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外文翻譯
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目:橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)
原文1:Computer Aided Analysis of Loom Beating-up
Mechanisms
譯文1:織機(jī)打緯機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助分析
原文2:Kinematic Analysis and Test Study of Elliptic- Gear and Crank- Rocker Beating- Up Mechanism
譯文2:橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及試驗(yàn)研究
橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及試驗(yàn)研究
趙雄 任根勇 陳建能
機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院,浙江理工大學(xué),杭州310018,中國
摘要:為了分析橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能,建立了一個(gè)運(yùn)動(dòng)學(xué)的數(shù)學(xué)模型,編制了一個(gè)輔助分析與仿真軟件。根據(jù)不同的參數(shù),這軟件能顯示運(yùn)動(dòng)特性及仿真運(yùn)動(dòng)的機(jī)制。它還為人機(jī)交互提供了一個(gè)平臺。通過軟件可以選定一組令人滿意的參數(shù)。通過這些參數(shù)對曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的測試床進(jìn)行優(yōu)化。通過高速視頻磁帶記錄器驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)性能的機(jī)理。
關(guān)鍵詞:打緯機(jī)構(gòu) 橢圓齒輪 曲柄搖桿 動(dòng)力學(xué)
引言
打緯機(jī)構(gòu)是紡織機(jī)的一個(gè)重要部位。它是由引緯緯紗插入機(jī)制形成的織物。它的功能是把主軸的恒定速度旋轉(zhuǎn)改變?yōu)轶刈牟缓愣ㄍ鶑?fù)擺動(dòng)。為使引緯機(jī)構(gòu)完成插入緯紗,筘座的打緯機(jī)構(gòu)應(yīng)該有足夠的停留時(shí)間或相對停留時(shí)間在前方位置。打緯機(jī)構(gòu)的性能測定織物的質(zhì)量,也決定織機(jī)的質(zhì)量競爭力[1]。
現(xiàn)在,有三種普遍的打緯機(jī)構(gòu):四連桿打緯機(jī)構(gòu),六連桿打緯機(jī)構(gòu)和共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)[2]。一般來說,四連桿打緯機(jī)構(gòu)是最簡單的,它有65°-75°的相對停留時(shí)間。六連桿打緯機(jī)構(gòu)有120°的相對停留時(shí)間[3]。它更多的取決于它的生產(chǎn)較大累計(jì)誤差。共軛凸輪的停留時(shí)間為220°-240°,但共軛凸輪機(jī)構(gòu)需要很高的加工精度。如果有一些加工誤差會造成一定的振動(dòng)[4]。
在本文中,一種新型的依據(jù)橢圓齒輪和曲柄搖桿的打緯機(jī)構(gòu)產(chǎn)生了[5],它的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型也建立了。通過一個(gè)測試裝置的開發(fā)和對運(yùn)動(dòng)性能的機(jī)制進(jìn)行了高速視頻磁帶記錄,這表明,這種新的機(jī)制可以滿足打緯要求。
1 橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)
圖1顯示了橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)初始位置。,0為主動(dòng)橢圓齒輪的焦點(diǎn),也是織機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)中心,a為從動(dòng)橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心,為該橢圓齒輪的一個(gè)焦點(diǎn),曲柄ab(長度z )與從動(dòng)橢圓齒輪固接,通過連桿bc(長度z )帶動(dòng)搖桿cd(長度z。)作往復(fù)擺動(dòng)。cd與筘座de通過軸d固連,使筘座de前后往復(fù)擺動(dòng)。通過優(yōu)化橢圓齒輪的短長軸之比k(偏心率)、當(dāng)曲柄ab與連桿bc共線時(shí)(即筘座de在前心位置)與支座ad(長度z )夾角 、初始安裝角 (安裝時(shí)主動(dòng)橢圓齒輪長軸與ao線的夾角)、四根桿件的長度和支座ad位置角y,可以獲得類似共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
