畢業(yè)設(shè)計——紗線卷繞機(jī)設(shè)計說明書

1、<p><b>　　編號 </b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　　紗線卷繞機(jī)設(shè)計</b></p><p>　　Design of yarn coiling machine</p><p>　　學(xué) 生:

2、 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　學(xué) 院: </p><p><b>　　目 錄</b></p&

3、gt;<p>　　第一章 引言- 1 -</p><p>　　第二章 設(shè)計方案及原理- 3 -</p><p>　　2.1 原理的設(shè)計方案- 3 -</p><p>　　2.1.1 重疊現(xiàn)象的分析及設(shè)計方案- 3 -</p><p>　　2.1.2 差微機(jī)構(gòu)的工作原理- 4 -</p><p>

4、　　2.2 結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案- 6 -</p><p>　　2.3 特點(diǎn)評述- 7 -</p><p>　　第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計- 8 -</p><p>　　3.1皮帶傳動的設(shè)計- 8 -</p><p>　　3.1.1電動機(jī)的選擇- 9 -</p><p>　　3.1.2皮帶的設(shè)計- 9 -</p&g

5、t;<p>　　3.1.3 V帶輪設(shè)計- 10 -</p><p>　　3.1.4 V帶傳動的張緊裝置- 11 -</p><p>　　3.2 齒輪傳動設(shè)計- 12 -</p><p>　　3.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)- 12 -</p><p>　　3.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計- 12 -&l

6、t;/p><p>　　3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計- 14 -</p><p>　　3.2.4 幾何尺寸計算- 15 -</p><p>　　3.2.5 驗算- 15 -</p><p>　　3.2.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖（見零件圖）- 16 -</p><p>　　第四章 分析校核- 16 -</

7、p><p>　　第五章 總結(jié)- 29 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 30 -</p><p><b>　　致謝- 31 -</b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　紗線卷繞機(jī)是一種重要的紡織機(jī)械。卷繞方法是化纖長絲生產(chǎn)中的一項關(guān)鍵

8、技術(shù)，在分析化纖生產(chǎn)工藝和卷繞運(yùn)動規(guī)律中起到重要作用，為在生產(chǎn)過程中靈活實(shí)施提供了依據(jù)和手段,對提高化纖裝備現(xiàn)代化水平具有實(shí)用價值。</p><p>　　在現(xiàn)有的紡織業(yè)中，紗線卷繞的過程中不可避免地出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，特別在化纖、毛紗等短纖維材料的卷繞中這種現(xiàn)象表現(xiàn)得尤為突出。目前采用的是單電動機(jī)或雙電動機(jī)防疊，單電動機(jī)防疊的工作原理是利用電動機(jī)的斷續(xù)啟停（30次/min）來達(dá)到防疊的目的。電動機(jī)的斷續(xù)啟停耗能較多，對

9、電動機(jī)的工作壽命影響較大。雙電動機(jī)的工作原理是：一個電動機(jī)正常轉(zhuǎn)動，另一個電動機(jī)通過附加運(yùn)動來改變往復(fù)運(yùn)動的頻率，以達(dá)到防疊的目的。這種方法機(jī)構(gòu)復(fù)雜、維修不便。</p><p>　　鑒于以上情況，我們開發(fā)了新型紗線卷繞防疊試驗機(jī)。該試驗機(jī)設(shè)計了一種機(jī)械的差微機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)設(shè)計巧妙、結(jié)構(gòu)緊湊，采用零件數(shù)目少，運(yùn)動和機(jī)構(gòu)參數(shù)選擇合理，運(yùn)行可靠，壽命長，且造價低廉，達(dá)到了防疊目的，在提高生產(chǎn)效率的同時顯著降低了成本，并

10、可容易地實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。</p><p>　　卷繞機(jī)是化纖紡絲設(shè)備中的關(guān)鍵部分，占到化纖紡絲設(shè)備總投資的50%-60%，技術(shù)上涉及到絲條的卷繞原理、機(jī)械振動理論、自動控制技術(shù)等，必須精心設(shè)計和制造，才能生產(chǎn)出高性能的化纖卷繞機(jī)。目前，國內(nèi)有關(guān)企業(yè)對卷繞機(jī)的研發(fā)工作，與化纖紡絲設(shè)備中的紡絲機(jī)整機(jī)研發(fā)相比，顯得投入不足，長期以來主要依賴于進(jìn)口，停留在為進(jìn)口卷繞機(jī)配套的“嫁接”階段，這就制約了我國化纖工業(yè)的創(chuàng)新、

