张国旺的开题报告

1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：张国旺学 号：0302140214学 院、系：机械工程与自动化学院专 业：机械设计制造及自动化设计题目：F1520系列环锭细纱机动态仿真控制与纺纱部分指导教师: 刘中柱 讲师王 彪 教授2007年4月8日毕 业 设 计 开 题 报 告文 献 综 述一一. 课题名称F1520系列环锭细纱机动态仿真控制与纺纱部分二.项目研究的背景、意义和目的环锭纺是传统纺纱方法，工艺技术十分成熟，是纺纱生产中占比例最大、又十分重要的纺纱方式。新型纺纱技术虽然生产效率高、工艺流程短、纱支适应性好，但成纱结构及性能不如环锭纱，所以在相当长的时期内不可能完全取代环锭纱，因

2、此，环锭纺仍然是现代纺纱生产中最主要的纺纱方式。环锭纺纱发展到今天，随着最终产品和下游工序对纱线质量的要求越来越高，环锭纺纱机本身也进行了许多的改进，诸如纺纱几何的完善、牵伸系统及相关器材的更新、无机械波罗拉的推出以及各种自动化装置的配备，上世纪80年代末，E.Fehrer博士提出了消除纺纱三角的集聚纺纱工艺以来，一些国外纺机制造厂商和研究机构相继研发各种形式的紧密纺纱机或装置。紧密纺的技术原理实质上是对前罗拉钳口输出的纤维进行集聚，产生集聚作用的方式应该多样的，如前面所分析介绍的几种技术，但在凝聚效能、品质影响、运行稳定性、维护特性和对原机的牵伸的影响等方面各有侧重，应该对其全面的了解。在设

3、计改装的集聚装置的结构形式时，必须考虑到其对原有牵伸系统的影响：前罗拉驱动集聚部分的传动负荷对原机前罗拉扭矩增量和运行稳定性的影响；输出皮辊的加压对牵伸部分加压的影响；前上皮辊传动输出皮辊及网格圈所需摩擦驱动力对前上皮辊运行稳定性的影响等。即使在国外厂商的整机或成套牵伸部件改造的成功之处也不是完全适用于国产细纱机上的加装或改装。不适当的改造设计有可能造成运行稳定性差和纱线品质的下降。另一个关键问题是如何控制纤维的集聚程度：集聚方式、凝聚时间、凝聚长度和倾斜角度及进入加捻握持点的距离，纤维集聚时是否同时受到一定的张力，都会影响到紧密纱的产品性能。另外，不同性状（长度、细度、长度和细度的整齐度、纤

4、维和纱线品种等）的纤维须条所需的集聚程度是不同的，如何根据各种需要方便地控制集聚程度是紧密纺获得良好效果的关键。1.紧密纺技术在国产环锭细纱机上的实施1.1 KJF紧密纺装置的介绍KJF紧密纺装置是上海市纺织机械研究所根据国产机型的特点，综合了原有牵伸系统；前罗拉驱动集聚部分的传动负荷；原机前罗拉扭矩增量；运行稳定性；输出皮辊的加压对牵伸部分加压的影响；上皮辊传动输出皮辊及网格圈所需摩擦驱动力对前上皮辊运行稳定性等，专门设计的适应改造的紧密纺装置（如图1）。图1-1 紧密纺装置该装置将传统纺纱机牵伸装置前罗拉钳口线输出的纤维须条通过负压吸附，使纤维集聚在一条线上，消除了纺纱加捻三角区。大幅度减

5、少了纱线毛羽，提高成纱强力。该装置改造非常方便，除罗拉座需要更换外，其它均保留，加上供应商提供的皮棍座组件，负压吸风系统和相应的控制箱即刻成为新型的紧密纺纱机。1.2紧密纺技术分析(1) 气动集聚系统：原理是利用负压气流将纤维收缩、聚和，使须条边缘上的快速有效的向须条中心集聚，最终最大限度地减少纺纱三角区。从而大幅度减少突出于纱线本体外的毛羽，提高纤维强力的利用系数和成纱强力。当今世界德国、瑞士、日本、意大利采用的都是气动集聚原理，但形式各有不同：l 尘笼型: 是通过将原来的前罗拉改为直径较大（50mm）的密布网孔（孔径0.8mm，80孔/cm2）的钢质尘笼，内置不回转的斜向气流导管组件和负压

