剑杆织机引维机构及其三维仿真

word文档可自由复制编辑毕业设计任务书题目：剑杆织机引维机构及其三维仿真完成期限：：一.摘要剑杆织机是一种利用新式剑带进行引纬的无梭织机。它采用剑杆引纬,主要机构由开口机构,打纬机构,引纬机构,送经机构和卷绕机构等五大机构组成。而在这五大机构中,引纬机构是及其重要的一环,是值得不断改进研究的。本次课题我们主要是对织机引纬机构中的传剑机构进行测绘设计。同时,对不同剑杆织机引纬机构的工作原理进行系统的论述。课题所应用的原始数据来源于一台五大机构联动的剑杆织机,其引纬机构由同一台电动机传动共轭凸轮式打纬机构,经四连杆机构和平面双摇杆机构传动扇形齿轮做往复摆动,再经定轴轮系以及换向机构的运动转换,传剑轮的放大,从而得到剑带的高速往复直线运动完成引纬动作。在传剑机构的设计中,换向机构是很重要的,我们将对换向机构中圆锥直齿轮的设计计算进行详细的说明。同时,在设计机构的过程中,我们运用PRO/ENGINEER2000i对机构进行三维实体设计,以验证机构测绘设计的完整性。关键词：引纬机构剑杆织机传剑机构换向机构四连杆机构传动ABSTEACTTherapierloomisonekindofshuttle-lessloom,anditadoptsgripper-bandtostretchthewoof.Andthemainmechanismsconsistoffiveparts:thesheddingmechanism,thewoofberatingmechanism,thefillingmechanism,thelet-offmechanismandthecoilingmechanism.Inthesefivemechanisms,thefillingmechanismismuchsignificant,andisalsodeservedcontinuouslyimprovingandresearching.Inthisthesiswechieflydiscussthemappinganddesignofthestretchrapierofthefillingmechanism.Andthethesisexpoundssystematicallytheprincipleofthedifferentfillingmechanismoftherapierloom.Theinitialdataofthethesiscomesfromarapierlooms,andthefivemechanismsmovesynchronouslyandweredrivenbythesamealternativecurrentmotor.Themotordrivestheconjugatecambeating-upthatdrivesafourbarlinkagemechanismandacrankrockermechanismthatdriveasectorgearastheoscillatingtransversemotion.Thegear’smotionistransferredbyareversemechanismandisenlargedbytheconveyorrapierwheel.Atlast,therapier-bandstartstomovespeedilyasreciprocatingstraightmotion.Theconveyormechanismofthedesignofthestretchingrapiermechanismismostimportant,andwegivethedetailedexplanationaboutthedesignandcalculateofthebevelgearofthereversemechanism.Keywords：FillingMechanismRapierLoomFillingMechanismRapierLoomConveyorRapierMechanismTransmission二.引言2.1二维织物的历史演变及现状综述人类历史长河中，人们也在不断的探索织物的发展方向，技术也是日趋成熟，制造技术也从远古时代发展到高效快捷的现代时代；从落后的有梭织机发展到现在的无梭织机；从需要大量人力到需要少量人力再发展到只需看机器的技术员；从完全手动到半自动在到完全自动。技术的发展，二维织物也是有了焕然一新的进步，到了现如今的技术更是方便快捷。在十九世纪中叶，织机速度已经提高到180-200转/分，一个工人可以看管4-8台机器；也因为补纬不及时而导致停产，也改进为自动换梭装置。2.1二维织物的现实要求及存在的问题我国的纺织工业在随着时代不断的迅速发展，目前我国具备机械齐全的纺织机械制造厂，能够生产各种常规的和先进的纺织设备，有的出口到其他国家，但由于我国的工业基础差，材料工业和机械加工工业赶不上时代的发展，我国的纺织设备无论在技术水平上还是产品质量上，与先进国家相比还有一定的距离。