非圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)的反求設(shè)計與仿真分析【畢業(yè)論文答辯資料】

需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 非圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)的反求設(shè)計與 仿真分析 學(xué) 院 機械與自動控制學(xué)院 專業(yè)班級 機械設(shè)計制造及其自動化 09（ 4）班 姓 名 蔣程強 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 陳建能 系 主 任 學(xué)院院長 需要購買對應(yīng) 紙 咨詢 14951605 買對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 浙 江 理 工 大 學(xué) 機械與自動控制學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計誠信聲明 我謹在此保證：本人所做的畢業(yè)設(shè)計，凡引用他人的研究成果均已在參考文獻或注釋中列出。設(shè)計說明書與圖紙均由本人獨立完成，沒有抄襲、剽竊他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的研究成果行為。如出現(xiàn)以上違反知識產(chǎn)權(quán)的情況，本人愿意承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。 聲明人（簽名）： 年 月 日 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 i 摘要 劍桿織機的引緯機構(gòu)，是劍桿織機的核心機構(gòu)之一，其運動性能如何將在很大程度上決定著整臺織機的性能與檔次。所以，一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理的劍桿引緯機構(gòu)能夠改善劍桿織機的工作效率與所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。本文提出了一種新型的劍桿引緯機構(gòu)，即非圓齒輪行星輪系劍桿引緯機構(gòu)。 本文中分析了劍桿織機的引緯工藝要求，得到了劍桿織機引緯時主軸轉(zhuǎn)過不同角度的時候劍桿應(yīng)該有的位移、速度以及加速度。并以此為依據(jù)設(shè)定了劍桿的加速度運動曲線為一等腰梯形的 形狀的曲線，經(jīng)過進一步計算后得到了劍桿的運動學(xué)模型。本文設(shè)計的非圓齒輪行星輪系劍桿引緯機構(gòu)的作用是 將主軸的勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成劍桿的有規(guī)律的往復(fù)運動，根據(jù)這一模型 的傳動規(guī)律建立運動學(xué)分析模型，結(jié)合其中非圓齒輪的特性得到節(jié)曲線方程。再基于 用該軟件可以反求出機構(gòu)中各個參數(shù)的值，之后根據(jù)仿真的結(jié)果調(diào)整機構(gòu)參數(shù)，最終得到符合引緯規(guī)律的合理的參數(shù)，證明本文設(shè)計的引緯機構(gòu)是合理可行的。 關(guān)鍵詞： 非圓齒輪；引緯機構(gòu)；反求；劍桿織機 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 he is of of a of a of a of of of up a of in of of of as a on of is to of to of to of of a of be by on of of be at be 江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 錄 第 1 章 緒論 . 1 題的研究背景與意義 . 1 內(nèi)外劍桿引緯機構(gòu)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 . 2 桿引緯機構(gòu)的簡介 . 2 內(nèi)外劍桿引緯機構(gòu)的研究狀況及發(fā)展趨勢 . 2 圓齒輪的發(fā)展及研究情況 . 5 圓齒輪的介紹 . 5 圓齒輪的研究狀況 . 5 設(shè)計的主要內(nèi)容 . 6 第 2 章 非圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)運動分析模型的建立 . 8 桿織機的引緯工藝要求 . 