非圆齿轮行星轮系引纬机构的反求设计与仿真分析开题报告.doc

浙江理工大学本科毕业设计（论文）开题报告班级机械设计制造及其自动化09(4)班姓名蒋程强课题名称非圆齿轮行星轮系引纬机构的反求设计与仿真分析开题报告目录1选题的背景与意义1.1国内外剑杆引纬机构研究现状及发展趋势1.2非圆齿轮的发展及研究情况1.3剑杆引纬机构的研究意义2研究的基本内容与拟解决的主要问题2.1研究的主要内容2.2拟解决的主要问题3研究方案、可行性分析及预期研究成果3.1研究思路方案3.1可行性分析3.1预期研究成果4研究工作计划参考文献（开题报告全文附后）成绩：答辩意见（从选题、任务工作量、质量预期、可行性等几个方面）答辩组长签名：年月日系主任审核意见签名：年月日非圆齿轮行星轮系引纬机构的反求设计与仿真分析蒋程强（机械设计制造及其自动化09(4)班I09660210）1选题的背景与意义纺织是人类社会最古老的一个生产部门，它与我们的生活息息相关。随着农业的发展和手工编结技术的提高，纺织技术出现并发展起来。随着工业技术的提高，织机以其纺织速度快、产品质量高等优点逐渐取代原始纺织手段开始迅速发展起来。其中的剑杆织机就是广泛被人们所接受的一种。自1963年汉诺威国际纺织机械展览会首次展出了商业性剑杆织机以来，随着新材料和新技术的广泛应用，这种织机的工艺性能日趋完善。到80年代末，剑杆织机已进入了全盛时期。用剑杆织机加工织物的范围，从中厚织物发展到轻薄织物，从服装面料发展到装饰和产业用织物，由单层织物发展到毛圈及双层起绒织物，从狭幅发展到4.6m的阔幅，由低速发展到高速。现今剑杆织机的最高入纬量已突破1100m/min，纬纱的选色从单色发展到最多达16色(德国Dornier剑杆织机)。这是其他几种无梭织机所不可比拟的1。剑杆织机它是利用往复移动的剑状杆将检口外因定筒子上的纬纱引入梭口，与有梭织机相比，它的入纬串高，织物质量优，机器噪声低，劳动生产率高。剑杆织机引纬过程纬纱始终受到剑头的积极控制，可适应强捻纬纱的织造，不会出现纬纱的退捻和纬缩疵点。剑杆引纬具有极强的多色纬纱织造功能，能十分方便地进行多色任意换纬，并且选纬(换色)运动对织机速度不产生任何影响，在装饰织物加工、毛织物加工和棉型色织物等加工中都得到了广泛使用2。1.1国内外剑杆引纬机构研究现状及发展趋势剑杆引纬机构是剑杆织机的五大核心机构之一，它将纬纱引入梭口，形成织物所需的纹理。能保证引纬失误少，可靠性高，可以实现对许多引纬比较困难的纱线进行引纬，其制织品种的适应性极其广泛，同时剑杆织机的门幅宽，因此剑杆织机成为应用最广泛的一种无梭织机。现代织机在适应高速、高效的同时，对引纬机构的性能要求越来越高，引纬机构设计的好坏直接决定了整机性能的优劣3。正因为剑杆引纬机构在剑杆织机中的重要作用，国内外许多纺织领域内的学者都对其进行了研究，并取得了许多的成果。目前，在国内外市场上出售的剑杆织机引纬机构主要有以下几种：共轭凸轮引纬机构，如图1-1所示，该引纬机构有一个自由度，由共轭凸轮、连杆机构和轮系组成。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刚性连接的圆柱齿轮2作往复摆动。最后经过定轴轮系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。这类机构很容易满足引纬要求的运动规律，其剑头运动规律在理论上可按照任意曲线要求来设计3。该机构的性能取决于共轭凸轮的设计，但凸轮廓线加工精度要求相当高，制造难度大，如存在误差就易产生磨损冲击和振动加剧，影响正常的织造。