目前，我国的纺织工业正处于一个科技进步的新阶段，新设备，新技术，新产品，新工艺不断涌现，利用这些设备和原料，设计加工具有高附加值的纺织品，是我国面临的首要任务。2.3三维织物研究的意义所谓的三维织物,就是在厚度方向上至少有三根以上的纤维。与二维织物相比，三维织物分有经线，纬线和连接线，每根上经线和每根上纬线组成的上编织层通过连接线与相应的每根下经线和相应的每根下纬线组成的下编织层连接成一整体。由多层组成，增加了空气隔层，保暖性能好，柔软舒适。更加适应的人民的需求，衣食住行衣为先，可见织物在人民生活中的重要性。三维织物作为织物机构的复合材料的预制件，具有良好的整体性和仿形性，是理想的机构复杂机构。由于三维机织织物的优良性能，它通常是用矩阵进行复合材料。纺织复合材料是目前广泛应用的先进的应用程序，通常情况下，为航空业。该复合材料可用于一系列飞机部件，包括翼和尾翼。火箭发动机喷管和紧固件，也可由纺织复合材料。然而，复合材料受到冲击载荷作用下的脱层问题。如今机织技术已发展到可织造三维空间的织物。在过去的5年中，又有新的发展，采用了高性能织机和CAD系统，使织造工序中的成形具有程序化。三维织物具有成形和紧配合的功能，可在织机上直接成形。不需再裁剪，不需类似二维织物的铺设，在装配中没有影响纤维的外力，因此具有较好的表面效果。三．织物机构3．1织物的定义织物，简称为布，是纺织材料的组成部分之一，是纤维制品的主要种类，是纺织品的基本形式。所谓的织物，是由纺织纤维和纱线制成的，柔软而具有一定力学性质和厚度的制品，也是人们通常所说的纺织品。严格意义上说，片状织物在厚度方向也存在变化，是典型的三维机构，但织物一般看作二维，如通常的机织，针织，编制，非织造布。3.2二维机织物分类、结构及其特性1.按纤维原料分：

纯纺织物;混纺织物;交织物

2.按纤维长度细度分：

棉型织物；中长纤维织物；毛型织物；长丝织物

3.按纱线的结构和外形分：

纱织物；线织物；半线织物4.按纺纱工艺分：

精梳织物；粗（普）梳织物；废纺织物等

5.按印染加工方法分：本色织物；漂白织物；染色织物；印花织物；色织物等

6.按用途分为：

服装用织物；装饰用织物；产业用织物等二．机织物的基本结构1.机织物的组织结构

a三原组织：平纹、斜纹、缎纹组织点（浮点），织物组织，浮长，完全组织b平纹织物组织图与结构图交织点最多，织物正反面基本相同。布面平整、质地紧密、坚牢而挺括，耐磨性好，但手感较硬，光泽和弹性较差。c斜纹组织其组织参数为：Rj=Rw≥3，Sj=Sw=±1，交织点较少，浮长较长，织物正反面不同。手感柔软，光泽好，但强度、耐磨性较差。d缎纹组织组织参数：①R≥5（6除外）；②1<S<R-1，且为一个常数；③R与S必须互为质数。其它条件不变的情况下，缎纹组织循环越大，浮线越长，织物越柔软、平滑和光亮，反面粗糙、无光，但其坚牢度则越低，耐磨性差。e其他：提花组织3.3三维织物分类、结构及其特性三维织物按加工方法可分为三维机织物、三维编织物、三维针织物和三维非织造布织物。机织的三维织物机织的三维织物是利用机织把纤维织成三维立体的形状，织物中的纤维呈相互穿插的状态。机织三维织物的三个系统的纱线呈正交状态配置，这对充分发挥纱线本身固有的特性十分有利。沿X方向的纱线为纬纱，其作用是构成水平纬纱层，同时又将沿Z方向的水平经纱层隔开。沿Z方向的经纱为地经，其作用是构成水平经纱层，同时又将沿X方向的水平纬纱层隔开。沿Y方向的纱线为缝经，其作用是将相互垂直的经纬纱铺层缝接在一起。三个系统的纱线呈正交状态组成一个整体。目前已经可以织出各种三维纺织复合材料的预制件，有单纯的正交实芯板，厚度变化的实芯板材，中孔结构箱体梁。甚至可以适当控制经纱获得角联锁型实芯板。这些板材可以制成工字形、角形、槽形和方形等三维织物复合材料预制件[7]编织的三维织物三维编织技术是二维编织技术的拓展，主要应用于复合材料增强织物的制作。三维编织复合材料严格地说，始出于60年代末，当时致力研究的是多向增强复合材料在航天上的应用，美国通用电器公司根据常规的编织绳原理发明了万向编织机(Omniweave)到70年代中期，法国欧洲动力公司也发明了类似的编织机；80年代初美国Cumagna公司发明了磁编技术，自此三维编织工艺迅速发展。磁编技术可以根据结构上的要求，使定向增强纤维在较大范围内具又灵活性，并能够柔和地处理脆性纤维，而且通过计算机控制和适当的排列能直接编织出复杂的骨架。编织原理是，由许多按同一方向排列的纤维卷装，通过纱线运载器精确地沿着预先确定的轨迹在平面上移动，使各种纤维相互交叉或交织构成网络状结构的三维织物。针织的三维织物针织物作为增强复合材料，由于具有线圈结构，一般地讲纤维的含有率要比机织物、编织物作为增强复合材料要低。