收卷機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵零件的可靠性分析

1、第一章 國內(nèi)外織機(jī)的發(fā)展概況及卷取機(jī)構(gòu)的應(yīng)用第一節(jié)全球織機(jī)發(fā)展的幾個(gè)階段織布生產(chǎn)技術(shù)有著悠久的歷史，其發(fā)展過程經(jīng)歷了原始手工織布、手工急切 織布、普通機(jī)器織造、自動(dòng)織機(jī)織造和無梭織機(jī)織造五個(gè)階段！ 在原始手工織布 階段，人們采用簡單的工具，將經(jīng)、緯紗交織成織物，所采用的工具都由人工直 接賦予動(dòng)作。原始手工織布方法經(jīng)歷了漫長的歷史演變后，出現(xiàn)了由原動(dòng)機(jī)件、 傳動(dòng)機(jī)件和工作機(jī)件三個(gè)部分組成的手織機(jī)，這種手織機(jī)為近代的傳動(dòng)機(jī)器進(jìn)行 大工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。進(jìn)入18世紀(jì)后，織布技術(shù)游樂較快的發(fā)展，1785年英國人E.卡特賴特制 造出能完成開口、透梭和卷布三個(gè)基本動(dòng)作的動(dòng)力織機(jī)， 這是第一臺(tái)用動(dòng)力傳動(dòng) 的

2、織機(jī)，從那時(shí)候起織布技術(shù)進(jìn)入了工業(yè)化織造時(shí)代。用動(dòng)力傳動(dòng)的有梭織機(jī)可以分為兩大類：一類是需要人工補(bǔ)緯的普通織機(jī)， 另一類是由機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成補(bǔ)緯的自動(dòng)織機(jī)。 人們?yōu)槭蛊胀棛C(jī)的補(bǔ)緯自動(dòng)化，經(jīng) 歷了一個(gè)多世紀(jì)的努力，直到1892年，美國人J.諾斯勒普首先發(fā)明了自動(dòng)換 紆，當(dāng)緯管上的緯紗用完時(shí)，通過換紆機(jī)構(gòu)將滿紆子換入梭內(nèi)，同時(shí)排出空緯管。 而自動(dòng)換梭的補(bǔ)緯方法是在1926年由日本人韋田佐吉發(fā)明的，當(dāng)自動(dòng)換梭機(jī)緯 管上的緯紗用完時(shí)，通過換梭機(jī)構(gòu)將裝有滿紆子的梭子換入梭箱， 同時(shí)排出紆子 已空的梭子，至自動(dòng)換梭織機(jī)問世，織造技術(shù)進(jìn)入了自動(dòng)織機(jī)織造的新時(shí)代。普通織機(jī)及其后來的自動(dòng)織機(jī)所采用的引緯原理， 在

3、本質(zhì)上與手工機(jī)器織布 相同，即都是用傳統(tǒng)的梭子作載緯器。但凡采用傳統(tǒng)梭子引緯的織機(jī)被成為有梭 織機(jī)。有梭織機(jī)的引緯具有三個(gè)特征：一是引緯器為體積大、質(zhì)量大的投射器， 二是該投射器內(nèi)容有緯紗卷裝，三是引緯器被反復(fù)投射。有梭織機(jī)引緯的特征是梭口尺寸特別大，以避免梭子進(jìn)出梭口時(shí)與經(jīng)紗產(chǎn)生 過分的擠壓致使經(jīng)紗受損。即使在較低的車速和入緯率下，投梭加速過程和制梭 減速過程仍然十分激烈，因此，織機(jī)的零部件耗損多，機(jī)器震動(dòng)大，噪音高達(dá) 100-105DB,工人的勞動(dòng)環(huán)境差，勞動(dòng)強(qiáng)度大。有梭織機(jī)的這些缺點(diǎn)限制了車速 和入緯率的進(jìn)一步提高。從20世紀(jì)初開始，人們不再采用笨重梭子引緯的傳動(dòng)原理，提出了由引緯 器直