8 頭的理想運動學(xué)曲線方程的建立 . 9 頭理想運動曲線的構(gòu)造 . 9 頭運動學(xué)曲線方程的建立 . 10 圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)的模型簡介 . 13 圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)反求模型的建立 . 15 求設(shè)計思想的簡介 . 15 圓齒輪行星輪系放大輪系的運動模型的建立 . 15 一級非圓齒輪行星輪系運動模型的建立 . 17 二級非圓齒輪行星輪系運動模型的建立 . 18 第 3 章 非圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)反求設(shè)計與運動仿真軟件的設(shè)計 . 20 算機輔助設(shè)計的簡單介紹 . 20 圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)反求設(shè)計與仿真軟件的介紹 . 20 緯機構(gòu)反求設(shè)計軟件的開發(fā)思路 . 20 緯機構(gòu)反求程序的關(guān)鍵性思想 . 20 緯機構(gòu)參數(shù)的設(shè)定 . 22 緯機構(gòu)反求軟件的界面介紹 . 23 緯機構(gòu)反求軟件各個控件的介紹 . 24 緯機構(gòu)反求軟件的功能特點 . 28 第 4 章 引緯機構(gòu)三維模型的建立與仿真 . 29 第 5 章 總結(jié) . 33 參考文獻 . 34 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 1 第 1章 緒論 題的研究背景與意義 全套資料帶 ， 系 414951605 或 1304139763 紡織是人類社會最古老的一個生產(chǎn)部門，它與我們的生活息息相關(guān)。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展和手工編 結(jié)技術(shù)的提高，紡織技術(shù)出現(xiàn)并發(fā)展起來。隨著工業(yè)技術(shù)的提高，織機以其紡織速度快、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點逐漸取代原始紡織手段開始迅速發(fā)展起來。 我國已成為全球第一紡織大國，現(xiàn)有生產(chǎn)能力為 紡紗錠，加工全球紡織纖維總量的 42% 48%，生產(chǎn)的服裝占全球服裝產(chǎn)量的近二分之一，供應(yīng)紡織品、服裝占全球貿(mào)易量的二分之一 1。 但我國 卻非紡織機械的生產(chǎn)大國，而 是紡織機械的進口大國，織造 行業(yè) 對進口設(shè)備的依賴度比較大 。據(jù)統(tǒng)計，我國紡織機械在 2011 年上半年的進出口累計總額為 美元，同比增長 其中紡織機械進 口 美元，同比增長 2。 我國的織機行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已具有一定的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)能力 3，但是與世界先進水平仍有較大的差距，因此 紡織機械技術(shù)裝備的 研究和 發(fā)展 對提升 我國紡織工業(yè)的總體水平和競爭力 具有切實的意義 4。而引緯機構(gòu)就是其中一項關(guān)鍵的研究內(nèi)容。 引緯方式分為有梭引緯和無梭引緯，其中無梭引緯可分為噴水引緯、劍桿引緯、噴氣引緯和片梭引緯四種 5。 自 1963 年漢諾威國際紡織機械展覽會首次展出了商業(yè)性劍桿織機以來，隨著新材料和新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，這種織機的工藝性能日趨完善。 80 年代末，劍桿織機進入了全盛時期。用劍桿織機加工織物的范圍，從中厚織物發(fā)展到輕薄織物，從服裝面料發(fā)展到裝飾和產(chǎn)業(yè)用織物，由單層織物發(fā)展到毛圈及雙層起絨織物，從狹幅發(fā)展到 闊幅，由低速發(fā)展到高速。現(xiàn)今劍桿織機的最高入緯量已突破 1100m/紗的選色從單色發(fā)展到最多達 16 色 (德國 桿織機 )。這是其他幾種無梭織機不可比擬的 6。 劍桿織機它是利用往復(fù)移動的劍狀桿將檢口外因定筒子上的緯紗引入梭口，與有梭織機相比，它的入緯串高，織物質(zhì)量優(yōu)，機器噪聲低，勞動生產(chǎn)率高。劍桿織機引緯過程緯紗 始終受到劍頭的積極控制，可適應(yīng)強捻緯紗的織造，不會出浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 現(xiàn)緯紗的退捻和緯縮疵點。