機(jī)械制造及自動化畢業(yè)論文

江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

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“MRSK31/1/24”型經(jīng)編機(jī)伺服驅(qū)動成圈裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

序 言

一、研究的意義、目的

隨著中國作為世界紡織品主要生產(chǎn)基地的建立，中國也就成為了世界經(jīng)編機(jī)使用的主要市場,德國是世界上生產(chǎn)經(jīng)編機(jī)的主要國家,生產(chǎn)的經(jīng)編機(jī)械產(chǎn)品有60％以上出口到中國。近幾年,國內(nèi)經(jīng)編機(jī)生產(chǎn)得到較大發(fā)展，但主要是靠模仿、測繪國外產(chǎn)品為主，沒有形成自我研發(fā)能力和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)及產(chǎn)品。而外國公司一般都對自己的產(chǎn)品進(jìn)行了專利保護(hù)，因此，國內(nèi)廠家常因?yàn)榉轮贫址笇＠麢?quán).另一方面，由于不能掌握機(jī)器的核心內(nèi)容，只是外在尺寸和形貌的仿制，所以，仿制的經(jīng)編機(jī)的性能與國外同類產(chǎn)品有較大差距,價(jià)格只有國外同類產(chǎn)品的一半。仿制的經(jīng)編機(jī)中的成圈裝置,連桿部分通過測繪得到結(jié)構(gòu)尺寸，共軛凸輪則依靠靠模加工,而對于內(nèi)外緣共軛凸輪靠模加工很難保證加工精度，影響了成圈裝置的速度及整機(jī)的速度。經(jīng)編機(jī)編織過程中，成圈是形成織物組織的重要過程之一。實(shí)現(xiàn)成圈動作的機(jī)構(gòu)稱之為成圈機(jī)構(gòu)。在成圈機(jī)構(gòu)中，具體完成成圈過程的動作執(zhí)行件稱為槽針和針芯，因此，將成圈機(jī)構(gòu)稱為槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)，通過改造改變了原有一些機(jī)構(gòu).使其自動化增強(qiáng)。提高了其效率。增強(qiáng)了原有功能.現(xiàn)在采用伺服電機(jī)來代替凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動現(xiàn)由PLC編程來實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動軌跡。增強(qiáng)了機(jī)器的實(shí)用性.如果產(chǎn)品改變,不需要重新設(shè)計(jì)凸輪,只要改變其PLC的控制程序就可以實(shí)現(xiàn).

二、研究內(nèi)容及解決問題

經(jīng)編機(jī)的成圈動作要求在主軸轉(zhuǎn)動的若干位置上，槽針針尖到達(dá)指定位置以實(shí)現(xiàn)鉤紗動作。在分析和設(shè)計(jì)中，先根據(jù)這種對應(yīng)位置關(guān)系擬訂出槽針針尖到達(dá)的一系列工藝到達(dá)點(diǎn)，并對各點(diǎn)相應(yīng)主軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行了分配。進(jìn)一步將工藝到達(dá)點(diǎn)擬合成光滑的軌跡曲線,離散化后進(jìn)行采樣.成圈過程中,還需針芯針尖和槽針針尖進(jìn)行配合，具體表現(xiàn)為針芯針尖與槽針針尖之間有一定的位移要求.所以,分析了在主軸不同位置位移要求的具體變化情況，定出了起具體的變化曲線，并離散采樣.

為滿足槽針針尖運(yùn)動軌跡和槽針針尖與針芯針尖之間相對運(yùn)動位移，分析了實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成和特點(diǎn)，即三自由度平面多連桿機(jī)構(gòu)可以滿足槽針針芯的運(yùn)動要求，機(jī)構(gòu)通過三個(gè)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動輸入。槽針針尖的軌跡位置主要由槽針擺動機(jī)構(gòu)和槽針上下運(yùn)動機(jī)構(gòu)確定，相應(yīng)有槽針擺動伺服電機(jī)和槽針上下運(yùn)動伺服電機(jī)兩個(gè)運(yùn)動輸入。槽針

針尖與針芯針尖之間相對運(yùn)動位移主要由針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn),相應(yīng)也有針尖運(yùn)動伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)起運(yùn)動輸入。