1—主動(dòng)橢圓齒輪 2—從動(dòng)橢圓齒輪 DE—筘座
圖1 橢圓齒輪一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)示意圖
2 橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)建模
2.1 橢圓齒輪驅(qū)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型
當(dāng)主動(dòng)齒輪1一恒定的速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí),齒輪2會以一個(gè)變速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。設(shè)主動(dòng)輪1轉(zhuǎn)角φ1,,從動(dòng)輪2轉(zhuǎn)過角φ2,點(diǎn)P到軸O的距離是r1,PA的距離是r2。經(jīng)推導(dǎo)得:
r1=b2/(a+c*cosφ1) (1)
r2=b2/(a+c*cosφ2) (2)
c的范圍是橢圓中心到焦點(diǎn),φ1,φ2的變化范圍是0到2π[6]。
由橢圓齒輪的傳動(dòng)特性得:r1=2a- r2 (3)
即 (4)
由式(4)可計(jì)算從動(dòng)輪角位移φ2與主動(dòng)輪角位移φ1的關(guān)系。
(5)
對(5)求導(dǎo)得: (6)
由(1)和(3),根據(jù)求導(dǎo)公式, ,,
(7)
2.2 搖桿CD的運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
由于曲柄固定在從動(dòng)橢圓齒輪,其角速度和角加速度與橢圓齒輪驅(qū)動(dòng)一樣。即:,,根據(jù)圖2,下列方程可以被推導(dǎo)出[7]。
圖2 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)
(8)
(9) (10)
(11)
(12)
(13)
(14)
根據(jù)(13)和(14),
(15)
(16)
2.3 E在筘座DE的X方向上的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型
位移方程:
(17)
速度方程:
(18)
(19)
3 輔助分析與仿真軟件的機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化
3.1 計(jì)算機(jī)輔助分析軟件
可視化的機(jī)制分析優(yōu)化的過程,可以顯示更多的信息到用戶的過程。用戶可以觀察整個(gè)過程和發(fā)現(xiàn)的基本參數(shù)的機(jī)制。人機(jī)交互分析和優(yōu)化是人類和電腦的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。人類擁有的能力,模糊推理,判斷和創(chuàng)新,這可以幫助處理以及隨機(jī)事件。同時(shí),計(jì)算機(jī)擅長精確計(jì)算及相關(guān)工作。人類和計(jì)算機(jī)能充分發(fā)揮各自的人-計(jì)算機(jī)交互優(yōu)化的優(yōu)勢。因此,令人滿意的參數(shù)可以很容易的實(shí)現(xiàn)[8-10]。
基于以上橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu),一個(gè)輔助分析與仿真軟件被實(shí)現(xiàn),在圖3中顯示出來。它可以用于分析對不同的機(jī)構(gòu)參數(shù)和驗(yàn)證是否存在干擾在組成部分之間的機(jī)制中。
圖3 分析和仿真機(jī)制的軟件
有了這個(gè)軟件,用戶可以輸入機(jī)構(gòu)參數(shù),像a,k,γ,l1,l2,l3,l4和織機(jī)主軸旋轉(zhuǎn)速度。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真將顯示在界面左側(cè);位移,速度和加速度曲線的點(diǎn)將會分別顯示在接口的右側(cè);最優(yōu)值將會顯示在接口的左下方。位移曲線會隨著k的增加而減少顯示在后方位置;同時(shí)加速度曲線顯示,最大加速度會隨k的增加而減少。從運(yùn)動(dòng)學(xué)機(jī)制的性能看,k需要根據(jù)打緯機(jī)構(gòu)的要求進(jìn)行優(yōu)化。l1,l2,l3,l4也需要修改根據(jù)k,從而獲得理想的運(yùn)動(dòng)性能。
3.2 優(yōu)化結(jié)果分析
打緯機(jī)構(gòu)最重要的性能之一是筘座的駐留時(shí)間。增加機(jī)制的參數(shù)可以延長停留時(shí)間,同時(shí)最大加速度明顯增加,而且特大型加速度波動(dòng)會降低機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性。設(shè)計(jì)師必須在延長停留時(shí)間和控制加速度波動(dòng)之間做一個(gè)平衡。