它分为经编和纬编两种，经编的纤维含有率要比纬编的高。纬编的最大弱点是结构的膨松性，导致纱线的密集度最低，使纬编结构件的应用受到限制。最近几年已经大量开发多轴经编(MWK)三维结构件。多轴经编织物生产原理是把0度的经纱层、90度的纬纱层、±ɑ角的斜铺纱层用一把满穿的梳栉做经平或编链运动固定在一起。该织物的主要特点是各铺垫方向的纱线都呈直线平行排列，可以迅速地通过纤维材料最大地承担载荷，而不像机织物中的纱线弯曲交织系统。正交非织造三维织物 当机织三维织物开发很久并投入生产时，人们又开发出一种正交非织造三维织物，主要用于航天工业作特种复合材料。开发正交非织造三维织物的先驱者是航空公司，诸如通用电器和AVCO。纤维材料公司在此基础上进一步开发了正交非织造织物。法国欧洲动力公司和Brochiere及日本聚合物和纺织品研究所都致力于研究正交三维非织造织物生产工艺的自动化[9]。3.4管状三维织机物的机构分析管状三维织物的结构是管状织物和三维机织物的有机结合,如图1(a)所示。用所述方法织制的织物在织机上属三向正交结构,分为上下两层在上下两层的边缘仍由纬纱相连，并且上下两层织物的组织是连续完整的,下机以后即成管状,如图1(B)所示。纱线在织物中不交织，不存在屈曲变形,径向和轴向纱线呈直线状态，纬纱构成周向纱线，呈螺旋线卷绕状态。织物的长度取决于经纱的长度，管子的周长为布幅的两倍，管壁厚度取决于上下层经纱的层数(b)四.形成管状三维机织物的的运动分析4.1管状三维机织物形成所需的运动为了在平面织机上织制管状三维织物，首先假想将管状织物压扁成上下两层三维织物，其织造过程如图2所示。将全部经纱分为上两层，经纱口1、b1、b2、b3为上层经纱，经纱a2、b4、b5、b6为下层经纱。其中，经纱口1、a2是用于织造织物厚度向(Z方向)的纱线，起到纤维或纱线层间连接的作用。经纱b1、b2、b3、b4、b5、b6沿长度方向(X方向)分布，纬纱C按规定的引纬规律与各经纱相交，沿横向(Y方向)分布。引纬规律为从最外层逐步过渡到内层，在经纱口1、a2分别沿Z向引人之后，再由最内层逐步过渡到最外层，然后图2三维管状织物上机示意图再次引人向纱6l1、a2；如此循环，形成连续的管状织物。4.2各运动的运动方式及特点管状三维织物的上机图与组织结构设计管状三维织物的组织结构设计不同于普通管状织物。一般，首先根据管状织物的纬向截面图，确定经纱和垂纱的穿综图，根据纬向截面图确定正确的引纬次序，再根据管状织物的经向截面图确定垂纱的运动规律，综合上述条件绘制纹板图；由穿综图和纹板图，可得组织图。下面以管壁厚为三层经纱的管状三维织物为例加以说明：1)绘制管状三维织物的纬向截面图(图3(a)所示)和经向截面图(图3(b)所示)。2)确定正确的引纬次序：正确的引纬次序是形成管状织物的关键。正是纬纱连接了上下两层三维织物，才得以形成管状织物。为得到连续的管状织物，引纬次序应由外层逐步过渡到内层如图4(a)所示，待垂纱引人后，再由内层逐步过渡到外层，如图4(b)所示，此后再次引入垂纱。3)穿综图：由于垂纱的升降动比较大，宜穿人前综，如图5垂纱口1、a2穿入第一、二页综内；同一层经纱穿入同一页综内；各层经纱按从上到下的顺序依次穿入后面的各页综内。4)根据穿综图、引纬次序图以及经向截面图，确定纹板图，见图5。5)穿筘设计：为防止垂纱与经纱的纠缠，可将垂纱与经纱分别穿相邻入的筘内。根据管状织物纬向截图，确定第一筘以及最后一筘的穿筘情况；中间各筘依次为一筘垂纱(如图4中的口1、a2)一筘各层经纱(如图4中的b1、b2、b3、b4、b5、b6)。筘号的选用可根据单层经纱的经密来计算。6)根据穿综图和纹板图确定组织图，如图5所示。4.3联系各运动的传动可行性管状三维织物的织造与传统的织造工艺有一些相似之处，还存在许多特殊性。为处理其特殊性，需采取一些特图5殊措施。我们在小样机上用玻璃纤维长丝试织了管壁厚为六层经纱的管状三维织物，根据试织经验，提出下列措施。1)提高高性能纤维的可织性：玻璃纤维、碳纤维、芳纶等高性能纤维均属于高强低伸型长丝纤维，在织造过程中易出现起毛、起球、磨断、折断等现象，使织造难以连续进行，产品质量难以保证。为提高其可织性，可采用上浆、包缠、网络等方法。2)采用分层定位装置，分清多层纱线：由于织物层数较多，所以在机经密很大，经纱重叠现象严重，开口过程中，出现经纱粘连、相互摩擦、纠缠的情况，在织造玻璃纤维和碳纤维时情况尤为严重。为此，我们在后梁前方加装了分层定位装置，使不同层的经纱分别通过各自的通道，使经纱在送入综眼之前就已经分层。并通过合理吊综以及巧妙地设计经位置线的配合，为织造的顺利进行奠定基础。3)合理吊综：织造多层织物时，机上织物具有一定的厚度，与每层织物相连的经纱也自然而然地分层。同时，在后梁处我们采用了分层定位装置，使得机后的经纱得以分层。