通過對機(jī)構(gòu)進(jìn)行逆解分析,解出了槽針針尖軌跡坐標(biāo)和槽針擺動，槽針上下運(yùn)動機(jī)構(gòu)擺動從動件擺角之間的關(guān)系，槽針針尖與針芯針尖之間相對運(yùn)動位移與針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)擺動從動件擺角之間的關(guān)系。通過對機(jī)構(gòu)進(jìn)行正解分析。解出了槽針擺動，槽針上下運(yùn)動機(jī)構(gòu)擺動從動件擺角與槽針針尖軌跡坐標(biāo)的關(guān)系。針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)擺動從動件擺角與槽針針尖與針芯針尖之間相對運(yùn)動位移的關(guān)系。然后用三個(gè)伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)這三種運(yùn)動.

第一章 新型機(jī)構(gòu)的分析

1。1背景技術(shù)

經(jīng)編機(jī)編織織物過程中,成圈是形成織物組織的重要過程之一，實(shí)現(xiàn)成圈動作的機(jī)構(gòu)稱之為成圈機(jī)構(gòu),具體完成成圈過程的動作執(zhí)行件稱為槽針和針芯.根據(jù)工藝要求，槽針針尖需實(shí)現(xiàn)鉤紗,鉤紗結(jié)束后，由針芯針尖將槽針針尖鉤槽閉合以實(shí)現(xiàn)脫紗.在一個(gè)運(yùn)動周期中,槽針針尖的運(yùn)動為一定形狀的封閉平面曲線(圖1），針芯針尖和槽針針尖之間沿槽針床方向的相對位移按照一定規(guī)律變化，從而滿足閉合和分開狀態(tài)。本文中將實(shí)現(xiàn)槽針針尖運(yùn)動軌跡的機(jī)構(gòu)稱為槽針運(yùn)動機(jī)構(gòu)，稱實(shí)現(xiàn)針芯針尖和槽針針尖之間相對運(yùn)動位移的機(jī)構(gòu)為針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu),槽針運(yùn)動機(jī)構(gòu)和針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)組合在一起構(gòu)成了槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)。

一般經(jīng)編機(jī)上使用的槽針運(yùn)動機(jī)構(gòu)如圖1—1所示，其中，C0C2QUD0是一平面五連

桿機(jī)構(gòu)，共有五個(gè)低副（四個(gè)轉(zhuǎn)動副和一個(gè)移動副），機(jī)構(gòu)自由度為2，連桿26上的一點(diǎn)C為槽針針尖，形成鉤紗要求的運(yùn)動軌跡，一般又稱構(gòu)件26為槽針床,稱構(gòu)件13為導(dǎo)向擺臂。機(jī)構(gòu)需有兩個(gè)運(yùn)動輸入才能使輸出運(yùn)動確定,一般由構(gòu)件13和23輸入運(yùn)動(往

復(fù)擺動）。構(gòu)件13的運(yùn)動又由四桿機(jī)構(gòu)B0B1D1D0實(shí)現(xiàn)，構(gòu)件23的運(yùn)動由四桿機(jī)構(gòu)

B0B1C2C0實(shí)現(xiàn)，而構(gòu)件11和21的擺動又由繞主軸A0點(diǎn)回轉(zhuǎn)的兩個(gè)凸輪分別實(shí)現(xiàn)（圖

中未畫出凸輪）。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向擺臂的運(yùn)動又稱為槽針床的擺動，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件26上Q點(diǎn)的運(yùn)動又稱為槽針床的上下運(yùn)動。設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí)，由要求的槽針針尖C點(diǎn)的軌跡點(diǎn)坐標(biāo)(x，y）,求解五桿機(jī)構(gòu)C0C2QUD0的逆解，即構(gòu)件13和23相應(yīng)的擺角,進(jìn)一步由機(jī)構(gòu)B0B1D1D0求

出構(gòu)件11的擺角，由機(jī)構(gòu)B0B1C2C0求出構(gòu)件21的擺角，由構(gòu)件11和21的擺角再設(shè)計(jì)出兩個(gè)凸輪的廓線。

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圖1—1 槽針運(yùn)動機(jī)構(gòu)簡圖

一般經(jīng)編機(jī)上使用的針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)如下圖1-2所示，其中,C0C3ETRQUD0為一具有