6、源相连，尘笼型前罗拉上有两个胶辊，通过特制的摇架前爪加压；前面的胶辊与前罗拉组成纱条加捻的握持钳口，后面的胶辊与前罗拉组成牵伸区的前牵伸钳口，两钳口构成须条的集聚区。已被牵伸的须条离开前牵伸钳口 即受负压作用被吸附在前罗拉上，在集聚区内纤维被斜向的气流凝聚，并与输出方向呈一定偏斜角度地输送至输出钳口（如图1-2）。图 1-2 钳口l 网格圈皮辊传动型：是在前罗拉出口处加装一组合件（如图 1-3），有输出上皮辊和柔性材料制成的输送网格圈（3000孔/cm2）和异形截面负压吸管。异形吸管与负压源相连，吸管上部每个纺纱位置上开一个与输出方向有一定角度的负压凝聚狭槽（如图1-4），狭槽长度与须条和输送

7、网格圈的接触长度相适应，狭槽末端和输出上皮辊与异形吸管组成的输出钳口非常接近，以尽可能延长集聚区的长度；输送网格圈套在吸管外面，由输出上皮辊传动。输出上皮辊通过过桥齿轮由前上皮辊传动（如图1-5）；输出上皮 辊的加压由摇架作用在前皮辊的加压延伸而来当；须条离开前牵伸钳口受负压作用被吸附在输送网格圈对应斜向狭槽的部位上，在集聚区内纤维被斜向的气流凝聚，顺着狭槽的偏斜角度地输送至输出钳口。图 1-3 组合件 图 1-4 负压凝聚狭槽 图 1-5 前上皮辊l 皮圈打孔型：是在环锭细纱机前罗拉之前增加一根由车头传动的输出罗拉；其集聚吸风部位在纺纱须条的上部：由输出上胶辊、设有负压气流导向口与负压源相连

8、的皮圈架组件和表面有单列间隔小孔的打孔胶圈组成（如图1-6）。图1-6 皮圈打孔型的集聚系统原理图(2) 机械集聚系统：其原理是利用固态物体将纤维收缩、聚和，使须条边缘上的快速有效的向须条中心集聚，最终最大限度地减少纺纱三角区。其仍然采用三罗拉牵伸，前罗拉必须采用27mm直径，把原前上皮辊和输出上皮辊用一个工程塑料架固定在一起，在二个上皮辊之间加了一个陶瓷集合器，陶瓷集合器的开口可根据品种作三档变换，在陶瓷集合器的下部左右各镶嵌了一个圆柱形磁钢，使得陶瓷集合器紧密贴合在前罗拉表面，紧密前上皮辊由一片板簧插在原摇架下，使得输出上皮辊有一定的压力（如图1-7）。 图1-7 机械集聚系统原理及结构这

9、款机械式集束紧密纺的特点是改造方便，原三罗拉配PK225（国产YJ2-142系列）摇架的细纱机均可改造，只要换一根前罗拉和罗拉座，再加上紧密纺装置即可。机械式集束紧密纺的另一个优点是节能不需要外加风机抽真空，它的能耗和普通环锭纺一样。 课题要求利用SolidWorks3D设计软件对某厂F1520系列环锭细纱机进行仿真演示，解决在设计和分析过程中所遇到的具体问题。利用三维软件的动画演示功能，实现生产过程中实际动作的模拟演示。动画演示形象、直观，能表达文字或者叙述不易讲解清楚的复杂产品的内部结构，模拟产品的工作情况，达到与非专业人士交流设计思想的目的。COSMOSMotion用于建立运动机构模型，

10、进行机构的干涉分析，跟踪零件的运动轨迹，分析机构中零件的速度、加速度、作用力、反作用力和力矩等，并用动画、图形、表格等多种形式输出结果，其分析结果可指导修改零件的结构设计或调整零件的结构材料。设计的更改可以反映到装配模型中，再重新进行分析，一旦确定优化的设计方案，设计更改就可以直接反映到装配题模型中。此外还可以将零部件在复杂运动情况下的复杂载荷情况直接输出到主流有限元分析软件中以作出正确的强度和结构分析。毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一 本课题要研究或解决的问题根据毕业设计的课题可知，我们在这次设计中要利用solidworks等3D设计软件对

11、某厂F1520系列环锭细纱机进行仿真演示，解决在设计和分析过程中所遇到的问题。具体要研究和解决的问题如下：1.现场测绘所设计的环锭细纱机传动部分的零部件尺寸并绘制结构草图。2.绘制零件的三维视图，形成装配图。3.最后利用三维软件的动画演示功能，实现生产过程中实际动作的模拟演示。二. 对于本课题所要解决的各个问题拟采用的研究手段1.通过进入该厂进行实地考察，图2-1为F1520系列环锭细纱机的全貌。 图2-1 F1520系列环锭细纱机观察该纺纱机在运转情况下的各个机构的工作情况，尤其是传动部分和纺纱工作部分。对其控制部分，可以咨询厂方的技术工人，了解该系列的纺纱机是采用怎样的控制系统，简单了解控

