目前在织机中有三种类型：分别是剑杆织机、喷水织机和喷气织机，剑杆织机因结构简单，成本低而应用广泛。我国是一个纺织大国，但由于我国在现代剑杆织机研究不足，当今剑杆织机机构的知识产权不在我国，就不可能将企业做大、做出品牌。要改变中高级剑杆织机生产设备主要依靠进口的局面，必须走自主创新的道路，需要从剑杆织机核心机构开始做基础性研究工作。剑杆织机的打纬机构主要有三种：共轭凸轮机构、四连杆机构和六连杆机构。

本文综述了目前国内外织机发展的现状和打纬机构的研究情况，提出了一种新的打纬机构：椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构。为分析该机构的打纬性能，建立了机构的运动学数学模型，列出位移、速度和加速度方程。采用Visual Basic 6.0软件编写了辅助分析软件，得到打纬机构的运动学特性曲线。

了解和分析机构参数对运动规律的影响，通过对机构运动目标的确定，来优化打纬机构的各参数，本文采用基于VB6．0编写的可视化软件进行人机交互对话优化方法，结合实际设计时的结构限制，取得了一组最佳参数。

关键字：打纬机构；椭圆齿轮；曲柄摇杆；运动学分析；参数分析

Abstract

At present，there are three types looms，namely the rapier，water and air-jet looms，rapier has broad application because of its simple structure and low cost．China is a big textile country，but because lacking research in modem rapier，rapier in today’s intellectual property is not in our country，which restricted the domestic enterprises become strong and make famous brand，to change the situation that high product equipment of rapier mainly depends on imports，must take the road of independent innovation and should start do basic research from core component of the rapier．Rapier of the beating—up mechanism has three main types：conjugate cam，four-bar linkage and six—bar linkage．

This paper reviewed the current development of looms boom domestic and foreign and also the situation of the beating-up mechanism study，present a new type beating-up mechanism：elliptical gear—crank-rocker beating—up mechanism，and then establish the kinematics mathematical model of beating—up mechanism，and the equation of displacement ,velocity and acceleration will be list，for analysis the performance of beating—up mechanism，kinematics analysis of the new beating-up mechanism was made with Visual Basic 6.0 software，output beating-up mechanism’s kinematics curve．

Understand and analyses the effect of parameters on law of motion, by exterminating the target of mechanism motion, based on the visualization software of VB6.0 for interactive dialogue optimization methods，obtained a set of best Parameters with the structure restrictions while doing actual design．

Key words：beating--up mechanism；elliptic gear；crank-rocker；kinematics analysis；parameter analysis ；

摘要

Abstract

第一章绪论 1

1.1引言......................................................................................................................................1

