（纺织工程专业论文）新型织机凸轮开口机构设计与研究.pdf

学位论文的主要创新点 一、从产品系列化的观点出发，分析了成片经纱控制的凸轮开1 3 装置多工况、 多机种和动作协调性的设计要求，提出了多工况条件下经纱开口装置输入接1 3 的 设计方法和数学模型，确定基本技术参数； 二、分析研究了凸轮开口装置输入接1 3 的传动系统要求和凸轮设计参数的确 定方法，利用变位齿轮的齿轮啮合原理，建立凸轮开口装置适应的织物组织及对 应的凸轮种类与个数的关系模型。 摘要 织机开口机构是控制织机运动五大机构中的关键机构，开口机构工作性能的 优劣，直接影响织机的车速、生产效率、产品的适应性和织物质量。因此，对织 机开口机构的设计研究，一直以来是设计者不断追求的研究课题。随着现代织造 技术的发展，要求织机不仅车速高、入纬率高和生产效率高，而且适应织造的织 物品种要广泛且变换方便，因而对开口机构的设计研究又提出了更高的要求。 本文从凸轮开口机构产品系列化的观点出发，分析研究了凸轮开口机构、多 臂开口机构和提花开口机构，探讨了无梭织机凸轮开口机构的设计研究问题。通 过分析开口机构多工况、多机种和综框动作协调性等设计要求的分析研究，提出 了开口机构作为织机配套的产品，进行系列化设计的重要性，提出了多工况条件 下经纱开口装置输入接口的设计方法，建立开口装置输出机构的模型，确定基本 技术参数；分析研究了凸轮开口装置输入接口的传动系统要求和凸轮设计参数的 确定方法，利用变位齿轮的齿轮啮合原理，建立凸轮开口装置适应的织物组织及 对应的凸轮种类与个数的关系模型，给出了对于不同织物品种凸轮开口机构基本 参数应如何确定的方法、具体设计步骤；织机开口机构综框运动规律采用五次多 项式规律是目前较理想的运动规律，按照此运动规律设计的凸轮廓线、压力角、 综框运动速度、加速度等极大地满足了高速织机的运动要求；利用m a t l a b 编程 软件和i i 级杆组运动学分析，给出了开口凸轮总体设计程序，编程计算了相应开 口凸轮的具体参数。 新型凸轮开口机构中的凸轮外形廓线，对凸轮开口机构中凸轮的设计、基本 参数选择与结构设计具有较强的实用价值。 关键词：新型织机；凸轮开口机构；综框；变换齿轮；i t 级杆组 a b s t r a c t a sak e yi n s t i t u t i o nt oc o n t r o lt h em o v e m e n to fl o o m si nt h ef i v ei n s t i t u t i o n s ，t h e m e r i t so fs e r v i c eb e h a v i o ro fs h e d d i n gm e c h a n i s md i r e c t l ya f f e c tt h el o o m ss p e e d ， p r o d u c t i o ne f f i c i e n c y p r o d u c t sf l e x i b i l i t ya n dt h eq u a l i t yo ff a b r i c s t h e r e f o r et h e d e s i g no fs h e d d i n gm e c h a n i s mi st h er e s e a r c ht o p i c sw h i c ht h ed e s i g n e rh a sa l w a y s c o n t i n u e dt op u r s u e w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm o d e r nw e a v i n gt e c h n o l o g y ，r e q u i r i n g l o o m sn o to n l yh a sh i g hs p e e d f i l l i n gi n s e r t i o nr a t ea n dp r o d u c t i o ne f f i c i e n c y ，b u t a l s ot om e e tt h ew i d ev a r i e t yo fw o v e nf a b r i c sa n db ee a s yt ot r a n s f o r m a t i o n ，t h u s a c c o r d i n gt ot h es h e d d i n gm e c h a n i s m sd e s i g nh a sp u tf o r w a r dh i g h e rr e q u i r e m e n t s s t a r t i n gf r o mt h ep o i n to fp r o d u c ts e r i e so fc a ms h e d d i n gm e c h a n i s m ，t h ec a m s h e d d i n gm e c h a n i s m ，d o b b ys h e d d i n gm e c h a n i s ma n dj a c q u a r ds h e d d i n gm e c h a n i s m h a v eb e e na n a l y z e da n dt h eq u e s t i o no ft h ec a ms h e d d i n gm e c h a n i s mo fs h u t t l e - l e s s l o o mh a v eb e e nd i s c u s s e d b ya n a l y z i n gt h ed e s i g nr e q u i r e m e n t ss u c ha sm u l t i 。