为保证机前与机后分别分层的经纱彼此协调，相互对应，对开口和综平时综片的高度应作统一考虑。在小样机上我们作了这样的处理：各项综的吊综高度依其上经纱序号的增大而降低，即穿第一层经纱的综片的吊综高度大于穿第二层经纱综片的吊综高度，其余综片的吊综高度依此类推。这样，综平时，分层的经纱顺次与分层的织物相连；开口时，由于是等高提综，经纱依然保持上述分层状态，见图6。4)改变经位置线，控制和调节经纱张力：由于所用原料为高模量纤维，伸长很小，开口时上下层经纱张力不一致，使织造难以进行。为解决这一问题可改变经位置线(如图6(a)所示)，由原来的一条折线改成一条直线，并使其与上升的经纱(图中虚线所示)构成一个由两个等边三角形组成的四边形，从而保证了经纱在综平与开口时均呈等张力的伸直状态。5)采用全开梭口：全开梭口在每次开口运动中，经纱没有不必要的运动，经纱磨损较少，有利于织造；6)垂纱的综框升降动程及用纱量均大于其它经纱，开口机构和送经机构要作相应调整。7)采用多轴送经或筒子架送经：由于垂纱的用纱量大于各层经纱的纱量，必须采用双轴或筒子架送经，亦可用多轴送经。8)为保证形成连续的管状织物，采用有梭引纬。9)卷取与送经：传统织机是每引入一纬，打纬、卷取、送经机构分别完成各自的动作一次，对于管状三维织物则不然。由于多层经纬纱的存在，打纬运动可一纬打一纬，卷取与送经则必须在完成了同一纬向截面的数根纬纱的引入以后才能进行，所以最好配有停送停卷装置。另外，作为多层高厚织物其卷取机构也应改进，以保证同一截面内的纬纱不错位。五．剑杆三维织机的总体分布研究5.1现有三维织机的简介新型织机是织造机械发展的方向，也是织造技术发展的必然趋势。与有梭织机相比，新型织机提高了织物品种适应性、织物质量、入纬率和生产效率，降低了噪音及工人的劳动强度。无梭织机在近70多年的研究、发展中已形成了片梭织机、喷射织机、剑杆织机三足鼎立的局面，并向着高速化、智能化、自动化、可靠和多用途的方向发展。要提高生产效率和产品质量，无梭织机必须广泛采用电子技术。产品质量与档次的提高要依托先进装备，依靠传统管理来控制质量的时代已经过去，国外目前衡量纺织高效生产的标准是“熄灯生产，织造不断头”。从目前世界范围内织造技术的发展趋势看，以下五点非常突出：一、“三高一优”(高速、高产、高效及优质)和挖掘高附加值的织机仍是纺织机械发展的追求目标；二、努力扩大纺机的工艺性能，满足市场对纺织品变化的要求，简洁灵活，适应小批量、多品种，同时也能满足纺织复合技术对纺机的要求；三、不断提高织机的技术含量和技术水平，向智能化、自动化方向发展，推广应用电子技术，如电子送经、电子卷取、电子选纬等，应用计算机控制技术和IT技术，织机控制朝网络化方向发展；四、机器结构简化，操作维修方便；五、重视节约能源，有利环保。制约我国纺织企业采用无梭织机的主因是单机价格，在很大程度上影响着纺织企业的经济效益。因此高档喷气、剑杆织机市场容量将是适度增加，对这两种无梭织机需在中档水平上进行研究与开发。预计今后技术进步的重点将放在特宽幅织机与改进宽幅织机的生产能力上，而不太强调提高车速。在今天的毕业设计中，我们将对纺机行业的现状和发展趋势作一次系统的认识；对剑杆织机的引纬机构的机械结构进行了解和简单的设计；对剑杆织机的电气控制系统作进一步的学习、了解和探讨；并在机械结构的设计中利用现代的三维实体软件PRO/E对剑杆织机的引纬机构进行设计和装配。5.2剑杆三维织机总体布局及组成机构与功能分析自1959年以来，各种剑杆织机相继投入生产，现已发展成为数量较多的一种无梭织机。剑杆织机品种适应性强，原因在于剑杆织机是积极地将纬纱引入梭口中，引纬运动是约束性的，纬纱始终处于剑头的积极控制之下。剑杆分为刚性和挠性剑杆，刚性剑杆织机的剑头装在刚直坚牢上，靠刚性剑杆往复运动完成引纬，梭口内设置导引剑杆的装置；挠性剑杆织机的剑头装在弹簧钢或复合材料剑制成的扁平条带上，靠挠性剑杆的伸卷使剑头往复运动完成引纬。杆织机具有轻巧的选纱装置，换维很方便，在采用多色纬造时，更显示出他的优势；剑杆配置有单剑杆引纬和多剑杆引纬之分。单剑杆引纬仅在织机的一侧安装比布幅宽的长剑杆及其传剑机构，由它将纬纱携带穿过梭口至另一侧，或空剑杆伸入梭口到对侧握持纬纱后，在退剑过程中将纬纱拉入梭口完成引纬。双剑杆引纬在织机在织机两侧都装有剑杆和相应的传动机构，这两根剑杆分别称之为送纬剑和接纬剑。引纬时送纬由送纬剑送至梭口中央，然后交付给对侧已运动到梭口中央的接纬剑上，两剑再各自退回，由接纬剑将纬线拉过梭口。对于用于传剑齿轮传动冲孔剑带织机，只要在上机是改变剑带和齿轮的初始啮合位置就可以调整两剑杆在梭口中央的交接冲程和交接位置，以保证它们在筘幅中央交接。为了控制剑带稳定地运动，在筘座上装有双排导剑杆。