11、發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。因此，為了提高卷繞機(jī)的技術(shù)含量、降低卷繞機(jī)的制造成本、提升卷繞機(jī)的國際競爭力，必需加大創(chuàng)新和研發(fā)及化纖卷繞新工藝及其機(jī)電一體化新技術(shù)的力度，通過核心技術(shù)的國產(chǎn)化，為實(shí)現(xiàn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能卷繞機(jī)提供技術(shù)保證。</p><p>　　根據(jù)統(tǒng)計，2000年的世界纖維產(chǎn)量為5000萬噸，其中合成纖維約為3000萬噸，合成纖維中僅滌綸就達(dá)到1800萬噸，而滌綸長絲占到800萬噸，預(yù)計僅將以每年7.8%左

12、右的速度繼續(xù)增長。再加上錦綸和丙綸，每年約有超過800萬噸的長絲需要用到化纖卷繞機(jī)，這足以說明卷繞機(jī)在化纖生產(chǎn)中所占重要地位。</p><p>　　化纖長絲開始生產(chǎn)以來，一直用紡絲和拉伸加捻兩步法，紡絲卷繞速度低于1000米/分。在紡絲工藝?yán)碚撋洗嬖谥粋€似是而非的誤區(qū)：認(rèn)為只能在低速下紡成的低取向絲才可以在后道工序上順利地制成性能良好的成品絲；紡絲卷繞速度一高，長絲的取向度、結(jié)晶度提高，卷繞機(jī)在技術(shù)上跨出了一大

13、步，紡絲卷繞速度由1000米/分提高到4000米/分，而此時在工藝上也發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高紡絲卷繞速度不僅可以提高生產(chǎn)能力，而且所紡成的預(yù)取向絲，纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以長期存放，能夠制成性能很好的成品絲。也正是由于卷繞速度的提高、拉伸倍數(shù)的減少，拉伸和變形加工兩個工序才有可能合在一起，制成拉伸變形絲，縮短了工藝流程。</p><p>　　20世紀(jì)70年代以來，化纖卷繞機(jī)的技術(shù)發(fā)展在紡織機(jī)械工業(yè)中是最迅速、最活躍的，可以說是

14、“一年一個樣，三年大變樣”，作為卷繞機(jī)中核心部分的卷繞頭在這方面體現(xiàn)得最為充分。</p><p>　　第二章 設(shè)計方案及原理</p><p>　　2.1 原理的設(shè)計方案</p><p>　　2.1.1 重疊現(xiàn)象的分析及設(shè)計方案</p><p>　　在紗線交叉卷繞的過程中（如圖1），筒子（套裝）由滾筒摩擦帶動。如滾筒轉(zhuǎn)速不變，則筒子轉(zhuǎn)速隨卷繞直

15、徑的增大而降低。若到某一時期，在一個或幾個導(dǎo)紗的往復(fù)周期中，筒子轉(zhuǎn)速恰好為整數(shù)，及卷繞比出現(xiàn)整數(shù)時，筒子上的紗線就會前后重疊起來，這就是重疊現(xiàn)象。重疊現(xiàn)象會持續(xù)相當(dāng)長的時間，結(jié)果在筒子表面形成凸起條紋，使筒子與滾筒接觸不良，不僅使部分紗線受到過大的摩擦，而且會使筒子的跳動或作軸向竄動，以致在筒子表面形成蜘蛛網(wǎng)，兩端滑邊，甚至造成脫圈、糾纏、斷頭等嚴(yán)重后果，嚴(yán)重影響后工序的退繞。</p><p>　　我們設(shè)計開發(fā)的

16、新型紗線卷繞防疊試驗機(jī)，采用差微式的變頻防疊機(jī)構(gòu)?？窟@套差微機(jī)構(gòu)來改變導(dǎo)紗器往復(fù)運(yùn)動的頻率，從而防止產(chǎn)生紗線在卷繞時形成的重疊現(xiàn)象。</p><p>　　圖1 交叉卷繞工作原理</p><p>　　2.1.2 差微機(jī)構(gòu)的工作原理</p><p>　　如圖2所示，齒輪Z41和Z38固定在驅(qū)動軸上，它們?yōu)橥螨X輪，同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，分別與齒輪Z119和Z122嚙合，齒輪Z