三自由度的平面六連桿機(jī)構(gòu),針芯針尖Z為構(gòu)件36上的一點(diǎn)，又稱構(gòu)件36為針芯床。機(jī)構(gòu)中的構(gòu)件13和26分別為槽針運(yùn)動機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向擺臂和槽針床，其運(yùn)動已確定。機(jī)構(gòu)的另一個(gè)運(yùn)動輸入是由構(gòu)件33的擺動實(shí)現(xiàn)，而構(gòu)件33的擺動又由平面四桿機(jī)構(gòu)

B0B3C3C0實(shí)現(xiàn)。構(gòu)件31的擺動由繞主軸A0點(diǎn)回轉(zhuǎn)的凸輪實(shí)現(xiàn)(圖中未畫出凸輪)。實(shí)現(xiàn)構(gòu)件36上E點(diǎn)的運(yùn)動又稱為針芯床運(yùn)動.設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)時(shí),由要求的針芯針尖Z點(diǎn)相對槽針針尖C點(diǎn)的相對運(yùn)動位移要求,求解六桿機(jī)構(gòu)C0C3ETRQUD0的逆解，即構(gòu)件33的擺角，

進(jìn)一步由機(jī)構(gòu)B0B3C3C0求出構(gòu)件31的擺角，由構(gòu)件31的擺角再設(shè)計(jì)出凸輪的廓線。

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圖1—2 針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)簡圖

上述槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu),槽針床的擺動、槽針床的上下運(yùn)動和針芯床的運(yùn)動需分別由三組不同的四桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動，運(yùn)動鏈比較長，所使用的機(jī)構(gòu)數(shù)量多，分析設(shè)計(jì)復(fù)雜。在機(jī)器上，槽針床和針芯床有一定的幅寬，所以，在多點(diǎn)由多組相同而且相互平行的機(jī)構(gòu)同時(shí)驅(qū)動槽針床和針芯床運(yùn)動.每組槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)有三種不同的凸輪，使用共軛凸輪就有六片，所以,在經(jīng)編機(jī)的主軸上裝滿多片凸輪，軸向位置非常緊，為了在主軸上節(jié)省軸向空間，一般經(jīng)編機(jī)上使用了內(nèi)外緣共軛凸輪，而內(nèi)外緣共軛凸輪的制造要求較高。為滿足不同織物組織要求，需更換槽針擺動凸輪、槽針上下運(yùn)動凸輪和針芯運(yùn)動凸輪，也即一組凸輪只能產(chǎn)生一種槽針針芯運(yùn)動軌跡和針芯針尖與槽針針尖之間的相對運(yùn)動位移變化規(guī)律,機(jī)器的柔性差，另外,共軛凸輪的制造和安裝要求都較高，成本。

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1.2 方案的提出及其實(shí)施方式

本課題的目的是對經(jīng)編機(jī)槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以克服已有機(jī)構(gòu)上述存在的問題。

在圖1—1中去除兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)B0B1D1D0和B0B1C2C0,以及兩個(gè)相應(yīng)繞A0點(diǎn)回轉(zhuǎn)的凸輪機(jī)構(gòu),構(gòu)件13和23的運(yùn)動改為直接由電機(jī)驅(qū)動，并由計(jì)算機(jī)控制其擺角,如圖1-2

—1所示。由于平面五連桿機(jī)構(gòu)C0C2QUD0的自由度為2,兩個(gè)運(yùn)動輸入由構(gòu)件13和23

實(shí)現(xiàn)，因此，連桿26上的槽針針尖C點(diǎn)的運(yùn)動軌跡確定。

在圖1—2中去除四桿機(jī)構(gòu)B0B3C3D0及相應(yīng)繞A0點(diǎn)回轉(zhuǎn)的凸輪機(jī)構(gòu)，構(gòu)件33的運(yùn)動改為直接由電機(jī)驅(qū)動，并由計(jì)算機(jī)控制其擺角，如圖1-2-1所示。由于C0C3ETRQUD0

為一具有三自由度的平面六連桿機(jī)構(gòu)，構(gòu)件13和26分別為槽針運(yùn)動機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)向擺臂

和槽針床，其運(yùn)動已由槽針運(yùn)動機(jī)構(gòu)確定，因此，只需再有構(gòu)件33的一個(gè)運(yùn)動輸入，機(jī)構(gòu)C0C3ETRQUD0的運(yùn)動即確定，也即可確定構(gòu)件36（針芯床）上針芯針尖Z點(diǎn)相對槽針針尖C點(diǎn)的相對位移。