12、制系统的控制原理。了解控制系统对该系列纺纱机在软启动和正常运转情况下如何实现控制，以及出现意外状况情况下是如何实现对纺纱机的急刹车。对于该纺纱机的传动部分，首先了解原动机的参数为：FXD180L-4/0，主转速1480/985r/min，效率为92/89.5%。主轴直径70，轴承加大，主轴联轴器优化为弹簧钢制无键高精密基础件联接。动力传到主变速机构，在主变速机构中，主运动一方面传给控制钢领板升降。钢领板升降采用传统凸轮蜗轮蜗杆型式，蜗轮蜗杆传动副采用高精密度蜗轮蜗杆无间隙设计。 主运动另一方面传给牵伸系统，在牵伸系统中，前下罗拉采用无有害机械波罗拉，中铁辊采用套有工程塑料的中上罗拉。皮圈张力架

13、采用工程塑料弹性上销，有利于提高成纱质量。超长细纱机由前罗拉作为传动轴，中、后罗拉中部分离，车尾设计有同步牵伸传动系统，防止罗拉的扭振和扭曲。网格圈皮辊传动型，结构简洁，前上皮辊和输出上皮辊设计成紧凑的组件，能方便地从摇架的前爪上拆装。负压凝聚狭槽倾斜于纱线输出方向，从前罗拉钳口直到输出钳口，且在集聚区设张力牵伸。长时间运转后，网格圈的网眼会被杂质堵塞，导致集聚效果和条干恶化。必须周期性的清洗、更换。前上皮辊和输出上皮辊须成对磨砺，管理较复杂。气架的里外摆由先进的气路控制系统及连杆机构完成。2.通过对F1520系列环锭细纱机的学习，掌握该纺纱机的机构及其尺寸就可以用SolidWorks软件，绘

14、制各个机构零件。在熟练掌握SolidWorks的基础建模功能的基础上。进一步掌握并会应用SolidWorks进行零件的装配，形成装配图。3.在学习了SolidWorks基本功能的基础上，学习插件COSMOSMotion。该插件可以模拟机动化装配体的机械动作以及它们产生的作用力。通过确定各种相关因素（如能量消耗、运动零件之间的干涉），COSMOSMotion有助于确定设计方案是否会失效、零件将在何时断裂以及它们是否存在安全隐患。COSMOSMotion通过执行机动化装配件的物理运动模拟，可生成接触力和摩擦等物理数据。该插件的功能就是建立运动机构模型。最后，学习动画制作软件Animator，通过该

15、软件，把运动机构模型制作成动画。产品的交互动画将SolidWorks的三维模型实现动态的可视化，摄制产品设计的模拟装配过程、模拟拆卸过程和产品的模拟运行过程，从而实现动态的设计。 Animator具有如下特点：Animator与SolidWorks和PhotoWorks软件无缝集成，可以充分利用SolidWorks的实体模型和PhotoWorks的渲染功能。利用动画向导，可以非常容易地对SolidWorks产品的交互动画将SolidWorks的三维模型实现动态的可视化，摄制产品设计的模拟装配过程、模拟拆卸过程和产品的模拟运行过程，从而实现动态的设计。利用动画向导，可以非常容易地对SolidWo

16、rks零件或装配体环境中制作动画；爆炸或解除爆炸动画，来展示装配体中零部件的装配关系；绕着模型转动或让模型360转动，可以从不同角度观看设计模型；利用专业的灯光控制以及为零件和特征增加材质，来产生高质量的动画效果；直接通过电子邮件发送AVI格式动画文件，加快了设计观点的交流，缩短了设计周期4。最后，本次设计的最终结果将是实现生产过程中实际动作的模拟演示。参考文献1 环锭细纱机的技术进步./Article/AFAD557E49BB893DC.html2006-10-202 苏继伟. 国产环锭细纱机紧密纺改造的应用探讨./b

17、bs/jmf/5.doc,2005-7-133 江洪,陆利锋,魏峥等. SolidWorks动画演示与运动分析实例解析.北京：机械工业出版社，2005.84 SolidWorks2005插件介绍./Article/ArticleShow.asp?ArticleID=502.2006-7-95 曹岩. SolidWorks2003基础篇.北京：机械工业出版社，20036 冯樱，刘加华，刘成成.基于Pro/E的汽车变速器装配及运动仿真的动画实现.机械工程师，2007，（3）：63-657 SolidWorks2007最新技术理解.CAD/CAM与制造业信息化.8 刘国强，贾书琴.中文SolidWorks2004产品设计白金教学. 北京：兵器工业出版社；北京科海电子出版社，2004 .109 东方人华.SolidWorks2005中文版范例入门与提高.北京：清华大学出版社，2005.910 何煜琛，陈涉，陆利锋. SolidWorks2005中文版基础及应用教程. 北京：电子工业出版社，2005.711 张锁怀等. SolidWorks