w o r k c o n d i t i o n m u l t i m a c h i n ea n dt h ec o o r d i n a t i o no fh e a l df r a m e sm o v e m e n t ，s h e d d i n g m e c h a n i s ma sac o m p l e m e n t a r yp r o d u c to fl o o m st ob et h ei m p o r t a n c eo ft h es e r i a l d e s i g n e d a n di nt h em u l t i w o r kc o n d i t i o nt h ed e s i g nm e t h o do ft h ew a r ps h e d d i n g m e c h a n i s mi n p u ti n t e r f a c eh a v eb e e np r o p o s e d ，t h em o d e lo fo u t p u tm e c h a n i s mh a s b e e ne s t a b l i s h e d t h eb a s i ct e c h n i c a lp a r a m e t e r sh a v eb e e nd e t e r m i n e d ；t h em e t h o do f t h ed r i v e ns y s t e mo fc a ms h e d d i n gm e c h a n i s mi n p u ti n t e r f a c ea n dt h ed e s i g n p a r a m e t e r so fc a m sh a v eb e e na n a l y z e d ，u s i n gt h ep r i n c i p l e so fg e a rc o n n e c t i o no f c h a n g eg e a r st oe s t a b l i s ht h em o d e io ft h es u i t a b l e f a b r i cw e a v eo fc a ms h e d d i n g m e c h a n i s ma n dt h et y p ea n dt h en u m b e ro fc a m s ，f o rd i f f e r e n tv a r i e t i e sf a b r i c so fc a m s h e d d i n gm e c h a n i s mt h em e t h o do nh o w t od e t e r m i n et h eb a s i cp a r a m e t e r sa n dt h e s p e c i f i cd e s i g ns t e p sa r eg i v e n ；t h el a wo fm o v e m e n to f h e a l df r a m eo fl o o ms h e d d i n g m e c h a n i s mb yt h eq u i n t i cp o l y n o m i a ll a wo fm o t i o ni si d e a la tp r e s e n ld e s i g n e di n a c c o r d a n c ew i t l lt h i sm o v e m e n tl a wc a mp r o f i l e ，p r e s s u r ea n g l e ，h e a l df r a m e ss p e e d ， a c c e l e r a t i o nc a nm e e tt h er e q u i r e m e n t so fh i g h s p e e dl o o mt oag r e a te x t e n t ；u s i n g 队t l a bp r o g r a m m i n gs o f t - w a r ea n di id e g r e er o d - g r o u po fk i n e m a t i ca n a l y s i s ，t h e