剑杆织机引纬机构及其三维仿真.doc

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1、武汉科技学院毕业设计（论文）任务书题目：剑杆织机引纬机构及其三维仿真完成期限：2004 年3月 8 日至 2004年 6 月 12日院系 机电工程系 指导教师 专业 机械设计制造及其自动化 职 称 学生 院（系）主 任 接受任务日期 2003.11.23 批准日期 2004.03.08 一、原始依据（资料）以学校的实验室里的一台由TP500型织机改进来的五大机构联动的剑杆织机为模拟对象，设计一种适合现代生产使用的剑杆织机的引纬机构。本课题是为了在现今激烈的织机市场上，使我们大学生能有立足之地。让我们掌握更牢靠的纺织机电设备的知识，为以后的高效工作打下深实的基础。在设计中，我们尽量的查阅当今先进

2、的设计材料，使我们更能接触到纺织机械发展的脉搏。同时，也让我们知道获得知识的各种渠道。起始数据为电动机的功率为26KW。经我查找资料，现在的五大机构联动的剑杆织机的引纬率最大极限值为1064m/min。二、设计（论文）内容和要求2.1 设计内容在分析现有剑杆织机引纬机构的基础上，结合目前各进口织机的设计工艺，提出了适合我们设计要求的设计原理模型，接下来对设计原理模型进行设计计算，并设计合理的平面布置和技术要求，绘制相关图纸，最后进行简单的三维仿真模拟。2.2 设计要求1 熟悉剑杆织机的工作原理；2 测绘引纬机构各个零件尺寸；3 画出测绘零件的零件图；4 画出装配图；5 用Pre三维仿真引纬机构

3、；6 翻译英文资料；7 编写设计说明书或论文；8 中英文摘要。三、主要参考资料1 陈元甫，洪海沧.剑杆织机原理与使用M.北京：中国纺织出版社，1994.2 陈明.新型织机M.上海：中国纺织大学出版社，1999.3 濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，1982.4 西安交通大学机械原理教研室.机械原理M.西安：人民教育出版社，1982.5 罗圣国，李平林，张立乃.机械设计课程指导书M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989.6 罗洪田.械原理课程作业指导书M.北京：人民教出版社，1964.7 钟建琳.Pro/Engineer典型机械设计.北京：机械工业出版社，2002.8 濮良贵.

4、机械零件M.北京：高等教育出版社，19629 机械设计手册联合编写组.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，198310 吴宗泽.机械结构设计M.北京：机械工业出版社，1988.四、同组设计者 叶伟松 周明星设计（论文）进度计划表序号起止日期计划完成内容实际完成内容检查日期检查人签名12003.11.232004.03.10查找文献查找文献22004.03.102004.04.15写开题报告写开题报告32004.04.162004.04.30零件的测绘零件的测绘42004.05.12004.05.10绘制Pro /E三维图绘制Pro /E三维图52004.05.112004.05.16电脑绘制

5、零件图电脑绘制零件图62004.05.172004.05.31画装配图画装配图72004.06.012004.06.09写说明书写说明书指导教师批准日期 年 月 日 签名注：1.本任务书一式两份，一份院（系）留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。2.“检查人签名”一栏和“指导教师批准日期”由教师用笔填写，其余各项均要求打印，打印字体和字号按照武汉科技学院毕业设计（论文）规范执行。毕业设计（论文）开题报告课题名称剑杆织机引纬机构及其三维仿真院系名称机电工程系专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名胡森川指导教师张智明（内容包括：课题的意义，所属领域的发展状况，本课题的研究内容、研究方法、研究

6、手段和研究步骤以及参考书目等。）一、 课题的意义随着比较优势显现和政策支持，我国成为世界纺织品生产基地的趋势不可逆转，目前原料价格上涨、纺织品销售疲软，只会增加纺织企业对无梭织机的可选择余地，国产无梭织机面临更严峻的挑战。剑杆织机从1998年开始，国外剑杆织机转速达到600转分以后，不再片面追求高速化，各家将重点放在研究剑头交接技术、无导钩自由飞行技术、信号传输和智能自控技术等方面，目的是进一步提高织造质量和品种适应性。目前国内剑杆织机的生产能力以转速230转分以下为主，生产转速在300转分以上剑杆织机的企业有必佳乐（苏州）、上海中纺机、浙江泰坦、江苏高淳、经纬（榆次），速度超过400转分的剑