4、接從固定筒子上將緯紗引入梭口的新型引緯原理，并陸續(xù)獲得成功。但凡采 用這種原理形成機(jī)織物的織機(jī)，統(tǒng)稱為無梭織機(jī)或新型織機(jī)。目前，已經(jīng)得到了 廣泛應(yīng)用的無梭織機(jī)有片梭織機(jī)、劍桿織機(jī)、噴氣織機(jī)和噴水織機(jī)四大類型。此 外，還有一些新的織造技術(shù)問世，如多相織機(jī)，它可以取得更高的入緯率，但是 所生產(chǎn)的織物品種有較大的局限性，故尚未在生產(chǎn)中得到大量應(yīng)用。無梭織機(jī)飛速發(fā)展的20世紀(jì)，可以說是個(gè)輝煌的一百年，在這期間，織造 技術(shù) 取得了飛速的發(fā)展。著名的krause教授把這方面的技術(shù)發(fā)展歸納為織機(jī)的 生產(chǎn)率的極大提高。如今，無梭織機(jī)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到普遍應(yīng)用，今后10年，世界紡織工業(yè)的原料結(jié)構(gòu)將從以棉、毛、

5、絲、麻等天然纖維為主，逐漸轉(zhuǎn)化 為以化纖為主。因此，將特別適宜織造化纖織物的噴水織機(jī)將有更加廣闊的應(yīng)用 前景。第二節(jié)我國國產(chǎn)無梭織機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國紡織工業(yè)的水平提高和產(chǎn)品出口的增長，無梭織機(jī)的需求量與日俱增，僅今年上半年我國進(jìn)口各類無梭織機(jī)就在 18000臺(tái)左右，這為我國紡織企業(yè) 的技術(shù)升級(jí)和改造奠定了基礎(chǔ)。從國外無梭織機(jī)技術(shù)發(fā)展看，在機(jī)電一體化、速 度、選擇等技術(shù)上，都發(fā)生了巨大變化，而國產(chǎn)設(shè)備與國外相比還有很大差距， 還亟待提高。為此，專家就國外無梭織機(jī)的先進(jìn)技術(shù)和我國無梭織機(jī)現(xiàn)狀進(jìn)行了 闡述。近年來，我國國產(chǎn)無梭織機(jī)發(fā)展較快，初步形成了產(chǎn)業(yè)鏈，產(chǎn)品成本大幅下 降，技術(shù)性能有所提高，但與

6、國外同業(yè)相比，國產(chǎn)無梭織機(jī)總體技術(shù)水平、可靠 性和品種適應(yīng)性等方面還顯不足。隨著我國紡織機(jī)械的“機(jī)電一體化”目標(biāo)的實(shí) 現(xiàn)，將極大促進(jìn)織機(jī)無梭化進(jìn)程。從無梭織機(jī)發(fā)展趨勢(shì)看，在關(guān)鍵技術(shù)和環(huán)節(jié)上都取得了突破性的發(fā)展，如： 開口機(jī)構(gòu)過去無梭織機(jī)配凸輪開口的多，配多臂機(jī)的數(shù)量不多（劍桿織機(jī)例外），而現(xiàn)在很少有配凸輪開口裝置的。以噴氣為例，過去機(jī)構(gòu)式多臂機(jī)只能在織機(jī) 500r/min以下運(yùn)轉(zhuǎn)，大大限制了噴氣織機(jī)高速性能的發(fā)揮，而凸輪開口可以開 到8001000r/min,這就是過去噴氣織機(jī)愿意配置凸輪開口而不愿意配置機(jī)械 式多臂機(jī)的重要原因之一。 現(xiàn)今電子式多臂機(jī)如 STAUBLI287型可以配置1000

7、r /min以下噴氣織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而它的28 61型順以配合800r/min以下的織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 它的2668型可以配合550r/min以下的劍桿織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。織機(jī)除配置凸輪開口、多臂開口外，還有配置提花機(jī)的。過去無梭織機(jī)配的 提花機(jī)全部是機(jī)械式的，而今都是電子提花機(jī)。它帶來的好處與電子多臂一樣， 它可在最高織機(jī)速度 1000r/ min時(shí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而過去的機(jī)械式提花機(jī)一般在 250300r/min以下才正常運(yùn)轉(zhuǎn)。引緯機(jī)構(gòu)近10年噴氣引緯方面也有不少改進(jìn)，如一個(gè)主噴嘴固定在機(jī)架上， 另一主噴嘴固定在筘座上與筘座一起擺動(dòng)，也有在緯紗出口端加裝吸嘴的拉抻噴 嘴等。近年用微機(jī)控制電磁閥的開啟、閉合，電磁閥由每個(gè)