o v e r a l ld e s i g np r o g r a mo fs h e d d i n gc a m sh a sb e e ng i v e n ，s p e c i f i cp a r a m e t e r sh a s b e e nc a l c u l a t e d t h ep r o f i l eo fc a ms h e d d i n gm e c h a n i s mh a sas t r o n gp r a c t i c a lv a l u eo nt h e d e s i g no fc a ms h e d d i n gm e c h a n i s m ，t h e s e l e c t i o no ft h eb a s i cp a r a m e t e r sa n d s t r u c t u r a ld e s i g n k e yw o r d s ：s h u t t l e 1 e s sl o o m ；c a ms h e d d i n gm e c h a n i s m ；h e a l df r a m e ；c h a n g eg e a r ；i i d e g r e er o d - g r o u p 第一章 1 1 1 3 1 4 第二章 2 1 2 2 2 3 第三章 3 1 3 2 第四章 4 1 4 2 4 3 4 4 第五章 参考文 攻读硕 致谢4 7 附录。4 9 附录i 织机开口凸轮廓线计算程序4 9 附录i i 织机开口凸轮廓线数据表5 3 第一章绪论 1 1 织机开口机构综述 第一章绪论 在各类织机上，要完成经、纬纱的交织必须按照织物组织的规律将经纱分 成上、下两层，以形成能使纬纱通过的通道梭口。当纬纱由引纬器引过梭 口后，两层经纱再上下交换位置，经、纬交织形成织物并形成新的梭口，如此 反复循环，这就是经纱的开口运动，在织机上完成经纱开口运动的机构称为开 口机构。开口机构不仅要使经纱分成上下两层形成梭口，同时还应根据织物组 织图上所决定的提综顺序，控制综框( 经纱) 升降的次序，使织物获得所需的织 物组织结构。 开口机构要适应现代织机多品种和高速化生产，应具有结构简单，性能可 靠，适应高速、调节方便和管理容易等特点，并能做到“清、稳、准、小”四 个字，即梭口清晰；综框运动平稳；开口时间与梭口高度准确；对经纱的摩擦 和张力要小。 随着织造技术的进步，织机正在朝高速化和高性能化方向发展，研制各种 能适应现代织机需要的开口机构，以满足生产的需要。 开口机构归纳起来可以分为凸轮开口机构，连杆开口机构、多臂开口机构 和提花开口机构四种类型。 现代织机根据织物品种的不同，常分别使用的是外侧式凸轮开口装置，高 速多臂机和提花机等开口机构。 1 1 1 凸轮连杆开口机构 这类开口机构中应用最广的是凸轮式( 踏盘式) 开口机构。凸轮式开口机 构按其机构形式的不同可分为消极式和积极式凸轮式开口机构。“。 按照凸轮箱安装的位置还可以分为内侧式和外侧式凸轮开口机构，后者便 于调整和维修，在现代织机中广泛使用。 一般凸轮开口机构是用一片凸轮控制一页综框的上升或者下降，采用弹簧 或辘轳再使综框下降或者上升，因此称为消极式，有几片综框就用几片凸轮。 共轭凸轮开口机构以一对共轭凸轮控制一页综框的升降：它是使每片综框独立 天津工业大学硕士学位论文 积极升降，不用项部吊综装置，可不用顶梁，也不用弹簧回综，每片综框需用 一套共轭凸轮控制，称为积极式。 连杆式开口机构是只用于简单平纹织物开口的适应高速织机的开口机构， 主要形式有六连杆开口机构，偏心连杆式开口机构等。 上述这些开口机构只能用于织造一些简单织物组织如平纹、斜纹、缎纹等 组织织物。下面介绍几种常见的凸轮和连杆开口机构。 1 1 1 1 凸轮开口机构 ( 1 ) 综框联动式凸轮开口机构 图卜1 有梭织机织造平纹时的联动式凸轮开口机构 1 、2 一凸轮3 一凸轮轴4 、5 一转子6 、7 一吊综辘轳9 、1 0 - 综框1 卜吊综带 图卜l 是传统有梭织机织造平纹织物时的凸轮开口机构“。综框下降由凸 轮积极驱动，综框上升依靠两页综框的关联作用由吊综辘轳正反转动来完成。 此时，对应的凸轮对上升综框只起约束作用，因此属于消极式凸轮开口机构。 这种开口凸轮习惯上称为踏盘。图中凸轮l 和2 以1 8 0 0 相位差固结在一起，并 固装在织机的凸轮轴( 又称中心轴) 3 上。凸轮轴每一回转，就通过转子4 、5 使 两根踏综杆6 、7 按相反的方向上下摆动一次，由吊综辘轳8 连在一起的前、后 2 第一章绪论 页综框9 、1 0 作一次升( 降) 、降( 升) 运动，形成两次梭口，前、后综框通过吊 综带1 1 分别吊在辘轳的小、大直径的圆周面上：这里，凸轮兼有带动综框运动， 并把经纱分开形成梭口和控制综框升降次序两种作用。梭口的高度由凸轮的大 小半径之差以及踏综杆作用臂的长短来决定，而综框的运动规律则由凸轮的轮 廓曲线形状决定。 ( 2 ) 弹簧回综式凸轮开口机构 基于联动式凸轮开口机构存在的诸多不足，现代织机( 如丰田喷气织机等) 上较多采用弹簧回综式凸轮开口机构u 。