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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(tái)。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(duì)曲柄搖桿打緯機(jī)構(gòu)的測(cè)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(duì)停留時(shí)間在前方位置。打緯機(jī)構(gòu)的性能測(cè)定織物的質(zhì)量，也決定織機(jī)的質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)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(jiǎn)單的，它有65°-75°的相對(duì)停留時(shí)間。六連桿打緯機(jī)構(gòu)有120°的相對(duì)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(huì)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(cè)試裝置的開發(fā)和對(duì)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(zhǎng)度z )與從動(dòng)橢圓齒輪固接，通過連桿bc(長(zhǎng)度z )帶動(dòng)搖桿cd(長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度z )夾角 、初始安裝角 (安裝時(shí)主動(dòng)橢圓齒輪長(zhǎng)軸與ao線的夾角)、四根桿件的長(zhǎng)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(huì)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(duì)（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(zhǎng)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(shì)。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(duì)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(huì)分別顯示在接口的右側(cè)；最優(yōu)值將會(huì)顯示在接口的左下方。位移曲線會(huì)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(huì)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(zhǎng)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(huì)降低機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性。設(shè)計(jì)師必須在延長(zhǎng)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(huì)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(huì)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(cè)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(cè)位移曲線是和理論一致，但實(shí)際測(cè)量速度曲線顯示一些波動(dòng)。對(duì)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(cè)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(cè)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(duì)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?？梢詫?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(duì)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(huì)不斷的重復(fù)排列。
打緯對(duì)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(huì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(jiǎn)單，制造簡(jiǎn)單。六連桿機(jī)構(gòu)可以提供更長(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(jiǎn)單的方式。
一個(gè)關(guān)于知識(shí)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(duì)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(zhǎng)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(cè)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?cè)噲D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(zhǎng)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(duì)凸輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而360°對(duì)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(duì)較長(zhǎng)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(cè)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(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略初析[J]．知識(shí)產(chǎn)權(quán)，2004，(5)：19-22．
[3] 陳明．新型織機(jī)[M]．上海：中國紡織大學(xué)出版社，2002，5．
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[5] Anirban Guha，C．Amarnath，M．K．Talukdar and Manoj A．G．A novel mechanism for driving the sley in a shuttle loom[J]．Journal of the Textile Institute，2006，97(6)：513-518．
[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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[8] 王亞平，吳小平，宋梅利等．GJ600劍桿織機(jī)振動(dòng)問題的仿真研究[J]，紡織學(xué)報(bào)，2002，23(6)：492-494．
[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．
[10] 胡飛雪．高速噴氣機(jī)打緯機(jī)構(gòu)的彈性動(dòng)力分析[D]．碩士論文，2007，0601
[11] 曹清林，楊玉萍，沈世德．雙支點(diǎn)六連桿打緯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J]．南通工學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，10．
[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(zhǎng)
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(jí)題目審核
各系系主任
2012.10.09-2012.10.15
教學(xué)委員會(huì)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(zhǎng)、學(xué)生線
2012.10.16-2012.10.22
學(xué)生選題
各系系主任、各班班長(zhǎng)
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(duì)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(huì)、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(huì)、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(píng)語，評(píng)出成績(jī)；評(píng)議小組分組審閱，寫出評(píng)語，評(píng)定成績(jī)
指導(dǎo)教師、各系評(píng)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(píng)語及成績(jī)
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(jī)綜合評(píng)定，上報(bào)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)
教學(xué)委員會(huì)
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(zhǎng)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(jí)
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(jī)：
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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(shì)(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(cè)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。可見織機(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(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。
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(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。
（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(zhǎng)，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(jiǎn)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(jiǎn)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(hào)劍桿打緯機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhǎng)短是以牽手長(zhǎng)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(jiǎn)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(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(zhǎng)，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%[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(zhǎng)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(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(zhǎng)，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(cè)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(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[4]，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[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(duì)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(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。
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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(shí)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(jí)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(zhǎng)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(shí)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)軸與ao線的夾角)、四根桿件的長(zhǎng)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(zhǎng)和δ ，δ角由四桿桿長(zhǎng)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(duì)該類型機(jī)構(gòu)有過研究和專利申請(qǐng)[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
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