根據(jù)上述構(gòu)思，本課題的具體方案如下：

實(shí)施方案機(jī)構(gòu)簡圖如圖1—2—1所示,為了方便結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn),將構(gòu)件23和33的兩個(gè)擺動點(diǎn)選在C02和C03位置，兩點(diǎn)可以不重合,其相對D0點(diǎn)的位置可以任意選取。

上述C02、C03和D0點(diǎn)，具體表現(xiàn)在機(jī)器上的結(jié)構(gòu)為一直軸，直軸的長度與槽針床

或針芯床的幅寬相當(dāng),三根軸互相平行,在每根軸的一端由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器相聯(lián)直接驅(qū)動軸運(yùn)動,或通過齒輪傳動，或同步齒形帶傳動由步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)驅(qū)動軸運(yùn)動，每個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度及它們之間的相位關(guān)系根據(jù)由運(yùn)動要求解得的逆解確定。由于整個(gè)槽針床和針芯床有一定的幅寬，需由若干組完全相同且平行的機(jī)構(gòu)驅(qū)動

（即圖1-2-1所示的驅(qū)動機(jī)構(gòu)），每組機(jī)構(gòu)中的三個(gè)運(yùn)動輸入，即圖1—2-1中構(gòu)件13、23和33的擺動分別由上述三根軸的擺動實(shí)現(xiàn)，因此，在直軸D0上的不同位置固結(jié)有若干個(gè)完全相同的擺桿13，有幾組驅(qū)動機(jī)構(gòu)，就有幾個(gè)擺桿13,但是，它們的運(yùn)動完全與直軸D0的擺動相同.同樣，直軸C02和直軸C03上的擺桿23和13也完全相同。

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圖1—2-1實(shí)施方案機(jī)構(gòu)簡圖

C C

圖1-2—1中，構(gòu)件23和25之間的聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)動副2的初始位置可以在 02點(diǎn)的左側(cè),

C C C

也可以在 02點(diǎn)的右側(cè)，同樣，構(gòu)件33和35之間的聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)動副3的初始位置可以在 03

C

點(diǎn)的左側(cè)，也可以在 03點(diǎn)的右側(cè)。

本課題的特點(diǎn)在于:1，機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈較短,整個(gè)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,與已有的結(jié)構(gòu)相比,少用三個(gè)四桿機(jī)構(gòu)和三個(gè)內(nèi)外緣共軛凸輪機(jī)構(gòu).在已有的經(jīng)編機(jī)結(jié)構(gòu)中，都有一結(jié)構(gòu)較大的油箱,主軸即置于其中，主軸上安裝有多片內(nèi)外緣共軛凸輪。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)不需要該油箱結(jié)構(gòu)，使得機(jī)器的整機(jī)結(jié)構(gòu)大為簡化.2,整個(gè)機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動副全為平面低副,沒有高副，避免使用共軛凸輪，所以,加工制造簡便，降低了制造成本.3，由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動鏈較短,使得分析設(shè)計(jì)更加簡便。4，具有較好的柔性。已有的機(jī)器中，當(dāng)工藝參數(shù)或工藝要求改變時(shí)，要求槽針針尖的軌跡形狀及針芯針尖與槽針針尖之間的相對位移也要改變，一般通過更換三個(gè)輸入運(yùn)動的凸輪來達(dá)到這種要求,顯然，一種運(yùn)動要求參數(shù)就必

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須對應(yīng)一組凸輪。在實(shí)際應(yīng)用中，就必須根據(jù)不同的要求，準(zhǔn)備好多組凸輪，需要時(shí)停機(jī)更換凸輪。這樣就使整機(jī)的效率較低，柔性差。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的方案,當(dāng)運(yùn)動要求改變時(shí)，只要改變控制程序，使三只電機(jī)按照要求的位置角度進(jìn)行運(yùn)動，就可適應(yīng),顯然，這樣的方法適應(yīng)性更強(qiáng)，效率更高。

具體實(shí)施方式

0

0

圖1-2—1中C02、C03和D點(diǎn)直軸及其上擺桿13、23和33的結(jié)構(gòu),電機(jī)驅(qū)動直軸的結(jié)構(gòu)實(shí)施方式如圖1—2—2所示。直軸與其上擺動件的聯(lián)結(jié)以及電機(jī)驅(qū)動，C02、C03和D點(diǎn)三根軸的結(jié)構(gòu)方式都相同，所以，圖1—2-2中只畫出了其中的一根軸的結(jié)構(gòu)關(guān)系.