传动机构有共轭凸轮式传剑机构，剑头的运动完全取决于引纬凸轮的设计，若使连杆的运动量增加，则剑杆动程增加，反之则减小；空间曲柄连杆机构式，剑杆织机采用的空间曲柄连杆传机构较为紧凑，能符合剑头的运动要求，但由于连杆机构本身的特点，故运动规律不及共轭凸轮；机构较为剑螺旋式，由于螺杆是不等距的，故螺杆做变速回转运动，变速回转的规律是按剑头的运动规律要求的，这种传剑机构的传动机构的传动链短，没有中间齿轮，故结构紧凑，运动精确，但滑块和不等距螺杆设计与制造难度较大。5.3剑杆三维织机对引纬机构的要求引纬机构是织机中比较关键的部分，其运动的精确程度直接影响到织机的产量、效率和品种适应性。目前取代投梭机构的新型引纬机构,有剑杆引纬、喷水引纬、喷气引纬、片梭引纬以及多段梭口引纬等机构,随着现代纺织工业的发展我们发现剑杆引纬机构有着很大的发展空间。剑杆引纬是一种新的引纬方法，剑杆织机用剑杆头代替梭子，用筒子代替纡子，从而大大改善了织机的性能。剑杆织机的引纬可以分为单剑杆和双剑杆，后者是在梭口两侧各装一根剑杆，两根剑杆相向运动，送纬剑从储纬器上将纬纱引到梭口中部，交付给对侧接纬剑，由接纬剑将纬纱引出梭口。双剑杆引纬又可分为夹持式和叉入式两种，前者纬纱与剑杆头无摩擦，纬纱不受损伤，纬纱张力均匀、稳定，布面效果好，适宜于织机高速。但剑杆头结构比较复杂，要用专门机构来控制夹持点的定时起闭。叉入式剑杆头结构简单，引纬稳定可靠，并可以将一侧的布边织成光边，即常规布边。但由于进剑时双纬引入，纬纱退烧速度成为剑杆速度的两倍不利于高速，同时引纬时纬纱易发生缠结，易于损伤。剑杆织机的供纬方式有单侧供纬和双侧供纬两种，前者是常用的方式，且每纬一剪，因此出现两边毛边。剑杆又分为刚性和挠性两种，后者是利用刚带或尼龙带稳定性差，不易控制，刚带与导轨之间容易摩擦发热，容易损坏，比较好的挠性带是冲孔尼龙带。而这种新型剑杆引纬机构有如下的特点:1.废除旧的大而笨重的梭子,采用小的引纬器-----剑杆头,这样减轻了因为机构的动力负荷,提高了引纬速度,降低了机油料的消耗；2.设法使剑杆头进入梭口后仍受机构的积极控制，控制了各种工伤事故的发生频率；3.纬纱直接从筒子上引纬，简化了机构，降低了劳动强度，提高了生产效率；4.使用这种引纬方式，使整机的噪音大大地降低；目前在我国剑杆织机的使用已经很普遍了，但是自己的产品还是很少的，不利于我国在纺织品行业的发展，所以有必要对剑杆织机的整机的机械结构有个很完整的理解。但是鉴于我们的设计的要求，我将在后面的章节中主要介绍一下各型剑杆织机的引纬机构的设计原理和运动分析。六．剑杆三维织机的引纬机构研究6.1引纬机构的设计目的新型织机是织造机械发展的方向，也是织造技术发展的必然趋势。与有梭织机相比，新型织机提高了织物品种适应性、织物质量、入纬率和生产效率，降低了噪音及工人的劳动强度。无梭织机在近70多年的研究、发展中已形成了片梭织机、喷射织机、剑杆织机三足鼎立的局面，并向着高速化、智能化、自动化、可靠和多用途的方向发展。要提高生产效率和产品质量，无梭织机必须广泛采用电子技术。产品质量与档次的提高要依托先进装备，依靠传统管理来控制质量的时代已经过去，国外目前衡量纺织高效生产的标准是“熄灯生产，织造不断头”。从目前世界范围内织造技术的发展趋势看，以下五点非常突出：一、“三高一优”(高速、高产、高效及优质)和挖掘高附加值的织机仍是纺织机械发展的追求目标；二、努力扩大纺机的工艺性能，满足市场对纺织品变化的要求，简洁灵活，适应小批量、多品种，同时也能满足纺织复合技术对纺机的要求；三、不断提高织机的技术含量和技术水平，向智能化、自动化方向发展，推广应用电子技术，如电子送经、电子卷取、电子选纬等，应用计算机控制技术和IT技术，织机控制朝网络化方向发展；四、机器结构简化，操作维修方便；五、重视节约能源，有利环保。制约我国纺织企业采用无梭织机的主因是单机价格，在很大程度上影响着纺织企业的经济效益。因此高档喷气、剑杆织机市场容量将是适度增加，对这两种无梭织机需在中档水平上进行研究与开发。预计今后技术进步的重点将放在特宽幅织机与改进宽幅织机的生产能力上，而不太强调提高车速。引纬机构的工作原理根据前面章节对各种剑杆织机的引纬机构的设计原理进行分析介绍，使我们明白了由各个机构组合而成的引纬机构的优缺点，同时使我们对诸如四连杆机构、六连杆机构、共轭凸轮机构、变螺距滑块机构以及周转轮系机构等等它们在整个引纬运动中所完成的运动，以及它们合成所得到的剑杆的往复直线运动，有了跟进一步的了解。所以在本次设计中，我们经过对前面章节所涉及到的TP500、SM92、C401、GTM这四种剑杆织机的引纬机构的设计原理进行更深入的比较，我们可以发现SM92剑杆织机的共轭凸轮式有着很好的适应各种筘幅的剑杆织机的要求，因为共轭凸轮的的边界轮廓线是可以按照设计者的要求进行设计的。因此，在设计中我们更能保证引纬、打纬运动在时间的间隔上的准确性。同时如图所示，我们的这种设计方案，在双摇杆机构的扇形齿轮上设有弧形槽，能够调节剑头的动程。