HQ3620電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新【2013年最新整理畢業(yè)論文】

本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 HQ3620電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 學 院 機械與自動控制學院 專業(yè)班級 09 機制 4 班 姓 名 李盛杰 學 號 B09300413 指導教師 沈毅 系 主 任 胡明 學院院長 胡旭東 二 O 一三 年 五 月 二十 日 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 1 浙 江 理 工 大 學 機械與自動控制學院 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，本人愿意承擔相應(yīng)的責任。 聲明人（簽名）： 年 月 日 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 2 摘 要 我國雖為紡織機械大國， 但 與國際紡織相比，在機電一體化方面的自動化、連續(xù)化、高速化、智能化水平上還有很大差距，在新材料、新工藝、新的制造技術(shù)方面落后很多，這一點從我國紡機品每年進口高達數(shù)十億美元就可以看出，我國紡織機械企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力不足，主要產(chǎn)品技術(shù)依賴國外，缺少具有自主知以產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，產(chǎn)品更新周期長，不能適應(yīng)市 場需求。 其中多臂機作為紡織機械的龍頭， 對提高紡織產(chǎn)品生產(chǎn)效率和提升紡織產(chǎn)品質(zhì)量上都起到了至關(guān)重要的作用。其中的旋轉(zhuǎn)式多臂機作為目前最為先進的高速開口裝置，其先進的技術(shù)和優(yōu)良的機構(gòu)特征為開發(fā)高速化、柔性化織機提供了不可或缺的配套。而旋轉(zhuǎn)式多臂機的提綜機構(gòu)作為 將輸入的勻速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成多臂機主軸的變速旋轉(zhuǎn)運動的裝置。在旋轉(zhuǎn)式多臂機中起著極其重要的作用。 本文全面探討了多臂機的發(fā)展歷程，并針對 HQ3620 電子式多臂機進行了深入的分析和研究。并在原凸輪旋轉(zhuǎn)變速方案的基礎(chǔ)上，本文利用 Pro/E 進行三維建模，并進行運 動仿真，再進行設(shè)計創(chuàng)新，提出了更為經(jīng)濟的，便于維護的齒輪旋轉(zhuǎn)變速方案。新方案 的有益效果為：將勻速旋轉(zhuǎn)輸入運動轉(zhuǎn)化為同軸變速旋轉(zhuǎn)輸出運動，并可以實現(xiàn)停 -動 -停 -動的間歇特性輸出。具有結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性高，易于高速運轉(zhuǎn)的特點。而且由于組成零件較少，又多是標準件，使得整個旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)易于維護，大大降低了成本。 本文亦對新方案進行了簡單的校核和部分零件的尺寸、材料、精度等級的確定。 關(guān)鍵詞： 旋轉(zhuǎn)式多臂機；凸輪旋轉(zhuǎn)變速；齒輪旋轉(zhuǎn)變速 全套圖紙，加 414951605 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 3 Abstract As textile machinery power in our country, we compared with the international textile machinery in the field of mechanical and electrical integration movement, continuous, high speed and intelligent level also has the very big disparity, in the new material, new craft, new technology lag behind a lot, this is from Chinas textile machinery products imports billions of dollars a year just as you can see, our country textile machinery enterprise technology innovation ability is insufficient, the main products are dependent on foreign technology, lack of with independent knowledge property rights of technology, product update cycle is long, can not adapt to the market demand. The dobby as a leading textile machinery, to improve the efficiency of textile production and improving the quality of textile products play a vital role. The rotary dobby as currently the most advanced high-speed opening device, its advanced technology and excellent organization characteristics for the development of high speed, flexible loom provided indispensable supporting. And rotary dobby harness institution as the input of uniform rotary motion into dobby spindle speed change device for rotary motion. In rotary dobby plays an extremely important role. This article comprehensively discusses the development course of dobby and against HQ3620 electronic dobby has carried on the thorough analysis and study. CAM rotation speed and in the original scheme, on the basis of this paper, by using Pro/E 3 d modeling, and motion simulation, and then to design innovation, puts forward the more economical, easy to maintain the gear rotation speed. And because of fewer parts, and is more standard, makes the entire rotating shift gear easy to maintain, and greatly reduces the cost. This article also has carried on the simple check to new scheme and the size of the parts, materials, the determination of precision grade. Key words： Rotary Dobby； The CAM rotational speed； The gear rotational speed HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 4 目 錄 摘 要 Abstract 第一章 緒論 . 