劍桿引緯具有極強的多色緯紗織造功能，能十分方便地進行多色任意換緯，并且選緯 (換色 )運動對織機速度不產(chǎn)生任何影響，在裝飾織物加工、毛織物加工和棉型色織物等加工中都得到了廣泛使用 7。 內(nèi)外劍桿引緯機構(gòu)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 桿引緯機構(gòu)的簡介 劍桿引緯機構(gòu)是劍桿織機的五大核心機構(gòu)之一，它將緯紗引入梭口，形成織物所需的紋理。能保證引緯失誤少，可靠性高，可以實現(xiàn)對許多引緯比較困難的紗線進行引緯，其制織品種的適應(yīng)性極其 廣泛，同時劍桿織機的門幅寬，因此劍桿織機成為應(yīng)用最廣泛的一種無梭織機?，F(xiàn)代織機在適應(yīng)高速、高效的同時，對引緯機構(gòu)的性能要求越來越高，引緯機構(gòu)的好壞直接決定整機性能的優(yōu)劣 8。正因為劍桿引緯機構(gòu)在劍桿織機中的重要作用，國內(nèi)外許多紡織領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)者都對其進行了研究，并取得了許多的成果。 內(nèi)外劍桿引緯機構(gòu)的研究狀況及發(fā)展趨勢 目前，在國內(nèi)外市場上出售的劍桿織機引緯機構(gòu)主要有以下幾種： 共軛凸輪引緯機構(gòu)，如圖 1 示， 該引緯機構(gòu)有一個自由度，由共軛凸輪、連桿機構(gòu)和輪系組成。共軛凸輪 1 使剛性角形桿 桿 桿過四連桿機構(gòu) 動與搖桿 性連接的圓柱齒輪 2 作往復(fù)擺動。最后經(jīng)過定軸輪系 的放大，使與劍輪嚙合的劍帶4 獲得往復(fù)直線運動。 這類機構(gòu)很容易滿足引緯要求的運動規(guī)律，其劍頭運動規(guī)律在理論上可按照任意曲線要求來設(shè)計 9。該機構(gòu)的性能取決于共軛凸輪的設(shè)計，但凸輪廓線加工精度要求相當(dāng)高，制造難度大，如存在誤差就易產(chǎn)生磨損沖擊和振動加劇，影響正常的織造。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 變螺距螺旋傳動引緯機構(gòu)，如 圖 1示， 主軸帶動曲柄 過連桿 產(chǎn)生往復(fù)運動，螺母 C 與螺桿 1 形成螺紋副，帶動螺桿轉(zhuǎn)動，從而帶動螺桿軸上的劍輪 2 傳劍。 這類機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，傳動鏈短，結(jié)構(gòu)緊湊，交接條件好，但傳動效率低，而且變螺距螺旋副的加工也很困難 8。 差動輪系連桿機構(gòu)傳動的引緯機構(gòu)，如圖 1示。周轉(zhuǎn)輪系的軸心 O 為筘座腳 擺動中心， 的轉(zhuǎn)動經(jīng)連桿分別傳遞給桿 筘座腳。 角速度 的角速度， 角速度 轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)臂的角速度。在 心輪 2 以合成速度 過圓錐齒輪系 (4、5、 6 和 7)帶動傳劍輪 88。該機構(gòu)能很好的改善交接緯時緯紗張力變化大或緯紗松弛導(dǎo)致交接失誤的現(xiàn)象，但是傳動路線長、結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。 圖 1軛凸輪引緯機構(gòu) 圖 1螺距螺旋傳動引緯機構(gòu) 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 空間四連桿引緯機構(gòu)，如 圖 1示 ， 2 為織機主軸，由曲柄 1、叉桿 3 和搖桿 4 組成的球面曲柄搖桿機構(gòu)，通過連桿 5 帶動扇齒輪 6，驅(qū)動劍輪 7。但 其引緯運動規(guī)律設(shè)計靈活性不如平面六連桿送緯、四連桿接緯機構(gòu) 8。 電子引緯機構(gòu)，如圖 1示，這類引緯機構(gòu)是機械電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是伴隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展而提出的一種新的引緯方法。這類機構(gòu)核心技術(shù)是伺服電機的控制 10。另外，與此相似的還有一種電磁控制 11機構(gòu)。這類引緯方法的優(yōu)點在于機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，能最大程度消除機械部件轉(zhuǎn)動慣量帶來的不良影響。