8、控制四只輔助噴嘴改 成控制二只輔助嘴，電磁閥數(shù)量幾乎增加一倍，但是節(jié)約氣耗是非常明顯的，當(dāng) 然仍有的噴氣織機(jī)堅(jiān)持使用一只電 磁閥控制四只輔助噴嘴。認(rèn)為最理想的作法 是一只電磁閥控制一只輔助噴嘴，而把輔助噴嘴之間的距離適當(dāng)加大，也許這樣 做節(jié)能會(huì)更加明顯。打緯機(jī)構(gòu)打緯從一開始便采用曲柄連桿打緯機(jī)構(gòu)與共軛凸輪打緯。劍桿織機(jī)開始采用曲柄連桿打緯機(jī)構(gòu)，由于這種機(jī)構(gòu)不太適應(yīng)高速度運(yùn)轉(zhuǎn)，以后都轉(zhuǎn)向共 軛凸輪打緯了。共軛凸輪打緯在近 10年中沒有特別的改進(jìn)，只不過在設(shè)計(jì)、制 造上更精密，更適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)?？梢哉f至今共軛凸輪打緯已經(jīng)非常成熟， 它在高 速劍桿、片梭、噴氣織機(jī)上得到了廣 泛使用，而且效果很不錯(cuò)。送

9、經(jīng)機(jī)構(gòu)無梭織機(jī)在開始的時(shí)間仍然采用傳統(tǒng)的有梭織機(jī)機(jī)械式送經(jīng)，近 10年來有許多織機(jī)制造廠商把電子送經(jīng)由選購改為標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)。在特寬織機(jī)上還 配置左右兩側(cè)獨(dú)立的兩套電子送經(jīng)，取消了機(jī)械式差微運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)織軸張力的 裝置。現(xiàn)在幾乎沒有高檔無梭織機(jī)不配置電子送經(jīng)的了。卷取機(jī)構(gòu)無梭織機(jī)最初都是采用機(jī)械卷取，隨著電子送經(jīng)的普遍推廣應(yīng)用， 人們把卷取由機(jī)械式改為電子式。近 10年電子卷取由于微機(jī)監(jiān)測、監(jiān)控，不但 做到了與送經(jīng)配合默契，同步運(yùn)行，而且可以做到在線變換緯密，使不同緯密在 一塊布上出現(xiàn)，大大擴(kuò)展了制織的范圍。選色（選緯）機(jī)構(gòu)為了同時(shí)織多種顏色中不同纖維種類、 不同支數(shù)的緯紗，無 梭織機(jī)必須安裝選色（

10、選緯）機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)的功能相當(dāng)于有梭織機(jī)的多梭箱的功 能。一般多梭箱最多容納7種緯紗，但在無梭織機(jī)中可有多達(dá) 12種以上顏色的 緯紗，使織出來的織物更加豐富多彩，最常用的是4種、6種或8個(gè)顏色的緯紗。 劍桿織機(jī)很早就配置了多色的緯 紗選擇機(jī)構(gòu)，現(xiàn)最多為12色；而片梭最多只能 有4種顏色的緯紗選色機(jī)構(gòu)；噴水織機(jī)至今仍只有2種顏色的選擇機(jī)構(gòu)；噴氣織 機(jī)現(xiàn)最多已達(dá)8色，且功能增加很多，品種適應(yīng)性擴(kuò)大了，又能做到高速、高產(chǎn)， 操作也非常方便，這是用戶買這種高性能噴氣織機(jī)的主要原因之一。經(jīng)停機(jī)構(gòu)無梭織機(jī)投入生產(chǎn)時(shí)是使用有梭織機(jī)的機(jī)械式經(jīng)停機(jī)構(gòu)，隨著織機(jī)速度的提高，這種機(jī)械式經(jīng)停機(jī)構(gòu)已經(jīng)不能適應(yīng)要求， 現(xiàn)

11、在開始使用電氣的經(jīng)停 機(jī)構(gòu)。緯停機(jī)構(gòu)片梭及劍桿織機(jī)上個(gè)世紀(jì) 50年代用的機(jī)械式緯停機(jī)構(gòu)約在1980 年改為電氣式緯停機(jī)構(gòu)。199 0年以后劍桿才采用壓電陶瓷的電子式的緯停；片 梭至今仍保留著電氣的緯停；至于噴氣織機(jī)從一開始就采用光電式緯停，近10年來沒有重大改進(jìn)。剪刀機(jī)構(gòu)無梭織機(jī)由于每根緯紗都要剪斷，所以多了這個(gè)剪刀機(jī)構(gòu)。過去所 有剪刀機(jī)構(gòu)都是機(jī)械式的，現(xiàn)在是微機(jī)控制運(yùn)動(dòng)的電子式剪刀機(jī)械，目前這一技 術(shù)又移植到某些噴氣織機(jī)上。這一改進(jìn)不僅節(jié)約了大量機(jī)械零件，而且動(dòng)作更精 確，更及時(shí)，無疑是技術(shù)進(jìn)步的表現(xiàn)，是發(fā)展方向。但至今我國多數(shù)劍桿、片梭、 噴氣織機(jī)仍沿用舊的機(jī)械式剪刀， 預(yù)計(jì)不久企業(yè)會(huì)將機(jī)