6 1.1 選題的背景和意義 . 6 1.1.1 紡織機械的發(fā)展狀況 . 6 1.1.2 開口機構(gòu) . 7 1.1.3 多臂機的發(fā)展史及發(fā)展狀況 . 9 1.1.3 課題研究的意義 . 10 1.2 主要設(shè)計內(nèi)容 . 11 第二章 分析 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)原理 . 12 2.1 HQ3620 電子多臂機簡介以及旋轉(zhuǎn)變速原理分析 . 12 2.2 旋轉(zhuǎn)變速方案 . 13 2.3 三維建模以及二維工程圖的繪制 . 15 2.4 本章小結(jié) . 18 第三章 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)運動學分析 . 19 3.1 引言 . 19 3.2 運動學機構(gòu)簡化 . 19 3.3 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)運動學仿真 . 19 3.4 本章小結(jié) . 22 第四章 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的設(shè)計創(chuàng)新 . 23 4.1 設(shè)計創(chuàng)新 方案的初步確定 . 23 4.2 新方案的運動仿真 . 24 4.3 對新方案進行理論計算 . 26 4.4 對齒輪旋轉(zhuǎn)變速方案進行結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 27 4.5 本章小結(jié) . 31 第五章 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)零件設(shè)計 . 32 5.1 凸輪旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)部分零件 . 32 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 5 5.2 齒輪旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)部分零件 . 32 5.3 本章小結(jié) . 33 第六章 總結(jié)及展望 . 34 6.1 總結(jié) . 34 6.2 展望 . 34 參考文獻 . 35 致謝 . 37 附錄一：凸輪旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)爆炸圖 . 38 附錄二：齒輪旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)爆炸圖 . 39 附錄三：專利申請?zhí)柤吧暾垥?.40 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 6 第一章 緒論 1.1 選題的背景和意義 1.1.1 紡織機械的發(fā)展狀況 紡織機械是紡織工業(yè)的生產(chǎn)手段和物質(zhì)基礎(chǔ)，它的技術(shù)水平、質(zhì)量和制造成本，都直接關(guān)系到紡織工業(yè)的發(fā)展。 人類最初用天然纖維作原料紡紗織布，早于文字的發(fā)明（見世界紡織史、中國紡織史）。中國在春秋戰(zhàn)國時已經(jīng)使用手搖紡車紡紗，到了宋代已經(jīng)發(fā)明了 30多個錠子的水力大紡車。 1769 年英國人 R.阿克賴特）（又譯理查德 阿克萊特）制造水力紡紗機。 1779 年英國人 S.克朗普頓（塞繆爾 .克朗普頓）發(fā)明走錠紡紗機。傳入美國后， 1828 年美國人 J.索普發(fā)明環(huán)錠 紡紗機，因采用連續(xù)紡紗使生產(chǎn)率提高數(shù)倍。中國戰(zhàn)國時期的織機已經(jīng)運用杠桿原理，以腳踏連桿帶動綜框完成開口動作。 1733 年英國人 J.凱（又譯約翰 凱伊）發(fā)明飛梭，打擊梭子，使其高速飛行，織機生產(chǎn)率得以成倍提高。 1785 年英國人 E.卡特賴特（又譯艾德蒙特 卡特萊特）發(fā)明動力織機，同年英國建成世界上第一個用蒸汽機為動力的棉紡織廠，是紡織工業(yè)由工場手工業(yè)向大工業(yè)生產(chǎn)過渡的一個轉(zhuǎn)折點。人類社會的進步和人口的增加，促進了紡織工業(yè)的發(fā)展，相應(yīng)地推動了紡織機械的改進。能源改革（以蒸汽動力代替人力、畜力）則奠定了現(xiàn)代紡織機械的 基礎(chǔ)。 19世紀末人造纖維問世，拓寬了紡織機械的領(lǐng)域，增添了化學纖維機械一個門類。人們對合成纖維需要的增長，推動合成纖維紡絲設(shè)備向大型化（紡絲螺桿直徑達 200 毫米，單臺紡絲機的日產(chǎn)量達到 100 噸）和高速化（紡絲速度達3000 4000 米 /分）方向發(fā)展。世界合成纖維工業(yè)發(fā)展最快的國家，幾乎在 5 6年內(nèi)設(shè)備更新一次，機臺數(shù)量在 10 年內(nèi)就增長一倍。近 20 年的紡紗織造設(shè)備，為適應(yīng)化學纖維純紡或與天然纖維混紡作了不少局部改進，如擴大牽伸機構(gòu)適紡纖維長度的范圍、消除纖維上靜電等。在染整方面發(fā)展了高溫高壓染色設(shè)備、熱定形 設(shè)備、樹脂整理設(shè)備以及松式整理設(shè)備等。 人類用傳統(tǒng)方法紡紗織布，已有 6000 多年的歷史。至今根據(jù)傳統(tǒng)原理設(shè)計的紡紗織布機器，仍是世界紡織工業(yè)的主要設(shè)備。但是 50 年代以來，已經(jīng)創(chuàng)造出一些新的工藝方法，部分地取代了傳統(tǒng)方法，以高得多的效率生產(chǎn)紡織物，如轉(zhuǎn)杯紡紗、無紡織布等。新的工藝方法孕育著新的紡織設(shè)備，新的紡織設(shè)備成熟浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 7 與推廣，又促使紡織工業(yè)進一步向前發(fā)展。 紡織機械涵蓋了從纖維制備到服裝成型過程中的所有加工設(shè)備，具體包括化纖機械、紡紗機械、織造機械、針織機械、染整機械、非織造機械、服裝機械及紡織器材八個相對獨 立的子行業(yè)，如圖 1-1 所示。 1 圖 1-1 紡織機械的八個子行業(yè)與紡織產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)系圖 我國是世界上最大的紡織品生產(chǎn)和出口國，紡織纖維加工量占全球總量的三分之一以上，紡織服裝出口額占全球紡織服裝貿(mào)易總量的四分之一以上。我國紡織機械制造業(yè)為我國紡織業(yè)提供了大量設(shè)備的同時，行業(yè)的自我發(fā)展也取得了史無前例的進步。 1.1.2 開口機構(gòu) 開口機構(gòu)的作用是根據(jù)織物上機圖上經(jīng)緯交織的變化規(guī)律，按序及時帶動經(jīng)紗，將經(jīng)紗分成上下兩層，形成供載緯器通過的梭口通道。 2 開口運動一般可分 為以下三個階段 (1)開口時期 ： 兩片經(jīng)紗離開綜平位置上下分開形成梭口至滿開 ， 此階段經(jīng)紗處于運動狀態(tài) ， 經(jīng)紗張力由小到大逐漸增加 ； (2)靜止時期 ： 梭口滿開后 ， 經(jīng)紗在上下兩個極端位置靜止不動 ， 以使載緯器通過梭口 ； (3)閉合時期 ： 載緯器通過梭口后 ， 經(jīng)紗從滿開返回綜平位置 ， 使梭口閉合。此階段經(jīng)紗張力由大到小逐漸變化。 上述三階段形成一個開口周期 ， 并不斷循環(huán) ， 使織造連續(xù)進行。 開口機構(gòu)具有多種類型，以織制不同類的織物，通常有曲柄、偏心、凸輪、多臂、提花和電子開口六種類型。 3 1.