通過改變引緯控制器中數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)劍桿織機引緯運動規(guī)律的可選擇性，滿足和提高織機對不同緯紗的適織性能，進一步增強織造多品種織物的能力，提高織機的自動化水平 8。不過這類機構(gòu)對電子技術(shù) 的要求較高，目前，該技術(shù)還沒有獲得普遍的推廣和使用，尚處于實驗改進階段。 圖 1間四桿引緯機構(gòu) 圖 1動輪系連桿機構(gòu)傳動引緯機構(gòu) 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 隨著技術(shù)的不斷革新，機械和電子的聯(lián)系越來越緊密。引緯機構(gòu)以后的發(fā)展也可能會逐漸的與微電子相結(jié)合，使我們對引緯運動的控制能夠更加隨心所欲。 圓齒輪的發(fā)展及研究情況 圓齒輪的介紹 非圓齒輪是 一種特殊的齒輪，與 圓齒輪的 不同之處在于 其 節(jié)曲線形狀不規(guī)則。在圓柱齒輪的傳動過程中，其傳動比為一固定常數(shù)，從動輪和主動輪的轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系；而對于非圓齒輪，其傳動比為非特定的函 數(shù)，從動輪和主動輪的轉(zhuǎn)角關(guān)系是非線性的。 一對互相嚙合的非圓齒輪，當(dāng)主動輪作勻速轉(zhuǎn)動時，從動輪便作一定規(guī)律的變角速運動，非圓齒輪可使工作機構(gòu)具有變速運動，能協(xié)調(diào)工作機構(gòu)的循環(huán)周期，利用非圓齒輪機構(gòu)與連桿機構(gòu)串聯(lián)組合，能獲得等速或所需的運動規(guī)律 12。 而 要實現(xiàn)劍桿的往復(fù)運動需要多個齒輪組成非圓齒輪行星輪系才能實現(xiàn)。由于非圓齒輪的特性，當(dāng)輸入軸以勻角速度朝一個方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時，通過非圓齒輪輪系，輸出軸的回轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速都可能改變，因而有可能設(shè)計出輸出軸作連續(xù)單向轉(zhuǎn)動的、間歇轉(zhuǎn)動的以及往復(fù)擺動的機構(gòu)。 非圓齒輪節(jié)曲線可 以是任意不規(guī)則的形狀，目前研究較多的節(jié)曲線主要有橢圓及其變階形式、卵形、對數(shù)螺線形和傅里葉曲線等形狀。 非圓齒輪 已經(jīng)在機械工業(yè)等學(xué)科得到了較大范圍的應(yīng)用，常 見于如自動化儀表、農(nóng)業(yè)機械、機床等行業(yè) 13。 圓齒輪的研究狀況 2O 世紀 40 年代開始，由于當(dāng)時機械制工業(yè)的發(fā)展，對傳動機構(gòu)的要求愈來圖 1子引緯機構(gòu) 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 愈多樣化、復(fù)雜化，已有的齒輪傳動或其它傳動機構(gòu)很難滿足需要。為了實現(xiàn)變傳動比傳動，人們突破了傳統(tǒng)圓齒輪的局限而發(fā)明了非圓齒輪 14。但是由于一些問題的限制，以致影響了它的應(yīng)用 15。例如如何表達 非圓齒輪節(jié) 曲線的方法，在得到非圓齒輪節(jié)曲線的離散數(shù)據(jù)后需要對其進行擬合，但是非圓齒輪節(jié)曲線的擬合對曲線擬合方法有很高的要求，擬合得到的節(jié)曲線需滿足非圓齒輪實際的保凸性、壓力角等要求。另外非圓齒輪的加工也不簡單。由于非圓齒輪節(jié)曲線的不規(guī)則性，其齒廓難以用傳統(tǒng)的齒輪加工方法加工生成。雖然數(shù)控機床的發(fā)展降低了非圓齒輪加工的難度，但是編制數(shù)控加工代碼仍太繁雜，已開發(fā)的數(shù)控技術(shù)模塊對非圓齒輪的加工通用性不高。 但是非圓齒輪與連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)相比，具有較大的優(yōu)越性尤其是它適用于高速旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和能實現(xiàn)連續(xù)的單向循環(huán)運動。所以，人們 在加工非圓齒輪方面動了不少腦筋。 程序語言開 發(fā)軟件 等計算機技術(shù)的應(yīng)用 10； 加工設(shè)備的智能化、參數(shù)化以及高精度化 11，機械制造行業(yè)也在朝著開發(fā)智能化、參數(shù)化的數(shù)控設(shè)備這一趨勢發(fā)展 12； 線切割、粉末冶金和快速成型等新型非圓齒輪生產(chǎn)技術(shù)在非圓齒輪加工中的應(yīng)用 ，使得非圓齒輪的加工問題已得到了很好的解決 13。 