改变扇形齿轮上连杆的长度，就可以满足剑头的动程的调节。所以我们在设计中才用如下机构的引纬机构的结构：采用共轭凸轮引导四连杆机构，传动双摇杆机构，并有双摇杆机构中的扇形齿轮传动换向机构，经过传剑轮，合成剑带的往复直线运动，达到我们所要得到的剑杆织机的引纬运动。其设计原理图的结构示意图如图3-1：当然在我的设计中，我将不涉及到共轭凸轮打纬的设计内容，主要是对后面的传剑机构的设计进行进一步的论证，下面就是机构的运动分析：共轭凸轮1使刚性角形杆H1AH2作来回的摆动，以使和H1AH2连接在一起的刚性摆杆AB有一定的规律的摆动，通过四连杆机构ABCD的驱动，以及摇杆CD作紧密连接的扇形齿轮2作往复摇摆运动，带动齿轮Z1来回旋转，这样有通过同轴的锥齿轮Z2传动与其啮合的锥齿轮Z3（Z2和Z3同样的大小）并通过和Z3同轴的传剑轮3的回转传动与其特殊啮合的剑带4，这样就完成了我们所预期的剑带的往复直线运动。当然在这里的锥齿轮Z2、锥齿轮Z3、传剑轮3都是起着一定的放大作用，由于扇形齿轮的2的齿数于直齿轮的齿数来说，是很大，所以在经过了锥齿轮Z2、锥齿轮Z3、传剑轮3这三级的传动后，在剑带上的线速度是很大的，这也满足了剑杆引纬的速要求。同时，与剑杆织机的主轴相连接的共轭凸轮的外轮廓线是要求这种剑杆织机的工作要求所决定的，即剑头的运动规律所决定,但在这里我不给予论述。图3-1引纬机构设计原理示意图锥齿轮Z3（Z2和Z3同样的大小）并通过和Z3同轴的传剑轮3的回转传动与其特殊啮合的剑带4，这样就完成了我们所预期的剑带的往复直线运动。当然在这里的锥齿轮Z2、锥齿轮Z3、传剑轮3都是起着一定的放大作用，由于扇形齿轮的2的齿数于直齿轮的齿数来说，是很大，所以在经过了锥齿轮Z2、锥齿轮Z3、传剑轮3这三级的传动后，在剑带上的线速度是很大的，这也满足了剑杆引纬的速要求。同时，与剑杆织机的主轴相连接的共轭凸轮的外轮廓线是要求这种剑杆织机的工作要求所决定的，即剑头的运动规律所决定。但在这里我不给予论述。引纬机构的运动规律剑杆织机的引纬系统有起初的众多种形式逐步演变变为两种类型：一种是连杆式引纬机构，一般组成为：空间四连杆+平面四连杆机构+轮系统程放大机构；一类为共轭凸轮式引纬机构，一般组成为：共轭凸轮机构+连杆机构+轮系统程放大机构。运动规律共轭凸轮传动的织机最大优点是可对剑杆运动规律按要求进行选择，故可以通过合理设计共轭凸轮外形曲线以现实比较合理的剑杆运动规律。例如，在保证剑杆有效动程的前提下，选择修正梯形加速度运动规律以减少最大速度和最大加速度值引纬机构可选择的类型及比较不同引纬机构的结构和传动原理分析6.4.1TP500织机引纬机构如图2-1所示，是TP500引纬机构的原理示意图，图中1为筘座平面，2为传剑轮，3为摇轴。引纬机构的两个自由度分别来图2-1TP500织机的引纬机构的传动原理图自打纬机构和和传剑机构。根据送纬剑、筘座脚OC接纬剑的不同的运动的要求，送纬剑机构为一组六连杆机构，如图（1）所示；接纬剑机构则采用四连杆机构，如图（2）所示；现以送纬机构为例说明其整个系统的传动过程。主轴O1传动打纬机构O1BCO，带动筘座平面作往复摆动；同时，主轴又通过刚性杆O1BA`动六连杆传动机构O1A`EO2FO。六连杆机构由两组四连杆机构O1A`O2和O2EFO串联组成.筘座脚OC是2KH差动轮系中系杆(H杆),六连杆机构的输出杆OF是差动轮系中的内齿轮Z1.差动轮系把来自六连杆内齿轮Z1的摆动和打纬机构筘座脚OC的系杆摆动合成为齿轮Z3的运动,在筘座平面内输出.经过筘座平面内的相对定轴轮系Z4、Z5、Z6、Z7和传剑轮所构成的剑带动程放大机构,使剑杆产生直线往复运动,完成引纬动作。图2-2TP500织机引纬机构传动路线从理论和实践上对TP500剑杆织机的引纬机构的分析和运用表明,TP500除了采用非分离筘座和易于改变幅宽的特点以外,还有以下特点:1.动轮系和放大机构齿轮齿数的搭配,能简单的可靠的获得不同尺寸的筘幅系列；2.跟踪交接,纬纱张力变化小,调整方便；3.通过改变空动程措施,可以在小范围内(10度左右)调整剑头进出梭口的时间,以改变挤压度。但是在现代的工业生产中,我们讲究的是生产效率以及机械损坏后的易于维修,从它的运动原理图我们可以知道此机构通过一个四连杆机构、一个六连杆机构以及一个行星差动轮系的合成动作才完成整个设计所要达到的目的,其中的运动太过于烦琐,机构也太复杂,不利于我们的大规模生产的组织进行.所以在这里我们不对它的引纬运动作深入的分析。6.4.2C401织机引纬机构1、引纬机构的机构和传动C401织机采用变螺距引纬机构来完成空间两垂直相错轴线的传动，具有传动链短、结构紧凑、占地面积小的特点。如图2-3所示，它由曲柄滑块机构ABC和螺旋副机构CD组成。主轴通过同步带直接驱动曲柄，经过双连杆使滑块型螺母产生往复运动，螺母内由两对滚子与螺杆的螺旋面相啮合，形成螺旋副。