曲柄開口機構(gòu) HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 8 曲柄開口機構(gòu)的連接 點均是轉(zhuǎn)動副，對高速運轉(zhuǎn)有利，用于高速劍桿織機和某些噴氣織機。曲柄開口機構(gòu)的運動特性是相對靜止時間短，一般只能用來織造平紋織物，每兩緯一個循環(huán)的完全組織，且不適合于寬幅織機，這只是它的主要缺點，但是制造加工容易 ， 成本較低。 2.偏心開口機構(gòu) 偏心傳動開口機構(gòu)的偏心裝置有滾針軸承套裝在織機中軸上，中軸的轉(zhuǎn)速是織機主軸速度的一半。這種機構(gòu)不僅能高速運轉(zhuǎn)，而且適于微機控制。一般這類織機在運轉(zhuǎn)時沒有靜止時間，綜框運動近似于簡諧運動。如果這種偏心機構(gòu)的傳動軸通過變速機構(gòu)傳動，如同回轉(zhuǎn)多臂那樣，綜框運動也可以有停頓時間 并用在普通的或?qū)挿目棛C上。 3.凸輪 (踏盤 )開口機構(gòu) 凸輪傳動開口機構(gòu)包括用彈簧回綜的消極凸輪機構(gòu) (踏盤 )和積極式外側(cè)共軛凸輪機構(gòu)。共軛凸輪開口機構(gòu)可避免或減少其在高速運轉(zhuǎn)時因間隙而引起的沖擊和振動。這種機構(gòu)通常用于大量生產(chǎn)織物的現(xiàn)代織機上，尤其是用于織密織物時用 4 8 頁綜框織平紋織物，它容易使綜框運動獲得靜止并具有不對稱性 ， 而且是綜框的平綜時間相互叉開 ， 使經(jīng)紗的斷頭率減少。凸輪開口機構(gòu)適宜于生產(chǎn)從 2 2 到 6 6 三原組織及其變化組織的織物，包括燈芯絨等絨織物。 4.多臂開口機構(gòu) 多臂開口機構(gòu)是一種 提綜器，新型多臂機提綜數(shù)可達 12 24 頁綜框，各頁綜之間的片距一般為 12 mm?？椢锝M織的循環(huán)理論上不受限制可為 48 6400 緯，常用范圍一般小于 1000 緯?，F(xiàn)代無梭織機所用多臂機的特點是都用全開梭口取代半開梭口或閉合梭口。綜框可以按照織物組織的要求保持停留在上方或下方，只有在改變起伏方向時才做升降運動，另外，梭口滿開時綜框都有停頓時間，它具有利于選擇提綜，又利于提高車速。它沒有任何浪費的動作，從而有利于減少經(jīng)紗的斷頭。多臂機構(gòu)適用于小花紋組織的織造，如提花府綢、床單、浴巾等尤其適合于織制各種毛料織物 。 現(xiàn)代多臂機主要有三種結(jié)構(gòu)： 復(fù)動式積極多臂 如 Staubli 2232； 復(fù)動式消極多臂 如 Staubli 2500 及 2560 系列的電子多臂； 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 9 回轉(zhuǎn)多臂 如 Stauble2600 式及 2800 系列的電子多臂。 5.提花機開口機構(gòu) 提花開口機構(gòu)的特點是每一根經(jīng)紗都有一根綜線控制，而不是用綜框，可以使每一根經(jīng)紗獨立的上下運動，可織造復(fù)雜的花紋組織。提花開口機構(gòu)有單動式、復(fù)動式和單花筒、雙花筒之分。單動式配置一組豎鉤和一個刀架?？棛C主軸每一轉(zhuǎn)刀架升降一次，形成一次梭口，復(fù)動式則配置兩組豎鉤和兩個刀 架，織機主軸每一轉(zhuǎn)，兩個刀架交替各自升降一次，形成兩次梭口。單花筒提花機中，每形成一次梭口花筒要回轉(zhuǎn)一次，雙花筒提花機則有兩種情況：一種是兩只花筒各管一種花紋，適宜于織制兩種花紋交替配置毛毯和毛毯類織物，以節(jié)約紋板；另一種是每形成一次梭口兩只花筒輪流作用，使每只花筒的動作減少一半，花筒的回轉(zhuǎn)速度可以緩慢，以適應(yīng)提高車速的要求。 提花機的規(guī)格一般用針數(shù) (號數(shù)、口數(shù)或孔數(shù) )來表示，即其所能容納的橫針數(shù)。 400 600 針提花機較多用于針織行業(yè)的經(jīng)編機。 900 2688 針提花機多用于棉織行業(yè)，織制各種提花棉織物， 1400 15000 針提花機多用于絲織行業(yè)及裝飾布行業(yè)，織制各種提花被面類的絲織物及裝飾布織物。 6.電子開口機構(gòu) 電子開口機構(gòu)是一種新技術(shù)，每片綜框的運動由單獨伺服電動機控制和驅(qū)動，可通過多功能操作盤自由設(shè)定每片綜框的運動方式、上下不同的靜止角和閉合時間。適用于一些特殊織物的織造。 45 1.1.3 多臂機的發(fā)展史及發(fā)展狀況 第一臺多臂機（復(fù)動式半開口梭口）是由 Hattersly(哈特斯萊 )在 1867 年研制成功并流行于世的，一般稱之為 Keighley(凱萊 )多臂機。 1此后的近百年時間內(nèi)，雖然不 斷進行改進，但沒有突破性的技術(shù)進展，直至上世紀 50 年代這種情況才開始改變。 雖然凱萊多臂機結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)各種織機，造價也低，但是它不能適應(yīng)高速。所以在 50 至 60 年代的主要產(chǎn)品是 Staubli 的 100 型、 200 型和 300 型系列，這幾種產(chǎn)品推出后很快占據(jù)了世界市場，并經(jīng) 20 年之久的暢銷，而這些產(chǎn)品盛行的根本原因就是適應(yīng)了織造工業(yè)發(fā)展的潮流，它的主要發(fā)展方向就是高速化，其條件就是無梭織機的興起。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 10 進入 70 年代，無梭織機得到普遍應(yīng)用，要求多臂機進一步提高車速，擴大品種適應(yīng)性，為此 Staubli 公司陸續(xù)推出了三個系列 產(chǎn)品，即 1200、 550 和 1400系列，它們的結(jié)構(gòu)和作用原理各有不同，但代表了今天全部多臂機的三大類型。其中 1200 系列以 200 型為基型，而它的改進型 2200 是以 H 氏機為基本原理的最現(xiàn)代化的多臂機，結(jié)構(gòu)更加合理、堅固，花紋裝置更加完善，采用新型材料和方法改進傳動系統(tǒng)是其主要特點。 550 系列機完全突破了 H氏機的運動原理，其動作基本上是相反的。其特點是運動慣量較小，花紋裝置簡化，整機結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，潤滑條件改善。 新一代產(chǎn)品 1400 系列旋轉(zhuǎn)式多臂機是多年來各國都在全力開發(fā)的新產(chǎn)品，其原理與 H氏機完全不 同。 當然， Staubli 公司為保其領(lǐng)先地位， 80 年代陸續(xù)推出了許多新機型，而且其性能有不同程度的改進。其中 2660 型旋轉(zhuǎn)式多臂機是 80 年代末的產(chǎn)品，是該公司的主要新機型，在國際上享有盛名。 雖然目前新型多臂機型號繁多，但總的來說可分為積極式和消極式兩大類。而且基本上是采用復(fù)動式原理，形成全開梭口，采用無沖擊的綜框運動，并使得綜框運動規(guī)律合理化?；鼐C方式上，積極式運動比較簡單，但機構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求高，運轉(zhuǎn)時多為往復(fù)運動從而影響機速。消極式利用裝在織機上部的彈簧回綜，它的結(jié)構(gòu)比較簡單，但是車速增高到一定程 度時，彈簧會產(chǎn)生振動和滯后情況，所以不適應(yīng)重型和梭口較大的超高速織機。享有盛名的 2660 型旋轉(zhuǎn)式多臂機實際上是偏心連桿傳動，其結(jié)構(gòu)最為簡單可靠，所以能用于任何車速和重型、大梭口織機，性能優(yōu)于上述兩種機型。 而多臂機的發(fā)展方向可以按照以下趨勢發(fā)展： 1、高速化是多臂機一直追求的發(fā)展目標。 2、電子化技術(shù)的融洽引進對多臂機在運行和控制各方面起到直接重要作用，改善工人勞動強度和提高產(chǎn)品質(zhì)量都有不可或缺的作用。 3、擴大單一機構(gòu)產(chǎn)品適應(yīng)性，把單一產(chǎn)品推向外能化，降低因產(chǎn)業(yè)織物和特種織物不斷更新而頻繁換用各種產(chǎn)品的復(fù)雜性， 使單一產(chǎn)品朝向多功能化方向發(fā)展。 