简易剑杆织机的机械连续卷取装置设计.doc

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课题名称
简易剑杆织机的机械连续卷取装置设计
开题报告（包括选题意义与可行性分析、研究的基本内容与拟解决的主要问题、总体研究思路及预期研究成果、研究工作计划等内容，非艺术类不少于3000字）
目 录
1 选题的背景与意义
1.1 国内外研究现状和发展趋势
1.2 研究简易剑杆织机的机械连续卷取装置的意义
2 研究的基本内容与拟解决的主要问题
2.1 基本内容
2.2 拟解决的主要问题
3 总体研究思路（方法与技术路线）及预期研究成果
3.1 研究思路方案
3.2 可行性分析
3.3 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
简易剑杆织机的机械连续卷取装置设计
李长胜
(机械设计制造及其自动化061)班 B06310105)
1 选题的背景与意义
剑杆织机是目前应用最为广泛的无梭织机，它具有无梭织机高速、高自动化程度、高效能生产的特点连续卷取机构是织机重要的组成部分之一，用于将织物有规律地引离织口，并卷到卷布辊上去，这样，才能完成卷取任务，才能保证织造过程继续进行。研究此课题是了解国内外织机的差距，从而才能有能力缩小其差距。[1] 随着无梭织机取代有梭织机，剑杆织机将成为机织物的主要生产机种。进入80年代以来，国际现代纺织技术飞速发展，机电一体化和人工智能话的程度越来越高，使传统的纺织工业向技术密集型方向迈进。
随着新材料和新技术的广泛应用，剑杆织机的工艺性能日趋完善，它是适应性很强的织机。虽然国内纺织企业发展比较迅速，从单纯的引进和吸收国外的机型到改造和自主开发，但是与国外的先进织机相比仍有很大差距。因此，加强技术改造和创新，以及加强先进的机械设计和先进机械制造技术的研究和应用已经到了很紧迫的地步。[2]
1.1国内外研究现状和发展趋势
目前无梭织机在中国市场竞争激烈。国产无梭织机发展很快，尤其是剑杆织机，但其总体水平大多停留在中档机水平，价格较低。国外剑杆织机发展较快，尤其是微电子技术的广泛应用，使织机的运转性能有了质的变化，自动化程度高，可选择的功能结构扩大，但价格不菲。
国外织机制造商注重技术进步，一方面大力开展研究和开发， 一方面不断吸收相关产业的最新科技成果，新产品层出不穷。以日本石川公司为例，石川公司购买了美国Drapel公司DSL钢带剑杆织机专利技术以后，不是墨守成规地亦步亦趋，而是在原有的基础上源源不断地推陈出新。[3]
我国剑杆织机研究工作起步较晚，织机机电一体化产品产量少而且面窄，总体设计水平不高，特别是在自动化控制方面与国外先进水平还有相当大的差距，国内的高档剑杆织机市场主要被国外织机占有。国产剑杆织机如何加强电子技术的应用，提高产品质量和竞争力，降低劳动强度.提高劳动生产率，是我国织机的一个主要的问题和发展方向。[4]
织物在织口处形成后，必须不断地将织好的织物及时引离织口并卷到卷布辊上，从而令制造过程继续进行。
现代新型织机由于车速不断提高，织物的档次的高端化，对卷取机构的要求也越来越高，传统的卷取机构已无法适应这些新型织机高速化生产和广泛品种适应性的要求，为此，各种类型的卷取机构也应运而生。
（1）电子卷曲机构：
在新型无梭织机上配备电动卷取装置，卷取机构采用的是单独的变速电机驱动。这样的好处就是大大简化了卷取机构，织物纬密改变可直接在控制装置键盘上设定，不需要换纬密变换齿轮。如果送经机构也是电动式，则送经和卷取可以由计算机统一控制，这样，织物的质量就会有所提高，而且操作也简单化了[8~9]。
图1为常见的交流伺服电机卷取机构原理示意图。卷取令计算机根据纬密输出一定控制电压，经过伺服放大器驱动交流伺服电机转动，然后又经过减速机构传动卷取辊，达到纬密要求。此卷取机构可以实现卷取量精密的无级调节，满足各种纬密变化要求[11]。