圖1-2—2中1為伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，2為聯(lián)軸器，3為主動同步帶輪，4為同步

帶,5為從動同步帶輪，6為直軸,7,8，9,…，為完全相同的擺桿,并與直軸固結(jié)一起運(yùn)動,圖1-2—2中A—A剖視圖表示了一種固結(jié)方式，也可以通過鍵聯(lián)結(jié)等其它軸上周向固定的方式使其與直軸一起運(yùn)動。

圖1—2—2中電機(jī)驅(qū)動直軸的運(yùn)動是通過同步帶傳動實(shí)現(xiàn)的，也可以通過齒輪傳動或電機(jī)直接通過聯(lián)軸器與直軸相聯(lián)的方式驅(qū)動其運(yùn)動。

圖1—2—2實(shí)施結(jié)構(gòu)圖

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第二章機(jī)構(gòu)的整體分析

2。1機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析

圖2-1—1

該經(jīng)編機(jī)槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)，包括槽針床（26）、針芯床（36）、導(dǎo)向擺臂（13)、槽針床擺臂(23）、針芯床擺臂（33);由導(dǎo)向擺臂（13）帶動槽針床(26）擺動，槽針床擺臂

（23）通過槽針床連桿（25）帶動槽針床（26)上下運(yùn)動,針芯床擺臂(33）通過針芯床連桿（35）帶動針芯床（36)運(yùn)動；所述導(dǎo)向擺臂（13）與槽針床（26)之間是移動副形式連接，所述槽針床（26）與針芯床（36）之間是移動副形式連接;所述槽針床擺臂(23）

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與槽針床連桿（25）間、槽針床連桿（25）與槽針床(26）間、針芯床擺臂（33）與針芯床連桿（35）之間、針芯床連桿（35）與針芯床（36)之間是轉(zhuǎn)動副形式連接；其特征在于：所述導(dǎo)向擺臂（13)、槽針床擺臂（23)、針芯床擺臂（33）分別固定在三根直軸(D0、C02、C03)上，三直軸（D0、C0、）各由電機(jī)驅(qū)動裝置驅(qū)動。

由于整個(gè)槽針床和針芯床有一定的幅寬，需由若干完全相同且平行的單元機(jī)構(gòu)，圖

0

3所示的是單元機(jī)構(gòu)，由此在直軸D

上固結(jié)有若干個(gè)完全相同的導(dǎo)向擺臂13，在直軸C02

上固結(jié)有若干個(gè)完全相同的槽針床擺臂23,在直軸C03上固結(jié)有若干個(gè)完全相同的針芯

床擺臂33.每根直軸上的擺臂結(jié)構(gòu)完全相同,由于一根直軸由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動,使得固結(jié)其上的若干個(gè)擺臂同時(shí)擺動

2.2機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析

槽針和針芯運(yùn)動要求分析

經(jīng)編機(jī)編織織物過程中，成圈是形成織物組織的重要過程之一。實(shí)現(xiàn)成圈動作的機(jī)構(gòu)稱之為成圈機(jī)構(gòu)。在成圈機(jī)構(gòu)中，具體完成成圈過程的動作執(zhí)行件稱為槽針和針芯,因此，本文中,又特別將成圈機(jī)構(gòu)稱為槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu).

根據(jù)經(jīng)編工藝要求，在主軸一個(gè)運(yùn)動周期內(nèi),槽針針尖應(yīng)到達(dá)骨干指定位置（一般為20個(gè)位置點(diǎn)左右，這些點(diǎn)稱為關(guān)鍵點(diǎn)),而且這些位置與主軸的轉(zhuǎn)角相對應(yīng)。將這些位置點(diǎn)用UG軟件中的“曲線生成"功能擬合成光滑曲線。根據(jù)工藝要求，在主軸不同轉(zhuǎn)角位置，針芯針尖與槽針針尖之間沿?cái)[動導(dǎo)向臂直線方向有相對位移要求，將這些位移點(diǎn)之間用直線相連接,即生成了相對位移曲線.