1.1.3 課題研究的意義 我國的紡織業(yè)具有悠久的歷史，而且自古以來便居世界領(lǐng)先水平。 早在原始社會時期，古人為了適應(yīng)氣候的變化，已懂得就地取材，利用自然資源作為紡織和印染的原料，以及制造簡單的紡織工具。直至今 日 ，我們?nèi)粘５囊?著 、某些生浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 11 活用品和藝術(shù)品都是紡織和印染技術(shù)的產(chǎn)物。 但是，作為一個紡織機械大國，我們 與國際上的紡織機械相比，在機電一體化方面的一動化、連續(xù)化、高速化、智能化水平還有很大差距，在新材料、新工藝、新的制造技術(shù)方面落后很多，這一點從我國紡機品每年進口高達數(shù)十億美 元就可以看出，我國紡織機械企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力不足，主要產(chǎn)品技術(shù)依賴國外，缺少具有自主知以產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，產(chǎn)品更新周期長，不能適應(yīng)市場需求。 其中多臂機作為紡織機械的龍頭， 對提高紡織產(chǎn)品生產(chǎn)效率和提升紡織產(chǎn)品質(zhì)量上都起到了至關(guān)重要的作用。而旋轉(zhuǎn)式多臂機的提綜機構(gòu)作為 將輸入的勻速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成多臂機主軸的變速旋轉(zhuǎn)運動的裝置。在旋轉(zhuǎn)式多臂機中起著極其重要的作用。 因此，圍繞旋轉(zhuǎn)式多臂機中提綜機構(gòu)展開對旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的研究有著重要意義。 1.2 主要設(shè)計內(nèi)容 針對 HQ3620 型電子多臂機進行結(jié)構(gòu)分析，對其旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)進行研 究和改進，本論文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面： 1、探討多臂機的發(fā)展過程，對當前國內(nèi)外多臂機研究狀況進行相關(guān)技術(shù)比較，總結(jié)當前多臂機的發(fā)展趨勢和相關(guān)的技術(shù)更新。對 HQ3620 多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)進行原理分析，并對相關(guān)構(gòu)件進行二維。三維建模分析。 2、對機構(gòu)進行合理優(yōu)化和簡化，并對其中一部分機構(gòu)作運動學分析和仿真研究。 3、根據(jù) HQ3620 型電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的運動規(guī)律進行再設(shè)計。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 12 第二章 分析 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)原理 2.1 HQ3620 電子多臂機簡介以及旋轉(zhuǎn)變速原理分析 HQ3620電子多臂 機是基于旋轉(zhuǎn)原理基礎(chǔ)上，借鑒了 Staubli 2660型多臂機，常配置在新型的劍桿、噴氣和片梭織機上 , 它屬于積極式 , 即綜框的升降均由機構(gòu)驅(qū)動。積極式多臂開口機構(gòu)一般由三大部分組成 , 它們分別是傳動部分、提綜選擇裝置和提綜執(zhí)行裝置。傳動部分的作用是將織機主軸的動力傳遞給提綜執(zhí)行件 ； 提綜選擇裝置按給定的紋板圖控制著提綜順序 ；提綜執(zhí)行裝置接受前者的操縱實現(xiàn)對綜框的傳動 , 完成開口運動 , 形成所需的梭口。 HQ3620 電子多臂機的提綜選擇裝置是由電子控制的 , 翻改品種十分簡便 , 其提綜執(zhí)行裝置中的傳動件作旋轉(zhuǎn) 運動 , 能適應(yīng)更高的車速。 HQ3620 型電子多臂機提綜件的回轉(zhuǎn)運動為其高速提供了可能。其主軸的旋轉(zhuǎn)變速裝置結(jié)構(gòu)緊湊，易得到理想的運動規(guī)律。 HQ3620 展示了積極式多臂機的最高水平和今后發(fā)展的方向，為多臂機的高性能提供了保證。因此對它的原理進行剖析有著重要的意義。 圖 2-1 HQ3620 旋轉(zhuǎn)變速裝置 圖中： 1-主軸； 2-齒形帶輪； 3-輸入軸； 4-齒形帶輪； 5-小圓錐齒輪； 6-大圓錐齒輪； 7-多臂機主軸； 8-旋轉(zhuǎn)架； 9-轉(zhuǎn)子臂； 10-共軛凸輪； 11-轉(zhuǎn)子臂內(nèi)的缺口； 12-旋轉(zhuǎn)滑塊； 13-傳動塊 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 13 HQ3620電子多臂機借助于旋轉(zhuǎn)變速裝置 ， 將織機主軸的勻速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成多臂機主軸的非勻速轉(zhuǎn)動 ， 且多臂機主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)對應(yīng)于織機主軸兩轉(zhuǎn) ， 即復(fù)動式。多臂機主軸的非勻速運動一方面滿足了開口運動的工藝要求 ， 即要求綜框在綜平時速度達到最大 ， 而在綜框運動開始和末了時的速度緩慢 ， 整個工作過程中速度和加速度均無突變 ； 另一方面也可以使提綜選擇部分的部件在多臂機主軸接近靜止的狀態(tài)下結(jié)合與分離 ， 啟動和停止提綜件的運動 ， 避免沖擊振動。該旋轉(zhuǎn)變速裝置如圖 2-1所示。通過織機主軸 1上的齒形帶輪 2以 1： 1的速比傳動多臂機輸入軸 3上的齒形帶輪 4， 再由 輸入軸 3上的小圓錐齒輪 5( 23齒 )傳動活套在多臂機主軸 7 上的大圓錐齒輪 6(46齒 ) 轉(zhuǎn)動 ， 與大圓錐齒輪固裝在一起的的旋轉(zhuǎn)架 8上裝有轉(zhuǎn)子臂 9的軸芯 ， 轉(zhuǎn)子臂還通過轉(zhuǎn)子受固裝在機架上的共軛凸輪 10的作用 ， 從而使轉(zhuǎn)子臂 9在隨旋轉(zhuǎn)架 8轉(zhuǎn)動的同時 ， 還受共軛凸輪作用產(chǎn)生相對于旋轉(zhuǎn)架 8的轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)子臂 9的缺口 11內(nèi)嵌有旋轉(zhuǎn)滑塊 12， 它裝在傳動塊 13上 ， 通過旋轉(zhuǎn)滑塊 12使傳動塊 13跟隨轉(zhuǎn)子臂 9運動 ， 傳動塊 13固定在多臂機主軸 7上 ， 從而使多臂機主軸轉(zhuǎn)動。在工作時 ， 旋轉(zhuǎn)架 8保持勻速轉(zhuǎn)動 ， 若共軛凸輪 10的作用使轉(zhuǎn)子臂 9的轉(zhuǎn)動方 向與旋轉(zhuǎn)架 8一致 ， 則傳動塊 13及多臂機主軸 7的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)架 8的轉(zhuǎn)速 ； 反之 ,若共軛凸輪 10的作用使轉(zhuǎn)子臂 9的轉(zhuǎn)動方向與旋轉(zhuǎn)架 8相反 ， 則傳動塊 13及多臂機主軸 7的轉(zhuǎn)速高于旋轉(zhuǎn)架 8的轉(zhuǎn)速 ， 從而實現(xiàn)非勻速的轉(zhuǎn)換。非勻速運動的規(guī)律可按工藝要求通過設(shè)計共軛凸輪 10的凸輪曲線得到 ， 因多臂機主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) ， 對應(yīng)于織機主軸轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn) ， 加之綜框上升與下降的運動規(guī)律相同 ， 故凸輪外形是非對稱的。 