12、械式的剪刀改為電子式。絞邊機(jī)構(gòu)絞邊機(jī)構(gòu)是無梭織機(jī)所獨(dú)有， 有梭織機(jī)不需要這個(gè)機(jī)構(gòu)。與剪刀機(jī) 構(gòu)一樣開始也是機(jī)械式，從主軸等到動(dòng)力，傳鏈比較長，操作不方便。近12年某些劍桿織機(jī)上出現(xiàn)了電子式絞邊機(jī)構(gòu)比機(jī)械式的有很多好處， 特別是電子信 息時(shí)代，用電子式絞邊機(jī)構(gòu)替代機(jī)械式是大勢(shì)所趨。儲(chǔ)緯器剛開始時(shí)無梭織機(jī)都不用儲(chǔ)緯器， 后來發(fā)現(xiàn)緯紗張力太大，緯紗斷頭 很歷害，于是都用上儲(chǔ)緯器。如今的儲(chǔ)緯器均為電子式，由微機(jī)監(jiān)測、監(jiān)控，并 能自動(dòng)調(diào)節(jié)緯紗張力，以適應(yīng)織機(jī)高速化需要。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一般無梭織機(jī)主傳動(dòng)采用高轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過三角皮帶及離合器傳動(dòng)主軸，再傳動(dòng)其它機(jī)構(gòu)。變速時(shí)更換皮帶輪，停車時(shí)有剎車裝置等零部

13、 件，大大簡化了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，提高了傳動(dòng)效率。有些廠在離合器、皮帶輪、皮帶傳 動(dòng)的基礎(chǔ)上增加變頻調(diào)速裝置，由微機(jī)進(jìn)行調(diào)速操作，不必更換皮帶輪。自動(dòng)調(diào) 整應(yīng)是新型無梭織機(jī)最起碼的要求， 深信不久定能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)（主要是指至今 仍使用皮帶輪調(diào)帶方案的廠家）。此外，各種機(jī)構(gòu)由部分的獨(dú)立電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電 動(dòng)機(jī)的數(shù)量由過去的12臺(tái)增加至710臺(tái)，也是織機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)展方向。第三節(jié)卷取機(jī)構(gòu)的應(yīng)用按工作原理，織機(jī)應(yīng)用的卷取機(jī)構(gòu)可分為兩類：1、積極式卷取機(jī)構(gòu)在這種卷取機(jī)構(gòu)中，卷取織物的動(dòng)力，來自織機(jī)某一運(yùn)動(dòng)著的部件。每織入一根 緯紗時(shí)，卷取的織物長度恒定不變，它用于緯紗粗細(xì)比較均勻的織物生產(chǎn)中。 織 物的緯密取決于每織

14、一緯的卷取量。2、消極式卷取機(jī)構(gòu)在這種卷取機(jī)構(gòu)中，卷取織物的動(dòng)力，一般是由重錘和杠桿系統(tǒng)獲得的。 每 織入一根緯紗時(shí)，所卷取的織物長度是不恒定的，是隨著緯紗的粗細(xì)而變化的。 緯紗較粗時(shí)，卷取織物長度較大；緯紗較細(xì)時(shí)，卷取長度較?。蝗鐩]有緯紗引入 梭口時(shí)，則不進(jìn)行卷取動(dòng)作。織物的緯密是隨著緯紗粗細(xì)而變化的。另外，某些新型織機(jī)上已使用電子式卷取機(jī)構(gòu)。新型織機(jī)通常采用積極式連續(xù)卷取機(jī)構(gòu)， 在織造過程中，織物的卷取工作連 續(xù)進(jìn)行。部分積極式連續(xù)卷取機(jī)構(gòu)以改變齒輪齒數(shù)來調(diào)節(jié)加工織物的緯密，存在緯密控制不夠精確的弊病。隨著織機(jī)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了以無級(jí)變速器來調(diào)節(jié)加 工織物緯密的機(jī)構(gòu)，使緯密的控制精確程度得