如图卜2 所示，每片综框由一只开口 凸轮控制，几片综框就用几只凸轮，凸轮箱安装于织机墙板外侧的地面上，故 这种凸轮开口机构也称为外侧式凸轮开口机构。凸轮1 与转子2 接触，当凸轮 由小半径转向大半径时，将转子压下，使提综杆3 顺时针转过一定的角度，连 接于提综杆弧形块4 上的吊综绳5 、5 同时拉动综框下横梁，带动综框6 下降至 下方位置。综框上横梁通过吊综绳7 、77 连接到吊综杆8 、87 内侧的圆弧面上， 吊综杆的外侧连接有数根回综弹簧9 、9 7 ，回综弹簧始终保持张紧状态。当综框 下降时，回综弹簧被拉伸，贮存能量。当凸轮由大半径转向小半径时，弹簧释 放能量，使综框上升至上方位置。 在这种凸轮开口机构中，综框下降是受凸轮驱动的，而综框上升则依靠弹 簧的恢复力拉动完成，因此，这种凸轮开口机构属于消极式。弹簧刚度的调节 通过增减弹簧根数来完成，根据织物品种不同，综框每侧可选择8 1 6 根拉伸弹 簧。这种形式的开口机构最高适应的织机转速可达1 0 0 0 r m i n 左右。开口动程 的调节可以靠改变弧形块在提综杆上的位置完成，各页综框的最高位置则通过 初始吊综来设定。弹簧回综的不足是拉伸弹簧长期使用后会产生疲劳现象，弹 性恢复力减弱，以致造成开1 3 不清，产生三跳织疵，因此，要定期更换弹簧。 3 天津工业大学硕士学位论文 图卜2 弹簧【四综外侧式凸轮开口机构 卜凸轮2 一转子3 一提综杆4 一提综杆弧形块5 、5 、7 、77 一吊综绳 6 一综框8 、87 一吊综杆9 、9 一回综弹簧 ( 3 ) 共轭凸轮开口机构 在上述消极式凸轮开口机构中，由于回综不是开口凸轮驱动控制，而是靠 回综弹簧完成，因此容易造成综框运动的不稳定。为克服此弊端，人们设计了 积极式凸轮开口机构，也就是让综框的升降运动均由凸轮积极控制。 共轭凸轮开口机构是利用相互共轭的双凸轮积极地控制综框的升降运动， 不需吊综装置。其传动过程如图卜3 “。共轭凸轮2 从小半径转至大半径时( 此 时共轭凸轮27 从大半径转至小半径) 推动综框下降，凸轮2 从小半径转至大半 径时( 此时凸轮2 从大半径转至小半径) 推动综框上升，两只相互共轭的凸轮依 次轮流工作，因此综框的升降运动都是积极的，且共轭凸轮机构箱体位于织机 墙板之外，便于调节、更换和维护，称为外侧式共轭凸轮开口机构。在共轭凸 轮轴1 上最多装有1 0 组( 或1 4 组) 共轭凸轮2 和27 ，每组的两只凸轮控制一页 综框，凸轮转动方向如图中的箭头所示，凸轮驱动转子3 、3 7 ，使转子与摆杆4 一起往复摆动，然后通过连杆5 、双臂杆6 、拉杆7 和7 、传递杆8 和87 以及 竖杆9 和9 ，使综框1 0 在其导轨中升、降，完成开口运动。 0 图卜3 共轭凸轮开口机构 卜凸轮轴2 、2 一共轭凸轮3 、3 一转子4 一摆杆5 一连杆6 一双臂杆 7 、77 一拉杆8 、87 一传递杆9 、9 一竖杆1 0 一综框 4 1 1 1 2 连 凸轮开 但凸轮容易 以采用连杆 六连杆、】王仃 其两端装有 接。摇杆轴 相连。这样 的摆动方向 的开口运动 图1 - 4 六连杆开口机构 卜辅助轴2 、2 一开口曲柄3 、3 乞连杆4 、4 一摇杆5 、5 一摇杆轴 6 、6 一提综杆7 、7 乞传递杆8 、8 l 综框 在图1 - 4 所示六连杆开口机构中，综框处于上、下位置时没有静止时间， 近似静止时间则由曲柄和连杆的长度，以及各结构点的位置而定，不能像凸轮 开口机构那样可以按需要来设计，而只能在一定的范围内进行选择。因此，这 种开口机构仅适用于加工平纹织物的高速喷气织机和喷水织机。 5 天津，t 业大学硕士学位论文 1 1 2 多臂开口机构 当织物组织循环大于8 的时候，一般采用多臂开口机构来织制。多臂开口 机构如图卜5 所示“，拉刀l 由织机主轴上的连杆或凸轮传动，做水平方向的 往复运动；拉钩2 通过提综杆4 、吊综带5 同综框6 连接，由环形纹板链8 、重 尾杆9 控制的竖针3 按照纹板图所规定的顺序上下运动，以决定拉钩是否被拉 刀所拉动，从而决定与该拉钩连接的综框是否被提起。 多臂开口机构按拉刀往复一次所形成的梭口数分为单动式和复动式两种类 型。单动式多臂开口机构织机主轴一回转，形成一次梭口；复动式多臂开口机 构织机主轴每两转，上、下拉刀交替动作，各做一次往复运动，可以形成两次 梭口。回转式多臂开口机构由偏心轮转动带动综框升降，其主要由两部分组成， 即回转变速装置和可控偏心轮装置。回转式多臂开口机构运转轻快、工作平稳、 震动小、结构紧凑、承受力大、不易磨损，常配套于高档剑杆织机和片梭织机， 尤其适用于宽幅、厚重织物的高速织造。 8 图卜5 多臂开口机构 卜拉刀2 一拉钩3 一竖针4 一提综杆5 一吊综带 6 一综框7 一回综弹簧8 一纹板9 一重尾杆 6 第一章绪论 1 1 3 提花开口机构 ( 1 ) 机械式提花开口机构 提花开口机构用来织制复杂的大花纹织物。提花开口机构的主要特点是用 综丝控制每根经纱，可使每根经纱独立地上下运动。提花开口机构由三个主要 机构组成，即提综装置、纹板与阅读装置、回综装置。提综装置由竖钩、提刀 和刀架组成；纹板与阅读装置由纹板、花筒、横针、横针板组成。