17、119和Z122空套在圓柱凸輪軸的右端軸上。搖板空套在銷1上，并可繞銷1擺動，銷1以過盈配合固定在齒輪Z119的銷孔中，右端空套弧形滑塊，弧形滑塊安裝在Z122的偏心圓槽中?；瑝K安裝在搖板上端的缺口槽中，通過撥桿帶動圓柱凸輪轉(zhuǎn)動。Z41和Z38同軸同向轉(zhuǎn)動，由于它們的齒數(shù)不等，故它們相嚙合的齒輪Z119和122轉(zhuǎn)速不同，既Z119的轉(zhuǎn)速大于Z122的轉(zhuǎn)速。這樣，搖板一方面通過銷1隨Z119一起轉(zhuǎn)動，另一方面通過銷2和弧形滑塊隨Z122偏

18、心圓槽的轉(zhuǎn)動而附加擺動。當(dāng)搖板的擺動方向與Z119的轉(zhuǎn)動方向相同時圓柱凸輪轉(zhuǎn)速加快，頻率增加；與之轉(zhuǎn)動方向相反時圓柱凸輪轉(zhuǎn)速減慢，頻率降低。這樣由圓柱凸輪輸出給導(dǎo)紗器的往復(fù)移動的速度始終是一個時快時慢，不斷變化的量，正是這個不斷變化的移動速度實(shí)現(xiàn)了紗線的有效防疊。</p><p>　　圖2 差微機(jī)構(gòu)的工作原理</p><p>　　根據(jù)一般工藝要求，防疊機(jī)構(gòu)圓柱凸輪的轉(zhuǎn)速為80~120r/m

19、in?，F(xiàn)以齒輪Z119的轉(zhuǎn)速=80r/min為例計算防疊周期。</p><p><b>　　齒輪Z41的轉(zhuǎn)速為</b></p><p>　　==232.195 r/min</p><p>　　齒輪Z122的轉(zhuǎn)速為</p><p>　　===72.323 r/min</p><p>　　齒輪Z122

20、滯后于齒輪Z119的轉(zhuǎn)速為</p><p>　　= -=-7.677 r/min</p><p><b>　　變換角速度為</b></p><p>　　==-0.803 rad/s</p><p>　　齒輪Z122相對于Z119反方向轉(zhuǎn)動一圈的周期T為</p><p>　　T==7.8158 s&

21、lt;/p><p>　　其中T即為搖板擺動的周期。在搖板擺動一個周期T的時間內(nèi)，圓柱凸輪應(yīng)轉(zhuǎn)過的圈數(shù) 為</p><p>　　=T/60=10.4208</p><p>　　由于搖板通過撥桿帶動圓柱凸輪轉(zhuǎn)動，使圓柱凸輪在10.4208轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)速一直發(fā)生變化。在下一個周期（即轉(zhuǎn)過10.4208轉(zhuǎn)）中又重復(fù)上述的轉(zhuǎn)速變化。但要使導(dǎo)紗器完全恢復(fù)初始運(yùn)動狀態(tài)，必須使搖板位置在初始

22、位置，而且齒輪Z122的位置也恰好在初始位置。此時的最小周期，即圓柱凸輪的變頻周期T為</p><p>　　T==10.4208=</p><p>　　即圓柱凸輪轉(zhuǎn)25014轉(zhuǎn)，搖板擺動240次，運(yùn)動恢復(fù)到原來的狀態(tài)。圓柱凸輪轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)往復(fù)導(dǎo)紗器完成一個往復(fù)運(yùn)動。所以導(dǎo)紗器在完成2501次往復(fù)運(yùn)動后，才恢復(fù)到原來的運(yùn)動狀態(tài)。這樣周而復(fù)始，從而有效地達(dá)到了防疊的目的。</p>&l

23、t;p>　　2.2 結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案 </p><p>　　圖3 紗線卷繞機(jī)的整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　本文設(shè)計的紗線卷繞機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。</p><p>　　紗線卷繞機(jī)由左右兩個部分組成，由兩個電機(jī)提供動力源實(shí)現(xiàn)其運(yùn)轉(zhuǎn)。左半部分由電機(jī)帶動皮帶傳動，使卷筒作勻速轉(zhuǎn)動，卷筒通過摩擦力帶動筒子同樣作勻速轉(zhuǎn)動。右半部分由電機(jī)帶動皮帶傳動，給齒輪以動力，使圓