根據(jù)上述輔助分析與仿真軟件,可以獲得一組參數(shù):δ=4°,k=0.85,γ=135°,a=71.233mm,l1=40mm,l2=100mm,l3=180mm,l4=199mm,lDE=189.5mm?;谶@些參數(shù),當(dāng)織機(jī)速度300轉(zhuǎn)/分鐘,點(diǎn)E運(yùn)動(dòng)曲線顯示在圖4。當(dāng)打緯機(jī)構(gòu)是在后方的位置,位移曲線幾乎是平的。筘座的駐留時(shí)間接近200°(從92°到285°),這就不會導(dǎo)致打緯機(jī)構(gòu)和打緯插入機(jī)構(gòu)之間的干擾。此外,在這一時(shí)期,筘座曲線的速度和加速度幾乎接近0°因此,他不會產(chǎn)生振動(dòng),將有利于緯紗的入境和出境。在打緯結(jié)束時(shí),最大位移為85mm,最大加速度為615.8434m/s2,滿足了打緯的要求。
圖4 橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線
4 試驗(yàn)研究
根據(jù)上述參數(shù),橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的測試床被開發(fā)出來了。(圖5)利用高速視頻磁帶記錄器和視頻分析軟件MAS,得到了當(dāng)織機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速在100轉(zhuǎn)/分鐘的時(shí)候的位移和速度。點(diǎn)E的理論和實(shí)驗(yàn)位移顯示在圖6,點(diǎn)E的理論和實(shí)驗(yàn)速度顯示在圖7。實(shí)測位移曲線是和理論一致,但實(shí)際測量速度曲線顯示一些波動(dòng)。對此有2個(gè)原因:該機(jī)制組件之間的差距引起的振動(dòng);視頻分析包含錯(cuò)誤。
圖5 橢圓齒輪-曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)測試床
圖6 打緯機(jī)構(gòu)位移曲線分析圖
圖7 打緯機(jī)構(gòu)速度曲線分析圖
5 總結(jié)
(1)在本文中,橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)已經(jīng)生產(chǎn)出來了。其運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型已經(jīng)建立,一個(gè)輔助分析與仿真軟件通過基本視覺已經(jīng)完成。通過這個(gè)軟件一組令人滿意的參數(shù)已經(jīng)得到。
(2)關(guān)于橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的測試床已經(jīng)比較成熟。通過視頻磁帶記錄器,運(yùn)動(dòng)學(xué)性能得到了驗(yàn)證。這表明模型的有效性和機(jī)制的可行性。
文獻(xiàn)
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織機(jī)打緯機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助分析
王友江 孫輝
紡織學(xué)院化纖工程,佐治亞理工學(xué)院,亞特蘭大,佐治亞州30332,美國
摘要:分析和設(shè)計(jì)打緯機(jī)構(gòu)對提高織機(jī)性能是極為重要的。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析工具用于研究不同種類的打緯機(jī)構(gòu), 包括四連桿和六連桿機(jī)構(gòu),并且和共軛凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行比較。從不同的幾何參數(shù)模型可以得到結(jié)果,揭示了合理的操作計(jì)算機(jī)工具是有效的分析和設(shè)計(jì)打緯機(jī)構(gòu)的方法。可以實(shí)現(xiàn)低的噪音和振動(dòng),還有更高的速度。
過去十年,紡織產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從勞動(dòng)密集型轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)率高的資本密集型產(chǎn)業(yè)。在制造織物時(shí),對高性能織機(jī)有一個(gè)恒定的要求,它是快速,高效節(jié)能,可靠的,高度自動(dòng)化的,安靜的,耐用,低維修。在過去幾十年中,織機(jī)的生產(chǎn)效率大幅度增加,最大引緯效率從200到超過2000米/分鐘。這樣一個(gè)在性能上的顯著改善是由于技術(shù)的創(chuàng)新(例如,無梭織),使用新技術(shù)(例如,計(jì)算機(jī)和材料),及其更好的機(jī)械設(shè)計(jì)。
