HQ3620旋转式电子多臂机共轭凸轮运动规律分析及设计
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附件二：浙江理工大学本科毕业设计（论文）文献综述报告班 级09机械设计制造及其自动化（4）班姓 名林天锦课题名称HQ系列共轭凸轮反求及设计软件开发文献综述报告（包括国内外本课题及相关研究的现状、分析及参考文献目录，理工类要求不少于2000字）目录1 前言2 国内外多臂机研究现状3 多臂机发展趋势4 国内外共轭凸轮研究5 凸轮运动规律及设计方法6 总结参考文献指导教师审批意见签名： 年 月 日HQ3620旋转式电子多臂机共轭凸轮运动规律分析及设计(09机制4班 B09300416)1.前言随着社会的进步和文明的发展，人类的土活层次不断提高，对衣着的审美感和舒适感的要求也在提高，能否生产出优反的纺织品的根本保证是高性能的纺织机械，因此纺织机械的不断发展是人类墓本需求之一的衣着要求发展的必然结果。纺织业作为国民经济中的重要部门，对国家经济的发展有着巨大的影响。其中控制左右纺织产品产量和质量的直接作用者纺织机械，一直以来都被视为促进纺织企业发展、提升纺织产业国际竞争力的关键因素。多臂机作为纺织机械中的一种重要纺织配套装备，在提高纺织产品生产效率和提升纺织产品质量上都起到了至关重要的作用。而共轭凸轮对多臂机有着重要的影响。图1 纺织机械2. 国内外多臂机研究现状Hattersly(哈特斯莱)在1867年研制成功第一台多臂机（复动式半开口梭口），一般称之为Keighley(凯莱)多臂机。此后的近百年时间内，虽然不断进行改进，但没有突破性的技术进展，直至上世纪50年代这种情况才开始改变【1】。目前，瑞士的Staubli2公司是多臂机生产领域里最大的赢家，其在多臂机的研制上主要经历以下几个阶段：5060年代，典型产品型号为100型、200型、和300型；70年代，典型产品型号为550系列、1200系列、和1400系列（首次转换为旋转式）；80年代至今，典型产品型号为2200系列、2500系列、2600系列3和2800系列。 基于现代电子和计算机相关技术的发展要求，我国在借鉴国外多臂机技术基础上，努力开发适应现代织物织造要求的先进产品，当前走在前沿的最具代表性的主要生产织造厂有以下几家：1、 常熟纺织机械厂有限公司己成为国内最大的各类织机用系列多臂装置提花装置、凸轮开口装置的专业制造和研发企业。该公司经过滚动式的技术改造，装备水平在国内同行中处于领先，现在已经具有年产十万台多臂开口装置的生产能力。2、 浙江新昌鹤群机械有限责任公司生产的“鹤群”牌多臂机系列产品在国纺织行业中有很高的知名度，其生产的GT221/8, GT2003, GD618等多臂装置系列产品以及ZRB561折入边装置系列产品都是国内最具典型的。3、 江苏牛牌纺织机械有限公司是一家国家高新技术企业，创建于1988年，主要从事各种无梭织机开口装置的研发、生产、销售。目前己发展成为国内最大从事喷水织机、喷气织机、剑杆织机开口装置专业研发和生产基地之一，年产系列积极式凸轮开口装置、高速智能化多臂开口装置达两万台。【1】图2 多臂机3.多臂机发展趋势随着计算机技术和电子技术的发展，结合新的机构设计理论和相关辅助软件的应用，多臂机的发展方向可以按照以下趋势发展: 1.高速化是多臂机一直追求的发展目标。Staubli公司新开发的550系列和2600系列机完全突破了H氏机的框框，如今把多臂机的机速提高到了IOOOr/min以上，已能适应目前的织造要求，但为满足未来发展目标仍需不断突破，比如当前更高速的织机转速需要达到1200r/min以上。2.电子化技术的融洽引进对多臂机在运行和控制各方面起到直接重要作用，改善工人劳动强度和提高产品质量都有不可或缺的作用。3.扩大单一机构产品适应性，把单一产品推向外能化，降低因产业织物和特种织物的不断更新而频繁换用各种产品的复杂性，使单一产品朝向多功能化方向发展。能否设计出结构简单紧凑，运行稳定和适应轻重不同的织物是多臂机永远追求的目标【1】。4.国内外凸轮机构及其设计在欧美各国，凸轮机构的研究从单纯的运动分析到动力学研究，从经验设计到优化设计，从手工加工到CAM发展，很多学者为此做出贡献。三十年代，主要的研究分析对象是低速凸轮机构的运动规律。至四十年代，凸轮机构的研究从经验设计过渡到有理论依据的动力学分析和运动学。六十年代，出现了比较完整的运动规律设计， Tesar在其著作中对高速凸轮机构中采用的多项式运动规律做了详细的论述。八、九十年代，J.Angeles、S.K.Saha等学者先后发表了多篇有关凸轮机构优化设计方面、凸轮振动和动态响应等动力学性能方面的论文2。后来多种仪器，如高速摄影机、动态应变仪和加速度分析仪等的应用，促进了高速凸轮的动力学研究。此外，日本也特别重视凸轮机构的研究，不少专家学者和凸轮制造公司为此做出贡献。精密间歇机械凸轮分度器专业生产厂家株式会社三共制作所（SANKYO），对凸轮有50年的研究、开发、生产的历史。山梨大学牧野洋教授研发了几乎包括全部凸轮曲线的三角函数通用凸轮曲线。