設(shè)計的主要內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計中研究的主要內(nèi)容包括： 1） 了解、掌握 劍桿織機引緯工藝要求 清楚劍桿織機引緯時，主軸轉(zhuǎn)過不同角度的時候劍頭應(yīng)該有的位移、速度以及加速度。 2） 建立劍頭 的理想運動學(xué)曲線方程 根據(jù)最符合劍桿織機織造的原則，得到劍桿的理想運動學(xué)曲線方程。 3）由給定的 非圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu) 的傳動原理，建立運動學(xué)分析模型 根據(jù)非圓齒輪的特性建立傳動模型，將主軸的勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成期望達到的劍桿的往復(fù)運動。 4）編寫運動分析、仿真軟件，進行參數(shù)反求。 根據(jù)得到的理想的運動學(xué)曲線方程，利用 寫 運動分析、仿真軟件，反求出機構(gòu)中各個參數(shù)的值。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 5）根據(jù)最佳參數(shù)，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 根據(jù)得到的參數(shù)和建立的運動模型，對結(jié)果進行仿真分析，并由仿真結(jié)果對參數(shù)進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 第 2章 非圓齒輪行 星輪系引緯機構(gòu)運動分析模型的建立 引緯機構(gòu)用于將織機主軸的勻速回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為引緯劍頭的變速往復(fù)直線運動，本章在滿足劍桿引緯機構(gòu)的工藝特性要求的基礎(chǔ)上，設(shè)定了理想的引緯劍頭運動規(guī)律，建立了該新型引緯機構(gòu)的運動學(xué)反求模型，并根據(jù)引緯劍頭的運動規(guī)律和已知的機構(gòu)參數(shù)反求得到了非圓齒輪的節(jié)曲線方程。 桿織機的引緯工藝要求 引緯機構(gòu)最終要應(yīng)用在劍桿織機中，所以它必須滿足劍桿織機的引緯工藝要求。 典型的劍桿運動規(guī)律有下列特征：在劍桿向梭口內(nèi)運動起始處，送緯劍和接緯劍運動緩慢，而且送緯劍更慢，這有利于送緯劍能在較短 的距離內(nèi)正確夾持住緯紗。在梭口中央交接時，送緯劍和接緯劍運動也緩慢，有利和緩交接，降低緯紗張力 2。 且交接時需滿足一定的緯紗交接沖程要求，一般理論交接沖程取10 所以我們能得到劍桿引緯的一系列特點：劍頭在梭口內(nèi)停留時間較長，占主抽轉(zhuǎn)角 200 240，甚至更長些；劍頭進出梭口的時間可調(diào)范圍小，劍頭進入梭口約在 60 90間，出梭口約在 280一 310間，空程可使劍頭遲進、早出梭口，常見的劍桿織機引緯機構(gòu)工作圓圖如圖 2示。為了滿足劍桿運動規(guī)律，需要調(diào)整的主要引緯參數(shù)有劍頭初始位置、劍頭動程 、緯紗交接配合、剪緯、釋放緯紗和劍頭運動的配合 6。 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 頭的理想運動學(xué)曲線方程 的建立 頭理想運動曲線的構(gòu)造 劍桿織機劍頭運動規(guī)律的優(yōu)化可以使引緯運動更加平穩(wěn) ,改善緯紗的受力狀況 ,提高入緯率 ,適應(yīng)高速織機的要求 ,大大改善織機的織造性能。常用的劍頭運動規(guī)律有正弦加速度規(guī)律、梯形加速度規(guī)律和修正梯形加速度規(guī)律等。已有的一些計算表明 ,在動程和運動時間相同的條件下 ,正弦加速度規(guī)律的加速度峰值比修正梯形加速度規(guī)律的加速度峰值大 45%,速度峰 值大 4%。結(jié)合劍桿織機劍頭的運動規(guī)律要求，在目前常用的劍頭運動規(guī)律中 ,修正梯形加速度運動規(guī)律是最優(yōu)越的。修正梯形加速度運動規(guī)律是指引緯加速度曲線的形狀類似于梯形 ,在梯形的轉(zhuǎn)折處用多項式曲線光滑過渡。過渡曲線設(shè)計是修正梯形加速度運動規(guī)律的重點和難點。 目前有很多種研究劍桿運動規(guī)律曲線的方法，例如直接假設(shè)位移曲線方程 ,然后根據(jù)各曲線段的位移、速度、加速度關(guān)系以及曲線的連續(xù)、光滑條件 ,找出各段曲線的邊界條件 ,列出方程組依次求解出位移、速度、加速度曲線方程。