15、以提高。電子式卷取機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)， 不僅簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)緯密精確控制，而且在織造過程中可以隨時(shí)改變卷取 量，調(diào)整織物的緯密電子式卷取裝置一般應(yīng)用在新型無梭織機(jī)上。 下圖為噴氣織機(jī)上的電子卷取 裝置的原理框圖。控制卷取的計(jì)算機(jī)與織機(jī)主控制計(jì)算機(jī)雙向通訊，獲得織機(jī)狀 態(tài)信息，其中包括主軸信號(hào)。它根據(jù)織物的緯密（織機(jī)主軸每轉(zhuǎn)的織物卷取量） 輸出一定的電壓，經(jīng)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)交流伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)， 再通過變速機(jī) 構(gòu)傳動(dòng)卷取輥，按預(yù)定緯密卷取織物。測速發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的負(fù)反饋 控制，其輸出電壓代表伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 根據(jù)同計(jì)算機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速給定值的偏 差，調(diào)節(jié)伺服電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。卷取輥軸上的旋

16、轉(zhuǎn)軸編碼器用來實(shí)現(xiàn)卷取量的 反饋控制。旋轉(zhuǎn)軸編碼器的輸出信號(hào)經(jīng)卷取量換算后可得到實(shí)際的卷取長度，與由織物緯密換算出的卷取量設(shè)定值進(jìn)行比較， 根據(jù)其偏差，控制伺服電動(dòng)機(jī)的啟 動(dòng)和停止。由于采用了雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，該卷取機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)卷取量精密的無級(jí)調(diào) 節(jié)，適應(yīng)各種緯密變化的要求。電子卷取裝置可以通過織機(jī)鍵盤和顯示屏十分方便地進(jìn)行緯密設(shè)置。在屏幕提示下，同時(shí)輸入緯密值及相應(yīng)的緯紗根數(shù)， 在其一個(gè)循環(huán)中可設(shè)置100種不同 的緯密。電子式卷取機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：(1) 不需要變換齒輪，省略了大量變換齒輪的儲(chǔ)備和管理，同時(shí)翻改品種改變 緯密變得十分方便；(2) 緯密的變化是無級(jí)的，能準(zhǔn)確地滿足織物的緯密設(shè)計(jì)要求；

17、(3) 織造過程中不僅能實(shí)現(xiàn)定量卷取和停卷，還可根據(jù)要求隨時(shí)改變卷取量，調(diào)整織物的緯密，形成織物的各種外觀特色。如在織紋、產(chǎn)品顏色、織物手感及 緊度等方面產(chǎn)生獨(dú)特的效果。堆聞童役T圖電子卷取的原理框圖第二章傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和選擇第一節(jié)傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案前，我們首先來參考各傳動(dòng)類型的傳動(dòng)比范圍: 平帶傳動(dòng) 5、V帶傳動(dòng) 7;鏈傳動(dòng)w 6;摩擦輪傳動(dòng) 5;圓柱齒輪傳動(dòng)：1 )開式w 82 )單級(jí)減速機(jī)w 463 )單級(jí)外嚙合行星減速器39圓錐齒輪傳動(dòng)：1 )開式W52 ）單級(jí)減速機(jī) 3蝸桿傳動(dòng)：1 ）開式15602 ）單級(jí)減速1040在沒有確定精確傳動(dòng)比之前，初步確定以下四種傳動(dòng)方案。方案

18、一帶+多級(jí)齒輪方案中涉及到帶和齒輪，因此有必要分別來介紹下帶和齒輪。帶（一）帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和 多軸間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng) 中應(yīng)用十分廣泛。摩擦型帶傳動(dòng)能過載打滑、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動(dòng)比不準(zhǔn)確（滑 動(dòng)率在2%以下）；同步帶傳動(dòng)可保證傳動(dòng)同步，但對(duì)載荷變動(dòng)的吸收能力稍差， 高速運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲。 帶傳動(dòng)除用以傳遞動(dòng)力外，有時(shí)也用來輸送物料、進(jìn)行零件 的整列等。（二）結(jié)構(gòu)構(gòu)成帶傳動(dòng)通常由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和張緊在兩輪上的環(huán)形帶組成。（三）應(yīng)力組成帶傳動(dòng)工作時(shí)所受的應(yīng)力有：1、由緊邊和松邊拉力產(chǎn)生的應(yīng)力；2、由離心 力產(chǎn)生的應(yīng)

