測繪反求而進(jìn)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1-7 TT96型劍桿織機(jī)上的共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)
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(dòng)時(shí)，主凸輪2通過轉(zhuǎn)子3帶動(dòng)筘座腳4以搖軸5為中心按逆時(shí)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(shí)，轉(zhuǎn)子8緊貼副凸輪9。打緯結(jié)束后，副凸輪變成主動(dòng)，推動(dòng)轉(zhuǎn)子8，使筘座腳按順時(shí)針方向向機(jī)后擺動(dòng)。此時(shí)轉(zhuǎn)子3互共軛完成。 又緊貼主凸輪。筘座運(yùn)動(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)其動(dòng)力學(xué)特性影響的快速分析方法[7]，Anirban Guha，C等對(duì)有梭織機(jī)的六連桿打緯機(jī)構(gòu)進(jìn)行剛體運(yùn)動(dòng)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(jì)打緯共軛凸輪輪廓曲線方法，并分析這兩種方法設(shè)計(jì)的凸輪打緯時(shí)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(duì)打緯過程進(jìn)行動(dòng)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(dòng)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、程軍紅等學(xué)者對(duì)四連桿打緯機(jī)構(gòu)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析；張春林、于曉紅、袁麗清、牛建設(shè)、郜劍等對(duì)共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(duì)六連桿打緯的運(yùn)動(dòng)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。
第二章 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jì)必須保證在后心位置有充足的引緯時(shí)間；而且打緯機(jī)構(gòu)應(yīng)簡單、堅(jiān)固、操作安全。
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(dòng)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(gè)焦點(diǎn)。通過橢圓齒輪1和2的傳動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳到軸A上，A為從動(dòng)橢圓齒輪2的一個(gè)焦點(diǎn)；然后通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)ABCD，將運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為搖桿CDE的非勻速往復(fù)擺動(dòng)(曲柄AB與從動(dòng)橢圓齒輪2固結(jié))，A點(diǎn)為橢圓齒輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)中心，打緯桿處于前心初始位置時(shí)C在BA的延長線上[12]。
圖2-1 橢圓齒輪—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(dòng)學(xué)目標(biāo)
要求筘座在后心位置有較長的停留時(shí)間以保證緯紗在梭口內(nèi)有足夠的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。所謂近似停頓 時(shí)間，是指在此時(shí)間內(nèi)筘的擺動(dòng)很小，約在 5mm左右。此機(jī)構(gòu)所能達(dá)到筘座停頓時(shí)間為200°以上[13]，打緯終了能提供最大的打緯力。
2.3橢圓齒輪一曲柄搖桿的打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的建立
為方便計(jì)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(hào)
意義
符號(hào)
意義
a
橢圓齒輪長半軸
主動(dòng)輪1的角位移
b
橢圓齒輪短半軸
主動(dòng)輪2的角位移
k
偏心率，k=b/a
c
橢圓齒輪半焦距
軸心O到嚙合點(diǎn)P的距離
軸心A到嚙合點(diǎn)P的距離
主動(dòng)輪1的角速度（均順）
從動(dòng)輪2的角速度
從動(dòng)輪2的角加速度
曲柄AB的長度
連桿BC的長度
搖桿CD的長度
支座AD的長度
曲柄AB與x軸的夾角
連桿BC與X軸的夾角
搖桿CD與X軸的夾角
連桿BC質(zhì)心到B點(diǎn)距離
曲柄AB質(zhì)心到A點(diǎn)距離
BD連線與X軸的夾角
搖桿CD質(zhì)心到D點(diǎn)距離
2.3.1從動(dòng)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(shí)，嚙合點(diǎn)P都處于OA的連線上，而且既不會(huì)分離也不會(huì)切入，所以達(dá)到傳動(dòng)平穩(wěn)的條件，也是橢圓齒輪實(shí)現(xiàn)非勻速傳動(dòng)的最大優(yōu)點(diǎn)。
圖2-2橢圓齒輪嚙合初始位置
如圖2-2，主動(dòng)輪1勻速逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪2作順時(shí)針變速轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)過角1，從動(dòng)輪2轉(zhuǎn)過角2，這時(shí)兩橢圓瞬心線在臥島接觸(重合)。經(jīng)推導(dǎo)得：
（2-1）
（2-2）
(在0～2π之間變化，在0～-2π之間變化)
又由橢圓齒輪的傳動(dòng)特性得：
（2-3）
可以得出：
（2-4）
由式（2-1）到（2-4）可得出φ1和φ2之間的關(guān)系：
（2-5） 對(duì)（2-5）求導(dǎo)得：
（2-6）
式（2-6）中：
（2-7）
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(dòng)橢圓齒輪固結(jié)，故曲柄的角速度和角加速度和從動(dòng)橢圓齒輪一樣，、。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)如圖2-3：
圖2-3 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)簡圖
由圖2-3，可列出方程：
(2-8)
其中
(2-9)
(2-10)
由（10）得：
=0
其中，
在BDC中，根據(jù)余弦定理有：
（2-11）
(2-12)
根據(jù)（2-11）、（2-12）兩式可求得和，則和已知。
（2-13）
建立速度及加速度方程：
（2-14）
（2-15）
（2-16）
（2-17）
（2-18）
（2-19）
（2-20）
（2-21）
式（2-20）和（2-21）中：
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)
上式中為初始時(shí)刻搖桿的角位移。
(2-23)
(2-24)
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(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)由兩個(gè)橢圓齒輪組成，第二級(jí)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)有一個(gè)輸入構(gòu)件，即主動(dòng)橢圓齒輪(織機(jī)主軸)的轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)通過橢圓齒輪傳動(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)化為鋼筘的往復(fù)擺動(dòng)。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(duì)話，可優(yōu)化出滿足打緯要求的橢圓齒輪一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù).