軌跡曲線與相對位移曲線的離散化及采樣.對槽針運(yùn)動軌跡曲線，由曲線上的關(guān)鍵點(diǎn)將其分成骨干段，每段曲線都對應(yīng)有一段主軸轉(zhuǎn)角，如果主軸一周360度按0.2度進(jìn)行等分,則每段曲線對應(yīng)主軸轉(zhuǎn)角也按0.2度進(jìn)行等分，從而得到該段曲線應(yīng)進(jìn)行等分的點(diǎn)數(shù),也即對該段曲線進(jìn)行了等長離散化，將離散化后得到的點(diǎn)采樣，即得到了該段曲線離散化后各點(diǎn)的坐標(biāo)值,這部分工作用AUTOCAD軟件完成。最后，再將每段曲線離散化后的點(diǎn)坐標(biāo)拼接在一起，就可以得到整個(gè)軌跡曲線離散化后的坐標(biāo)值.為保證槽針針芯托臂擺角的精度，一般設(shè)計(jì)時(shí)，考慮主軸360度按0。2度進(jìn)行等分，即軌跡曲線離散化后有1800個(gè)不同的點(diǎn)。

相對位移曲線由于是由一段段直線構(gòu)成，所以，可直接按對應(yīng)主軸轉(zhuǎn)角0。2度進(jìn)

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行離散化采樣,顯然，也有1800個(gè)不同的值。

槽針針尖要求軌跡

在槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu)中,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)一周時(shí)，槽針針尖和針芯針尖配合完成一個(gè)動作周期。在一個(gè)動作周期中，槽針針尖需經(jīng)過若干關(guān)鍵位置以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的鉤紗動作要求。下圖坐標(biāo)中的軌跡就是一個(gè)運(yùn)動周期內(nèi)槽針需到達(dá)的點(diǎn)的位置，稱之為工藝要求到達(dá)點(diǎn)，這些點(diǎn)是根據(jù)氨綸、花梳、地梳和賈卡的排列位置以及相應(yīng)工藝要求確定的，現(xiàn)在相對

0

于D點(diǎn)的工藝要求點(diǎn)已給定，無需對工藝要求點(diǎn)再進(jìn)行詳細(xì)分析。

0

0

圖中C0為坐標(biāo)原點(diǎn)（是電機(jī)驅(qū)動控制槽針托臂和針芯托臂的輸入軸點(diǎn)），D點(diǎn)是槽針擺臂輸入軸點(diǎn)，水平方向?yàn)閅軸，垂直方向?yàn)閄軸，建立圖示直角坐標(biāo)系XCY，槽針針尖要求的各工藝要求到達(dá)點(diǎn)軌跡如圖所示.

2。2。1槽針機(jī)構(gòu)的正解分析

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X

＿

c3

圖中:

C0C2為L1=150C2Q為L2=200D0U為L3=146C0C3為L4=172。5

C3E為L5=193。12

C0D0為YH=72

圖2-2—1

如圖2—3所示在機(jī)構(gòu)C0C2QUD0中加以分析

可得矢量方程C0C2C2QC0D0D0UUQ

式中C0C2 模為150， 幅角1=102o

CQ

2

……200

……

2=？

DU

0

……146

……

3=104o

UQ ……S ……（3-90o）將其以復(fù)數(shù)形式展開得:

l1cos1l2cos272l3cos3scos(390)(2—1)

l1sin1l2sin2l3sin3ssin(390)

令172l3cos3l1cos1

2l3sin3l1sin1

即：l2cos21ssin3

2

l2sin2scos3

1

1

l22cos2222ssin3s2sin23

2 2 2 2 2

l2sin2222scos3scos3

兩式相加得：

1 2 1 2

s22s(sin3cos3)22l220

a1,b2(1sin32cos3)

b b24ac

1 2

c22l22

s

2a

因此可求出S(其槽針正解分析程序見附錄)

4.C點(diǎn)坐標(biāo)的正解分析

如圖2—2—3所示以D0點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),垂直方向和水平方向分別為X,Y軸

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圖2—2-3

D0UUQ假設(shè)C點(diǎn)相對于D0點(diǎn)坐標(biāo)分別為(x1,y1)，C點(diǎn)相對于D0點(diǎn)的幅角為r 則可得矢量方程：