提花开口机 构也有单动式和复动式、单花筒和多花筒之分。提花开口机构控制综丝运动， 多臂开口机构控制综框运动，两者的控制原理基本相同。 ( 2 ) 电子提花机开口机构 电子提花机用计算机代替原有的花筒、纹板装置，控制每根经纱的升降顺 序。织物花纹图案通过扫描转换成数据存入存储器或计算机软盘，代替庞大的 穿孔纹板，节省了空间，省略了制作纹板的大量劳动。采用计算机技术可以快 速、方便地对存储的织物组织信息进行修改，大大缩短了更换品种的时间。提 升经纱是机械动作，选择动作通过电磁铁实现电子控制。电子提花机开口机构 结构简单、体积小、运动零件少、震动小，车速得以大大提高。 1 2 国内外开口机构的研发现状 目前，国际上生产开1 ：3 机构的厂商主要有瑞士史陶比尔( s t a u b l i ) 公司，英 国博纳斯( b o n a s ) 公司，德国格罗斯( g r o s s e ) 公司，意大利费姆泰西利 ( f i m t e x t i l e ) 公司，英国埃尔泰克斯( e l t e x ) 公司等，国内主要的生产厂商是常 熟纺织机械厂、杭州奇汇电子提花机有限公司、西安龙宇电子技术有限责任公 司、烟台宋和宋科学技术应用工程有限责任公司、上海市中剑纺织机械有限公 司、北京绣都纺织提花机械有限公司等。 1 2 1 国内研发现状 常熟纺织机械厂有限公司是国内最大的织机开口装置生产厂商，发展至今 已形成了多臂机、提花机、踏盘机3 大系列，高、中、低不同档次产品的生产 能力，可与各种无梭织机配套使用。主要产品有g t 4 0 5 一i i 型旋转式电子多臂装 置，a s g t 4 1 8 ( g d 5 0 - g ) 型高速喷射多臂装置，g t 4 1 2 型积极式剑杆多臂装置， a s g t 2 2 1 、a s g t 2 2 1 - i i 型消极式剑杆多臂装置，a s g t 2 2 1 e 型消极式电子多臂装 置，g t 5 1 1 、g t 5 1 i j 、g t s l l i i 型高速电子提花机，a s g t 2 2 2 、a s g t 2 2 2 一i i 型消 7 天津t 业大学硕士学位论文 极式剑杆多臂装置，g t 5 2 1 一i i 型电子边字提花机，g t 6 2 2 ( p c 3 3 ) 、g t 6 2 2 - i i 型 高速积极式凸轮开口机构，表卜l 为常熟纺织机械厂有限公司部分多臂机和提 花机技术特征岬。 杭州奇汇电子提花机有限公司生产的产品主要有q h l 2 8 型高速织带电子提 花机，o h 3 6 0 型、o h 6 4 0 型织边商标电子提花机；q 1 1 1 5 3 6 型、q h 2 6 8 8 型大提花 电子提花机等；烟台宋和宋科学技术应用工程有限责任公司生产的产品主要有 s e j l 6 8 、s e j l 9 2 、s e j l 6 0 0 等高速电子提花机。 表卜1 常熟纺织机械厂有限公司部分多臂机和提花机技术特征 有效筘回综运动综框片阅读方综框间 型号适用机型 安装方式 幅c m方式数式 距咖 a s g t 2 2 l1 2 0 - 消极式弹连续纹上置式左 系列 剑杆织机2 01 2 2 3 0 簧| 口j 综 纸右手车 a s g t 2 2 2 剑杆、片 1 2 0 - 消极式弹 2 0 连续纹上置式左 1 2 系列梭织机 2 3 0 簧回综纸右手车 g t 5 1 i 、剑杆、片 提针数电子控 g t 5 1 i j 、梭、喷气、 9 0 - 4 3 0 消极式弹 1 3 4 4 、 制，可 上置式 簧回综 2 6 8 8 、 编程控 g t 5 1 1 一喷水织机 5 3 7 6 制箱 剑杆、片 1 6 5 - 积极式连 2 0 、1 6 、 连续纹上置式左 g t 4 1 2 系列 1 2 梭织机 4 6 0 杆回综 1 2 纸右手车 a s g t 4 1 8 喷水、喷 1 5 0 - 消极式弹 循环纹 上置式右 系列气织机 2 8 0 簧回综 1 6 板、纹钉 手车、下 1 2 置式为 式 g d 6 0 1 2 2 国外研发现状 瑞士史陶比尔推出了2 0 0 0 系列、2 2 0 0 系列、2 4 0 0 系列、2 6 0 0 系列等适用 于剑杆织机和片梭织机的多臂机，表1 - 2 为史陶比尔公司部分电子提花机的产 品性能。1 9 9 7 年史陶比尔( 杭州) 精密机械电子有限公司成立，在2 0 0 7 年的上 海纺织工业展览会上，该公司展出多款开口机构，其中包括新型d x 8 0 型提花机、 新型l x l 6 0 2 型提花机、2 6 5 8 型电子多臂机、积极式1 3 6 1 型凸轮开口机构、消 极式$ 2 7 0 0 型多臂机。英国博纳斯公司先后推出了a s j 型、s s j 型、c s j 型、i b j 型、d s j 型、m j 系列的高速电子提花机，其性能见表1 - 3 。德国格罗斯公司于 1 9 9 9 年首家推出了u n i s h e d 型电子提花机，该机采用双稳态元件的平弹簧，提 综和回综均为积极式，取消了通丝，直接用针钩带动综丝，是一种完全真正创 新的提花机，该公司先后推出了e j p - 4 、e j t 一4 、e j s 一4 、e j x 一4 型电子提花机以 8 第一章绪论 及n a m e j a c 型边字电子提花机，其性能见表卜4 所示引。 