19、力；3、帶在帶輪上彎曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力。（四）基本分類根據(jù)用途不同，有一般工業(yè)用傳動(dòng)帶、汽車用傳動(dòng)帶、農(nóng)業(yè)機(jī)械用傳動(dòng)帶和 家用電器用傳動(dòng)帶。摩擦型傳動(dòng)帶根據(jù)其截面形狀的不同又分平帶、V帶和特殊帶（多楔帶、圓帶）等。傳動(dòng)帶的種類通常是根據(jù)工作機(jī)的種類、用途、使用環(huán)境和各種帶的特性等綜合選定。若有多種傳動(dòng)帶滿足傳動(dòng)需要時(shí)，則可根 據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的緊湊性、生產(chǎn)成本和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，以及市場的供應(yīng)等因素，綜合選定 最優(yōu)方案。（五）效率帶傳動(dòng)的功率損失有：（1）滑動(dòng)損失 摩擦型帶傳動(dòng)工作時(shí)，由于帶輪兩邊 的拉力差及其相應(yīng)的變形差形成彈性滑動(dòng)，導(dǎo)致帶與從動(dòng)輪的速度損失。彈性滑動(dòng)率通常在1%-2沱間。嚴(yán)重滑動(dòng)，特別是過

20、載打滑，會(huì)使帶的運(yùn)動(dòng)處于不穩(wěn)定 狀態(tài)，效率急劇降低，磨損加劇，嚴(yán)重影響帶的壽命?；瑒?dòng)損失隨緊、松邊拉力 差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。（2）內(nèi)摩擦損失 帶在運(yùn)行中的反復(fù)伸縮，在帶輪上的撓曲會(huì)使帶體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦引起功率損失。內(nèi)摩擦損失隨預(yù)緊力、帶厚與帶輪直徑比的增加而增大。 減小帶的拉力變化，可減小其內(nèi) 摩擦損失。（3）帶與帶輪工作面的粘附性以及 V帶楔入、退出輪槽的側(cè)面摩擦損 失。（4）空氣阻力損失 高速運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行風(fēng)阻引起的功率損失。其損失與速度 的平方成正比。因此設(shè)計(jì)高速帶傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)減小帶的表面積，盡量用厚而窄的帶； 帶輪的輪輻表面應(yīng)平滑（如用橢圓輪輻）或用輻板以減小風(fēng)阻。（

21、5）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用，是引起功率損失的重要因素之一。綜合上述損失，帶傳動(dòng)的效率約在80%-98哋圍內(nèi)，進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)帶的種類選取。（六）特點(diǎn)（1） 優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用維護(hù)方便、有良好的撓性 和彈性、過載打滑。（2）缺點(diǎn)：傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動(dòng)裝置外部尺寸 大、效率低。因此，帶傳動(dòng)常適用于大中心距、中小功率、帶速v =525m/s, i =15.84 （脈沖/轉(zhuǎn)）。1.2電機(jī)功率的要求織機(jī)可織造的最小緯密是25根/2.54cm （津田駒提供），織機(jī)的最大轉(zhuǎn)速是3000r/min。即織軸最大送經(jīng)量=3000/60/25*2.54=5.0

22、8cm,取蝸輪箱的傳動(dòng)效率n =50%二級(jí)傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)效率 n = 98%。已知電機(jī)功率750W得P MX 3 / n =319.67 Wo1.3電機(jī)的轉(zhuǎn)速要求已知轉(zhuǎn)速 N= MAX3000rpr =764.95rpm。第二節(jié)蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)（一）蝸桿傳動(dòng)的失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則及常用材料和齒輪傳動(dòng)一樣，蝸桿傳動(dòng)的失效形式也有點(diǎn)蝕（齒面接觸疲勞破壞）、齒根折斷、曲面膠合及過度磨損等。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿螺旋齒部分的強(qiáng) 度總是高于蝸輪輪齒的強(qiáng)度，所以失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上。 因此，一般只對(duì) 蝸輪輪齒進(jìn)行承載能力計(jì)算。由于蝸桿與蝸輪齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)，從而增加了產(chǎn)生膠合和磨損失效的可能性

23、，尤其在某些條件下（如潤滑不良）,蝸桿傳動(dòng)因齒面膠合而失效的可能性更大。因此，蝸桿傳動(dòng)的承載能力往往受到抗膠合能 力的限制。在開式傳動(dòng)中多發(fā)生齒面磨損和輪齒折斷，因此應(yīng)以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 作為開式傳動(dòng)的主要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。在閉式傳動(dòng)中，蝸桿副多因齒面膠合或點(diǎn)蝕而失效。因此，通常是按齒面接 觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。此外，閉式蝸桿傳動(dòng)， 由于散熱較為困難，還應(yīng)作熱平衡核算。由上述蝸桿傳動(dòng)的失效形式可知，蝸桿、蝸輪的材料不僅要求具有足夠的強(qiáng) 度，更重要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成。高速重載蝸桿常用15Cr或20Cr,并經(jīng)滲碳淬火；也可用40、4