1.2几种典型的打纬机构 2

1.2.1 概述 2

1.2.2 四连杆打纬机构 2

1.2.3 六连杆打纬机构 5

1.2.4 共轭凸轮打纬机构 6

1.3打纬机构国内外研究现状 7

第二章椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构运动学建模 8

2.1椭圆齿轮一曲柄摇杆打纬机构简介 8

2.2机构运动学目标 8

2.3椭圆齿轮一曲柄摇杆的打纬机构运动学模型的建立 9

2.3.1从动椭圆齿轮角位移、角速度和角加速度数学模型建立 9

2.3.2摇杆的角位移、角速度和角加速度数学模型建立 11

2.3.3 打纬点的角位移、角速度和角加速度数学模型建立 12

第三章辅助分析软件的功能及其使用方法 14

3.1 打纬机构运动学辅助分析初始界面 14

3.2打纬机构运动学辅助分析运行界面 15

3.3 打纬机构运动学辅助分析模拟界面 15

3.4进步界面 16

第四章机构参数对运动规律的影响 18

4.1 椭圆偏心率k的影响 18

4.2 初始安装角δ的影响 18

4.3 曲柄、连杆长度的影响 19

4.4 摇杆运动性能分析 20

第五章机构的结构设计 22

5.1 箱体的设计 22

5.1.1 箱体的结构约束 22

5.1.2 新机构参数的选择 23

5.1.3 箱体的结构设计 23

5.2 椭圆齿轮的三维模型建立 24

5.3 曲柄的设计和图纸 25

5.4 摇杆的设计和图纸 26

5.5轴的设计和图纸 27

5.5.1 轴的材料选择 27

5.5.2 轴的结构设计 27

5.5.3提高轴的强度措施 28

5.5.4 轴的强度校核 29

5.6 三维装配图 29

第六章总结 31

参考文献 32

致谢 33

第一章绪论

1.1引言

我国是纺织大国，纺织品的出口量位居世界第一，同时也是纺织机械进口大国，据我国海关统计，2011年1-11月我国纺织机械进出口总额为53.83亿美元，同比增长59.56％。其中进口金额为38.1亿美元，纺织机械出口金额为15.73亿美元[1]。在1：3的纺织机械中，织机位居第二，为5.29亿美元，占18.14％，同比增长17.86％，主要是喷气织机、剑杆织机和片梭织机。2008年上半年我国纺织机械及其零附件出口额8.10亿美元，同比增长6.60%，6月出口额为1.28亿美元。2010年1-11月我国纺织机械进出口额为38.10亿美元，同比增长65.69%。

我国有不少织机生产厂家，但其产品大多是中低档水平，且没有形成世界知名品牌。虽然有一些厂家开始生产高档织机，如中国纺织机械集团有限公司和经纬纺织机械股份有限公司，但其产品在可靠性和耐久性方面却远远不如进口产品，特别是不能长时间高速运转(在演示和展销期间可以高速运转)，究其原因，

除了关键零部件的材质和热处理不过关外，对核心工作部件的工作机理没有进行深入的研究，造成运动构件之间受力不良也主要原因之一。因此虽国内机织在价格上具有优势(如国产剑杆织机价格平均在12万元/台，而2010年进口的剑杆织机平均价格为5.45万美元)，但很多企业还是青睐进口产品。

出现这种状况的原因是，国内织机厂家自主创新能力差。到2004年4月，在我国申请有关剑杆织机机构的相关专利共35件，其中国外在华侨申请11件，且这11件已经进入实用和推广。国内企业对核心机构(如打纬和引纬机构)的研究还停留在测绘和仿制阶段，这不仅带来侵权法律问题，不可能将企业做大、做出品牌，同时也由于没有从理论上进行深入研究，对其中的核心技术没有完全掌握，就仿制不了预想的性能和可靠性。可见织机的研究必须走自主创新的道路，必须从核心执行机构创新开始，运用计算机分析软件获得最佳参数，取得自主知识产权，然后再研究其工作机理、优化性能和提高可靠性，才能创自己的品牌和名牌产品。

1.2几种典型的打纬机构

1.2.1 概述

打纬机构是织机的主要机构之一，作用是将织机主轴的匀速旋转运动转化为摇轴的非匀速摆动，把新引入的纬纱推向织口形成织物，要求钢扣在后心位置要有停顿时间或“近似停顿”时间，以便有充分的时间完成打纬运动。