9 2.2 旋轉(zhuǎn)變速方案 電子多臂機原動力一般通過電機輸入到一對格里森齒輪，再傳輸?shù)酱髨A盤上，帶動大圓盤轉(zhuǎn)動。 HQ3620 型多臂機即是如此帶 動與大圓盤相連的凸輪搖臂作勻速轉(zhuǎn)動。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 14 圖 2-2 提綜機構(gòu)工作原理圖 其中： 1-大圓盤； 2、 6-擺臂滾子； 3、 4-擺臂； 5-滑槽； 7-綜框； 8-支撐桿；9-綜框連桿； 10-轉(zhuǎn)臂； 11-轉(zhuǎn)臂連桿； 12-提綜臂連桿； 13-提綜臂； 14-環(huán)形連桿； 15-偏心盤； 16、 18-提綜共軛凸輪； 17-滑塊 如圖 2-2 即為 HQ3620 型電子多臂機提綜機構(gòu)的工作原理圖，其中主軸的旋轉(zhuǎn)運動就是由大圓盤 1上的擺臂 3、 4中的滑槽 5和滑塊 17 來完成的，具體針對HQ3620 型電子多臂機其傳動過程如下： 基于多臂機的開口運動 實質(zhì)上為偏心盤傳動提綜臂帶動綜框的進行簡諧運動，沒有停頓時間，所以要用合適的方法來改進。而老式型號的多臂機采用的是周轉(zhuǎn)輪系方式，不易達到旋轉(zhuǎn)多臂機利用主軸變速來實現(xiàn)停頓的要求。 所以 HQ3620 型電子多臂機采用的是共軛凸輪系統(tǒng)，對運動規(guī)律的實現(xiàn)有較大的自由度。 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 15 運 動 角3O 1O 2O2O停 頓 角 圖 2-3 HQ3620 型多臂機主軸停頓示意圖 當 HQ3620 型電子多臂機與織機相連時，在織機運轉(zhuǎn)后，由于滑塊嵌入在滑塊架的凹槽中，安裝在大圓盤上的滾子擺臂在大圓盤運轉(zhuǎn)時帶動滑塊和主軸同步運動，但顯然，若滾子擺臂的凹槽方向始終對著主軸中心，則主軸的轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速一樣。倘若要使主軸變速，則滾子擺臂的凹槽方向必定改變，而完成這一要求的做法，就由共軛凸輪來實現(xiàn)。滾子擺臂上的倆滾子與共軛凸輪緊密貼合，隨著大圓盤的轉(zhuǎn)動，滾子擺臂的凹槽方向會沿凸輪廓線進行一定規(guī)律的改變，從而實現(xiàn)主軸的旋轉(zhuǎn)變速運動。 2.3 三維建模以及二維工程圖的繪制 Pro/E 是美國從參數(shù)技術(shù)公司（ PTC）推出的一套三維 CAD/CAM 參數(shù)化軟件系統(tǒng)。技術(shù)領(lǐng)先，在機械、電子、航空、航天、郵電、紡織等各行各業(yè)都有應(yīng)用。它涵蓋了產(chǎn)品設(shè)計從 概念、工業(yè)設(shè)計造型、三維模型設(shè)計、分析計算、動態(tài)模擬與仿真，到工程圖的輸出、生產(chǎn)加工成品的全過程。它能夠讓多個部門同時致力于單一產(chǎn)品模型，包括對大型項目的裝配管理、功能仿真、制造和數(shù)據(jù)管理等。 1 基于 Pro/E 強大的造型設(shè)計功能，本論文運用其對 HQ3620 型電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速構(gòu)件的建模和裝配以及運動仿真。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 16 圖 2-4 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)三維裝配 圖 2-5 大圓盤實物以及三維建模 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 17 圖 2-6 提綜共軛凸輪實物以及三維建模 圖 2-7 擺動滑座實物及三維建模 圖 2-8 凸輪擺臂實物及凸輪擺臂結(jié)合件三維建模 而由于 Pro/E 在出二維工程圖時，尺寸標注方面略有不足。所以本文中相關(guān)二維工程圖的繪制均由北京清華京渝天河公司開發(fā)的 PCCAD2008版二維繪圖軟件繪制。其采用先進的開發(fā)技術(shù)，以中文環(huán)境的 Window2000/Windows XP、AutoCAD2008 為開發(fā)平臺，保留了 AutoCAD 功能，無需轉(zhuǎn)化，是國內(nèi)唯一真正基于 AutoCAD2008 平臺的智能化、特征化、參數(shù)化、專業(yè)化、用戶化、標準化、集成化軟件。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 18 圖 2-9 HQ3620 電子多臂機提綜機構(gòu) 及選擇變速二維裝配 圖中： 1-頂蓋； 2-端蓋； 3-擺臂； 4-滑塊； 5-大圓盤； 6-滑動軸承； 7-前墻板； 8-軸套； 9-后墻板； 10-花鍵軸； 11-選綜共軛凸輪； 12-提綜共軛凸輪； 13-離合爪； 14-驅(qū)動盤； 15-偏心盤 2.4 本章小結(jié) 通過對 HQ3620 旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)進行原理分析，了解了 HQ3620 旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的實現(xiàn)方案，并對旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的各個零件進行了測繪，以及三維建模，下文中就將用進行運到這些三維模型動仿真。 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 19 第三章 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)運動學分析 3.1 引言 為了更好地對 HQ3620 型電子 多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的工作原理和工作機構(gòu)有更深入的了解，有必要對其進行較為詳細、深入的運動學分析。本文根據(jù)已完成的三維模型，利用 Pro/E 進行運動仿真。 3.2 運動學機構(gòu)簡化 圖 3-1 旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)工作原理簡圖 圖中： 1-大圓盤； 2、 6-擺臂滾子； 3、 4擺臂； 5-滑槽； 7-提綜臂連桿； 9-提綜臂； 10-盤形連桿； 11-偏心盤； 12、 14-共軛凸輪； 13-滑塊 3.3 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)運動學仿真 根據(jù)已完成的裝配，為觀察機構(gòu)運動學參數(shù)變化，進入 Pro/E 機構(gòu)模塊，根據(jù)設(shè)計要求，定義電機轉(zhuǎn)速 n=36 /s，觀察幀數(shù) 1000，模擬時間 10s，開始仿真，結(jié)束完成以后進入測量命令，選定花鍵軸中心位置，分別定義各個運動學參數(shù)進行測量。如圖 3-2所示。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 20 圖 3-2 仿真前后參數(shù)處理對話框圖 圖 3-3 花鍵軸速度變化圖 圖 3-4 花鍵軸加速度變化圖 其中，圖 3-2為仿真前后參數(shù)處理對話框圖，圖 3-3為花鍵軸速度變化圖，圖 3-4為花鍵軸加速度變化圖。 并且由加速度變化上呈現(xiàn)突變，過大等情況可知，此凸輪數(shù)據(jù)時由測繪得來，凸輪的曲率不夠平滑（見圖 3-5），凸輪表面多處存在曲率突變，但這些 又會導致凸輪工作時產(chǎn)生嚴重沖擊和振動，影響整機使用壽命和噪音。所以接下來的工浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 21 作是對關(guān)鍵性構(gòu)件作改良設(shè)計。從構(gòu)件的設(shè)計選擇上，提綜共軛凸輪和擺臂是導致機構(gòu)運動完善最主要的因素，勢必要對其做一定的改良設(shè)計。本文中不對凸輪反求做解析，只是對凸輪的曲率進行簡單的光順處理。 