日本学者注重将研究成果应用到实际产品的开发中，重视凸轮机构与电子技术的结合，拓宽了凸轮机构的应用范围。我国对凸轮机构的研究有多年的历史，自80年代以来取得较大的成果：1983年全国第三届机构学学术研究会上，仅8篇有关凸轮机构的论文。至1988年第六届会议，已经增加到20篇。1990年第七届会议，论文数增加至22，并且增加了CAD/CAM等研究方向3。90年代，各大高等院校对凸轮研究做出巨大贡献：如上海交通大学、合肥工业大学等在凸轮理论应用研究方面取得较大科研成果；天津大学关于分度凸轮机构的研究，取得国家自然科学基金的支持；陕西大学因“高速高精度间歇转位凸轮分度机构CAD/CAM”获得陕西科技进步二等奖4。尽管如此，与世界先进国家相比较，我国对凸轮的研究、设计、制造和应用还存在较大的差距，特别是对于共轭凸轮的轮廓曲线设计以及凸轮轮廓曲面的制造。共轭凸轮应根据剑杆的运动特性和动作配合要求来设计，主要采用逆向设计的思维进行凸轮轮廓的设计，然后进行曲线和曲面的功能优化分析5。5凸轮运动规律及设计方法凸轮机构常用的运动规律主要有以下几种：（1）余弦加速度运动规律，又称为简谐运动规律，它的加速度按余弦规律变化，位移按简谐运动规律变化；（2）正弦加速度度运动规律，又称摆线运动规律，它的加速度按正弦规律变化，位移按摆线在纵坐标上的投影规律变化；（3）3-4-5次多项式运动规律，它的位移按3-4-5次多项式变化；（4）改进等速运动规律，这种运动规律中间有一段为等速运动规律，始末两段用其他曲线过渡，一般多用正弦加速度运动规律过渡，可避免冲击；（5）改进梯形加速度运动规律，这种运动规律由5段曲线组成，第一、三、五为正弦加速度运动规律，一般采用Ta=1/8；而第二、四段为等加速度、等减速运动规律；（6）改进正弦加速度运动规律，这种运动规律由三段组成，在行程的中间一段为周期较长的正弦加速度运动规律，而在行程的始末两段为周期较短的正弦加速度运动规律。这样可使行程的始末部分位移变化比较明显，便于制造和检测。同时可使行程中间部分的速度和加速度变化比较缓和，运动学性能更好【6】。凸轮廓线的设计方法有图解法和解析法两大类. 图解法一般采用反转法，按比例作图求解，繁琐且误差较大，工程实际中应用较少，目前采用解析法设计凸轮廓线的一般编程算法为：首先输入参数，然后用循环语句逐一判断其是否在推程、远休止段、回程、近休止段中，接着选择其从动件运动规律并计算位移等数据，最后绘出凸轮廓线 7。国内的凸轮设计和制造技术水平与国外相比还有一定的差距，特别是对于共轭凸轮的轮廓曲线设计以及凸轮轮廓曲面的制造。共轭凸轮应根据剑杆的运动特性和动作配合要求来设计，主要采用逆向设计的思维进行凸轮轮廓的设计，然后进行曲线和曲面的功能优化分析8。6.小结如上所述，凸轮机构可以实现任意不规则运动且动作准确可靠，因而广泛用于操纵、进给等机构。其在多臂机中发挥着重要影响。通过收集各个方面的资料，我已经对多臂机及共轭凸轮有初步的了解，在老师的指导和自己的努力下，不断地学习进步，相信一定会很好地完成这个课题的研究。参考文献1 高大牛. 基于旋转原理的电子多臂机研究D. 2011：1942 张敏. Staubli 电子多臂机原理分析与生产实践J. 中国纺织工程学会3 高卫东，陈晓春，彭耀光. Staubli 2660型多臂机工作原理的分析J.棉纺织技术. 1997,12（25）：7327344 沈细周，陈广. 共轭凸轮在织机上的应用J.机械与电气，2007，（6）:33-345 邹慧君 殷鸿梁.间歇运动机构设计与应用创C.机械工程出版社：2008.132-1416 梁铭，王冠珠，杨建成，周朋飞.共轭凸轮轮廓线的反求设计方法J. 天津工业大学学报，2012，31（4）：76-797 L-I Wu.Calculating conjugate cam profiles by vector epuationsJ. Proceedings of the Institution of Mechanical,2003，(10):1117-11238 王卫东.纺织机械共轭凸轮反求设计研究J.制造业自动化,2012,34,(12):151-1539 张 伟，张文有，李宝栋. Pro/E 环境下凸轮CAD系统的开发J. 机械研究与应用，2007（2）：98-10210 李志刚，罗佑新.matlab在凸轮反求工程中的应用J.机床与液压，2003,6:7711 诸彩琴.织机开口共扼凸轮机构CAD系统的开发D.浙江：浙江理工大学，200812 Jiang Xiuming（蒋秀明）. Analysis and Design of Conjugate Cam Shedding Mechanism with Dual Driving ShaftsJ. Journal of China Textile Universlty，1998,15（1）：57-6013 张小德. SM92剑杆织机引纬机构共辘凸轮的动态设计分析J.机械研究与应用，200
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