【正文】 設計中學到了很多以前沒有涉及到的知識，這對我以后的工作是很有好處的也讓我明白了：做任何事情都要有熱心、有耐心、有恒心。我認為我還是認真的完成了老師的要求的，并達到了自己所要達到的目的的。因此，在此次設計中，我對劍桿織機的引緯原理進行了一次比較系統(tǒng)的了解和認識。同時也要對機構(gòu)的各項設計過程進行逐一的說明，并在老師的要求下，對我所設計的機構(gòu)用A0圖紙表達出來。 設計總結(jié)作為一個要有所作為的大學生，我們應該具有一定的創(chuàng)新能力。使其強度達到我們的設計要求，并進一步的保證劍帶的使用性能，而且使劍帶也滿足機構(gòu)運動的要求，從而，證明我們選擇的材料的方案是可行的。而傳劍輪我們則可以采用強度和韌性極佳的碳素塑料，在同樣的條件下，碳素塑料達到我們所設計的要求，而且進一步的減輕了機構(gòu)本身的重量，為以后我們進一步的提高機構(gòu)的運動速度打下好的基礎。而想傳劍輪以及分板這樣的構(gòu)件，我們可以選用同等條件下的合成塑料。因此，在不必用鋼結(jié)構(gòu)的場合，我們就得考慮其他方面同等級的材料了。而直齒輪、直齒圓錐齒輪、錐齒輪軸，我們則選用具有更高強度要求和韌性的40Cr，并經(jīng)過表面調(diào)質(zhì)處理，淬火處理，使其表面接觸強度極限達到700MP，表面彎曲強度極限達到500MP，從而更好的使其傳動性能提升，而保證齒輪的精度等級達到8級精度。而像軸、支座、直齒輪、錐齒輪及錐齒輪軸等構(gòu)件，就要求材料有更高的強度和韌性。而這些機件大多也只有幾個或沒有表面對表面粗糙度有很高的要求，所以這些構(gòu)件我們大都采用鍛造和鑄造的方式進行加工，經(jīng)過很簡單的加工方式即可以得到我們所要的機件，而且不必進行熱處理工藝，在適當?shù)臅r候，也可以使用一些淬火、正火工藝即可。因此，下面的文章我門分們別類的介紹以下個機件的材料的選取。我們所要設計的機構(gòu)構(gòu)件比較來說很重要的有如下幾個：基板、座架、劍帶、傳劍輪、支座、導向鉤、分板、連桿、軸、直齒輪、錐齒輪等，對于以上的機件，我們對它們所應具有的性能要求是不同的。我們不得不在這里說明的是我們求解的是錐齒輪的模數(shù)，而對與錐齒輪的求解我們用當量模數(shù)，但是，可以預見的是齒輪的當量值和實際值相差不大，故在這里我們按直齒輪的方法計算模數(shù)。P=dmin= 直齒圓錐齒輪的設計 選定錐齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)1 根據(jù)引緯機構(gòu)傳動鏈的特點，選用直齒圓錐齒輪傳動；2 根據(jù)工作強度要求，我們確定齒輪的等級為9級精度；（GB10095—88）3 材料的選擇 由表10—1我們可以選擇錐齒輪的材料均為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；4 選擇齒輪齒數(shù) 因為換向機構(gòu)在引緯機構(gòu)里只是起到換向的作用，所以齒數(shù)可以定為20 即Z1=Z2=20。圖14所示，我們的傳動軸就是這樣的，其可以滿足我們在設計引緯機構(gòu)中所要求的傳動因素，但是否可以這樣的設計，則要求我們進一步的檢驗了，但是由于我們進行的是測繪設計，其各種參數(shù)不能明確的確定所以，在這里我們不進行其力的分析和強度的計算。圖35 軸的結(jié)構(gòu)設計第六段也為軸承的定位軸，所以其長度要受到軸承的定位影響，軸徑為20mm，長度設計為24mm，滿足軸承和錐齒輪的定位因素。從第三段開始，到第六段都在軸筒內(nèi)，由于第四、五段沒有負載，在減輕重量的意見下，我們把這里的一段軸設計為兩段，根據(jù)《機械設計》上的說明我們可以知道軸的軸肩的變化不可以大于16mm，這樣容易導致軸的斷裂，所以，第四段的軸徑為24mm，第五段為28mm。