雖然該種設(shè)計方法能很好地滿足劍頭的運動要求 ,但其優(yōu)化變量有 11 個之多 ,計算量較大；或者采用 5 次多項式來設(shè)計加速度的過渡曲線 ,這種方法滿足了高速劍桿織機對加速度、躍度無突變的要求 ,劍頭的運動也很平穩(wěn) ,沖擊較小 ,是一種較為優(yōu)越的運動規(guī)律 ,但隨著多項式次數(shù)的增加 ,引緯機構(gòu)精度要求提高 ,零件加工難度加大 ,成本增高 ,機構(gòu)對誤差的敏感性也相應(yīng)提高。因此本設(shè)計根據(jù)修正梯圖 2桿織機引緯機構(gòu)工作圓圖 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 形加速度劍頭運動規(guī)律，在現(xiàn)有的成果之上采用三次埃爾米特插值多項式構(gòu)造4 段過渡曲線 20， 構(gòu)造了理想的引緯機構(gòu)加速度運動規(guī)律曲線。再根據(jù)得到的加速度運動曲線規(guī)律分別進行一次和兩次積分求得引緯機構(gòu)的速度運動規(guī)律曲線和位移運動規(guī)律曲線。 引緯機構(gòu)加速度運動規(guī)律曲線如圖 2示 頭運動學(xué)曲線方程的建立 1、加速度方程的建立 以下是一些參數(shù)的設(shè)定 ：引緯工藝參數(shù)，主軸轉(zhuǎn)角，由引緯工藝條件決定； 1、2、3：對應(yīng)劍頭運動過程中主軸的轉(zhuǎn)角，為已知量； S 劍頭加速度，由織機所需的筘幅決定筘幅； h 最大正向加速度值，根據(jù)劍桿動程要求確定； 加速度初始值，為應(yīng)變量。 由 引緯機構(gòu)加速度運動規(guī)律曲線可知 ，當(dāng) 在10, )區(qū)間時 設(shè) 231 0 1 2 3()f a a a a 由邊界條件：1 0 021 1 2 3231 1 0 1 1 2 1 3 121 1 1 2 1 3 1( 0 )( 0 ) 2 3 0()( ) 2 3 0f a hf a a af a a a a h hf a a a 圖 2緯機構(gòu)加速度運動規(guī)律曲線 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 得000 0 1 2 323113 ( ) 2 ( ), 0 , ,h h h ha h a a a ，所以 23000 23113 ( ) 2 ( )() h h h （ 2 當(dāng) 在12 , )區(qū)間時 易知： () （ 2 當(dāng) 在23 , )區(qū)間時 設(shè) 232 0 1 2 3()f a a a a 由邊界條件：22222323()( ) 0()( ) 0 ，得 322 2 3 2 3 2 30 1 2 33 3 3 33 2 3 2 3 2 3 2( 3 ) ( ) 6 ( ) 3 ( ) ( ) 2 ( ), , , ,( ) ( ) ( ) ( )x x x xh h h h h h h ha h a a a 故 32 232 2 3 2 3 2 33 3 3 33 2 3 2 3 2 3 2( 3 ) ( ) 6 ( ) 3 ( ) ( ) 2 ( )()( ) ( ) ( ) ( )x x x xh h h h h h h （ 2 當(dāng) 在3,區(qū)間時 易知： ()（ 2 為了利于緯紗的交接，也便于織機的調(diào)試，劍頭進足開始退劍時 () 的速度 0v ，因此在 0, 內(nèi)，函數(shù) ()f 與 軸所圍成的正負面積之和必須為零，即120。因此可得等式 1321 2 1 2 30 ( ) d ( ) ( ) d ( ) 0xf h f h 即： 0 3 21 2 1 3( ) ( )( ) ( )022 x xh h h 得：1 2 3 1 023()2 （ 2 由于 , 2 這一段的曲線與 0, 這一段的 曲線關(guān)于 對稱，所以浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 加速度方程為： 23000 1 123111 2 2 13222 2 3 2 3 2 33 3 33 2 3 2 3 23233323 ( ) 2 ( ) 0 , ) 2 ,2 , ) 2 ,2 )( 3 ) ( ) 6 ( ) 3 ( ) ( )( ) ( ) ( )2 ( ) , ) 2 ()x x h h h h h h 3233,2 ) , 2 ) （ 2 2、速度方程的建立 設(shè)織機主軸角速度為 ，即 ，對加速度曲線進行積分即可得到速度曲線，即 t S ，整理可得 0, 段的速度曲線方程如下： 340 0 01231101 112320 1 2 2 3 22 1 23322 2 3 32 3 2 2 3 2332( ) ( ) 0 , )2() () , )2( ) ( ) ( 3 ) ( )( ) ( )2 ( )3 ( ) ( ) ( ) ( ) ( )( ) (h h h hh h h h h h 44223333 2 3 20 1 3 2 1 2 33( ) ( ) , ) 2 ( )( ) ( 2 ), 2h h （ 2 由于速度曲線關(guān)于點 (,0) 呈中心對稱，所以 (,2 段的速度曲線表達式可以表示為： ( ) ( 2 ) 3、位移方程的確立 接著再對速度曲線進行積分，得到位移曲線，即 t S ，整理后可得 0, 段的位移曲線方程如下： 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 2450 0 012 2 2 2 31122 20 1 0 1 0 1 1 1122 2 2 22 20 1 0 1 2 0 2 12 2 1 22 2 2 2 2( ) ( ) 0 , )2 4 1 03 ( ) ( ) ( ) () , )2 2 0 2 23 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 0 2 2 2(h h h h hh h h h h hh h h h h 3 2 2 3 3 222 2 3 2 2 3 2 222 2 3 2 33 2 3 24 4 3 5 5 42 3 2 2 2 2232 3 2 33 2 3 220 1 0 1 2 222( ) ( 3 ) ( ) ( ) ( 2 3 )2 2 ( ) ( )( ) ( ) ( 3 4 ) ( ) ( 4 5 ) , )4 ( ) 1 0 ( )3 ( ) ( )2 0 2h h hh h h hh h h h h 20 3 2 1 2 1 3 22 2 22 3 2 2 3 3 23 2 2 2 3 3 2 2 3 3 2 2 32 2 3 2 33 2 3 24 4 3 5 5 42 3 3 2 2 3 3 2 2 32332( ) ( ) ( ) ( )22( ) ( ) ( 3 ) ( ) ( ) ( 2 3 )2 2 ( ) ( )( ) ( ) ( 3 4 ) ( ) ( 4 5 )4 ( ) 1 0h hh h h h hh h h h 23320 1 3 3 2 1 3 2 332()( ) ( ) ( ) ( ) ( ), 2xh h h （ 2 由于位移曲線關(guān)于 這一軸對稱，所以 (,2 這一段的位移曲線方程可以表示為： ( ) ( 2 )。 圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)的模型簡介 在本設(shè)計中我們采用非圓齒輪行星輪系這一引緯機構(gòu)，該劍桿織機引緯機構(gòu)的機構(gòu)簡圖如圖 2示 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 該機構(gòu)的行星架 1 由織機主軸 2 驅(qū)動，主動非圓太陽齒輪 3 活套在從動非圓太陽輪軸 4 上，主動非圓太陽齒輪 3 固定不動。位于行星架 1 兩側(cè)的行星軸 5由行星架 1 驅(qū)動，兩根行星軸 5 上分別固結(jié)有從動非圓行星齒輪 6 和主動非圓行星齒輪 7，主動非圓太陽齒輪 3 和兩個從動非圓行星齒輪 6 嚙合，從動非圓太陽齒輪 8 和兩個主動非圓行星齒輪 7 嚙合，從動非圓太陽輪軸 4 上固定有大圓柱齒輪 9，大圓柱齒輪 9 和裝在小圓柱齒輪軸 11 一端的小圓柱齒輪 10 嚙合。小圓柱齒輪軸 11 的另一端固定有大圓錐齒輪 12，大圓錐齒輪 12 和裝在小圓錐齒輪軸14 一端的小圓錐齒輪 13 嚙合。小圓錐齒輪軸 14 的另一端固定有劍輪 15。劍輪15 與劍帶相互嚙合，通過控制劍輪 15 的運動規(guī)律來使得劍頭按預(yù)定設(shè)計的規(guī)律來進行運動。 在理論上來說只要設(shè)計出合適的非圓齒輪節(jié)曲線，就可以得到任意運動規(guī)律的劍桿運動曲線。該機構(gòu)與其它類型的引緯機構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動鏈短，傳動效率高，能夠適應(yīng)更多的設(shè)計需 求，具有更高的設(shè)計靈活性。 1 行星架 2 織機主軸 3 主動非圓太陽輪 4 從動非圓太陽輪軸 5 行星軸 6 從動非圓行星輪 7 主動非圓行星輪 8 從動非圓太陽輪 9 大圓柱齒輪 10 小圓柱齒輪 11 小圓柱齒輪軸 12 大圓錐齒輪 13 小圓錐齒輪 14 小圓錐齒輪軸 15 劍輪 圖 2圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)簡圖 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)反求模型的建立 求設(shè)計思想的簡介 反求 工程 這一術(shù)語起源于 20 世紀 60 年代 ， 但從工程的廣泛性對它 進行 研究 ,從反求的科學(xué)性進行深化還是從 20 世紀 90 年代初剛剛開始 。 