24、柱凸輪做轉(zhuǎn)動運(yùn)動，圓柱凸輪在轉(zhuǎn)動時，一方面隨著齒輪119一起勻速轉(zhuǎn)動，另一方面隨著圖中1（搖板）中的偏心圓槽的轉(zhuǎn)動而附加擺動，這樣圓柱凸輪的速度始終是一個時快時慢、不斷變化的量。在圓柱凸輪上采用左右封閉的雙頭螺旋線，兩端用圓弧過渡，導(dǎo)紗器就是隨著這個螺旋線槽作往復(fù)運(yùn)動，這樣導(dǎo)紗器的速度也是時快時慢、不斷變化的量，正是這個不斷變化的移動速度實(shí)現(xiàn)了紗線的有效防疊。</p><p>　　在設(shè)計中，圓柱凸輪是比較復(fù)雜的一

25、個零件，它的三維圖如圖4所示。</p><p><b>　　圖4 圓柱凸輪</b></p><p><b>　　2.3 特點(diǎn)評述</b></p><p>　　相對于現(xiàn)有紗線卷繞機(jī)，本設(shè)計有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　在大幅降低成本的情況下，有效地達(dá)到了防疊的目的

26、 </p><p>　　新型紗線卷繞防疊機(jī)的主要機(jī)構(gòu)——差微機(jī)構(gòu)簡單，在Z41/Z119的正常減速運(yùn)動中，只增加了Z38/Z122、搖板、銷1、銷2和弧形華快就實(shí)現(xiàn)了有效的防疊功能。該機(jī)構(gòu)也可以單獨(dú)作為國產(chǎn)信捻機(jī)的防疊機(jī)構(gòu)使用，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。</p><p>　　新型紗線卷繞防疊機(jī)的往復(fù)移動機(jī)

27、構(gòu)由圓柱凸輪和滑梭組成。圓柱凸輪采用左右封閉的雙頭螺旋線，兩端用R30圓弧過渡；滑梭的形狀為菱形，滑梭的長度大于圓柱凸輪交叉處螺紋溝槽的寬度，不會出現(xiàn)亂扣，可保證滑梭的正常運(yùn)動軌跡，結(jié)構(gòu)簡單可靠。</p><p>　　可根據(jù)紗線的材質(zhì)、混合比和粗細(xì)圈定最佳的工藝參數(shù)</p><p>　　由于材料（羊毛、羊絨、兔毛、晴綸……）、混合比、粗細(xì)不同的紗線的牽伸和卷繞速度是不同的，其最佳工藝參數(shù)也

28、不同。本實(shí)驗機(jī)用變頻器和高頻開關(guān)（PWM）為電動機(jī)提供穩(wěn)定準(zhǔn)確的調(diào)速，這樣就可以方便地為不同材質(zhì)、混合比和粗細(xì)的紗線找到最佳的工藝參數(shù)。</p><p><b>　　造價低廉、應(yīng)用廣泛</b></p><p>　　本設(shè)計即可作為國產(chǎn)新型信捻機(jī)的防疊機(jī)構(gòu)使用，又可作為紡織工廠實(shí)驗是獲取工藝參數(shù)的設(shè)備使用，亦可作為紡織院校的教學(xué)設(shè)備使用。</p><p

29、><b>　　第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　3.1皮帶傳動的設(shè)計</p><p>　　3.1.1電動機(jī)的選擇</p><p>　　按照皮帶傳動要求，電機(jī)的功率為1.5KW，輸出小帶輪的轉(zhuǎn)速為900——1000 r/min，所以按《新編機(jī)械設(shè)計手冊》，選擇小型三項異步電動機(jī)，型號為Y100L-6，該電機(jī)的功率為1.5KW，輸

30、出轉(zhuǎn)速為940 r/min</p><p>　　3.1.2皮帶的設(shè)計</p><p><b>　　1.確定計算功率</b></p><p>　　計算功率是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時間長短等因素的影響而確定的。即</p><p><b>　　=p</b></p>&l

31、t;p>　　式中：——計算功率，單位為KW；</p><p>　　P ——傳遞的額定功率（例如電動機(jī)的額定功率），單位為KW；</p><p><b>　　——工作情況系數(shù)。</b></p><p>　　其中P取1.5KW，取1（查表），所以=p=1.5KW1=1.5KW</p><p><b>　　2.