D0UUQQCD0C

D0U模為146，假定幅角為3UQ模為S，假定幅角為390QC164.69913CD0Cr

將其以復(fù)數(shù)形式展開得：

146cos3scos(390)164.6991cos(3c)rcos

c

146sin3ssin(390)164.6991sin(3

再將上面所述所得的S代入得：

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)rsin

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r2259.4642181.3772

r316.574

34.959

x y

2

1 1

2

r

tany1

x1

由此可以得出當(dāng)D0U處于3狀態(tài)下C點(diǎn)的坐標(biāo)為（259。464，181.377）

2.2。2針芯機(jī)構(gòu)的正解分析

如圖2—2-1所示過E點(diǎn)做QU的垂線,垂足為M

在機(jī)構(gòu)C0C3EMUD0中分析可得矢量方程:

C0C3C3EC0D0D0UUMME

式中：

C0C3模為172.5幅角4114C3E193.125？C0D0720

DOU1463104UMS1390ME123104

將其以復(fù)數(shù)形式展開得:

l4cos4l5cos572l3cos3s1cos(390)12cos3（2-2）

l4sin4l5sin5l3sin3ssin(390)12sin3

1

172l3cos312cos3l4cos4

令：l3sin312sin3l4sin4

2

l5cos51s1sin3

2

l5sin5scos3

1

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1

s22s

(1

sin32

cos3)2

2l520

1

1 2 1 2

2

a1,b2(sin3cos3),c22l52

b b24ac

可求出s1

2a

其針芯結(jié)構(gòu)正解分析程序見附錄1

關(guān)于h的正解分析

針芯針尖與槽針針尖配合實(shí)現(xiàn)脫圈動作，針芯針尖將一直處于槽針針尖的里面，在一定位置針芯針尖與槽針針尖閉合以實(shí)現(xiàn)脫圈,其余時(shí)間,針芯針尖與槽針針尖分離。對針芯針尖的具體動作要求是，隨槽針一起擺動，在不同時(shí)刻(擺角位置），針芯針尖與槽針針尖有一定的相對位置要求，即圖2—2中C點(diǎn)與針芯針尖Z點(diǎn)之間的相對位移h

圖2—2—2

在圖2-2-2中，QC164.6991,EZ182.099

CQR11.48,ZET13.851

利用圖2-2-2可得出以下關(guān)系

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rsin146sin3164.6991sin(3c)sin3

rcos146cos3164.6991cos(3c)cos30

在上式中，令方程左邊的值為，設(shè)其精度為C,則滿足c的值，即為所求的解，求得的3值有多解，結(jié)合圖2-2-4中3的相位選擇某一3值滿足C點(diǎn)坐標(biāo)x1,y1要求的解，而后進(jìn)一步將所求的3值代入上面(2-3）即可求得s,s

同理，將所求出的3代如上述的式(2—1)和式（2-2）即可求出1和4關(guān)于逆解分析的程序見附錄2

參考文獻(xiàn)

[1].曹清林著。對稱軌跡機(jī)構(gòu).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2003

［2］。竇萬鋒,齊維浩，楊先海。平面連桿曲線特征參數(shù)提取自相關(guān)變換法。機(jī)械科學(xué)與技術(shù)。Vol14，No。5，1995，31~35

［3]。楮金奎,曹惟慶。用快速付立葉變換進(jìn)行再現(xiàn)平面四桿機(jī)構(gòu)連桿曲線的綜合。機(jī)械工程學(xué)報(bào)。Vol29，No.5，1993，117～122

[4］.曹清林。經(jīng)編機(jī)槽針針芯運(yùn)動機(jī)構(gòu).實(shí)用新型專利.2006

[5].曹清林。經(jīng)編機(jī)槽針運(yùn)動機(jī)構(gòu)。實(shí)用新型專利.2006

［6］。蔣高明?，F(xiàn)代經(jīng)編技術(shù)進(jìn)展.2006

［7].夏金國.槽針型高速經(jīng)編機(jī)成圈機(jī)構(gòu)的動力學(xué)分析.中國紡織大學(xué)碩士學(xué)位論文。1997

[8］.王敏其.雙針床經(jīng)編機(jī)的成圈機(jī)構(gòu).實(shí)用新型專利。2004[9].王巍.機(jī)械制圖。高等教育出版社。2003