圖 3-5 測繪凸輪曲率變化 將凸輪進行優(yōu)化，即對共軛凸輪外輪廓線進行設(shè)計，主要方法有解析法和反求法。而關(guān)于凸輪的外輪廓線方程推導在大量文獻中都有詳細的解說，當前主要的求解方法中一般有基于旋轉(zhuǎn)變換對凸輪外輪廓坐標值求解，基于復(fù)極矢量法對共軛凸 輪輪廓曲率半徑的求解，還有些是采用瞬心法設(shè)計共軛凸輪輪廓線。針對不同的求解方法，得出凸輪的外廓線的計算結(jié)果表達形式不一樣，實質(zhì)其實一樣。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 22 圖 3-6 優(yōu)化后的凸輪曲率變化 3.4 本章小結(jié) 提綜共軛凸輪是 HQ3620 旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的核心部件，但測繪得到的凸輪數(shù)據(jù)誤差較大，所繪制的三維模型表面曲率存在突變，需要進行擬合，并作出仿真，以分析其旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的運動規(guī)律。 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 23 第四章 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的設(shè)計創(chuàng)新 4.1 設(shè)計創(chuàng)新方案的初步確定 在機械傳動控制設(shè)計中，要使從動件運動具備瞬時靜止，需采用凸 輪機構(gòu)方可實現(xiàn)，但凸輪機構(gòu)設(shè)計制造較為困難，成本也高。因此，利用現(xiàn)有知識進行創(chuàng)新，通過齒輪連桿組合來實現(xiàn)，采取行星齒輪來實現(xiàn)將勻速旋轉(zhuǎn)輸入運動轉(zhuǎn)變?yōu)榫邆渌矔r靜止的變速旋轉(zhuǎn)輸出運動。 本方案的有益效果為：將勻速旋轉(zhuǎn)輸入運動轉(zhuǎn)化為同軸變速旋轉(zhuǎn)輸出運動，并可以實現(xiàn)停 -動 -停 -動的間歇特性輸出。具有結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性高，易于高速運轉(zhuǎn)的特點。而且由于組成零件較少，又多是標準件，使得整個旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)易于維護，大大降低了成本。 新的行星齒輪方案如圖 4-1 所示 圖 4-1 齒輪旋轉(zhuǎn)變速 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 24 圖中： 1-大圓盤； 2-大齒輪； 3-滑塊 ； 4-小齒輪； 5-擺動滑座 其中包括運動輸入圓盤 1，齒輪機構(gòu)，滑塊 3，齒輪滑座 5；運動輸入圓盤 1與齒輪機構(gòu)相鉸接，齒輪機構(gòu)與滑塊 3 活動鏈接，滑塊 3與齒輪滑座 5 相鉸接。所述的齒輪機構(gòu)包括一個大齒輪 2和小齒輪 4；其中大齒輪 2與機架固連，小齒輪 4 上的滑塊 3 與齒輪滑座 5活動連接。所述的小齒輪 2與運動輸入圓盤 1 相鉸接。所述的齒輪滑座 5上的滑槽內(nèi)活動設(shè)置有滑塊 3。所述的運動輸入圓盤 1的圓心與大齒輪 2 的圓心相重合。 運動輸入圓盤 1 沿圓心軸線做勻速旋轉(zhuǎn)運動，使小齒輪 4沿大齒輪 2的表面軌跡做勻速旋轉(zhuǎn)運動，協(xié)同作用推動滑塊 3 的 移動，從而可使齒輪滑座 5的輸出為一定規(guī)律的變速旋轉(zhuǎn)運動。 在傳動的過程中，大齒輪 2 固定于機架之上，運動輸入圓盤 1 繞 O1 點作勻速旋轉(zhuǎn)運動，小齒輪 4的鉸接點 O2 安裝在運動輸入圓盤 1 上，隨著運動輸入圓盤 1 的旋轉(zhuǎn)進行回轉(zhuǎn)，小齒輪 4 上有一滑槽，滑塊 3可在滑槽上進行滑動，通過滑塊 3的運動將運動規(guī)律傳遞給齒輪滑座 5，從而實現(xiàn)齒輪滑座 5的變速旋轉(zhuǎn)輸出。 齒輪旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)是一種齒輪機構(gòu)和滑塊滑座機構(gòu)的組合，齒輪的采用極大的減小了驅(qū)動力，提高了傳動效率。由于本實施例中，小齒輪 4 采用對稱質(zhì)量布置，能很大程度上減小旋轉(zhuǎn)過程中整個傳 動機構(gòu)產(chǎn)生的慣性力。 4.2 新方案的運動仿真 根據(jù)新的方案，進行三維建模，作出運動仿真，如圖 4-2 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 25 圖 4-2 齒輪旋轉(zhuǎn)變速軸測圖 圖 4-3 花鍵軸速度變化圖 圖 4-4 花鍵軸加速度變化圖 其中，圖 4-3 為新方案中花鍵軸速度變化圖，圖 4-4 為花鍵軸加速度變化圖。 由圖可知，兩方案速度變化規(guī)律相似。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 26 4.3 對新方案進行理論計算 齒輪滑座運動方程： )72180c o s (2aa-k3672121221takk 5.2,0t （ 4-1） )2 5ta na r c ta n (52tt （ 4-2） 由此設(shè)凸輪運動方程為： wtcccc o s 3 21 )236ta na rc ta n (72 tt （ 4-3） 相對運動：5c o s 3 21 wtccc （ 4-4） wtcccc o s3 21 （ 4-5） 借用積分公式： caxcbcbcbaaxcbdx2t a na r c t a n2c o s 22（ 4-6） 得：43323212t a n11a r c t a n12 cwtcccwctc （ 4-7） )c o s2(2c o s 22222 aRRas q r tlaR lRa （ 4-8） al Rla 2c o s222 （ 4-9） al Rla 2a r c c o s222 （ 4-10） 即： )cos2(2 cos22a r c c o s 222aRRas q r taaRa （ 4-11） 由此，得出結(jié)論，新方案的運動規(guī)律可行。 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 27 4.4 對齒輪旋轉(zhuǎn)變速方案進行結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮到節(jié)約成本等因素，盡量使用原件，所以需要再設(shè)計的零件為大 齒輪和小齒輪以及擺動滑座。 大圓盤上安裝小齒輪的兩孔距離為理想值 232mm，所以，一對齒輪副的中心距為 116mm。 由于齒輪轉(zhuǎn)速比為 1:2，所以齒輪的半徑比也為 1:2. 暫取齒輪的模數(shù) 4z ，求得大齒輪齒數(shù)為 38.67，小齒輪齒數(shù)為 19.33。 所以試取大齒輪齒數(shù)為 38，小齒輪齒數(shù)為 19。一對齒輪副的中心距為 114mm，比需要的尺寸小 2mm。需要對齒輪進行變位。 標準齒輪傳動雖具有設(shè)計簡單、互換性好等一系列優(yōu)點。但也有一些不足之處。例如，要求齒輪齒數(shù) minzz ，否則將產(chǎn)生根切現(xiàn)象；標準齒輪不適用于中心距 2/)( 21 zzmaa 的場合。因為當 aa 時，無法安裝；而當 aa 時，又會產(chǎn)生過大的齒側(cè)間隙，影響傳動的平穩(wěn)性，且重合度也隨之降低；另外在一對相互嚙合的標準齒輪中，由于小齒輪齒廓漸開線的曲率半徑較小，齒根厚度也比較薄，參與嚙合次數(shù)又較多，強度較低，影響到整個齒輪傳動的承載能力。 為了改善標準齒輪的上述不足之處，就必須突破標準齒輪的限制 ，對齒輪進行必要的修正?，F(xiàn)在最為廣泛采用的是變位修正法。 中心距 116)( 21 mxxaa 其中 4,114 ma 所以 5.021 xx ，此類齒輪傳動稱為不等變位齒輪傳動。亦是正傳動。 正傳動的優(yōu)點是可以減小齒輪機構(gòu)的尺寸，能使齒輪機構(gòu)的承載能力有較大提高。 