图1-1共轭凸轮引纬机构变螺距螺旋传动引纬机构，如图1-2所示，主轴带动曲柄AB，经过连杆BC使滑块型螺母C产生往复运动，螺母C与螺杆1形成螺纹副，带动螺杆转动，从而带动螺杆轴上的剑轮2传剑。这类机构结构简单，传动链短，结构紧凑，交接条件好，但传动效率低，而且变螺距螺旋副的加工也很困难3。图1-2变螺距螺旋传动引纬机构差动轮系连杆机构传动的引纬机构，如图1-3所示。周转轮系的轴心O为筘座脚CO的摆动中心，AO1B杆的转动经连杆分别传递给杆DO和筘座脚。DO的角速度w1即为周转轮系内齿轮1的角速度，CO的角速度w2为周转轮系转臂的角速度。在w1和w2作用下，中心轮2以合成速度w3作往复摆动，通过圆锥齿轮系(4、5、6和7)带动传剑轮83。该机构能很好的改善交接纬时纬纱张力变化大或纬纱松弛导致交接失误的现象，但是传动路线长、结构过于复杂。图1-3差动轮系连杆机构传动引纬机构空间四连杆引纬机构，如图1-4所示，2为织机主轴，由曲柄1、叉杆3和摇杆4组成的球面曲柄摇杆机构，通过连杆5带动扇齿轮6，驱动剑轮7。但其引纬运动规律设计灵活性不如平面六连杆送纬、四连杆接纬机构3。图1-4空间四杆引纬机构电子引纬机构，如图1-5所示，这类引纬机构是机械电子技术结合的产物，是伴随着电子技术和控制技术的发展而提出的一种新的引纬方法。这类机构核心技术是伺服电机的控制4。另外，与此相似的还有一种电磁控制5机构。这类引纬方法的优点在于机构结构简单，能最大程度消除机械部件转动惯量带来的不良影响。通过改变引纬控制器中数据，可实现剑杆织机引纬运动规律的可选择性，满足和提高织机对不同纬纱的适织性能，进一步增强织造多品种织物的能力，提高织机的自动化水平3。不过这类机构对电子技术的要求较高，目前，该技术还没有获得普遍的推广和使用，尚处于实验改进阶段。图1-5电子引纬机构随着技术的不断革新，机械和电子的联系越来越紧密。引纬机构以后的发展也可能会逐渐的与微电子相结合，使我们对引纬运动的控制能够更加随心所欲。1.2非圆齿轮的发展及研究情况以上是国内外部分的剑杆引纬机构的研究成果。在这里我们尝试一种新的引纬机构非圆齿轮行星轮系引纬机构。一对互相啮合的非圆齿轮，当主动轮作匀速转动时，从动轮便作一定规律的变角速运动，非圆齿轮可使工作机构具有变速运动，能协调工作机构的循环周期。利用非圆齿轮机构与连杆机构串联组合，能获得等速或所需的运动规律6。而要实现剑杆的往复运动需要多个齿轮组成非圆齿轮行星轮系才能实现。由于非圆齿轮的特性，当输入轴以匀角速度朝一个方向连续转动时，通过非圆齿轮轮系，输出轴的回转方向和转速都可能改变，因而有可能设计出输出轴作连续单向转动的、间歇转动的以及往复摆动的机构7。2O世纪40年代开始，由于当时机械制工业的发展，对传动机构的要求愈来愈多样化、复杂化，已有的齿轮传动或其它传动机构很难满足需要。为了实现变传动比传动，人们突破了传统圆齿轮的局限而发明了非圆齿轮8。过去这种齿轮的加工较麻烦，以致影响了它的应用9。但是非圆齿轮与连杆机构、凸轮机构相比，具有较大的优越性尤其是它适用于高速旋转机构和能实现连续的单向循环运动。所以，人们在加工非圆齿轮方面动了不少脑筋，目前，加工非圆齿轮的方法很多，有滚齿、铣齿、插齿、剃齿以及刨齿等等。尤其是数控机床取得了较大的发展，这种齿轮的加工问题已得到了很好的解决10。非圆齿轮齿廓一般都可以用圆形渐开线插齿刀或直廓圆注滚刀在数控插齿机或数控滚齿机上加工出来11。1.3剑杆引纬机构的研究意义以上的一些引纬机构，共轭凸轮因其本身较好的特性应用是最为广泛，但是在加工制造方面却有所欠缺。本设计在使用过程中能较好的继承共轭凸轮的优