24、5號(hào)鋼或40Cr并經(jīng)淬火。這樣可以提高表面硬度，增加耐 磨性。通常要求蝸桿淬火后的硬度為 4055HRC經(jīng)氮化處理后的硬度為55 62HRC 般不太重要的低速中載的蝸桿， 可采用40或45號(hào)鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理， 其硬度為220300HBS常用的蝸輪材料為鑄造錫青銅（ZCuSnlOPI，ZCuSn5Pb5Zn5、鑄造鋁鐵青銅 （ZCuAI10Fe3）及灰鑄鐵（HTI5O、HT2OO等。錫青銅耐磨性最好，但價(jià)格較高，用 于滑動(dòng)速度Vs 3m/s的重要傳動(dòng)；鋁鐵青銅的耐磨性較錫青銅差一些，但價(jià)格 便宜，一般用于滑動(dòng)速度 Vsw 4m/s的傳動(dòng)；如果滑動(dòng)速度不高（Vs90時(shí)）或開式傳動(dòng)中。因此，對(duì)閉式蝸

25、桿傳動(dòng)通常只作彎曲強(qiáng)度的校核計(jì)算，但這 種計(jì)算是必須進(jìn)行的。因?yàn)樾：宋佪嗇嘄X的彎曲強(qiáng)度決不只是為了判別其彎曲斷 裂的可能性，對(duì)那些承受重載的動(dòng)力蝸桿副，蝸輪輪齒的彎曲變形量還要直接影 響到蝸桿副的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性精度。由于蝸輪輪齒的齒形比較復(fù)雜，要精確計(jì)算齒根 的彎曲應(yīng)力是比較困難的，所以常用的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算方法就帶有很大的 條件性。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，齒根彎曲強(qiáng)度主要與模數(shù) m和齒寬 這兩個(gè)主要的幾何 參數(shù)有關(guān)，故可用簡單條件計(jì)算法來校核。U=備注:為彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取1.4 ； 為輪齒彎曲計(jì)算時(shí)的極限U系數(shù)，可從表2.5-1中查得為1150計(jì)算得U=14.16=82.14，條件滿足4.

26、蝸桿軸的剛度計(jì)算蝸桿軸的剛度計(jì)算可參考材料力學(xué)方法進(jìn)行。 剛度不足會(huì)導(dǎo)致蝸桿副的不正 常嚙合，造成偏載，加劇摩損，故應(yīng)驗(yàn)算蝸桿軸的剛度。蝸桿軸的最大撓度：Y 式中 一 蝸桿材料的彈性模量，對(duì)于剛=206000MPaI 蝸桿危險(xiǎn)面的慣性矩，匸；L蝸桿軸承間的跨距，取L=1.4a=175mm極限撓度，淬硬蝸桿=0.004m=0.02mm將數(shù)據(jù)帶入得丫=0.0017mm mi =0.02mm滿足剛度要求。第三節(jié) 齒輪設(shè)計(jì)（一）齒輪的失效形式齒輪傳動(dòng)的失效主要是輪齒的失效， 而輪齒的失效形式又多種多樣，較為常 見的是下面敘述的五種失效形式。齒輪的其它部分（如齒圈、輪輻、輪轂等） ， 除了對(duì)齒輪的質(zhì)量大

27、小需加嚴(yán)格限制外， 通常只需按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，所定的尺寸對(duì)強(qiáng) 度及剛度均較富裕，實(shí)踐中也極少失效。1、輪齒折斷輪齒折斷有多種形式，在正常情況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)?在輪齒受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過渡部分的截面突變及 加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋， 并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷。此外，在輪齒受到突然過載時(shí)，也可能出現(xiàn)過載折斷或剪斷；在輪齒受到嚴(yán)重磨損后齒厚過分減薄時(shí)， 也會(huì)在正常載荷作用 下發(fā)生折斷。在斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，輪齒工作面上的接觸線為一斜線 （參看圖例），輪 齒受載后，如有載荷集中時(shí)，就會(huì)發(fā)生局部折斷。若制造或安裝不良或