附錄1

正解槽針

PrivateSubCommand1_Click（）pi=3。1415926/180

jiao101=102*pi:jiao102=jiao101iao301=104*pi:jiao302=jiao301l1=150:l2=200：l3=146

Open”f：\mhm\s.txt"ForOutputAs#1

Forjiao1=jiao101Tojiao102Step0.1Forjiao3=jiao301Tojiao302Step0.1

d1=72+l3＊Cos(jiao3)-l1＊Cos（jiao1)d2=l3＊Sin(jiao3）-l1＊Sin（jiao1）

a=1：b=2*(d1*Sin（jiao3)-d2＊Cos(jiao3））:c=d1^2+d2^2—l2^2s=（-b+Sqr(b^2—4＊a*c）)/(2＊a）

Write＃1，sNext

NextClose＃1正解針芯

PrivateSubCommand1_Click（）pi=3。1415926/180

jiao401=114*pi:jiao402=jiao401

jiao301=104＊pi:jiao302=jiao301l4=172。5:l5=193.12:l3=146

Open”f:\mhm\s1。txt”ForOutputAs＃1Forjiao4=jiao401Tojiao402Step0。1Forjiao3=jiao301Tojiao302Step0。1

d1=72+l3*Cos(jiao3）+12＊Cos（jiao3)-l4*Cos（jiao4）d2=l3＊Sin（jiao3）+12＊Sin(jiao3）-l4*Sin（jiao4)

a=1:b=2*(d1＊Sin(jiao3)-d2＊Cos（jiao3））：c=d1^2+d2^2—l5^2s1=（-b+Sqr(b^2-4＊a＊c）)/(2*a）

Write＃1，s1Next

NextClose＃1

逆解程序

PrivateSubCommand1_Click（)

DimnAsIntegern=1800

DimpiAsSinglepi=3。1415926

附錄2

Dimx（2000)，y（2000)，r(2000)，fa（i

AsSingle

gama=78。52*pi/180

2000），faisx（2000)，faih(2000)，Ssx(2000）

Open"e:\miaohongmin\czbiao.txt”ForInputAs＃1Fori=0Ton

Input＃1，yyInput#1，xx

y(i）=yy：x(i)=xx

r(i）=Sqr(y（i)^2+x（i）^2）fai（i）=Atn（y(i)/x(i）)

NextClose＃1

’y（0)=89.3632042879212：x（0)=379。305778834837

’r(0)=sqr(y(0）^2+x（0)^2）'fai（0）=Atn(y（0)/x(0）)+(1-Sgn（x(0)))＊pi/2Open"e:\miaohongmin\faih。txt”ForOutputAs#2Fori=0Ton

c=0。01

Forfai3=0To180Step0.001a1=fai3*pi/180

a2=a1+gama

a=Sin(a1)＊（r（i)＊Sin(fai(i））—146*Sin（a1）+164.6991*Sin(a2))

b=—Cos(a1）＊（r(i)＊Cos(fai（i)）-146*Cos(a1)+164。6991＊Cos(a2））IfAbs（a—b)<cThen

c=Abs（a-b)faih(i）=fai3EndIf

Next

faih(i）=faih（i）*pi/180a1=faih(i）

a2=a1+gama

Ssx(i）=(r(i)＊Cos(fai(i）)-146＊Cos(faih（i))+164。6991*Cos(a2)）/Sin(a1)faisx（i）=faih（i)—pi/2

Write＃2，i，faih（i)＊180/pi，Ssx（i)

’write＃2,faisx(i)*180/piNext

Close＃2

Diml1，l2，l3AsSingle

Dimfai1(2000)AsSinglel1=150:l2=200:l3=146

Open"e：\miaohongmin\fai1.txt"ForOutputAs＃3Fori=0Ton

d1=72+l3＊Cos（faih（i）)+Ssx（i)＊Cos（faisx(i))d2=l3＊Sin(faih（i))+Ssx(i)＊Sin(faisx（i))

a=-2＊d1*l1

b=—2＊d2＊l1

c=d1^2+d2^2+l1^2-l2^2

/2)

fai1（i)=2*(Atn（(a-Sqr（a^2+b^2—c^2））/(b—c)）+(1-Sgn