为了实现理想的打纬运动，并使打纬机构符合织造工艺要求，达到最佳经济

效益，对打纬机构的工艺要求如下：

全部文件.jpg

三维图.gif

装配图.gif

从动轴.gif

连杆.gif

墙板.gif

曲柄.gif

主轴.gif

字数统计.gif

内容简介：: 椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构的运动学分析及试验研究赵雄任根勇陈建能机械工程及自动化学院，浙江理工大学，杭州 310018，中国摘要：为了分析椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构的运动学性能，建立了一个运动学的数学模型，编制了一个辅助分析与仿真软件。根据不同的参数，这软件能显示运动特性及仿真运动的机制。它还为人机交互提供了一个平台。通过软件可以选定一组令人满意的参数。通过这些参数对曲柄摇杆打纬机构的测试床进行优化。通过高速视频磁带记录器验证运动性能的机理。关键词：打纬机构椭圆齿轮曲柄摇杆动力学引言打纬机构是纺织机的一个重要部位。它是由引纬纬纱插入机制形成的织物。它的功能是把主轴的恒定速度旋转改变为筘座的不恒定往复摆动。为使引纬机构完成插入纬纱，筘座的打纬机构应该有足够的停留时间或相对停留时间在前方位置。打纬机构的性能测定织物的质量，也决定织机的质量竞争力 1。现在，有三种普遍的打纬机构：四连杆打纬机构，六连杆打纬机构和共轭凸轮打纬机构 2。一般来说，四连杆打纬机构是最简单的，它有 65-75的相对停留时间。六连杆打纬机构有 120的相对停留时间 3。它更多的取决于它的生产较大累计误差。共轭凸轮的停留时间为 220-240，但共轭凸轮机构需要很高的加工精度。如果有一些加工误差会造成一定的振动 4。在本文中，一种新型的依据椭圆齿轮和曲柄摇杆的打纬机构产生了 5，它的运动学数学模型也建立了。通过一个测试装置的开发和对运动性能的机制进行了高速视频磁带记录，这表明，这种新的机制可以满足打纬要求。1 椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构图 1 显示了椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构初始位置。，0 为主动椭圆齿轮的焦点，也是织机主轴转动中心，a 为从动椭圆齿轮转动中心，为该椭圆齿轮的一个焦点，曲柄 ab(长度 z )与从动椭圆齿轮固接，通过连杆 bc(长度 z )带动摇杆 cd(长度 z。)作往复摆动。cd 与筘座 de 通过轴 d 固连，使筘座 de 前后往复摆动。通过优化椭圆齿轮的短长轴之比 k(偏心率)、当曲柄 ab 与连杆 bc 共线时(即筘座 de 在前心位置)与支座 ad(长度 z )夹角、初始安装角 (安装时主动椭圆齿轮长轴与 ao 线的夹角)、四根杆件的长度和支座 ad 位置角 y，可以获得类似共轭凸轮打纬机构运动规律。1主动椭圆齿轮 2从动椭圆齿轮 DE筘座图 1 椭圆齿轮一曲柄摇杆打纬机构示意图2 椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构的运动学数学建模2.1 椭圆齿轮驱动的数学模型当主动齿轮 1 一恒定的速度逆时针旋转时，齿轮 2 会以一个变速顺时针旋转。设主动轮 1 转角 1，，从动轮 2 转过角 2，点 P 到轴 O 的距离是 r1，PA的距离是 r2。经推导得：r1=b2/(a+c*cos 1) (1)r2=b2/(a+c*cos 2) (2)c 的范围是椭圆中心到焦点， 1， 2的变化范围是 0 到 2 6。由椭圆齿轮的传动特性得：r 1=2a- r2 （3）即（4）由式（4）可计算从动轮角位移 2与主动轮角位移 1的关系。（5）对（5）求导得：（6）由（1）和（3），根据求导公式，，（7）2.2 摇杆 CD 的运动学运动学模型由于曲柄固定在从动椭圆齿轮，其角速度和角加速度与椭圆齿轮驱动一样。即：，，根据图 2，下列方程可以被推导出 7。图 2 曲柄摇杆机构（8）(9)（10）（11）（12）（13）（14）根据（13）和（14），（15）（16）2.3 E 在筘座 DE 的 X 方向上的运动学模型位移方程：（17）速度方程：（18）（19）3 辅助分析与仿真软件的机构参数优化3.1 计算机辅助分析软件可视化的机制分析优化的过程，可以显示更多的信息到用户的过程。用户可以观察整个过程和发现的基本参数的机制。人机交互分析和优化是人类和电脑的优点结合在一起。人类拥有的能力，模糊推理，判断和创新，这可以帮助处理以及随机事件。