表1 - 2 史陶比尔公司部分电子提花机的产品性能 型号针数最大循环数 c x 8 7 0 c x 8 8 01 4 0 8 、2 6 8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 ( 1 4 0 8 针时) l x l 6 0 03 0 7 2 、4 0 9 6 、5 1 2 0 、6 1 4 4 5 0 0 0 0 0 0 ( 3 0 7 2 针时) l x l 6 9 01 5 3 6 、2 0 4 8 、3 0 7 2 、6 1 4 45 0 0 0 0 0 0 ( 3 0 7 2 针时) l x 3 2 0 15 1 2 0 、6 1 4 4 、8 1 9 2 、1 0 2 4 0 、1 2 2 8 83 0 0 0 0 0 0 ( 5 1 2 0 针时) l x 3 2 9 04 0 6 8 、 5 6 3 2 、7 6 8 0 、9 7 2 8 、1 1 7 7 6 5 0 0 0 0 0 0 ( 3 0 7 2 针时) 表1 - 3 英国博纳斯公司电了提花机的产品性能 型号针数最人，循环数 c s j x 1 3 4 4 、2 6 8 8 9 6 0 0 0 0 ( 1 3 4 4 针时) i b j x 1 3 4 4 、2 6 8 84 8 0 0 0 0 ( 2 6 8 8 针时) m j 3 2 3 0 4 、2 6 8 8 、3 0 7 2 m j 4 3 4 5 6 、4 0 3 2 、4 6 0 8 m j 6 4 6 0 8 、5 3 7 6 、6 1 4 4 采用5 0 0 系列及5 5 0 系列控制器 m j 7 5 7 6 06 3 3 6 、6 9 1 2 与公司网络系统及p ced i t w m j 9 7 6 8 0 、8 4 4 8 、9 2 1 6 e a y e 系列完全兼容，接近无限的花 m j l l 9 6 0 0 、1 0 5 6 0 、1 1 5 2 0 样储 m j l 4 11 5 2 0 、1 2 6 7 2 、1 3 8 2 4 表1 - 4 德国格罗斯公司电- 了提花机产品性能 型号针数 e j p 一4 1 3 4 4 、2 6 8 8 、4 0 3 2 、5 3 7 6 、7 1 6 8 e j t 一4 1 3 4 4 、2 6 8 8 、4 0 3 2 、5 3 7 6 、7 1 6 8 e j s 一41 3 4 4 、2 6 8 8 、4 0 3 2 、5 3 7 6 、7 1 6 8 e j x 一4 6 0 4 8 、1 0 7 5 2 、1 2 0 9 6 n a m e j a c 6 4 、1 2 8 、2 5 6 1 3 本课题背景及研究意义 纺织业是我国的传统支柱产业，纺织品的生产和出口对我国国民经济发展 和外汇创收具有重大影响。作为这个产业链的重要一环，织造业的作用不容小 觑。随着社会的发展，人们对纺织品质景、品种、功能方面的要求日益提高， 高档织物的需求越来越多，能否满足消费者的需求，赢得客户的满意，决定了 织造企业的命运。织造企业对原料的适应能力、生产效率的高低、产品的质量 很大程度上取决于织造机械的先进与否。因此，开展这方面的课题研究具有重 要的现实意义。 开口机构是织机上五大机构之一，它是织机上的重要组成部分，它的作用 9 天津，t 业大学硕士学位论文 是将经纱分成上下两层，形成梭口，以便引入纬纱；同时根据织物的组织要求， 控制综框或者综丝的升降运动规律，织制所需要的组织或者花纹的组织。开口 机构是喷气织机损坏率最高的部件，它是影响织机正常运作的关键机构，在性 能方面要求运动平稳、工作准确、牢固耐用；在结构方面要求机构简单、截面 尺寸小、重量轻；而在运动方面，又要求高速运动，这就形成了不同要求之间 的矛盾。因此研究新型的织机开口机构不但具有很好的理论意义，也具有较好 的实际应用价值。 1 4 本课题主要研究内容 本课题从凸轮开口机构产品系列化的观点出发，分析研究了凸轮开口机构、 多臂开口机构和提花开口机构，探讨了无梭织机凸轮开口机构的设计研究问题。 通过分析开口机构多工况、多机种和综框动作协调性等设计要求的分析研究， 提出了开口机构作为织机配套的产品，进行系列化设计的重要性，提出了多工 况条件下经纱开口装置输入接口的设计方法，建立开口装置输出机构的模型， 确定基本技术参数；分析研究了凸轮开口装置输入接口的传动系统要求和凸轮 设计参数的确定方法，利用变位齿轮的齿轮啮合原理，建立凸轮开口装置适应 的织物组织及对应的凸轮种类与个数的关系模型，给出了对于不同织物品种凸 轮开口机构基本参数应如何确定的方法、具体设计步骤；织机开口机构综框运 动规律采用五次多项式规律是目前较理想的运动规律，按照此运动规律设计的 凸轮廓线、压力角、综框运动速度、加速度等极大地满足了高速织机的运动要 求；利用m a t l a b 编程软件和i i 级杆组运动学分析，给出了开口凸轮总体设计程 序，编程计算了相应开口凸轮的具体参数。 