图2-3C401织机变螺距引纬机构转动原理图螺母的直线往复运动直接变成螺杆的不匀称摆动，最后通过剑轮的放作用，带动剑带运动。引纬机构的基本参数尺寸是：曲柄AB的长度为120mm，调节曲柄的长度可以剑带所需要的动程；双连杆BC为340mm；剑轮的分度圆直径D`为248.54mm，偏距e为15mm；螺杆的中径d为46mm左右，平均螺距h为96mm左右。2、引纬运动的结果分析假设机构为正置，e值忽略不计，则从曲柄滑块机构可以得到滑块螺母C的运动方程为Х=f(α)=（2-1）滑块螺母的行程x和螺杆的摆动转角θ之间的关系由变螺距方程θ=F（x）决定。设剑杆位移S为：S=D`*θ/2（2-2）于是最终可以由S=D`*F[f（α）]（2-3）对时间求导后便可以得到剑杆的速度和加速度。由此可见，剑杆运动取决于曲柄滑块机构和变螺距方程的设计。剑杆运动的实测曲线如图2-4所示，从图中可以看到剑杆进足是的加速度为零。毫无疑问，曲柄滑块机构能保证α=α2是有f`（α）=0，而变螺距方程的设计也必定使α=α2使有F`（x）=0，从而能保证剑头进足时剑杆的加速度为0。图2-4C401织机剑杆运动实测曲线图剑杆进足时加速度为0的优点是在交接纬纱时可以使剑带无惯性伸长，接纬剑、送纬剑相对速度小，有利于稳定可靠地交接纬纱，这使靠变螺距设计来达到地。因为螺旋副地传动效率较低，所以C401织机将滑块螺母设计成滚动摩擦，并辅以油浴滑，以补救这个致命地缺陷。应该指出地使本机在非满织造条件下，剑杆进足时加速度不能为0，加速度数值地大小取决于筘幅变化的大小，筘幅减小越多，剑杆进足时加速度数值越大。所以织机在不同的筘幅时的变螺距螺杆时不能通用的。6.4.3SM92织机引纬机构1、引纬机构的机构和传动原理SM92剑杆织机的引纬机构的原理示意图如图2-5所示，它采用分离筘座，故打纬和引纬不存在直接的传动联系，引纬机构为一个自由度，有共轭凸轮和连杆机构组合而成。筘座在后心位置完全静止时引纬运动开始。共轭凸轮1使刚性角形杆H1AH2作往复摆动，摆杆AB和杆H1AH2刚性连接，通过四连杆机构ABCD驱动与摇杆CD刚性连接的扇形齿轮2作往复摆动。最后经过定图2-5SM92织机引纬机构示意图轴轮系Z1、Z2、Z3和剑轮3的放大，使与剑轮啮合的剑带4获得往复直线运动。共轭凸轮的轮廓线根据所需要的剑头的运动规律设计。送纬剑、接纬剑的运动规律相同，采用的是一种梯形加速度曲线，如图2-6：图2-6SM92织机剑杆运动曲线图2、引纬机构的运动分析在SM92剑杆织机的运动分析中，我们所要达到的要求都是由于整个运动中剑头的运动要求来的，其中剑头运动的动程、加速度、速度都是决定剑杆织机其他部分的尺寸或形状的决定因素。所以我们在这里是主要讨论剑头的运动状态。SM92剑杆织机的剑头运动有如下特点：如图6，梯形的运动曲线分为三段。从前止点起，当0≤Φ≤1100时，剑头加速度a>0;1100≤Φ≤2500时，a<0;2500≤Φ≤3600时，a>0.剑头在a=1100和a=2600附近时，有正和负的最大速度峰值。当a=1800时，剑杆进足，在a=720和a=2880左右时，剑头进入或脱离梭口。设剑杆的运动规律是动程S、速度V、加速度a,扇形齿轮的分度圆半径为R。通过放大机构得到的扇形齿轮的摆动规律为：Φ=（S/R）*（Z2/Z3）*（Z1/Z扇）（2-4）Φ`=（V/R）*（Z2/Z3）*（Z1/Z扇）（2-5）Φ``=（a/R）*（Z2/Z3）*（Z1/Z扇）（2-6）由Φ、Φ`和Φ``通过四连杆机构可得到共轭凸轮从动杆的运动规律β、β`、和β``，并最终计算得到凸轮的轮廓线。3、对剑杆引纬的参数的调整1>.剑头的初始位置它是通过改变剑带和传剑轮的啮合位置来实现的。2>.剑头的动程的调节织机的基本筘幅2是由放大机构红各个齿轮的齿数比来决定的，剑头动程只能是在基本筘幅的基础上作小范围的调节。设筘幅为L，织物外空动程为H，交接动程为d，则剑头的动程S[S≥（L/2+H）]两剑头的初始位置的距离Sξ[Sξ=2H+L+d]可确定。改变摇杆的长度便能调节剑杆动程，以适应不同幅宽的织物。在最大幅宽的情况下，每侧剑杆动程可以调小400mm。3>.纬纱交接条件SM92织机送纬、接纬剑在1800时，剑头应该在中央交接纬纱。在63时，送纬剑头应该位于前部第一导钩位置；接纬剑在62时，剑头尖位于后部第一导钩位置。上述位置和主轴时间，只要微量调节摆杆长度即可达到。通常，送纬剑动程略大于接纬剑的动程，在中央偏接纬侧交接纬纱。为此，需要调节送纬剑摆杆的B点，使其比接纬剑摆杆的B点下降两个刻度左右。在这里应该指出的是，GTM织机不强调交接转角差，也可以进行正常的织造。6.4.4GTM织机引纬机构GTM织机采用分离筘座，筘座在后心停顿2200。在空间球面四连杆机构完成主轴和剑轮空间垂直相错轴线的传动。