图1 电动卷曲装置
1—刺毛辊； 2—导布辊 ；3—卷布辊； 4—电动机
（2）连续卷取机构：

图2连续式卷取装置
1—蜗杆 ；2—蜗轮； 3，4，5，6—变换齿轮；
7，8，9，10，12—齿轮；11—刺毛辊
（3）七齿轮间歇式卷取机构：
将织物引离织口及卷取辊卷取（刺毛辊，糙面辊）的过程只发生在某个时期：一般来说，它是由棘轮棘爪影响间歇动作的，所以又有单爪和多爪的分别，单爪式就是被一个棘爪撑动的，国产的有梭织机1511，1515，GA615等型号广为采用;多爪式棘轮被多个棘爪撑动，主要用在一些天然和化纤长丝织机上，能精确地牵引织物。[1]
国内典型的七齿轮间歇式卷取机构如图3所示：

图3 典型间歇卷取机构
1—卷取杆；2—卷取钩；3—卷取辊；
4—保持棘爪；Z1—棘轮；Z2…Z7—齿轮

（4）涡轮蜗杆间歇式卷取机构：
涡轮蜗杆间歇式卷曲机构是一种织造过程中卷取量可变的机械式卷曲机构，它的结果如图4所示，这种机构普遍用于1511S和1511T型纺机上。

图4 涡轮蜗杆间歇式卷取机构
1— 推杆；2—棘爪；3—变换棘轮；4—单线蜗杆；5—涡轮
6—卷取辊；7—手轮；8—制动轮；9—传动轮

卷取机构的作用与要求：
作用
1． 将形成的织物引离织口。并卷绕成一定的卷装形式。
2.控制织物的纬密和纬纱在织物内的排列。
要求
1机构简单坚固，动作灵活准确。调节方便。
2能随不同织物的要求而变化纬密。
3附带有能随意卷取或退回织物的装置及因缺纬停车时的防稀弄装置。
4卷装良好，并有一定量的卷装容量。[5]
1.2 研究简易剑杆织机的机械连续卷取装置的意义
国内简易剑杆织机上的卷取装置是通过筘座摆动、棘轮棘爪传动的间隙式卷取，纬密不稳定，为了克服以上问题，要在简易剑杆织机上采用连续送卷取置取代间隙卷取装置。研究出具有运动连续、平稳及计算纬密准确的优点的机械连续卷取机构。为满足下机设计纬密的要求，必须通过试织和调节上机张力。所以，研究其能更好的突出其优点，解决存在的一些弊端和缺点。[6]
2 研究的基本内容与拟解决的主要问题
2.1 基本内容
目前，国外生产的先进织机都采用电子式连续卷取装置，但为了降低生产成本，国内一般采用机械式连续卷取装置。而国内简易剑杆织机上的卷取装置是通过筘座摆动、棘轮棘爪传动的间隙式卷取，纬密不稳定，为了克服以上问题，主要任务：在简易剑杆织机上采用连续送卷取置取代间隙卷取装置。目标1．织机转速从200—400rpm；2．织物纬密从5—50根/cm；３．卷取辊直径为160mm；４．织机筘幅从1650—2300mm。5．织物的最大张力为300kg
2.2 拟解决的主要问题
用市场上现有的PIV纬密变换装置，通过织机主轴同步带传动输入PIV纬密变换装置；2，从纬密变换装置到卷取辊间需设计合适的传动比且具有自锁功能的多级减速传动置，满足织机转速从200—400rpm、织物纬密从5—30根/cm、卷取辊直径为160mm、织物的最大张力为300kg的要求。
3 总体研究思路（方法与技术路线）及预期研究成果
3.1 研究思路方案

积极连续式卷取传动机构中，设置大减速比的减速装置是非常必要的。因为织机每转卷取的织物长度是纬密的倒数，这要求卷取辊的转速很慢才能满足织物要求，而卷取传动输入转速是比较高的，只有经减速装置减速后才能满足卷取辊对速度的要求。
握持牵引机构：该机构主要由卷取辊和卷取压辊组成。卷取辊与压辊配合握持织物。卷取辊在传动机构的驱动下缓慢转动，压辊靠摩擦力的作用被卷取辊带着转动。对织物握持牵引力的大小和织物对卷取辊包角大小与卷取辊表层材料有关。卷取辊直径的大小也会对纬密产生影响，在其他条件不变的情况下，直径越大卷取的线速度就越大，纬密就越稀。
    在确定纬密齿轮前，首先要了解机器上安装的卷取辊直径和减速齿轮箱的规格，然后根据公式P′w=PW(1-α)，用织物实际纬密Pw计算出机上纬密P′w，用P′w值查说明书中的纬密与齿轮对应关系表，选取对应的纬密齿轮件号，最后上机试织确定所选齿轮是否符合要求。[10]
上式中的α为下机缩率，因为织物在织机上受到一定的张力，织物下机后张力减少，织物就会收缩，故实际纬密Pw大于机上纬密P′w，用α表明了两者的关系。α与织物用纱种类的性能、织物组织、上机张力和回潮率等许多因素有关，根据具体情况在l％～5％之间选取，是一个试验数据。[1]
下面主要说下PIV纬密无级变换装置