無論是哪種織機(jī),它的技術(shù)狀態(tài)或者是模式要被編織,基本內(nèi)容包括四個(gè)步驟:脫落,采取,打緯,和行動(dòng)/燃放[2]。脫落操作通過形成一個(gè)流束來提高或者降低具體的經(jīng)紗。在采摘步驟,新的緯紗通過棚被插入。開始打緯時(shí),通過筘座的安裝彈簧片把新插入的填充紗被推到位。最后,整理后的織物被卷成布束。但是更多的經(jīng)紗紗線被彎曲。這四個(gè)步驟會不斷的重復(fù)排列。
打緯對織造過程和產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。一個(gè)正常的打緯運(yùn)行會給堅(jiān)固,統(tǒng)一的織物結(jié)構(gòu)。此外,簧片的運(yùn)動(dòng)由筘座帶動(dòng),通過打緯的完成,對脫落和采摘操作的光滑度有很打的影響。在高速織造中,采取操作的每個(gè)周期相對時(shí)間比上采摘應(yīng)該盡量減少。簧片應(yīng)該停留盡可能長時(shí)間在后面,就可以留下更多的時(shí)間引緯,然后可以盡快的打新的緯紗。這對現(xiàn)代寬幅織機(jī)是非常重要的。然而,較高的力量和振動(dòng)是和運(yùn)動(dòng)呢相關(guān)的,設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)是實(shí)現(xiàn)織機(jī)平衡和平穩(wěn)運(yùn)行所必須的。筘座運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)分析對織布機(jī)的設(shè)計(jì)和制造是十分重要的。
一般有三種基本的打緯機(jī)構(gòu):四連桿,六連桿和共軛凸輪,如圖1所示。四連桿機(jī)構(gòu)是用的最廣的,比如梭機(jī),噴氣和劍桿織機(jī)。因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡單,制造簡單。六連桿機(jī)構(gòu)可以提供更長的停留時(shí)間,主要用在噴氣織機(jī)。在無梭織機(jī)中共軛凸輪機(jī)構(gòu)是應(yīng)用最廣的,是因?yàn)樗芎腕刈目烧{(diào)停留時(shí)間。
圖1 打緯機(jī)構(gòu)類型:四連桿(a) 六連桿(b) 共軛凸輪(c)
打緯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),尤其它們的質(zhì)量分布和幾何,對織機(jī)的性能有顯著的影響。傳統(tǒng)分析這些機(jī)構(gòu)的方法是依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理,但是往往涉及長時(shí)間的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析工具為分析復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)相應(yīng)提供了一種簡單的方式。
一個(gè)關(guān)于知識革命的軟件產(chǎn)品[1]-工作模式,結(jié)合了先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)仿真技術(shù)與先進(jìn)的編輯能力來提供一個(gè)有用的工具和動(dòng)畫模擬。一個(gè)機(jī)構(gòu)可以轉(zhuǎn)換成一套剛體,在計(jì)算機(jī)上約束建立模型。這個(gè)軟件模擬機(jī)構(gòu)議案,基于集合約束和牛頓力學(xué)原理。工程量定義在模擬量出來之前,在模擬過程的進(jìn)一步分析之中。對象的性能可以調(diào)整通過圖形用戶界面以至形成新的模式和理想的結(jié)果。
在這項(xiàng)研究中,我們首先分析了四連桿機(jī)構(gòu)使用工作模型軟件。一個(gè)參數(shù)的研究探索了筘座運(yùn)動(dòng)的幾何影響。我們還建立一個(gè)六連桿模型來確定能延長在一個(gè)織造循環(huán)中插入時(shí)期的集合配置。最后,我們用不同的打緯機(jī)構(gòu)來比較筘座的運(yùn)動(dòng)。
打緯機(jī)構(gòu)
四連桿機(jī)構(gòu)
圖2顯示了計(jì)算機(jī)獲得的圖形,在執(zhí)行了所以四連桿機(jī)構(gòu)用這個(gè)工作模式,根據(jù)實(shí)際尺寸和質(zhì)量和連接類型。通過仿真筘座位移,速度,加速度和力的作用進(jìn)行數(shù)量測量和記錄。為了驗(yàn)證模型,我們從模型仿真和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析中比較結(jié)果,發(fā)向沒有明顯差異。
圖2 四連桿打緯機(jī)構(gòu)電腦模型
六連桿打緯機(jī)構(gòu)
我們根據(jù)采用六連桿驅(qū)動(dòng)筘座織機(jī)的實(shí)際機(jī)構(gòu)制定了一個(gè)模型,如圖3所示。我們試圖通過調(diào)整一些幾何參來增加填充插入時(shí)間。在一組實(shí)驗(yàn)后,我們改進(jìn)了模型,在圖3中顯示。兩個(gè)模型之間角位移的比較在圖4中顯示。當(dāng)筘座的位移到達(dá)最大值的一半的時(shí)候標(biāo)記,當(dāng)位移達(dá)到至少最大值的一半的時(shí)候,兩個(gè)模型被顯示出來。很顯然,在改進(jìn)模型中,筘座在背面停留的時(shí)間比原來的長一些。修改后,插入時(shí)期從199°,55%的時(shí)間增加到240°,67%的時(shí)間在一個(gè)織造循環(huán)中。這對高速操作很有幫助。