所以取 25.021 xx 由以上數(shù)據(jù)可得嚙合角 /)c o sa rc c o s ( aa （ 4-12） 確定中心距變動 系數(shù) maay /)( （ 4-13） 確定齒頂高降低系數(shù) yxxy )( 21 （ 4-14） HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 28 圖 4-5 大齒輪軸測圖 圖 4-6 小齒輪軸測圖 擺動滑座為小齒輪上的銅滑塊提供滑槽，所以擺動滑座的尺寸與小齒輪上的銅滑塊運動軌跡有關(guān) 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 29 圖 4-7 擺動滑座俯視圖 圖 4-8 齒輪旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)結(jié)合圖 如圖 4-8，銅滑塊在擺動滑座內(nèi)作往復(fù)運動。其中小齒輪齒數(shù) z=19，模數(shù) m=4 變位系數(shù) x1=0.25，大齒輪齒數(shù) z=38，模數(shù) m=4，變位系數(shù) x2=0.25，滑塊中心在小齒輪分度圓上，滑塊的尺寸為 4030 。 所以，兩滑塊最近距離為 mm114220225.04438 兩滑塊最遠距離為 mm3 5 0220225.044192 3 2 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 30 綜上，擺動滑座的滑槽設(shè)計尺寸為槽寬 30mm，兩槽之間的距離為 85mm，擺動滑座的最大尺寸應(yīng)在 310mm 350mm 之間，考慮減小尺寸以及避免與箱體干涉等原因，暫取擺動滑座最大尺寸為 330mm。 擺動滑座中心與花鍵軸連接部位，采取原件的尺寸，以達到與花 鍵軸配合的目的。 圖 4-9 原擺動滑座軸測圖 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 31 圖 4-10齒輪旋轉(zhuǎn)方案安裝在箱體上 將新方案的三維模型安裝到箱體上，替換原方案，進行運動仿真，運用 Pro/E進行碰撞試驗，驗證得到此方案可行。 4.5 本章小結(jié) 本章主要確定了旋轉(zhuǎn)變速的創(chuàng)新方案，并將新方案用 Pro/E 實現(xiàn)，也和原來的進行了對比，而且在少改動原件的基礎(chǔ)上，確定了新方案中零件的尺寸。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 32 第五章 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)零件設(shè)計 5.1 凸輪旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)部分零件 首先是提綜共軛凸輪，模型見圖 3-5，提綜共軛凸輪作為整個旋轉(zhuǎn)變 速機構(gòu)的核心件，對精度以及硬度有比較高的要求。 提綜共軛凸輪采取表面滲碳淬火 S 0.8 1.2、 HRC 58 62，周邊去棱倒銳。并且在此凸輪上螺栓孔和定位銷孔有較高的精度要求，采用理想尺寸以及4.0 的位置度要求。該凸輪選用 20CrNi 作材料。因為 20CrNi 具有良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當好。是用于制造高負荷下工作的大型重要滲碳零件，也可用作具有高沖擊韌性的調(diào)質(zhì)零件。 其次，大圓盤和擺動滑座、凸輪擺臂由于形狀復(fù)雜，而大圓盤體積又較大，所以采用鑄造的形式 制造，然后進行精加工。當然，鑄造件要求噴丸處理，無砂眼、氣孔等缺陷。除大圓盤采用 45 號鋼之外，其余兩件擺動滑座和凸輪擺臂均采用 QT500-7球墨鑄鐵。 5.2 齒輪旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)部分零件 圖 5-1 行星齒輪以及擺動滑座有限元分析圖 在 Pro/E 中 完成了結(jié)構(gòu)模型分析后，進入 mechanic 分析 /研究命令，進入靜態(tài)分析和模態(tài)分析狀態(tài)下，做外載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變分析。 由圖 5-1 行星齒輪及擺動滑座的有限元分析圖可知，這兩件零件易損于行星齒輪與銅滑塊連接的突起上，擺動滑座易損于擺臂上。也為減小應(yīng)力，同在此 兩浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 33 處倒圓角，平滑過渡。 暫選行星齒輪和大齒輪材料為齒輪常用的材料 40Cr，表面高頻淬火 HRC5055，擺動滑座材料便參照凸輪旋轉(zhuǎn)變速中的 QT500-7球墨鑄鐵，采取鑄造形式，鑄件表面進行噴丸處理。 查得 40Cr 的抗拉強度為 980MPa， 遠遠大于構(gòu)件的許用強度和剛度。顯然對于機構(gòu)的強度和剛度要求都有很大的余度，滿足機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求。 5.3 本章小結(jié) 本章主要根據(jù)原有的旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)中的零件以及三維模型的有限元分析結(jié)果確定了新方案中個零件的材料和技術(shù)要求。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 34 第六章 總結(jié)及展望 6.1 總結(jié) 本文 以 HQ3620 型電子多臂機為研究對象，對其進行結(jié)構(gòu)分析，對其旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)進行研究和改進，本論文的主要研究成果包括以下幾個方面： 1、探討了多臂機的發(fā)展過程，對當前國內(nèi)外多臂機研究狀況進行相關(guān)技術(shù)比較，總結(jié)了當前多臂機的發(fā)展趨勢和相關(guān)的技術(shù)更新。 2、對 HQ3620 多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)進行了深入分析并對相關(guān)構(gòu)件進行了二維、三維建模分析，對機構(gòu)進行合理優(yōu)化和簡化，并對其中一部分機構(gòu)作運動學分析和仿真研究。 3、根據(jù) HQ3620 型電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的運動規(guī)律進行設(shè)計創(chuàng)新。并將本文中的創(chuàng)新方案申請了專利。 4、確定了旋轉(zhuǎn)變 速機構(gòu)的主要零件材料以及技術(shù)要求。 6.2 展望 由于時間以及專業(yè)水平的限制，本設(shè)計還有很多有待于研究完善之處，本人認為： 原旋轉(zhuǎn)變速方案中的提綜共軛凸輪是核心部件，對其研究有重大意義，本文只是將凸輪曲率進行簡單的優(yōu)化，并未考慮實際的運動規(guī)律，難以應(yīng)用于工程實際。 另外，隨著紡織機械車速的提升，如何有效地減震降噪等一系列問題也已成為重中之重了。 而且新方案將勻速旋轉(zhuǎn)輸入運動轉(zhuǎn)化為同軸變速旋轉(zhuǎn)輸出運動，并可以實現(xiàn)停 -動 -停 -動的間歇特性輸出。具有結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性高，易于高速運轉(zhuǎn)的特點。而且由于組成零件較少，又多 是標準件，使得整個旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)易于維護，大大降低了成本。如果能應(yīng)用于實際生產(chǎn)，也必將是利大于弊。 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 35 參考文獻 1 高大牛 . 基于旋轉(zhuǎn)原理的電子多臂機研究 D. 2011： 1 94 2 陳偉剛，沈毅，李志祥 . 