7、杆织机尚处于中小批量试验阶段。这是一个很严峻的现状，做为中国的一个机械设计人才有必要有为纺织机械方面的设计进步做出一定的成绩。因此在现代的大学生中，培养有实际的纺织机械设计知识的人才是很中要的。本次毕业设计，我们才用一个比较适合潮流的设计方法，简单的对剑杆织机的引纬机构的传剑机构进行测绘设计。在前人的基础上，对纺织机械的运作有一个全新的认识。同时，为别人在以后的研究中，可以获得一定的实物资料。二、 所属领域的发展状况20世纪最后15年，电子计算机引入织机，微电子CAD-CAM体系得到广泛应用，使微电子技术、信息传递技术与织造技术形成完美的结合，许多电子装置及系统与织机的结合成为剑杆织机的组成部

8、分，尤其是微电子技术在剑杆织机上的广泛应用，包括引纬技术等。一些引纬元件大为改进，体积小巧、重量又轻。由于微电子技术的广泛应用，使剑杆织机的速度及引纬率大大提高。在各种引纬方式中，如片梭引纬、剑杆引纬、喷气引纬及喷水引纬系统中，剑杆引纬速度除喷气引纬外也是很高的。20世纪后50年剑杆织机取得显著进步，特别在1995年米兰及1999年巴黎展览会上，向世界展示了最新型的高科技剑杆织机。1963年至1999年间，剑杆织机在国际纺织机械展览会上展出时的运转速度及引纬率有很大的变化。如柔性剑杆织机引纬率从1963年的315m/min上升到1999年的2000m/min；转速从1971年的200r/min

9、上升到1999年的800r/min。刚性剑杆织机引纬率从1963年的400m/min上升到1999年的1300m/min，转速由1971年的300r/min上升到1999年的650r/min。舒美特（Somet）、泽尔、毕佳乐、万特斯、多尼尔及津田驹等公司的产品的速度提高比较显著，国产剑杆织机的速度已达到504r/min。 努力提高织机的产量及运转性能、提高织造效率及产品质量，是机器制造商为参与世界竞争的奋斗目标。剑杆织机不仅速度及引纬率有很大提高，而且织机幅宽也增加较快，经过多年的努力改进，剑杆织机的速度及引纬率已大大超过片梭织机，但幅宽尚不能与片梭织机相比拟。舒美特的柔性剑杆织机引纬率约在

10、753m/min-1245m/min之间，幅宽为150cm-370cm，而到1999年时引纬率已达到900m/min-1525m/min，幅宽为150cm-350cm。1991年毕佳乐的剑杆织机引纬率为78m/min-1023m/min，1999年时则达到835m/min-1330m/min，幅宽为128cm-312cm。 全世界主要生产剑杆织机的厂家，包括中国在内约有18家公司，目前大多生产柔性剑杆织机。更为突出的进步是新型剑杆织机已完全实现了电子计算机技术、传感技术、变频调速技术与织机机械的完美结合，使剑杆织造技术步入了一个崭新的水平。新型剑杆织机自动化水平主要表现在下述12个方面：1、自

11、动去除纬向疵点；2、自动寻纬；3、电子送经、电子卷布； 4、自动启动标记防护装置；5、自动控制正、反转速度；6、自动落布；7、自动包装供应系统；8、自动开启均匀控制系统；9、电子纬纱制动系统；10、自动张力补偿；11、自动改变纬密；12、电子选纬系统。预计未来剑杆织机的转速及引纬率可能还会有所提高，但更重要的是自动化水平进一步提高，使剑杆织机更加现代化，主要表现在自动化调节及更加精确的开口大小的设定。 纵观当代无梭织机的发展状况，由于喷气织机速度提高的幅度很大，转速可达到2000r/min，引纬约在3000m/min，并实现了阔幅，品种适应性由于幅宽加大、多色选纬、电子多臂、电子提花等技术实施

12、也大大提高，因此喷气织机将会在无梭织机中居领先发展地位。由于剑杆织机是机械引纬方式，因此，速度赶不上喷气织机的发展，但自动控制水平由于电子计算机等微电子技术的应用，具有一定的发展潜力。而片梭织机因速度较低、占地面积及用工都与喷气织机有较大的差距，但由于具有独特的性能，今后会在一些特殊领域里得到进一步的应用与发展。三、 本课题的研究内容在分析现有剑杆织机引纬机构的基础上，结合目前各进口织机的设计工艺，提出了适合我们设计要求的设计原理模型，接下来对设计原理模型进行设计计算，并设计合理的平面布置和技术要求，绘制相关图纸，最后进行简单的三维仿真模拟。四、研究方法、研究手段和研究步骤国外无梭织机的进步速

