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浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述報(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)
文獻(xiàn)綜述（內(nèi)容包括國內(nèi)外本課題及相關(guān)研究現(xiàn)狀、分析及參考文獻(xiàn)目錄，字?jǐn)?shù)不少于2000字）
目 錄
1 前言
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)
3 國內(nèi)外打緯機(jī)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r及研究成果
4 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
（報(bào)告全文附后）
指導(dǎo)
教師
審批
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 前言
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)，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(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)[12]，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，以便有充分的是時(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(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 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。
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)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。
4 總結(jié)
總而言之，我國雖然在打緯機(jī)構(gòu)這方面已經(jīng)有所研究，但其產(chǎn)品大多是中低檔水平。雖然有一些廠家開始生產(chǎn)高檔織機(jī)，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，究其主要原因還是因?yàn)槲覈鴽]有部件的核心技術(shù)，不具有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。所以必須從核心執(zhí)行機(jī)構(gòu)創(chuàng)新開始，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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