圖3 六連桿機(jī)構(gòu)的電腦模型:原來的配置(左),修改后的配置(右)
圖4 六連桿角位移的比較
在不用的機(jī)構(gòu)中比較筘座的運(yùn)動(dòng)特性
為了比較筘座在不同機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng),我們制定了一個(gè)共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)的模型[3]。這里,我們比較共軛凸輪引,四連桿和六連桿機(jī)構(gòu)筘座的運(yùn)動(dòng)特性。圖5顯示了筘座在三個(gè)不同驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)下的角位移和加速度。
圖5 不同機(jī)構(gòu)下的筘座運(yùn)動(dòng)比較:(a)角位移 (b)角加速度
在圖5中,我們看到凸輪筘座完成它的運(yùn)動(dòng)在130°的回升周期。駐留(保持靜止)在后面的位置230°(確切時(shí)間取決具體的設(shè)計(jì))。相對四連桿和六連桿,驅(qū)動(dòng)筘座經(jīng)常移動(dòng)在整個(gè)挑選周期(0°-360°)。連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)筘座與共軛凸輪機(jī)構(gòu)比,一個(gè)類似棚大小緯線,線束要取消/降低到更大距離。因?yàn)楣曹椡馆喸试S填充的紗線插入附近的線束。在較高的織機(jī)速度或者較寬的引緯比率時(shí),緯線必須穿越棚在更短的時(shí)間內(nèi)。共軛凸輪筘座預(yù)留更長的時(shí)間,大于200°在一個(gè)插入循環(huán)中,使引緯更容易,也能允許提高織機(jī)速度,縮短線束升降距離,降低經(jīng)紗張力。
另一方面,我們很清晰從圖5中看到,凸輪驅(qū)動(dòng)的筘座加速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于那些連桿驅(qū)動(dòng)的。因?yàn)橥馆嗱?qū)動(dòng)的筘座已經(jīng)完成向前和向后運(yùn)動(dòng),在驅(qū)動(dòng)筘座不到一半的時(shí)間內(nèi)(130°對凸輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而360°對連桿驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))。高加速度可以適用于凸輪驅(qū)動(dòng)筘座,這可以更小更輕比那些連桿驅(qū)動(dòng)的。用超高的剛度和超輕復(fù)合材料,筘座機(jī)構(gòu)的慣性質(zhì)量可以進(jìn)一步減少,一提高織機(jī)的速度。
總結(jié)
高速織機(jī)有一個(gè)快速緯線插入和快速脫落和打緯動(dòng)作。一個(gè)關(guān)于織機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜工程設(shè)計(jì)是需要快速.平滑和有效的織機(jī)操作。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具提供了一個(gè)快速和可靠的方法研究機(jī)床動(dòng)態(tài)特性的機(jī)制。在本文中,我們使用這模型軟件來分析四連桿和六連桿打緯機(jī)構(gòu)。通過分析筘座運(yùn)動(dòng)特性的幾何參數(shù)的影響,我們論證在計(jì)算機(jī)模型上調(diào)整某些幾何參數(shù)。在一個(gè)織造循環(huán)中,該系統(tǒng)可以很容易的做到調(diào)整來允許一個(gè)相對較長時(shí)間的填充插入。我們還可以比較連桿機(jī)構(gòu)和共軛凸輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。
引用文獻(xiàn)
[1] Knowledge Revolution. Working Model User’s Manual.1992
[2] Lord, P. R. and Mohamed, M. H. "Weaving: Conversion of Yarn to Fabric," 2nd ed. Merrow Publishing Co. Ltd.1982
[3] Sun, H. Computer Aided Design and Analysis of Loom Beat-ing-up Mechanisms, Masters thesis, School of Textile & Fiber Engineering, Georgia Institute of Technology, 1997.
浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
單嘉岱 同學(xué)(機(jī)械設(shè)計(jì)制造09(4)班 )
現(xiàn)下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題任務(wù)書,望能保質(zhì)保量地認(rèn)真按時(shí)完成。
課題名稱
橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)
主要任務(wù)與
目標(biāo)
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)。
該同學(xué)在本課題中
主要任務(wù)是:
1、了解橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)目的。理解橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)。確定完整機(jī)構(gòu)總體方案。
2、建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,并通過軟件確定參數(shù)。
3、畫出二維、三維圖。
目標(biāo):
設(shè)計(jì)一種既能避免像四連桿打緯機(jī)構(gòu)那樣后心停留時(shí)間短,又能克服共軛凸輪安裝和加工麻煩的打緯機(jī)構(gòu)。
主要內(nèi)容與基本要求
主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有:
1、了解橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)目的。理解橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)及其特點(diǎn)。確定完整機(jī)構(gòu)總體方案。
2、建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,并通過軟件確定參數(shù)。
3、畫出二維、三維圖。
基本要求:
要求學(xué)生掌握:機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、Proe、CAD等。
按照課題內(nèi)容,完成畢業(yè)設(shè)計(jì)要求的各種文檔,包括文獻(xiàn)綜述、開題報(bào)告、外文翻譯及畢業(yè)設(shè)計(jì)論文等。
嚴(yán)格按照進(jìn)度安排,保質(zhì)保量完成所承擔(dān)的任務(wù);遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)定。
主要參
考資料
及文獻(xiàn)
閱讀任務(wù)
查閱與課題有關(guān)的文獻(xiàn)(論文、書籍或手冊等)不少于10篇(部),寫出符合要求的文獻(xiàn)綜述報(bào)告。主要參考文獻(xiàn)如下:
[1] http://www.sccom.gov.cn/xxfb
[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.
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[6] Gu,Huang.Investigation of conjugate-cam design for the beat-up mechanism [J].Journal of the Textile Institute,1993,84(3):387-393
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[9] 何敏英.短牽手打緯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].上海紡織工學(xué)院學(xué)報(bào),1980,第二期.
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[12] 顧葉琴,趙雄,陳建能,趙勻.一種新型打緯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析[J].浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,9.
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外文
翻譯任務(wù)
閱讀2篇以上(10000字符左右)的外文材料,完成5000漢字以上的英譯漢翻譯。英文文獻(xiàn)參考如上[13][14]所示。
計(jì)劃進(jìn)度:
時(shí) 間
工 作 內(nèi) 容
負(fù) 責(zé) 人
2012.9.20
分管院領(lǐng)導(dǎo)作畢業(yè)設(shè)計(jì)動(dòng)員(教師)
分管院長
2012.9.20-2012.10.08
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)文件及規(guī)定學(xué)習(xí)、優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)交流;確定教師所帶人數(shù)、完成選題表、所級題目審核
各系系主任
2012.10.09-2012.10.15
教學(xué)委員會題目審核、按專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)動(dòng)員(學(xué)生)
分管院長、學(xué)生線
2012.10.16-2012.10.22
學(xué)生選題
各系系主任、各班班長
2012.10.23-2012.10.29
各所根據(jù)學(xué)生選題情況進(jìn)行平衡調(diào)整,確定指導(dǎo)教師及各課題學(xué)生,上交畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)信息表。
各系系主任
2012.10.30-2012.11.06
教師填寫畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書、確定外文閱讀與翻譯資料,并下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)
指導(dǎo)教師
2012.11.07-2012.12.27
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研,完成開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文資料閱讀、翻譯任務(wù)
指導(dǎo)教師
2012.12.28-2013.01.10
學(xué)生提交開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述及外文翻譯初稿,指導(dǎo)教師審閱,提出修改意見
指導(dǎo)教師
2013.01.11-2013.01.16
各系進(jìn)行開題報(bào)告答辯
各系系主任
2013.01.17-2013.02.11
指導(dǎo)教師布置具體設(shè)計(jì)任務(wù),利用假期完成
指導(dǎo)教師
2013.02.12-2013.02.19
本周開始,指導(dǎo)教師應(yīng)對所指導(dǎo)的每位學(xué)生進(jìn)行考核登記
畢業(yè)設(shè)計(jì)前期檢查:任務(wù)書、綜述報(bào)告、開題報(bào)告、外文翻譯
院教學(xué)委員會、院督導(dǎo)組
2013.02.20-2013.04.04
按畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