13、度加快，智能化、网络化、系列化、高效应性、高可靠性的电子式剑杆织机成为发展的主流。国产剑杆织机跟踪国外先进技术，实现技术的移植和二次开发，开发重点是电子式剑杆织机，重点解决的技术问题是各运动机构实现机电一体，如：电子送经、电子卷取、引纬系统、选纬系统和机电一体化等；解决国产的电子多臂、电子提花装置、电子储纬器、电子选纬器等关键配套件的高速适应性等。同时，运用可靠技术，解决国产高档剑杆织机和喷气织机的一致性和可靠性。从OTEMAS大阪国际纺机展展会展出的无梭织机来看，剑杆织机的设计技术已经趋于成熟短期内难有革命性的技术突破。因此，在本次设计中我们即要跟踪观察现在的纺机的发展状况，又要立足于我们的

14、设计资料，在原有的基础上，我们才有测绘设计的方式，即继承前人的设计方案，又要在前人的设计上有所改进，以达到我们此次设计的要求。所以，我准备在3月8号至3月15号完成设计所要的资料的查找和开题报告的编写；在3月16号至4月15号完成机构的测绘工作；4月16号至5月12号完成Pro /E三维图绘制；5月13号至5月31号完成各零件图和装配图的绘制；6月1号至6月9号完成设计说明书的纂写。五、参考书目1 陈元甫，洪海沧.剑杆织机原理与使用M.北京：中国纺织出版社，1994.2 刘裕暄，陈人哲.纺织机械原理M.北京：纺织工业出版社，1981.3 高卫东.新型织造M.北京：中国纺织出版社，1998.4

15、陈明.新型织机M.上海：中国纺织大学出版社，1999.5 濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，1982.6 西安交通大学机械原理教研室.机械原理M.西安：人民教育出版社，1982.7 中国纺织大学工程图学教研室等.画法几何及工程制图M.上海:上海科学技术出版社,1982. 8 罗圣国，李平林，张立乃.机械设计课程指导书M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989.9 罗洪田.机械原理课程作业指导书M.北京：人民教出版社，1964.10 钟建琳.Pro/Engineer典型机械设计.北京：机械工业出版社，2002.11 戈晓风，王特典.工程材料M.南京：东南大学出版社，2000.12

16、 濮良贵.机械零件M.北京：高等教育出版社，1962.13 机械设计手册联合编写组.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1983.14 吴宗泽.机械结构设计M.北京：机械工业出版社，1988.15 齿轮手册编委会.齿轮手册M.北京：机械工业出版社，1990.16 司徒忠，李璨.机电工程专业英语M.武汉：武汉理工大学出版社，2001.17 王有成.新科技英语M.北京：人民邮电出版社，1997.18 黄远尧，司徒忠.机械英语阅读教程M.北京：机械工业出版社，1997.19 梁德润，郑建德.21世纪汉英词典M.北京：外文出版社，1999.20 商务印书馆. 牛津高介英汉双解词典M.北京：牛津大学出

17、版社，1989.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

18、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ABSTRACTThe rapier loom is one kind of shuttle-less loom, and it adopts gripper-band to stretch the woof. And the main mechanisms consist of five parts: the sheddi

19、ng mechanism, the woof berating mechanism, the filling mechanism, the let-off mechanism and the coiling mechanism. In these five mechanisms, the filling mechanism is much significant, and is also deserved continuously improving and researching. In this thesis we chiefly discuss the mapping and desig

20、n of the stretch rapier of the filling mechanism. And the thesis expounds systematically the principle of the different filling mechanism of the rapier loom. The initial data of the thesis comes from a rapier looms, and the five mechanisms move synchronously and were driven by the same alternative c

21、urrent motor. The motor drives the conjugate cam beating-up that drives a four bar linkage mechanism and a crank rocker mechanism that drive a sector gear as the oscillating transverse motion. The gears motion is transferred by a reverse mechanism and is enlarged by the conveyor rapier wheel. At las

22、t, the rapier-band starts to move speedily as reciprocating straight motion.The conveyor mechanism of the design of the stretching rapier mechanism is most important, and we give the detailed explanation about the design and calculate of the bevel gear of the reverse mechanism.Whats more, we design