旋轉(zhuǎn)式多臂機開口運動規(guī)律的研究 J. 浙江絲綢工學院學報 . 1997， 14（ 3） :188-193 3 袁嫣紅 . 旋轉(zhuǎn)式電子多臂機與織機配合的原理 J. 絲綢 . 2000， (8)： 24-25 4 Staubli to show latest at 3 sitesJ. The Indian Textile Journal， 2002:146 5 Recep Eren,Glcan Ozkan,Mehmet Karahan. Comparison of Heald Frame Motion Generated by Rotary Dobby and Crank & Cam Shedding Motions J. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe， 13（ 4）： 78-83 6 Eren Recep, Ozkan, Glcan Turhan, Yildiray. Kinematics of rotary dobby and analysis of heald frame motion in weaving process. J Textile Research Journal.2008， 78(12):1070-1079 7 高大牛，沈毅，劉春雷 . GT421 型多臂機選綜共軛凸輪設(shè)計 J. 現(xiàn)代紡織技術(shù) . 2012,1:27-31 8 Staubli 精心推出一組展品 J.紡織導報 . 2002, 5 9 高衛(wèi)東，陳曉春， 彭耀光 . Staubli 2660 型多臂機工作原理的分析 J.棉紡織技術(shù) . 1997,12（ 25）： 732 734 10張敏 . Staubli 電子多臂機原理分析與生產(chǎn)實踐 J. 中國紡織工程學會 11程起時 . 多臂機技術(shù)發(fā)展評述（一） J. 絲綢技術(shù) . 1994,2(2):28-30 12程起時 . 多臂機技術(shù)發(fā)展評述（二） J. 絲綢技術(shù) . 1994,2(3):8-11 13程起時 . 多臂機技術(shù)發(fā)展評述（三） J. 絲綢技術(shù) . 1994,2(4):46-49 14程起時 . 多 臂機技術(shù)發(fā)展評述（四） J. 絲綢技術(shù) . 1995,3(1):46-48 15陳革 . 紡織機械概論 M. 北京市：中國紡織出版社， 2011. 16諸彩琴 . 織機開口共軛凸輪機構(gòu) CAD 系統(tǒng)的開發(fā) D. 2008:1-84 17周巍松，李志祥，趙勻 . 高速無梭織機共軛凸輪開口的開發(fā)設(shè)計 J. 絲綢技術(shù) . 2004,9:36-38 18沈細周，陳廣 . 共軛凸輪在織機上的應(yīng)用 J. 機械與電氣 . 2007,6:33-34 19Chen Ming(陳明 )， Ma Fengxia(馬鳳霞 ). A Post Dobby for Weaving Converted from A Negative One (Staubli 2500) 20詹友剛主編 pro/ENGINEER 中文野火版 4.0 高級應(yīng)用教程，北京 :機械工業(yè)出版社 , HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 36 2008,30-50 21Chen Ruiqi, Wu Wenying. The Competition Strategy and Overall Development Concept of the Chinese Textile Machinery IndustryD. Beijin China. 2000 22裘愉發(fā) .紡織器材的發(fā)展技術(shù) 第三屆中國 (上海 )紡織器材展覽會記實 J.上海紡織科技 ,2004(4):3-4. 23馬順彬 ,瞿建新 .新型織機開口機構(gòu)的發(fā)展 J.上海紡織科技 ,2009(10):21-23. 24李志祥 ,沈毅 ,方圓 ,袁嫣紅 ,鄭智毓 .旋轉(zhuǎn)式多臂機原理及其電子控制 J.絲綢技術(shù) ,1997(3):12-25. 25胡兵 ,張淳 .2861 型電子多臂機開口機構(gòu)的運動學分析 J.機械 ,2007(3):32-34. 26沈永剛 .電子 多臂機調(diào)速共軛凸輪的設(shè)計分析 J.紡織基礎(chǔ)科學學報 ,1992(3):239-243. 27YEN? TASARLANMIS,B?R ROTAT?F ARMR. Synthesis Work About Driving Mechanism Of A Novel Rotary Dobby MechanismJ. TEKST?L ve KONFEKS?YON,2010(3):218-224. 28鄭智毓 ,李志祥 .織機主軸回轉(zhuǎn)不勻率的測定與分析 J.絲綢 ,1998(2):22-26. 29張策 .機械原理與機械設(shè)計 M.北京 :機械工業(yè)出版社 ,2004. 30張瑞豐 .精通 MATLAB 6.5M.北京 :中國水利水電出版社 ,2004. 31程起時 ,段紅 .旋轉(zhuǎn)式多臂機 J.絲綢 ,1998(8):37-39. 32姚燕安 ,張策 .凸輪曲線連續(xù)性與參與振動的關(guān)系的理論解釋 J.機械科學與技術(shù) ,1998(6):871-874. 33石永剛 ,吳央芳 .凸輪機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新 M.北京 :機械工業(yè)出版社 ,2007. 34李蕾 , 崔建國 . 精密機械設(shè)計 M. 北京 ：化學工業(yè) 出版社 , 2009. 273274 35趙松年 , 張奇鵬 . 機電一體機械系統(tǒng)設(shè)計 M. 北京 ：機械工業(yè) 出版社 , 1996. 175190 36濮良貴 , 紀名剛 . 機械設(shè)計 M. 北京：高等教育 出版社 , 2006. 334345 37鄭文緯 ,吳克堅 .機械原理 (第七版 )M.北京 :高等教育出版社 ,1996. 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 37 致 謝 經(jīng)過近兩學期的努力，我在沈毅老師的悉心指導和幫助下順利完成了畢業(yè)設(shè)計。經(jīng)歷此過程，不僅鍛煉了我 Pro/E 和 AutoCAD 軟件的應(yīng)用能力，也使我深入了解了 HQ3620 電子多 臂機的結(jié)構(gòu)和工作原理。在旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)的原理分析中，我對機構(gòu)運動學以及 Pro/E 運動仿真模塊有了更深入的理解及掌握。除此之外，這也培養(yǎng)了我獨立自主，不斷探索的設(shè)計精神，為以后進入工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。同時，沈老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，亦使我受益匪淺。沈老師無論在教學還是生活方面，都給予了我莫大的幫助和關(guān)懷，在此表示由衷的感謝。同時感謝機控學院的顧葉琴老師、新昌鶴群的李正軍科長、趙工（趙森軍）、丁芳同學、林天錦同學等在整個畢業(yè)設(shè)計過程給予了極大的幫助。 由于本人的知識水平有限，文中難免存在差錯和疏漏之處，懇請 各位專家和老師給予批評指正。 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 38 附錄一：凸輪旋轉(zhuǎn)變速爆炸圖 凸輪旋轉(zhuǎn)變速爆炸圖 浙江理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 39 附錄二：齒輪旋轉(zhuǎn)變速爆炸圖 齒輪旋轉(zhuǎn)變速爆炸圖 HQ3620 電子多臂機旋轉(zhuǎn)變速機構(gòu)分析及設(shè)計創(chuàng)新 40 附錄三：專利申請?zhí)柤吧暾垥?發(fā)明專利： 20121