第三段我們在設計中規(guī)定它用來支撐軸承，由于外圈的軸筒和最小軸徑的限制，我們選取的軸承的外圈為40mm，內(nèi)圈為20mm的特輕系列的軸承，因此第三級的軸徑為20mm。經(jīng)過在《機械設計課程設計指導書》上的查找可以知道軸上多一個鍵槽的話，那么軸徑要增加7%，所以我們可以其最小軸徑大約可以確定為10mm，又由于它是用來懸掛直齒輪的，而直齒輪的寬度為60mm，為了減少整個機構(gòu)的重量, 保證引緯機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)，所以齒輪掛在洲上的長度實際上只有10mm，因此我們設計的第一段的軸長度可以為30mm。所以我們就在下面的方案中確定軸的個軸肩值。在這里，我將各個軸肩的作用進行說明：左邊第一級是為懸掛和扇形齒輪嚙合的直齒輪，第三級是為支撐軸承的，第二級是為懸掛軸筒蓋；而在右邊的第一級是為懸掛錐齒輪的，而第二級是為軸承的支撐準備的。經(jīng)過分析軸的材料為45號鋼，則查《機械設計》第15章第352頁的表15—3可以知道A0=112 ，所以我們可以求得我們在傳劍機構(gòu)的輸入端的功率；我們知道從劍桿織機的動力源到達傳劍機構(gòu)的輸入端要經(jīng)過皮帶輪傳動，凸輪機構(gòu)傳動，四連桿機構(gòu)傳動，聯(lián)軸器傳動，軸承的傳動，這些機構(gòu)的傳動都有一定的效率。 在軸的最初設計中，我們要確定軸的最小的軸徑。其設計方案如下：要設計的軸為此引緯機構(gòu)中最重要的構(gòu)件，輸入端與直齒輪連接，輸出端與錐齒輪相連。而且我們的這些結(jié)構(gòu)又要受到軸筒的限制，使其不能任意的選擇尺寸。但是，作為一個傳動件來說，它又不得不考慮在結(jié)構(gòu)的合理性。所以我們要將軸的設計在這里著重的提及。所以在這里不得不提到。所以我們可以把劍帶設計為如圖34所示的結(jié)構(gòu)：圖34 劍帶的結(jié)構(gòu)示意圖 劍帶的動態(tài)變化在考慮到的尺寸設計方案中，劍帶在運動中由于速度的高速變化而產(chǎn)生動態(tài)伸長，此在設計中我們不得回避這樣的變化對我們的設計目的的影響。表34 劍帶的設計尺寸參考表機型 劍帶齒孔尺寸（mm） 劍帶尺寸（mm） 孔 距 孔 寬 節(jié) 距 厚 寬TP500*120***C401S***GTM60****所以我們可以明確地得到的結(jié)論是：傳劍輪和劍帶的設計尺寸是完全正確的。為了不發(fā)生上述情形，就要求劍帶滿足一定的條件：設定傳劍輪的齒頂圓直徑為D，齒根圓直徑為d，圖33 撓性劍帶傳動示意圖那么其不發(fā)生碰撞干涉的條件是劍帶AB的相應的不變形中心 ab則必須滿足以下條件： (31)式中的等于符號只是理論上的計算值，而在實際的運用中我們一般是要采用大于符號的。在圖33劍帶傳動的過程中，為了保證劍帶能很好的緊貼傳劍輪，一般的情況是在劍輪上安放壓板（其形狀可以參照A3圖），這樣做的話就會使劍帶進入或脫離劍帶孔的時候，就可能形成相互碰撞的干涉現(xiàn)象。）傳劍輪作擺動式回轉(zhuǎn)時，形成劍帶的往復直線運動。如圖33所示，在傳動過程中，既有齒根部分和劍帶孔壁的接觸（如圖33上的M、N點）的齒的嚙合傳動，又有劍帶和傳劍輪的內(nèi)表面接觸的摩擦傳動。同時，為了滿足設計要求中的第二點，所以我們對傳劍輪的結(jié)構(gòu)設計如下圖32所示：圖32 傳劍輪的結(jié)構(gòu)示意圖 引維機構(gòu)中劍帶的尺寸設計 劍帶的尺寸設計在劍桿織機上，劍帶和傳劍輪的配合傳動是一種非常特殊的帶傳動。