23、the three-dimensional entity of the mechanism with the PRO/ENGINEER2000i in order to validate the integrality of the design. Key words：Filling Mechanism; Rapier Loom; Conveyor Rapier Mechanism; Reverse Mechanism; Four Bar Linkage Mechanism; Transmission 目 录1 引 言12 剑杆织机引纬机构总述12.1 新型剑杆引纬机构的分类和特点12.2 不

24、同引纬机构的结构和传动原理分析22.2.1 TP500织机引纬机构22.2.2 C401织机引纬机构42.2.3 SM92织机引纬机构62.2.4 GTM织机引纬机构82.2.5 LT102织机引纬机构103 传剑机构设计的过程论述113.1 设计方案的论证113.2 剑杆引纬中的传剑轮的尺寸设计123.3 引维机构中剑带的尺寸设计143.3.1 剑带的尺寸设计143.3.2 剑带的动态变化163.4 轴的设计163.5 直齿圆锥齿轮的设计193.6 机构材料的选取243.7 设计总结25附录一 非标准件明细表27附录二 标准件明细表28英文资料29中文翻译34参考文献38致谢391引 言新型

25、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

26、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

27、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。2 剑杆织机引纬机构总述2.1 新型剑杆引纬机构的分类和特点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

28、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

29、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

30、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。2.2 不同引纬机构的结构和传动原理分析2.2.1 TP500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2-1 TP500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

31、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O1AEO2FO。六连杆机构由两组四连杆机构O1AO2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2-2 T

32、P500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

33、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。2.2.2 C401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2-3 C401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

34、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 =f()= （2-1） 滑块螺母的行程x和螺杆的摆动转角之间的关系由变螺距方程=F（x）决定。设剑杆位移S为： S=D*/2 （2-2）于是最终可以由S=D*Ff（） （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

35、度为零。毫无疑问，曲柄滑块机构能保证=2是有f（）=0，而变螺距方程的设计也必定使=2使有F（x）=0，从而能保证剑头进足时剑杆的加速度为0。 图2-4 C401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

36、杆时不能通用的。2.2.3 SM92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2-5 SM92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

37、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2-6 SM92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01100时，剑头加速度a0; 11002500时，a0.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

38、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： =（S/R）*（Z2/ Z3）*（Z1/Z扇） （2-4） =（V/R）*（Z2/ Z3）*（Z1/Z扇） （2-5） =（a/R）*（Z2/ Z3）*（Z1/Z扇） （2-6）由、和通过四连杆机构可得到共轭凸轮从动杆的运动规律、和，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

39、。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SS（L/2+H）两剑头的初始位置的距离SS=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

40、，GTM织机不强调交接转角差，也可以进行正常的织造。2.2.4 GTM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2-7 GTM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

41、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、；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255

42、0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2-8 GTM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

43、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。2.2.5 LT102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9 LT102织机引纬机构示意图5压住。压辊随剑轮同

44、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

45、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。3 传剑机构设计的过程论述对引纬机构在我以前的介绍中，我们有了一定的了解，在这一章中我们将对设计所要采用的重要机件的设计进行论证。3.1 设计方案的论证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

46、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

47、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，

48、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、

49、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。3.2 剑杆引纬中的传剑轮的尺寸设计在引纬机构中，为使剑带能往复直线运动，则需要在剑带与换向齿轮机构之间安装一中特殊的转换机构，这就是传剑轮。传剑轮的结构和我们见过的齿形带轮的形状很相似，但它要在如下几个方面满足整个引纬机构的设计的要求：1、要达到剑杆织机的剑

50、头动程最大值所要求的最大吃根圆直径，以使剑杆织机能达到织造所要求的筘幅范围；2、要使剑杆织机的运动速度得到最大限度的提高，就必须在相同的直径的结构中，采用相对简洁的结构设计和选择很有韧性、材质又轻的材料；3、要有一定长的寿命、易于维修；当然在剑杆织机的设计中，现代的设计都采用前人所拥有的一些经验，而不是来源于一些死的公式。所以，在我们的传剑轮的设计中，我们通过参照多种进口剑杆织机的传剑轮的尺寸规格，并通过对实物的测绘，我们选取它的齿根圆直径为240mm，齿高为4mm，那么我们的齿顶圆直径就为248mm，参照表3-1：表3-1 剑轮的设计尺寸参考表机型 剑轮的最大直径（mm） 齿轮尺寸（mm）齿