2013.04.05-2013.04.11
畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查:教師指導(dǎo)情況、學(xué)生完成情況、表格與記錄的填寫情況
院教學(xué)委員會、院督導(dǎo)組
2013.04.12-2013.05.09
學(xué)生完成課題設(shè)計(jì),提交畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
指導(dǎo)教師
2013.05.10-2013.05.15
指導(dǎo)教師完成所指導(dǎo)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的審閱,寫出評語,評出成績;評議小組分組審閱,寫出評語,評定成績
指導(dǎo)教師、各系評議組
2013.05.20-2013.05.22
學(xué)院分組進(jìn)行答辯,由答辯小組給出評語及成績
答辯小組
2013.05.27-2013.05.28
二次答辯
答辯小組
2013.05.30-2013.05.31
進(jìn)行成績綜合評定,上報(bào)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成績
教學(xué)委員會
實(shí)習(xí)地點(diǎn)
指導(dǎo)教師
簽 名
年 月 日
系 意 見
系主任簽名:
年 月 日
學(xué)院
蓋章
主管院長簽名:
年 月 日
4
浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
班 級
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)班
姓 名
單嘉岱
課題名稱
橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)
開題報(bào)告(包括選題意義、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題、總體研究思路與可行性分析及預(yù)期研究成果、研究工作計(jì)劃等內(nèi)容,非藝術(shù)類不少于3000字)
目 錄
1 選題的背景與意義
2 打緯機(jī)構(gòu)的介紹
2.1 概述
2.2 幾種典型打緯機(jī)構(gòu)
2.3 打緯機(jī)構(gòu)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
3 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題
3.1 基本內(nèi)容
3.2 擬解決的主要問題
4 研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果
5 研究工作計(jì)劃(進(jìn)度安排)
參考文獻(xiàn)
(開題報(bào)告全文附后)
成績:
答
辯
意
見
(從選題、任務(wù)工作量、質(zhì)量預(yù)期、可行性等幾個(gè)方面)
答辯組長簽名:
年 月 日
系
主
任
審
核
意
見
簽名:
年 月 日
橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)
單嘉岱 (機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化09(4)班 B09300406)
1 選題的背景與意義
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),2006年1-9月我國紡織機(jī)械進(jìn)出口總額為38.02億美元,同比增長18.16%。其中進(jìn)口金額為29.16億美元,紡織機(jī)械出口金額為8.87 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。2008年第二季度我國紡織機(jī)械進(jìn)出口額為23.21億美元,同比增長2.25%,六月進(jìn)出口額為4.05億美元。
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,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(shí)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(jì)算機(jī)分析軟件獲得最佳參數(shù)[13],取得自主知識產(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。
2 打緯機(jī)構(gòu)的介紹
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。
(3)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。
(4)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。
2.2 幾種典型打緯機(jī)構(gòu)
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)。連桿打緯機(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】。
2.2.1 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一曲柄;AB一連桿;OC一打緯桿
圖1-1 TP500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(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。
1一主軸;2一曲柄 ;3一軸承;4一鋼片夾;5一牽手;6一筘座腳;
7一牽手栓;8一托腳;9一搖軸;10一筘座;11一鋼筘;12一筘帽
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。
1一鋼筘;2一筘座;3一夾片;4一輔助筘座腳;5一鋼管;6一曲柄
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【9】。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)間與壓力角是一對相互牽制的矛盾。
圖1-4 短牽手打緯機(jī)構(gòu)示意簡圖
2.2.2 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(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)在后心附近相對靜止角為180°,筘座擺角相對誤差為8.3%[11]。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[10]。
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[3]。
1一主軸 ;2一第一連桿;3一第一搖桿;4一第二連桿;5一第二搖桿 ;
6一異形筘;O1一主軸回轉(zhuǎn)中心;O2一搖桿中心 ;O3一搖軸中心
圖1-5 PAT型噴氣織機(jī)六連桿打緯機(jī)構(gòu)原理圖
2.2.3 共軛凸輪式打緯機(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(shí)間,只有相對靜止時(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。
1一主軸;2一主凸輪:3、8一轉(zhuǎn)子;4一筘座腳;
5一搖軸;6一筘座;7一鋼筘;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。