傳劍輪的結(jié)構(gòu)和我們見過的齒形帶輪的形狀很相似，但它要在如下幾個方面滿足整個引緯機構(gòu)的設計的要求：要達到劍桿織機的劍頭動程最大值所要求的最大吃根圓直徑，以使劍桿織機能達到織造所要求的筘幅范圍；要使劍桿織機的運動速度得到最大限度的提高，就必須在相同的直徑的結(jié)構(gòu)中，采用相對簡潔的結(jié)構(gòu)設計和選擇很有韌性、材質(zhì)又輕的材料；要有一定長的壽命、易于維修；當然在劍桿織機的設計中，現(xiàn)代的設計都采用前人所擁有的一些經(jīng)驗，而不是來源于一些死的公式。但在這里我不給予論述。當然在這里的錐齒輪Z錐齒輪Z傳劍輪3都是起著一定的放大作用，由于扇形齒輪的2的齒數(shù)于直齒輪的齒數(shù)來說，是很大，所以在經(jīng)過了錐齒輪Z錐齒輪Z傳劍輪3這三級的傳動后，在劍帶上的線速度是很大的，這也滿足了劍桿引緯的速要求。同時，與劍桿織機的主軸相連接的共軛凸輪的外輪廓線是要求這種劍桿織機的工作要求所決定的，即劍頭的運動規(guī)律所決定,但在這里我不給予論述。其設計原理圖的結(jié)構(gòu)示意圖如圖31：當然在我的設計中，我將不涉及到共軛凸輪打緯的設計內(nèi)容，主要是對后面的傳劍機構(gòu)的設計進行進一步的論證，下面就是機構(gòu)的運動分析：共軛凸輪1使剛性角形桿H1AH2作來回的擺動，以使和H1AH2連接在一起的剛性擺桿AB有一定的規(guī)律的擺動，通過四連桿機構(gòu)ABCD的驅(qū)動，以及搖桿CD作緊密連接的扇形齒輪2作往復搖擺運動，帶動齒輪Z1來回旋轉(zhuǎn)，這樣有通過同軸的錐齒輪Z2傳動與其嚙合的錐齒輪Z3（Z2和Z3同樣的大?。┎⑼ㄟ^和Z3同軸的傳劍輪3的回轉(zhuǎn)傳動與其特殊嚙合的劍帶4，這樣就完成了我們所預期的劍帶的往復直線運動。改變扇形齒輪上連桿的長度，就可以滿足劍頭的動程的調(diào)節(jié)。因此，在設計中我們更能保證引緯、打緯運動在時間的間隔上的準確性。 設計方案的論證根據(jù)前面章節(jié)對各種劍桿織機的引緯機構(gòu)的設計原理進行分析介紹，使我們明白了由各個機構(gòu)組合而成的引緯機構(gòu)的優(yōu)缺點，同時使我們對諸如四連桿機構(gòu)、六連桿機構(gòu)、共軛凸輪機構(gòu)、變螺距滑塊機構(gòu)以及周轉(zhuǎn)輪系機構(gòu)等等它們在整個引緯運動中所完成的運動，以及它們合成所得到的劍桿的往復直線運動，有了跟進一步的了解。但是，由于這是基于改變機械機構(gòu)的改變，在今天這種高效率的生產(chǎn)中是不適應的，這也是其設計中的一大缺陷。兩劍進足時的負加速度最大，由于鋼帶和劍頭的重量較大，進足時的慣性力很大，這對提高織機的轉(zhuǎn)速是很不利的，所以在本次設計中我們不采用滑塊齒條機構(gòu)?；瑝K齒條的位移為：h=(r+l(l2r2sin2a)1/2r*cosa (27)求導后可得到速度V和加速度a。壓輥隨劍輪同步轉(zhuǎn)動。它的特點是由滑塊齒條機構(gòu)組成。GTM織機的壓劍板上標由刻度線，它指示劍頭的起始參考位置。為了滿足動程調(diào)節(jié)時中央接點不致改變，弧形槽必須這樣設計：在劍頭處于中央的極限位置時，以E點為圓心，連桿EF長為半徑，在扇形齒輪上劃出的圓弧，便是圓弧槽的中心線。引緯機構(gòu)參數(shù)的變化調(diào)整劍頭動程的調(diào)整是通過改變扇形齒連桿FG的長度來實現(xiàn)的。圖28 GTM劍桿織機劍桿的運動曲線圖由此可見，GTM織機劍頭的進、退運動是對稱的，送緯和接緯的運動是同樣的，這給制造和調(diào)節(jié)帶來方便。這是在織機低速運行的條件下的數(shù)據(jù)。劍頭進入梭口再1050時的速度為最大，退出梭口在2550時的速度也時最大。