3.1 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(dòng)輪轉(zhuǎn)速n、l1、l2、l3和l4。
3-1打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(gè)圖形顯示窗口，在沒點(diǎn)擊任何命令按鈕和垂直滾動(dòng)條時(shí)顯示打緯機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)簡圖。
3.2打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)輔助分析運(yùn)行界面
圖3-2 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)輔助分析運(yùn)行界面
軟件右邊分布3個(gè)圖片框，用來輸出打緯桿位移、速度和加速度曲線。對(duì)參數(shù)輸入框中輸入?yún)?shù)，或單擊輸入框中任何一個(gè)上下三角按鈕，機(jī)構(gòu)的參數(shù)產(chǎn)生變化，此時(shí)幾個(gè)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(shí)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(dòng)學(xué)輔助分析模擬界面
單擊“運(yùn)動(dòng)模擬”命令按鈕，能在左方的圖片框中動(dòng)態(tài)輸出整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真圖。如圖3-3所示：
圖3-3 打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)輔助分析模擬界面
3.4進(jìn)步界面
單擊“暫?！卑粹o會(huì)在當(dāng)前位置停下，并在圖片框顯示當(dāng)前位置時(shí)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(shí)刻劍頭運(yùn)動(dòng)參數(shù)值，如圖3-4所示：
圖3-4進(jìn)步界面
單機(jī)“停止”關(guān)閉此程序。
第四章 機(jī)構(gòu)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的影響
4.1 橢圓偏心率k的影響
通過對(duì)機(jī)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)橢圓齒輪偏心率k對(duì)打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律影響很大，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0．6～0．8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300r／min、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(shí)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(shí)間和打緯最大加速度值對(duì)該打緯機(jī)構(gòu)是一對(duì)矛盾的目標(biāo)，不能取得兩方面的同時(shí)改進(jìn)，因此，在機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，參數(shù)k的設(shè)計(jì)尤其應(yīng)該重視。
圖4-1 k值對(duì)停頓角的影響 圖4-2 k值對(duì)打緯點(diǎn)加速度的影響
4.2 初始安裝角δ的影響
δ為安裝是主動(dòng)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(shí)這個(gè)角應(yīng)合理設(shè)定。
打緯運(yùn)動(dòng)要求筘座在織機(jī)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期內(nèi)應(yīng)從前心位置擺動(dòng)到后心位置再回到前心位置。橢圓齒輪和曲柄搖桿是兩級(jí)非勻速傳動(dòng)，需要用δ角來達(dá)到筘座在后心位置近似停頓時(shí)間盡量延長的目的， 此時(shí)從動(dòng)橢圓齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)處于緩 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(jì)過程中，希望機(jī)構(gòu)的極位夾η盡量取小，同時(shí)從動(dòng)橢圓齒輪在其轉(zhuǎn)角為π+η時(shí)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?chǔ)?，得到筘座擺動(dòng)曲線如圖4-3所示 。
圖4-3 δ角對(duì)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300r／min，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4-4 曲柄長度對(duì)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300r／min，在機(jī)構(gòu)其它參數(shù)不變的情況下，不同連桿長度對(duì)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(shí)，筘座在后心的停頓時(shí)間較長，隨著連桿長度的增加，停頓時(shí)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(duì)筘座停頓時(shí)間己沒有多大影響，其停頓角始終在接近2200左右。并且在連桿長度變化的整個(gè)區(qū)間內(nèi)，停頓時(shí)間的變化并不怎么顯著，停頓角的區(qū)間在2200～2300。
圖4-5 連桿長度對(duì)打緯點(diǎn)最大加速度的影響
4.4 搖桿運(yùn)動(dòng)性能分析
當(dāng)曲柄位于前死心附近時(shí)，搖桿角加速度的絕對(duì)值較大。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4-6 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(shí)候處于最小值，此時(shí)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(shí)搖桿角加速度幾乎為O，因此在引緯的過程中可以避免對(duì)機(jī)器的沖擊，而在兩端的角加速度很平坦，剛好是打緯的時(shí)刻，幾乎為0的角加速度可以保證打緯工作的順利進(jìn)行。
第五章 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(dòng)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(jì)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(jì)
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(gè)共軛凸輪，一個(gè)傳動(dòng)給引緯部分，一個(gè)傳動(dòng)到打緯部分，通過設(shè)計(jì)兩對(duì)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(gè)主運(yùn)動(dòng)。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。在箱體內(nèi)部織機(jī)主軸、引緯主軸和打緯主軸三者相對(duì)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5-1 共軛凸輪箱剖面圖