同时，计算机擅长精确计算及相关工作。人类和计算机能充分发挥各自的人-计算机交互优化的优势。因此，令人满意的参数可以很容易的实现 8-10。基于以上椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构，一个辅助分析与仿真软件被实现，在图 3 中显示出来。它可以用于分析对不同的机构参数和验证是否存在干扰在组成部分之间的机制中。图 3 分析和仿真机制的软件有了这个软件，用户可以输入机构参数，像 a，k，l 1，l 2，l 3，l 4和织机主轴旋转速度。机构运动仿真将显示在界面左侧；位移，速度和加速度曲线的点将会分别显示在接口的右侧；最优值将会显示在接口的左下方。位移曲线会随着 k 的增加而减少显示在后方位置；同时加速度曲线显示，最大加速度会随 k 的增加而减少。从运动学机制的性能看，k 需要根据打纬机构的要求进行优化。l 1，l 2，l 3，l 4也需要修改根据 k，从而获得理想的运动性能。3.2 优化结果分析打纬机构最重要的性能之一是筘座的驻留时间。增加机制的参数可以延长停留时间，同时最大加速度明显增加，而且特大型加速度波动会降低机构动态特性。设计师必须在延长停留时间和控制加速度波动之间做一个平衡。根据上述辅助分析与仿真软件，可以获得一组参数：=4,k=0.85,=135,a=71.233mm,l 1=40mm,l2=100mm,l3=180mm,l4=199mm,lDE=189.5mm。基于这些参数，当织机速度 300 转/分钟，点 E 运动曲线显示在图 4。当打纬机构是在后方的位置，位移曲线几乎是平的。筘座的驻留时间接近 200（从 92到 285），这就不会导致打纬机构和打纬插入机构之间的干扰。此外，在这一时期，筘座曲线的速度和加速度几乎接近 0因此，他不会产生振动，将有利于纬纱的入境和出境。在打纬结束时，最大位移为 85mm，最大加速度为615.8434m/s2，满足了打纬的要求。图 4 椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构的运动曲线4 试验研究根据上述参数，椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构的测试床被开发出来了。（图5）利用高速视频磁带记录器和视频分析软件 MAS，得到了当织机的主轴转速在100 转/分钟的时候的位移和速度。点 E 的理论和实验位移显示在图 6，点 E 的理论和实验速度显示在图 7。实测位移曲线是和理论一致，但实际测量速度曲线显示一些波动。对此有 2 个原因：该机制组件之间的差距引起的振动；视频分析包含错误。图 5 椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构测试床图 6 打纬机构位移曲线分析图图 7 打纬机构速度曲线分析图5 总结（1）在本文中，椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构已经生产出来了。其运动学数学模型已经建立，一个辅助分析与仿真软件通过基本视觉已经完成。通过这个软件一组令人满意的参数已经得到。（2）关于椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构的测试床已经比较成熟。通过视频磁带记录器，运动学性能得到了验证。这表明模型的有效性和机制的可行性。文献1 Zhu S K,Gao W D. 织机M. 第二版.北京：中国纺织 &服装出版社，2004：267-268.2 Liang H S，Hu Q E，Wang G C，等等. 四连杆打纬机构模糊优化设计J.机械设计与研究，2005，21（2）：72-75.3 Ma S P. 基于 matlab 的六连杆打纬机构优化设计和仿真 J. 纺织研究学报，2006，27（3）：40-43.4 Zheng Z Y. 分析剑杆织机打纬机构J. 纺织研究学报，2004，25（4）：73-74.5 浙江理工大学椭圆齿轮曲柄摇杆打纬机构的引纬打纬：中国，200810162178.OP. 2008-11-18.6 Chen J N，Zhao X，Xu B，等等。建立关于椭圆齿轮曲柄摇杆引纬机构的运动学模型J. 中国工程机械，2007，18（19）：2294-2297.7 Zhao Y. 机理数学分析与合成M.北京：中国工业出版社，2005：177-181.8 Yang C J，Chen Y，Lu

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