图1 PIV无级变速器调节纬密的卷曲机构
1— 轴；2—输入轴；3—PIV无级变速器；4—输出轴；
5—卷取辊；6摩擦离合器；7卷布辊轴
图1为常用的型剑杆织机上用无级变速器调节纬密，动轴1，通过链轮
   ， 或者和传动PIV无级变速器3的输入轴2，无级变速器的输出轴4经过齿轮，，和以及蜗杆，蜗轮从而使卷取辊5转动卷取织物。
卷取辊对卷布辊轴7的传动也是通过一对链轮，和摩擦离合器6实现。
在此PIV无级变换装置中，对纬密的调节首先由一对链轮分高低二档，高纬密时用链轮和传动，低纬密时用和传动，低纬密的范围是3~16根/cm，高纬密则是13~78根/cm，高低档的切换就需要人操作了。而纬密的细调则是由PIV无级变速器完成的，其调速比试6，上机时需要将PIV无级变速器的指针指在刻度盘上相应的刻度上才能达到自己的标准。[1]
卷取机构中，要达到纬密的要求，可以确定变速器的传动比范围，然后计算最优齿轮组合，同时计算所需齿轮个数和齿数，以达到所需的纬密。[8]
 手动操作机构：是在上经时或织物出现织疵时卷取机构手动卷取或倒转用的，结构简单。[9]
     3.2 可行性分析
通过学习了解剑杆织机卷取机构学、运动学建摸、分析与设计方法方面已取得一定的研究成果。在前人研究工作基础上，本计论文进行剑杆织机卷取机构设计，在基本原理上是可行的。
本设计的工作主要涉机械原理和机械设计等方面的知识，以及CAD工具软件，本人已学习了这些相关课程，掌握了本设计所需的基本知识。有信心开展以后的各项工作。
指导老师及其课题组在剑杆织机卷取机构的相关研究方面具有很多成功的经验，本设计的研究方法思路经过深思熟虑，切实可行，能够确保毕业设计的顺利完成并取得预期的研究成果。
3.3 预期研究成果
设计出剑杆卷取机构，完成二维画图。通过CAD，保证设计能较好的满足设计要求，通过查找资料，完成整机设计的任务

4 研究工作计划

起止时间
内容
2008.12.15~2009.01.16
调研、信息汇总，文献查阅分析
2009.01.17~2009.02.13
外文翻译、文献综述、开题报告，并熟悉理论力学、机械原理等相关知识
2009.02.14~2009.02.20
提交开题报告、文献综述及外文翻译
2009.02.21~2009.02.28
开题答辩
2009.03.01~2009.03.14
剑杆织机卷取机构的整体方案设计
2009.03.15~2009.03.28
剑杆织机卷取机构设计及零部件设计
2009.03.29~2009.04.11
二维CAD画图
2009.04.12~2009.04.24
二维运动学分析
2009.04.25~2009.05.02
结构改进设计及毕业论文撰写
2009.05.03~2009.05.10
完成并提交毕业论文
2009.05.11~2009.05.24
整理材料准备答辩
2009.05.25~2009.05.29
论文答辩

参考文献

[1] 杨建成，周国庆. 纺织机械原理与现代设计方法[M]. 北京：海洋出版社，2006：279-286
[2]
[3]
[4]
[5] Dai Gil Lee.Chang Sup Lee.Je Hoon Oh.Han Su Jeon.Composite heddle frame for high-speed looms.Composite Structures 47 (1999) 507-517
[6] homas H. Speeter. Control of the Utah/MIT Dexterous Hand: Hardware and Software Hierarchy[J].Journal of Robotic Systems，1990,7(5): 759-790
[7]
[8]高卫东，荣瑞萍，徐青山. 现代织造工艺与设备[M] .北京：中国纺织出版社，1998：229-231
[9] 陈元甫. 机织工艺与设备[M]. 北京：纺织工业出版社，1982：231-243
[10]
[11] 王绍斌.机制工艺原理[M].西安：西北工业大学出版社，2002：256-261