改变剑杆动程时，中央交接点可以不变，故调节很是方便。它的放大机构的放大比受传动和结构的限制，不能太大。织机的最大筘幅为280cm，但剑轮的直径竟大到306mm，而TP500织机在筘幅为280cm图2-7GTM剑杆织机引纬机构图时，剑轮的直径仅为247.2mm。GTM织机的引纬机构虽然紧凑而简单，但筘幅的增加受到了引纬机构的限制，不过280cm的筘幅已能满足大部分织物幅宽的要求。1、引纬机构的结构和传动GTM织机引纬机构如图2-7所示。它的传动路线为：由打纬共轭凸轮传动曲柄AB、空间连杆BC和摇杆CD组成的球面曲柄摇杆机构。平面双摇杆机构DEFG中的扇齿轮经小齿轮和剑轮的放大作用，最后使剑杆获得往复的直线运动。2、引纬运动的结果分析用解析法求得由输入轴A传到扇形齿轮FG后得运动β、β`、β``；再经过放大便可得到剑杆得位移S，连续对时间求导后可以得到速度V和加速度a。对于筘幅为2m、转速为250r/min的织机来说，剑头运动的规律如图2-8所示。经过计算分析得到：送纬和接纬剑头再1800时得位移最大，Smas=1130mm。引纬机构没有“跟踪”的调整和选择。剑头进入梭口再1050时的速度为最大，退出梭口在2550时的速度也时最大，其值均在24.36m/s。剑头在起始、终止和进足时的速度均为0；最大加速度在650和2950时，数值为686.2m/s2，负加速度在1450-2150之间不变，其值约为-830m/s2左右。这是在织机低速运行的条件下的数据。织机速度越高，速度和加速度的绝对值也久越大。图2-8GTM剑杆织机剑杆的运动曲线图由此可见，GTM织机剑头的进、退运动是对称的，送纬和接纬的运动是同样的，这给制造和调节带来方便。和SM92、C401等同样筘幅织机相比，在相同的转速下，GTM织机的速度和加速度峰值要小一些。3、引纬机构参数的变化调整剑头动程的调整是通过改变扇形齿连杆FG的长度来实现的。调节时，铰接点F在弧形槽内滑动。为了满足动程调节时中央接点不致改变，弧形槽必须这样设计：在剑头处于中央的极限位置时，以E点为圆心，连杆EF长为半径，在扇形齿轮上划出的圆弧，便是圆弧槽的中心线。在中央交接点调节动程时，F点沿圆弧滑动，不再使扇形齿轮产生摆动，从而保持交接点的位置不变。GTM织机的压剑板上标由刻度线，它指示剑头的起始参考位置。6.4.5LT102织机引纬机构LT102织机采用分离筘座，引纬机构如图2-9所示。它的特点是由滑块齿条机构组成。滑块齿条1将传动方向转过900，经过过桥轮2、剑轮齿轮3，驱动剑轮4，剑轮上包覆钢带，靠压辊图9LT102织机引纬机构示意图5压住。压辊随剑轮同步转动。由于钢带很薄，其上下接触表面的线速度可视作相等，故钢带在压辊和剑轮之间保持近纯滚动形式，确保了剑带运动的精确性。滑块齿条的位移为：h=(r+l-(l2-r2sin2a)1/2-r*cosa(2-7)求导后可得到速度V和加速度a。经过剑轮的放大作用，剑带的位移S、速度V1加速度a1：S=5.75h；(2-8)V1=5.75V；(2-9)a1=5.75a；(2-10)它的运动曲线和一般的正置曲柄滑块机构一样，具有余弦规律的典型特征。两剑进足时的负加速度最大，由于钢带和剑头的重量较大，进足时的惯性力很大，这对提高织机的转速是很不利的，所以在本次设计中我们不采用滑块齿条机构。同时，滑块齿条机构在这里也是可以调整剑杆动程的，只要我们改变曲柄的长度就好了。但是，由于这是基于改变机械机构的改变，在今天这种高效率的生产中是不适应的，这也是其设计中的一大缺陷。确定引纬机构根据前面章节对各种剑杆织机的引纬机构的设计原理进行分析介绍，使我们明白了由各个机构组合而成的引纬机构的优缺点，同时使我们对诸如四连杆机构、六连杆机构、共轭凸轮机构、变螺距滑块机构以及周转轮系机构等等它们在整个引纬运动中所完成的运动，以及它们合成所得到的剑杆的往复直线运动，有了跟进一步的了解。所以在本次设计中，我们经过对前面章节所涉及到的TP500、SM92、C401、GTM这四种剑杆织机的引纬机构的设计原理进行更深入的比较，我们可以发现SM92剑杆织机的共轭凸轮式有着很好的适应各种筘幅的剑杆织机的要求，因为共轭凸轮的的边界轮廓线是可以按照设计者的要求进行设计的。因此，在设计中我们更能保证引纬、打纬运动在时间的间隔上的准确性。同时如图所示，我们的这种设计方案，在双摇杆机构的扇形齿轮上设有弧形槽，能够调节剑头的动程。改变扇形齿轮上连杆的长度，就可以满足剑头的动程的调节。所以我们在设计中才用如下机构的引纬机构的结构：采用共轭凸轮引导四连杆机构，传动双摇杆机构，并有双摇杆机构中的扇形齿轮传动换向机构，经过传剑轮，合成剑带的往复直线运动，达到我们所要得到的剑杆织机的引纬运动。其设计原理图的结构示意图如图3-1：当然在我的设计中，我将不涉及到共轭凸轮打纬的设计内容，主要是对后面的传剑机构的设计进行进一步的论证，下