經(jīng)過計算分析得到：送緯和接緯劍頭再1800時得位移最大，Smas=1130mm。引緯運動的結(jié)果分析用解析法求得由輸入軸A傳到扇形齒輪FG后得運動β、β`、β``；再經(jīng)過放大便可得到劍桿得位移S，連續(xù)對時間求導后可以得到速度V和加速度a。它的傳動路線為：由打緯共軛凸輪傳動曲柄AB、空間連桿BC和搖桿CD組成的球面曲柄搖桿機構(gòu)。GTM織機的引緯機構(gòu)雖然緊湊而簡單，但筘幅的增加受到了引緯機構(gòu)的限制，不過280cm的筘幅已能滿足大部分織物幅寬的要求。它的放大機構(gòu)的放大比受傳動和結(jié)構(gòu)的限制，不能太大。在空間球面四連桿機構(gòu)完成主軸和劍輪空間垂直相錯軸線的傳動。在這里應該指出的是，GTM織機不強調(diào)交接轉(zhuǎn)角差，也可以進行正常的織造。通常，送緯劍動程略大于接緯劍的動程，在中央偏接緯側(cè)交接緯紗。在63時，送緯劍頭應該位于前部第一導鉤位置；接緯劍在62時，劍頭尖位于后部第一導鉤位置。在最大幅寬的情況下，每側(cè)劍桿動程可以調(diào)小400mm。設筘幅為L，織物外空動程為H，交接動程為d，則劍頭的動程S[S≥（L/2+H）]兩劍頭的初始位置的距離Sξ[Sξ=2H+L+d]可確定。對劍桿引緯的參數(shù)的調(diào)整1.劍頭的初始位置 它是通過改變劍帶和傳劍輪的嚙合位置來實現(xiàn)的。設劍桿的運動規(guī)律是動程S、速度V、加速度a,扇形齒輪的分度圓半徑為R。 2500≤Φ≤3600時，a= 1100和a=2600附近時，有正和負的最大速度峰值。從前止點起，當0≤Φ≤1100時，劍頭加速度a0。所以我們在這里是主要討論劍頭的運動狀態(tài)。共軛凸輪的輪廓線根據(jù)所需要的劍頭的運動規(guī)律設計。共軛凸輪1使剛性角形桿H1AH2作往復擺動，擺桿AB和桿H1AH2剛性連接，通過四連桿機構(gòu)ABCD驅(qū)動與搖桿CD剛性連接的扇形齒輪2作往復擺動。 SM92織機引緯機構(gòu)引緯機構(gòu)的機構(gòu)和傳動原理SM92劍桿織機的引緯機構(gòu)的原理示意圖如圖25所示，它采用分離筘座，故打緯和引緯不存在直接的傳動聯(lián)系，引緯機構(gòu)為一個自由度，有共軛凸輪和連桿機構(gòu)組合而成。應該指出地使本機在非滿織造條件下，劍桿進足時加速度不能為0，加速度數(shù)值地大小取決于筘幅變化的大小，筘幅減小越多，劍桿進足時加速度數(shù)值越大。 圖24 C401織機劍桿運動實測曲線圖劍桿進足時加速度為0的優(yōu)點是在交接緯紗時可以使劍帶無慣性伸長，接緯劍、送緯劍相對速度小，有利于穩(wěn)定可靠地交接緯紗，這使靠變螺距設計來達到地。劍桿運動的實測曲線如圖24所示，從圖中可以看到劍桿進足是的加速度為零。設劍桿位移S為： S=D`*θ/2 （22）于是最終可以由S=D`*F[f（α）] （23）對時間求導后便可以得到劍桿的速度和加速度。引緯機構(gòu)的基本參數(shù)尺寸是：曲柄AB的長度為120mm，調(diào)節(jié)曲柄的長度可以劍帶所需要的動程；雙連桿BC為340mm；劍輪的分度圓直徑D`，偏距e為15mm；螺桿的中徑d為46mm左右，平均螺距h 為96mm左右。主軸通過同步帶直接驅(qū)動曲柄，經(jīng)過雙連桿使滑塊型螺母產(chǎn)生往復運動，螺母內(nèi)由兩對滾子與螺桿的螺旋面相嚙合，形成螺旋副。 C401織機引緯機構(gòu)引緯機構(gòu)的機構(gòu)和傳動C401織機采用變螺距引緯機構(gòu)來完成空間兩垂直相錯軸線的傳動，具有傳動鏈短、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小的特點。圖22 TP500織機引緯機構(gòu)傳動路線