32、選擇帶型</b></p><p>　　根據(jù)計算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，按《新機(jī)械設(shè)計手冊》查表選擇普通V帶Z型。</p><p>　　3.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和</p><p>　　1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù)V帶截型，參考《新機(jī)械設(shè)計手冊》中=50~71，為了提高V帶壽命，宜選取較大直徑，最后取=63。</p><p>　　2）計

33、算從動輪的基準(zhǔn)直徑 =i==148.05，并按照V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列表加以適當(dāng)圓整。所以取=140</p><p>　　4.確定中心矩a和帶的基準(zhǔn)長度</p><p>　　根據(jù)傳動的結(jié)構(gòu)的需要初定中心矩，取</p><p>　　0.7（+）<<2(+)</p><p>　　142.1<<406</p>

34、<p><b>　　取=300</b></p><p>　　根據(jù)帶傳動的幾何關(guān)系，按下式計算所需要的基準(zhǔn)長度：</p><p><b>　　2+（+）+</b></p><p>　　2300+203+=923.65</p><p>　　根據(jù)《新機(jī)械設(shè)計手冊》中選取和相近的V帶基準(zhǔn)長度=10

35、00。再根據(jù)來計算實(shí)際中心距。</p><p>　　由于V帶傳動的中心距一般可以調(diào)整的，故可采用下式作近似計算，即</p><p><b>　　=300+=319</b></p><p>　　考慮安裝調(diào)整和補(bǔ)償欲緊力（如帶伸長而松弛后的張緊）的需要，中心距的變動范圍為：</p><p>　　=319-0.0151000=

36、304</p><p>　　=319+0.031000=289</p><p>　　5.驗算主動輪上的包角</p><p><b>　　=180-=</b></p><p><b>　　6.確定代的根數(shù)</b></p><p><b>　　==3</b>

37、</p><p>　　式中：——考慮包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)，查表得0.96；</p><p>　　——考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)，查表得1.06；</p><p>　　——單根V帶的基本額定功率，查表得0.18；</p><p>　　——單根V帶額定功率的增量，查表得0.02。</p><p&g

38、t;　　3.1.3 V帶輪設(shè)計</p><p>　　1）V帶輪設(shè)計的要求</p><p>　　設(shè)計帶輪時應(yīng)滿足的要求有:質(zhì)量?。唤Y(jié)構(gòu)工藝性好；無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量分布均勻，轉(zhuǎn)速調(diào)時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面要精細(xì)加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。</p><p><b>　　2）帶輪的材料 </b&g

39、t;</p><p>　　帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150或HT200轉(zhuǎn)速較高時宜采用鑄鋼；小功率時可用鑄鋁或塑料。本設(shè)計因功率較小，所以采用鑄鋁。</p><p><b>　　3）結(jié)構(gòu)尺寸</b></p><p>　　帶輪的典型結(jié)構(gòu)有以下幾種:1 實(shí)心式； 2 腹板式；3孔板式；4 橢圓輪輻式</p><

40、p>　　本設(shè)計采用第一種結(jié)構(gòu)實(shí)心式。圖見零件圖</p><p>　　3.1.4 V帶傳動的張緊裝置</p><p>　　各種材質(zhì)的帶都不是完全的彈性體，在預(yù)緊力的作用下，經(jīng)過一定時間的運(yùn)轉(zhuǎn)后，就會由于塑性變形而松弛，使預(yù)緊力降低。為了保證帶傳動的能力，應(yīng)定期檢查預(yù)緊力的數(shù)值。如發(fā)現(xiàn)不足時，必須重新裝緊，才能正常工作。常用的張緊裝置有以下幾種:1 定期張緊裝置；2 自動裝緊裝置；3

41、采用張緊輪的裝置。本設(shè)計采用定期裝緊裝置。</p><p>　　定期張緊裝置:采用定期改變中心距的方法來調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力，使帶重新張緊。在水平或傾斜不大的傳動中，將裝有帶輪的電動機(jī)安裝在制有滑道的基板1上。要調(diào)節(jié)帶的預(yù)緊力時，松開基板上各螺栓的螺母2，旋轉(zhuǎn)螺釘3，將電動機(jī)向右推移到所需為止，然后擰緊螺母2。如圖3</p><p>　　圖3 帶的滑道式定期張緊裝置</p><

42、;p>　　3.2 齒輪傳動設(shè)計</p><p>　　3.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)</p><p>　　1）按下圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　2）卷繞機(jī)位一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。</p><p>　　3）材料選擇。查表選擇小齒輪材料為40（調(diào)質(zhì)），硬