l o 第二章成片经纱控制的开口装置设计要求 第二章成片经纱控制的开口装置设计要求 织机常用的开口装置有三类：凸轮开口装置，多臂开口装置和提花开口装 置。前两类用于成片经纱控制，后者用于单经纱控制。 目前，多数织机的开口装置( 凸轮或多臂) 都设在织机机架( 称为墙板) 的外侧；且由专业生产厂家供货。因此有必要从产品系列化的观点来探讨成片 经纱控制的开口装置设计问题。 2 1 多工况要求 综框是开口的执行构件，每页综框控制一片经纱，开口装置设计要考虑织 造不同织物的要求；织物组织越复杂，要求控制的经纱片数( 综框页数) 越多。 设综框页数为p ，则可能织造的织物组织有p - 1 种，即l ( p - 1 ) 、1 ( p - 2 ) 、 ( p 1 1 1 ( 分式的分子与分母分别表示织一纬时上下层经纱的片数) 。 如果开口装置可能控制的综框页数最多为p ；那么作为常用部件，其能控 制的综框页片数应在2 p 之间。开口装置能适应的织物类型数w = p ( p 一1 ) 2 。 显然p 为开口装置适应性的一项重要指标。 x x lzj1 图2 - 11 1 3 织物组织图 图2 - 1 为1 3 ( 读作l 上3 下右斜纹织物) 的织物的组织图。图中横行 表示纬纱，纵行表示经纱。由该图看出织此类织物需要4 页综框：织4 纬综框 为一完整的组织循环。图2 2 为相应的综框运动循环图。图中横坐标表示时间， r 为织一纬的周期( 对应主轴转一周) ；纵坐标表示综框的位移。图中有4 条 位移曲线，每一条位移曲线对应一片综框。每一页综框l ( i = 1 , 2 ，3 ，4 ) 并不相 同；第一页综框离织口最近，冠最小；随着综框序号f 的增大，离织口的距离 增加，动程e 逐渐加大。但相邻两片综框动程差脯( 耳“一只) 则为一常数。 脯与综框间距及开口角有关。另外每页综框位移曲线彼此相错一个周期r 。 另外无论织物组织复杂程度如何，则织p 纬一个完整的组织循环中，每页综框 天津工业大学硕士学位论文 均升降一次。且每织一纬只有两页综框做闭口开口运动( 从一个极限位置运动 到另一个极限位置) ，其余综框均待在原极限位置未动。 s 1 。主r 八八 。i 。 t 鲎 。厂弋1 。八 ： ：广 j 5 j 千 生 厂门。、 l + 厂：t 星 _ 弋n 。_ 、 。 。 。 弋 1 、 图2 - 2 织1 3 织物组织的4 页综框运动循环 综上所述，不难看出织机的开口装置要满足多种工况( 织不同组织织物) 的要求。与单一工况装置设计不同，多工况装置设计要考虑各种工况的共性与 差异性。将共性作为选择机构类型的出发点，将差异性作为机构尺寸设计与参 数调整的依据。 2 2 多机种要求 开口装置作为一个独立的部件由专业厂家生产与提供。同一开口装置应能 适应不同机型的织机，为此开口装置与织机之间应有一个可调整的“接口 。 图2 3 引用了两种有代表性的开口方案，以说明开口装置的输出接口问题。 图2 3 口为消极开口方案。开口装置的输出构件为一摆杆，顺时针摆动拉动 下钢丝绳，使综框向下运动。综框的复位( 向上运动) 则是由弹簧拉动上钢丝 绳完成的。此种开口方案的缺点是长期使用弹簧会产生疲劳弹性恢复减弱，以 致开口不清造成织疵。此外上下钢丝绳的伸长变形直接影响综框的运动。但此 方案对制造要求低，结构简单。多用于梭口高度，综框动程较小的织机上。 1 2 图 此方案 精度要求较高，价格较昂贵。 织机综框动程i - i , 由式( 2 1 ) 计算： 耳= q + o 1 ) b ( t a n a l + t a n o c 2 ) + e i = 1 ，2 ，- 3 ；p ( 2 1 ) 式中：h 。一第一页综框的动程； 喁、一分别为上下开口角( 对于对称开口= 口2 ) ； b 一相邻综框间距； e 一综眼孔长和综丝与综丝耳环之间的间距之和； 天津工业大学硕士学位论文 图2 - 4 悬挂点f ，的位置参数计算 图2 4 为消极开口方案中钢丝绳的悬挂点c ；的参数计算用图。图2 - 4 中滑 轮的半径为，滑轮中心q 与摆杆回转中心d 的距离为口，摆杆摆动的角度为。 显然与摆杆两极限位置对应的q 与q 点位于滑轮同一切线上，摆杆的拉动效果 最佳，故有： e = 磊= 2 l , s l n iv i0(2-2) 即： 厶= 耳( 2 s i n 警) ( 2 _ 3 ) 由图2 - 4 中不难看出么q 融。的平分线与q o 的夹角屈为： ：c o s - i ( 竺坦血马( 2 - 4 ) 这样悬挂点c 在摆杆上的位置参数可计算如下： 卜砰驷s ( 胪卧争( 2 _ 5 ) 卜孬= 厶s i n ( f l 一届+ 争 假如开口角喁= 口2 = 1 4 。，综框间距b = 1 4 m m ，h l = 6 5 n m n ，中心距a = 6 7 0 m m ，滑 轮半径r = 9 0 n 彻，p = 7 0 。，= 2 0 。将上述数值代入式( 2 1 ) ，( 2 2 ) ，( 2 3 ) ， ( 2 4 ) 和( 2 5 ) 中，计算得悬挂点c ，的位置参数如表2 - 1 所示。 