51、数节距（mm）齿 高齿 宽齿 厚TP500247.23.88.14.17010.87C401S256.64.7714.853323.79GTM306354.77512.69我们进行比较可知，其外形尺寸是在表内的变化范围之内的，所以我可以得到传剑轮的外形尺寸为(如表3-2)：表3-2 传剑轮的外形尺寸节 距 10.87mm齿 宽8mm齿顶圆直径 248mm齿 厚 4mm齿根圆直径 240mm齿 数 70个齿 高 4mm当然这里的设计尺寸我们在剑带的尺寸设计中要进行检验，所以这里我给出的只是传剑轮的设计尺寸。同时，为了满足设计要求中的第二点，所以我们对传剑轮的结构设计如下图3-2所示：图3-2 传

52、剑轮的结构示意图3.3 引维机构中剑带的尺寸设计3.3.1 剑带的尺寸设计在剑杆织机上，剑带和传剑轮的配合传动是一种非常特殊的带传动。剑带上有矩形齿孔。如图3-3所示，在传动过程中，既有齿根部分和剑带孔壁的接触（如图3-3上的M、N点）的齿的啮合传动，又有剑带和传剑轮的内表面接触的摩擦传动。（通常情况下，传剑轮和剑带之间的啮合包角为1200到1800，在节距相等的情况下，轮和带之间无相对滑动，则轮和带的节圆线速度相等。）传剑轮作摆动式回转时，形成剑带的往复直线运动。这样就需要对传剑轮和剑带的尺寸设计进行一定的约束和要求了。在图3-3剑带传动的过程中，为了保证剑带能很好的紧贴传剑轮，一般的情况是

53、在剑轮上安放压板（其形状可以参照A3图），这样做的话就会使剑带进入或脱离剑带孔的时候，就可能形成相互碰撞的干涉现象。为了不发生上述情形，就要求剑带满足一定的条件：在图12剑带传动的过程中，为了保证剑带能很好的紧贴传剑轮，一般的情况是在剑轮上安放压板（其形状可以参照A3图），这样做的话就会使剑带进入或脱离剑带孔的时候，就可能形成相互碰撞的干涉现象。为了不发生上述情形，就要求剑带满足一定的条件：设定传剑轮的齿顶圆直径为D，齿根圆直径为d，图3-3 挠性剑带传动示意图那么其不发生碰撞干涉的条件是剑带AB的相应的不变形中心ab则必须满足以下条件： (3-1)式中的等于符号只是理论上的计算值，而在实际的

54、运用中我们一般是要采用大于符号的。参照表3-1，我们选择齿根圆直径240mm、齿顶圆直径248mm，同时，我们还得用齿高、齿厚的大小来约束剑带对传剑轮的滑动摩擦以及剑带孔在齿根部分的间隙，以减少由于剑带很传剑轮的配合间隙而使剑头动程发生很大的变化，所以我们选择齿宽为8mm、齿高也就为4mm了，这样我们把我们定的参数带入公式(3-1)，则 10这样我们得到了剑带的理论设计参数，而经过我们在实物行的测绘所得到的剑带尺寸如下表3-3：表3-3 剑带的尺寸孔距孔宽节距厚度带宽 6mm 12mm 11mm 2mm 24mm这样我们可以知道测绘所得到的AB值是大于A0B0的，参照表3-4，从表中我们可以看

55、到，设计尺寸满足经验的设计方案。表3-4 剑带的设计尺寸参考表机型 剑带齿孔尺寸（mm） 剑带尺寸（mm） 孔 距 孔 宽 节 距 厚 宽TP5004.750*0.1120*0.110.85-0.05*0.052.5-0.1*0.224-0.10C401S15.50*0.19.30*0.223.70*0.12.7-0.1024-0.10GTM5-0.03060*0.512.7-0.02*0.023-0.1*0.130-0.1*0.1所以我们可以明确地得到的结论是：传剑轮和剑带的设计尺寸是完全正确的。这样判断出我们所选择的参数在理论上的正确性。所以我们可以把剑带设计为如图3-4所示的结构：图3-