反求工程類似于反向推理 ,屬于逆向思維體系 。 它以社會方法學(xué)為指導(dǎo) ， 以現(xiàn)代設(shè)計理論 ， 方法 ，技術(shù)為基礎(chǔ) ， 運用各種專業(yè)人員的工程設(shè)計經(jīng)驗 ， 知識和創(chuàng)新思維 ， 對已有的產(chǎn)品 或想要達到的結(jié)果 進行解剖 ， 分析 ， 重構(gòu)和再創(chuàng)造 ,在工程設(shè)計領(lǐng)域 ,它具有獨特的內(nèi)涵 ,可以說它是對設(shè)計的設(shè)計 21。 反求 技術(shù)是測量技術(shù) ， 數(shù)據(jù)處理技術(shù) ， 圖形處理技術(shù)和加工技術(shù)相結(jié)合的一門結(jié)合性技術(shù) 。 隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和上述技術(shù) 的 逐漸成熟 ,近年來在新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)中愈來愈多的得到應(yīng)用 ， 因為在產(chǎn)品開發(fā)過程中需要以 設(shè)計的結(jié)果作為設(shè)計依據(jù)參考模型或作為最終驗證依據(jù)時尤其需要應(yīng)用該項技術(shù)。 圓齒輪行星輪系放大輪系的運動模型的建立 非圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)的行程放大輪系部分如圖 2示 主軸的轉(zhuǎn)動傳遞到 從動非圓太陽齒輪 8 之后，由齒輪 8 通過 從動非圓太陽輪9 大圓柱齒輪 10 小圓柱齒輪 11 小圓柱齒輪軸 12 大圓錐齒輪 13 小圓錐齒輪 14 小圓錐齒輪軸 15 劍輪 圖 2圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)放大輪系 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 軸 4 傳遞到 大圓柱齒輪 9，再傳遞到與之相嚙合的小圓柱齒輪 10，然后通過 小圓柱齒輪軸 11 傳遞到大圓錐齒輪 12，再傳遞到與之相嚙合的 小圓錐齒輪 13，最后通過 小圓錐齒輪軸 14 傳遞給劍輪。在 我們已經(jīng)知道劍輪連接的劍桿劍頭的加速度，速度，位移等運動規(guī)律，可以根據(jù)運動的傳遞路徑反向求得從動非圓太陽齒輪 8 的運動規(guī)律。 非圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)所需的相關(guān)參數(shù)如表 2示 表 2號 表示的含義 符號 表示的含義 a 橢圓齒輪 3、 6 的長 半 軸 b 橢圓齒輪 3、 6 的短 半 軸 c 橢圓齒輪 3、 6 的焦距 k 橢圓齒輪 3、 6 的 偏心率 w 織機主軸的角速度 n 織機主軸 的 轉(zhuǎn)速 1織機主軸的角位移 3主動橢圓太陽 齒 輪 3 的角位移 6從動橢圓行星 齒 輪 6 的角位移 7主動非圓行星 齒 輪 7 的角位移 8從動非圓太陽 齒 輪 8 的角位移 9大圓柱齒輪 9 的角位移 10小圓柱齒輪 10 的角位移 12大圓錐齒輪 12 的角位移 13小圓錐齒輪 13 的角位移 15劍輪 15 的角位移 9 的齒數(shù) 100 的齒數(shù) 122 的齒數(shù) 133 的齒數(shù) r 劍輪 15 的半徑 S 劍頭的位移 S 劍頭的速度 S 劍頭的加速度 大值 、 10、 12、 13 組成的 行程 放大輪系的總傳動比 3 的向徑 6 的向徑 7 的向徑 8 的向徑 由劍頭的位移，速度，加速度，以及劍輪的半徑，可以求得劍輪 15 的角位移，角速度，角加速度，如下列式子所示 浙江理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 151515/ 根據(jù)設(shè)定的放大輪系的各個齒輪半徑可以得到行程放大輪系的總傳動比9 1210 13zi 從而可以求得大圓柱齒輪 9 的角位移，角速度和角加速度，因為從動非圓太陽輪 8 與大圓柱齒輪 9 是同軸傳動的，所以可得 8 9 1 58 9 1 58 9 1 5/z o n gz o n gz o n （ 2 一級非圓齒輪行星輪系運動模型的建立 本設(shè)計的非圓齒輪行星輪系引緯機構(gòu)總共包含有兩級的非圓齒輪輪系，第一級是由橢圓齒輪行星輪系構(gòu)成。如圖 2示 圖中橢圓 齒輪 3 固定不動，橢圓齒輪 6 與齒輪 3 通過行星架 1 相連