图2 - 4 b 积极开口方案中，四杆机构5 - 6 5 - 8 ( 8 为机架) 为平行四边形机 构；故杆5 与5 以同速转动。又同为两套摇杆一滑块机构( 5 - 7 9 8 ) 与 图2 5 摇杆5 的摆角0 的确定 图2 - 5 中驱动综框( 图中的滑块9 ) 上下运动的摇杆一滑块机构( 5 - 7 - 9 8 ) ， 摇杆5 的回转中心d 到滑块导轨的距离为e 。图示位置o b 与导轨垂直；以此位 置为基准，摇杆5 上下各摆动口角；铰中心么分别到4 、4 两点。于是 吃：一4 4 = r s i n p + 扩i 丽一扩丽 甄= 丽= r s i n o 一扩刁磊石孑+ 扩再 式中：，一摇杆5 的长度 ，一连杆7 的长度 故： 1 5 ( 2 - 6 ) ( 2 - 7 ) 天津工业大学硕士学位论文 h = h 4 + h b = 2 r s i n 9 a h 2h o h b ( 2 8 ) = 2 、p - ( r e o s o - e ) 2 ) 一扩而 = 狮乒虿瓦两f 一扛虿i 而】 ( 2 - 9 ) 若五2 ( 1 一孝2 ) 1 ，则有： a h = ，2 s i n2 秒一2 4 ( 1 一e o s g ) ( 2 1 0 ) 式中元= , - t ，孝= e r 。 对力o 5 ，孝= 1 ，秒2 0 。，有i 酬一= o 0 0 2 r ；若，- = 2 0 0 m m ， i 删一= o 4 m m 0 。此时可证为见= 玩。 若一直第i 页综框的动程日及上下动程差蛆，则可将( 2 8 ) 与( 2 1 0 ) 式改写为求摇杆5 的摆角只及偏距乞的计算公式： b = s i n 1 ( 县2 ，) ( 2 一1 1 ) f a , q2 白- r ( 2 1 2 ) 式中：毒= s i n 2 e 一竽 以， 2 ( 1 一c o s 谚) o 由于四杆机构3 4 5 8 ( 见图2 3 ( b ) ) 为一平行四边形机构，故摆杆3 与摆杆5 的转角相同，即： 蜘忙一 彩筑 罗| | b ( 2 - 1 3 ) 图2 - 6 杆长，3 和，2 的确定 图2 6 示开口装置输出四杆机构卜2 3 8 ( 见图2 - 3 b ) 的两个杆长厶和乞的 1 6 第二章成片经纱控制的开口装置设计要求 确定。为开口装置摆杆1 的总转角。图2 - 6 中直角坐标系的原点d 与q 重合， 横坐标轴x 与巧百重合。在图示坐标下各点的坐标为： e , ( i b + 忡警，lc 。s 警) 丘( 如，) 马( 一，l s i n 警，lc o s 訾) ( 2 1 4 ) d l ( x c o s 0 3 f + y s i n 0 3 f ，- x s i n 0 3 j + y c o s 0 3 ，) b ( x ，少) b ( x e o s o , ，- y s i n 0 3 f ，x s i n 0 3 ，+ y c o s 0 3 f ) 因为i 酉= 夏瓦= 亏虿，故有： 将上两式简化整理得： 呸a l l 。蛳 - s i n ( n o 2 ) 式中：i = 叫； 歹= y f l b ； t = l f l b ； ( 2 - 1 6 ) q 。= 徊( 警一0 3 ，) + c o s 0 3 - _ 1 铲酗( 警一0 3 一s i n 0 3 t 一石； ”徊( 警一岛，) 一c o s 岛，+ 1 铲_ _ c o s ( 警一0 3 - ) + s i n b ，+ 云。 已知百、及岛，可由( 卜1 6 ) 式求得冤、歹。而杆长乞和毛分别为： 1 7 ( 2 - 1 7 ) 5，l 一 2l 力 力 一 一 ， ，l，l + + r r x x 一 一 = = 、，、， 岛 岛 m m y y 一 一 岛 b 0 o c c x x + 一 一2一2 ，l，l + + 2 2 、j、j 民 只 蜀 m y y 一 + 岛 b s s 0 0 c c x x 一 一 一2一2 m m s s + 一 ，、l 驴 = = ，咆，勺 ，、 天津工业大学硕士学位论文 选取百= 1 、= 2 0 。、氏= 2 0 。，则有： 篇- 0 2 3 4 3 0 3 o - 0 3 3 2 5 6 7 2 8 研一s i n 川1 0 * 解得：舅= - 0 11 3 3 ；歹= 0 4 4 9 8 ；之= 如= 1 2 4 1 8 ；毛= 毛= 0 4 6 3 9 。 令= 5 0 r a m ，则= 5 0 m m 、乞= 6 2 0 9 m m 、厶= 2 3 2 m m 。 图2 7 构件3 _ l d 、0 3 、c 三点之间的位置关系 注意为驱动每页综框的开口装置输出构件3 上的c 点( 见图1 3 b ) 在综平 位置重合，则构件3 _ l i 拘i d 、0 3 、c 三点之间的位置关系应为图2 7 所示。图 中d 3 d = 厶，7 = t a n - 1 ( - 歹) 。当i 0 ，即y 0 贝l j c d 3 的延长线绕d 3 点顺时针转，角。 表2 2 开口装置输出机构尺寸参数 i12345678 h 6 57 2 7 98 69 31 0