2.3 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(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)對其動(dòng)力學(xué)特性影響的快速分析方法[4],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(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[5]。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【6】。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(dòng)力學(xué)分析【7】。
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【8】。
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、袁守華等對六連桿打緯的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析。
3 報(bào)告的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題
3.1 基本內(nèi)容
本文將通過使用matlab對橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)(如圖1-8)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析。通過計(jì)算機(jī)輔助來確定合理的參數(shù)。其中涉及到的工作包括以下幾個(gè)方面。
1) 掌握打緯機(jī)構(gòu)的工作工藝要求;
2) 建立機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型;
3) 通過matlab編寫建立可視化人機(jī)交互式優(yōu)化程序,并且確定合理的參數(shù),得到合理的軌跡;
4) 根據(jù)獲得的參數(shù)在ProE中設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu),包括零部件和裝配體,對關(guān)鍵的打緯部分進(jìn)行有限元分析,并在ProE中進(jìn)行仿真;
5) 設(shè)計(jì)完整體裝配后,進(jìn)行二維加工圖紙繪制。
圖1-8 橢圓齒輪—一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)
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[14]。
3.2 擬解決的主要問題
我國雖然織布基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化,但是效率和成本都很低而且不具有自主知識產(chǎn)權(quán),從而嚴(yán)重影響國產(chǎn)織機(jī)的規(guī)?;a(chǎn)。而本文提出的新型打緯機(jī)構(gòu)采用了兩級傳動(dòng),通過合理設(shè)計(jì)橢圓齒輪和曲柄搖桿的各機(jī)構(gòu)參數(shù),能實(shí)現(xiàn)筘座在后心位置長時(shí)間的停頓,并且具有很好的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性,滿足織造工藝要求,具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。
4 研究方案、可行性分析及預(yù)期研究成果
本課題以橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)為對象,根據(jù)工藝要求,在分析符合的參數(shù)后,確定運(yùn)動(dòng)軌跡,和機(jī)構(gòu)參數(shù)。
4.1 研究方案
橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)由圖1-8可知,0為主動(dòng)橢圓齒輪的焦點(diǎn),也是織機(jī)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)中心,a為從動(dòng)橢圓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心,為該橢圓齒輪的一個(gè)焦點(diǎn),曲柄ab與從動(dòng)橢圓齒輪固接,通過連桿bc帶動(dòng)搖桿cd作往復(fù)擺動(dòng)。cd與筘座de通過軸 d固連,使筘座de前后往復(fù)擺動(dòng)。通過優(yōu)化橢圓齒輪的短長軸之比k(偏心率)、 當(dāng)曲柄ab與連桿bc共線時(shí)(即筘座de在前心位置)與支座ad夾角β、初始安裝角δ (安裝時(shí)主動(dòng)橢圓齒輪長軸與ao線的夾角)、四根桿件的長度和支座 ad位置角γ,可以獲得類似共軛凸輪打緯機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。橢圓齒輪一曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的重要參數(shù)是四桿桿長和δ ,δ角由四桿桿長和k確定。
4.2 可行性分析
橢圓齒輪曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)通過橢圓齒輪和曲柄搖桿來控制最后的打緯軌跡,而通過β、δ參數(shù)和橢圓偏心率設(shè)定的仿真軌跡來調(diào)整各個(gè)零件,因此該機(jī)構(gòu)可行,而且先前已經(jīng)有對該類型機(jī)構(gòu)有過研究和專利申請[12]。
4.3 預(yù)期研究成果
從工藝的要求出發(fā),掌握機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程,完成的機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算,確定零件的參數(shù),繪制機(jī)構(gòu)圖紙。最終研制一種完成打緯動(dòng)作的部件。
5 研究工作計(jì)劃(進(jìn)度安排)
起止時(shí)間
內(nèi)容
2012.11
下達(dá)畢業(yè)論文任務(wù)
2012.12.20-2012.12.27
完成中外文資料收集
2012.12.28-2013.01.09
完成外文翻譯、文獻(xiàn)綜述
2013.01.10-2013.01.14
完成開題報(bào)告
2013.01.15-2013.03.14
完成開題答辯
2013.03.15-2013.03.25
完成部分打緯機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)置
2013.03.26-2013.04.14
完成總的參數(shù)設(shè)置
2013.04.15-2013.04.25
完成二維工程圖紙的設(shè)計(jì)
2013.04.26-2013.04.30
完成三維零部件設(shè)計(jì)并裝配,努力實(shí)現(xiàn)仿真
2013.04.31-20130.5.09
完成論文初稿
2013.05.10-2013.05.15
進(jìn)一步完善
2013.05.16-2013.05.25
部分論文提前答辯
2013.05.26-2013.05.29
完成論文定稿
2013.5.30
完成論文答辯
2013.06(離校前)
論文修改(優(yōu)秀論文壓縮為規(guī)定字?jǐn)?shù)),交紙質(zhì)和電子稿
參考文獻(xiàn)
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