56、4 剑带的结构示意图3.3.2 剑带的动态变化在考虑到的尺寸设计方案中，剑带在运动中由于速度的高速变化而产生动态伸长，此在设计中我们不得回避这样的变化对我们的设计目的的影响。对于它对设计的动态变形的数值计算不是我们在本次设计的重点，所以在这里我不做具体的计算，但是，在剑带的材料选取中我们就要考虑到它的存在，要采用拥有较大弹性模量的材料（如碳素塑料），这对整个机械系统是很重要的。所以在这里不得不提到。3.4 轴的设计根据工作要求，我们我们在这里提及的是传剑机构中很重要的一个构件，作为一个运动的连接件，对引纬机构的动力源四连杆机构的摆杆-扇形齿轮所传递的动力经过两齿轮的啮合而后，就通过轴传递给锥齿

57、轮，经过传剑轮而后，就转化为剑带的往复直线运动了。所以我们要将轴的设计在这里着重的提及。作为传剑机构的第一级传动链的联接机件，在设计上来说，轴的结构设计是随我们的需要而定的。但是，作为一个传动件来说，它又不得不考虑在结构的合理性。因此在设计中，我们在设计轴的机构尺寸时不得不考虑以上的几个因素。而且我们的这些结构又要受到轴筒的限制，使其不能任意的选择尺寸。因此我们设计的尺寸就为上图的尺寸标注。其设计方案如下：1.工作转速的确定要设计的轴为此引纬机构中最重要的构件，输入端与直齿轮连接，输出端与锥齿轮相连。经过查证，现代剑杆织机的剑带的线速度最大可达到1060m/min，所以我们可以得到轴的转速为n

58、=1064/（600.248）=71.51r/s。2.最小轴径的确定 在轴的最初设计中，我们要确定轴的最小的轴径。由公式 (3-2)可以得到轴的最小的轴径值。经过分析轴的材料为45号钢，则查机械设计第15章第352页的表153可以知道A0=112 ，又经过设计用的电动机的铭牌可以知道电动机的功率P0为2.6KW，所以我们可以求得我们在传剑机构的输入端的功率；我们知道从剑杆织机的动力源到达传剑机构的输入端要经过皮带轮传动，凸轮机构传动，四连杆机构传动，联轴器传动，轴承的传动，这些机构的传动都有一定的效率，如皮带轮的传动效率为0.94，凸轮机构传动的效率为0.4，四连杆机构传动的效率为0.4，联轴

59、器传动的传动的效率为0.98，轴承的传动效率为0.97。在这里我们的输入功率，从前面的机构原理图可以理想的计算为：P=2.60.940.940.98（0.4）2（0.4）2（0.97）2（0.97）2 =0.0504KW所以我们就可以知道轴的最小轴径为dmin=112（0.0504/71.51）1/3=9.97mm3.轴的结构设计1 如图14拟定的是轴的结构示意图经过我们轴1的设计在理解上的深入，我们现对轴1的设计机构如图所示：如下图我们可以知道轴的全部的结构。在这里，我将各个轴肩的作用进行说明：左边第一级是为悬挂和扇形齿轮啮合的直齿轮，第三级是为支撑轴承的，第二级是为悬挂轴筒盖；而在右边的第

60、一级是为悬挂锥齿轮的，而第二级是为轴承的支撑准备的。这样的设计方案是满足整个机构运转的要求的。所以我们就在下面的方案中确定轴的个轴肩值。2 根据轴向定位的呀求确定轴各段的直径和长度。经过在机械设计课程设计指导书上的查找可以知道轴上多一个键槽的话，那么轴径要增加7%，所以我们可以其最小轴径大约可以确定为10mm，又由于它是用来悬挂直齿轮的，而直齿轮的宽度为60mm，为了减少整个机构的重量, 保证引纬机构的正常运转，所以齿轮挂在洲上的长度实际上只有10mm，因此我们设计的第一段的轴长度可以为30mm。第二段的轴肩的高度，我们可以随意的取定，但为了下面的工作面的选取可以顺利进行，我们去轴肩高为2.5mm，则这一段的轴径为15mm，长度经过测绘的实际值，我们取25mm长。第三段我们在设计中规定它用来支撑轴承，由于外圈的轴筒和最小轴径的限制，我们选取的轴承的外圈为40mm，内圈为20mm的特轻系列的轴承，因此第三级的轴径为20mm。长度上，轴承的宽度为12mm，所以其长度的选取为15mm。从第三段开始，到第六段都在轴筒内，由于第四、五段没有负载，在减轻重量的意见下，我们把这里的一段轴设