28、軸的彎曲變形過大，輪齒局部受載過大時(shí)，即使是直齒圓柱齒輪，也會(huì)發(fā)生局部折斷。為了提高齒輪的抗折斷能力，可采取下列措施：1）用增加齒根過渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來減小齒根應(yīng)力集中；2）增大軸及支承的剛性，使輪齒接觸線上受載較為均勻；3）采用合適的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的 韌性；4）采用噴丸、滾壓等工藝措施對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。2、齒面磨損在齒輪傳動(dòng)中，齒面隨著工作條件的不同會(huì)出現(xiàn)不同的磨損形式。例如 當(dāng)嚙合齒面間落入磨料性物質(zhì)（如砂粒、鐵屑等）時(shí)，齒面即被逐漸磨損而至報(bào) 廢。這種磨損稱為磨粒磨損。它是開式齒輪傳動(dòng)的主要形式之一。改用閉式齒輪 傳動(dòng)是避免齒面磨粒磨損最有效的方法。3、

29、齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。在潤滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，常見的齒面失效形式多為點(diǎn)蝕。所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于 疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)， 如 工作條件未加改善，麻點(diǎn)就會(huì)逐漸擴(kuò)大，甚至數(shù)點(diǎn)連成一片，最后形成了明顯的 齒面損傷。 齒輪在嚙合過程中，齒面間的相對(duì)滑動(dòng)起著形成潤滑油膜的作用， 而且相對(duì)滑動(dòng)速度愈高，愈易在齒面間形成油膜，潤滑也就愈好。當(dāng)輪齒在靠近 節(jié)線處嚙合時(shí)，由于相對(duì)滑動(dòng)速度低，形成油膜的條件差，潤滑不良，摩擦力較 大，特別是直齒輪傳動(dòng)，通常這時(shí)只有一對(duì)齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點(diǎn) 蝕也就首先出現(xiàn)在靠近節(jié)

30、線的齒根面上， 然后再向其它部位擴(kuò)展。從相對(duì)意義上 說，也就是靠近節(jié)線處的齒根面抵抗點(diǎn)蝕的能力最差 （即接觸疲勞強(qiáng)度最低）。提高齒輪材料的硬度，可以增強(qiáng)齒輪抗點(diǎn)蝕的能力。在嚙合的輪齒間加注潤 滑油可以減小摩擦，減緩點(diǎn)蝕，延長齒輪的工作壽命。并且在合理的限度內(nèi)，潤 滑油的粘度越高，上述效果也愈好。因?yàn)楫?dāng)齒面上出現(xiàn)疲勞裂紋后，潤滑油就會(huì) 侵入裂紋，而且粘度愈低的油，愈易侵入裂紋。潤滑油侵入裂紋后，在輪齒嚙合 時(shí)，就有可能在裂紋內(nèi)受到擠脹，從而加快裂紋的擴(kuò)展，這是不利之處。所以對(duì) 速度不高的齒輪傳動(dòng)，以用粘度高一點(diǎn)的油來潤滑為宜；對(duì)速度較高的齒輪傳動(dòng) （如圓周速度v12m/s），要用噴油潤滑（同時(shí)還

31、起散熱的作用），此時(shí)只宜用粘 度低的油。開式齒輪傳動(dòng)，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。4、齒面膠合對(duì)于高速重載的齒輪傳動(dòng)（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)減速器的主傳動(dòng)齒輪），齒面間的壓力大，瞬間溫度高，潤滑效果差，當(dāng)瞬時(shí)溫度過高時(shí)，相嚙合的兩齒面就會(huì)發(fā) 生粘在一起的現(xiàn)象，由于此時(shí)兩齒面又在作相對(duì)滑動(dòng)，相粘結(jié)的部位即被撕破， 于是在齒面上沿相對(duì)滑動(dòng)的方向形成傷痕，稱為膠合。傳動(dòng)時(shí)齒面瞬時(shí)溫度愈高、 相對(duì)滑動(dòng)速度愈大的地方，愈易發(fā)生膠合。有些低速重載的重型齒輪傳動(dòng)，由于齒面間的油膜遭到破壞，也會(huì)產(chǎn)生膠合 失效。此時(shí)，齒面的瞬時(shí)溫度并無明顯增高，故稱為冷膠合。加強(qiáng)潤滑措施，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油（如硫化油），在潤滑油中加入極壓添加劑等，均可 防止或減輕齒面的膠合。5、齒面塑性變形塑性變形屬于輪齒永久變形一大類的失效形式，它是由于在過大的應(yīng)力作用