5.1.2 新機(jī)構(gòu)參數(shù)的選擇
按照?qǐng)D5-1所示結(jié)構(gòu)約束，對(duì)橢圓齒輪的傳動(dòng)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，保證打緯軸能夠獲得一定的后心停頓時(shí)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5-2 機(jī)構(gòu)位置布局圖
圖5-2中O為織機(jī)主軸，打緯主動(dòng)橢圓齒輪安裝在其上， 為打緯輸出軸，打緯筘座安裝在其上，軸的運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足打緯工藝要求。軸與軸水平垂直方向相對(duì)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，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、、、、、、、。
5.1.3 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
箱體內(nèi)部平面展開圖如圖5-3所示：
圖5-3 箱體平面展開圖
箱體的結(jié)構(gòu)圖如圖5-4所示：
圖5-4 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(jì)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，應(yīng)恰好是個(gè)齒距，即應(yīng)滿足。
設(shè)計(jì)要求的橢圓齒輪長短軸比，范圍在左右，為4。由這確定實(shí)際的橢圓齒輪，，。利用CAXA系列軟件作為輔助設(shè)計(jì)工具，得到橢圓齒輪的節(jié)曲線，對(duì)它按弧長35等分，確定各齒中心位置，查詢出個(gè)點(diǎn)在橢圓齒輪上的半徑，根據(jù)可以計(jì)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(gè)齒的繪制，如圖5-5第一個(gè)所示，圖5-5第二個(gè)為繪制好的整個(gè)橢圓齒輪二為草圖。
圖5-5 橢圓齒輪的繪制
利用二維草圖，對(duì)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(gè)為本橢圓齒輪的三維模型。
5.3 曲柄的設(shè)計(jì)和圖紙
曲柄是整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要組成部分，它固定在從動(dòng)橢圓齒輪上，和連桿連接，設(shè)計(jì)二維圖見圖5-6：
圖5-6 曲柄二維圖
三維圖如圖5-7所示。
圖5-7曲柄三維圖
5.4 搖桿的設(shè)計(jì)
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5-8搖桿二維圖
搖桿三維圖如圖5-9所示。
圖5-9搖桿三維圖
5.5軸的設(shè)計(jì)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(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)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(jì)
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)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(jì)是軸設(shè)計(jì)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(dòng)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(duì)各軸段的粗細(xì)順序做了初步安排。
圖5-10從動(dòng)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(duì)軸的強(qiáng)度有很大的影響，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(dòng)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(jì)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)力集中，如圖5-11所示。但是對(duì)定位軸肩，還必須保證零件得到可靠定位。
圖5-11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。
5.5.4 軸的強(qiáng)度校核
進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)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之間。以圖5-10為校核對(duì)象，校核2段軸強(qiáng)度，利用公式：
把d=45mm，p=3KW，n=300r/min代入，可以得出是小于，所以此段處軸的強(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5-12 三維裝配圖
搖桿的位移、速度和加速度曲線圖見圖5-13：
a 搖桿角位移曲線
b 搖桿角速度曲線
c 搖桿角加速度曲線
圖5-13 搖桿位移、速度和加速度曲線圖
通過對(duì)圖形的分析，得出輸出的曲線和實(shí)際所需運(yùn)動(dòng)需求相一致。
第6章 總結(jié)與展望
畢業(yè)設(shè)計(jì)做到這里已經(jīng)接近尾聲，在整個(gè)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(dòng)方式和特點(diǎn)，確定了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)目的。
2. 建立了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并且了解了各個(gè)參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)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(jí)傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性以及它的二維圖和三維圖的繪制，還有運(yùn)動(dòng)學(xué)建模時(shí)，各個(gè)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(gè)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(dòng)力學(xué)分析，并在軟件中分析各個(gè)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(dòng)參數(shù)，以至達(dá)到更好的的運(yùn)動(dòng)效果?？偠灾?，正真要去理解和分析這個(gè)打緯機(jī)構(gòu)，還需要花更多時(shí)間和精力去深入其中。
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致 謝
從開始一無所知的我，到現(xiàn)在的懵懂?？梢运谴蜷_了一扇通向知識(shí)的大門。無論是在畫圖的規(guī)范，基礎(chǔ)知識(shí)的理解，還是一些軟件的應(yīng)用，都得到了很大的提升，這和指導(dǎo)老師趙雄老師的細(xì)心指導(dǎo)密切相關(guān)。雖然總共見面次數(shù)不是很多，但每次都能帶我走出一個(gè)個(gè)的謎團(tuán)和誤解，從而順利摸索到正解的路線，使我收益良多。當(dāng)然還要辛苦我的評(píng)閱老師對(duì)我的細(xì)心評(píng)閱，對(duì)我一些不足的地方進(jìn)行標(biāo)注和提醒。
最后對(duì)所有幫助過我的老師說聲“謝謝”！