43、度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS。</p><p>　　4）選擇小齒輪齒數(shù)=41，大齒輪齒數(shù)=119。</p><p>　　3.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計</p><p>　　由設(shè)計公式進(jìn)行試算，即</p><p>　　1. 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值</p><p>　　試選載荷系數(shù)=1.3

44、</p><p>　　計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距</p><p>　　查表選取齒寬系數(shù)=0.3</p><p>　　查表得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　　按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550MPa；</p><p><b>　　計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</b><

45、/p><p>　　查表得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90；=0.95</p><p>　　計算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為，安全系數(shù)S=1,由公式得 </p><p><b>　　2. 計算</b></p><p>　?。?）試算小齒輪分度園直徑，代入中較小的值</p>

46、<p><b>　　81.39mm</b></p><p><b>　　(2)計算圓周速度</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　(3）計算齒寬b</b></p><p><b>　　b=</

47、b></p><p>　　(4)計算齒寬與齒高之比</p><p>　　模數(shù) </p><p>　　齒高 h=2.25</p><p>　　(5) 計算載荷系數(shù)</p><p>　　根據(jù)v=4.22,7級精度，查表得動載系數(shù)；</p><p>　　直齒輪，假設(shè)。由

48、表查得</p><p><b>　　由表查得使用系數(shù)；</b></p><p>　　由表查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入后得</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　由，查表得

49、；故載荷系數(shù)</p><p>　?。?）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得</p><p><b>　　（7）計算模數(shù)m</b></p><p>　　3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計</p><p>　　彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為</p><p>　　1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值</p>

50、<p>　?。?）由表查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa;</p><p>　　(2)由表查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；</p><p>　　(3)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4,</p><p>　　(4)計算載荷系數(shù)K</p><p>&

51、lt;b>　　K=</b></p><p>　　(5) 查取齒形系數(shù)</p><p><b>　　由表查得；。</b></p><p>　　(6)查取應(yīng)力校正系數(shù)</p><p><b>　　；。</b></p><p>　　(7)計算大、小齒輪的并加以比較

52、</p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大。</b></p><p><b>　　2）設(shè)計計算</b></p><p>　　對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面結(jié)出疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的

53、乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.976病就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm,接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪數(shù)</p><p>　　大齒輪齒數(shù) ，取</p><p>　　這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。</p><p>　　3.2.4 幾何尺寸計算</p><p>&

54、lt;b>　　1）計算分度圓直徑</b></p><p><b>　　2）計算中心距</b></p><p><b>　　3）計算齒輪寬度</b></p><p><b>　　取，。</b></p><p><b>　　3.2.5 驗算</b&

55、gt;</p><p><b>　　，合適</b></p><p>　　3.2.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖（見零件圖）</p><p><b>　　第四章 分析校核</b></p><p>　　1. CATIA軟件概述</p><p>　　CATIA（Computer-gr

56、aphics Aided Three-dimensional Interactive Application）是法國Assault公司于1957年起開始發(fā)展的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一體化軟件。它的內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、三維建模、分析計算、動態(tài)模擬仿真、工程圖生成到生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程，其中還包括了大量的電纜和管道布線、各種模具設(shè)計于分析、人機(jī)交換等實(shí)用模塊。CATIA不但能夠保證企業(yè)內(nèi)部設(shè)計部門之間的協(xié)同

57、設(shè)計功能而且還可以提供企業(yè)整個集成的設(shè)計流程和端對端的解決方案。CATIA大量用于航空航天、汽車及摩托車行業(yè)、機(jī)械、電子、家電于3C產(chǎn)業(yè)、NC加工等各方面。</p><p>　　由于其功能強(qiáng)大而完美，CATIA已經(jīng)幾乎成為三維CAD/CAM領(lǐng)域的一面旗幟和爭相遵從的標(biāo)準(zhǔn)，特別是在航天航空、汽車及摩托車領(lǐng)域，CATIA一直居于領(lǐng)先地位。</p><p>　　2. 有限元分析理論基礎(chǔ)</

58、p><p>　　有限元分析FEA(Finite Element Analysis)也叫有限單元法，是機(jī)械設(shè)計工程師需要掌握的重要工具。有限單元法就是用一種離散化的方法來描述數(shù)學(xué)表述中的連續(xù)提問題。根據(jù)離散的觀念，將連續(xù)體劃分成若干小的單元，利用單元的特性，經(jīng)過數(shù)學(xué)規(guī)劃后得到一個表征整個求解域的線形方程組，借助計算機(jī)來得到數(shù)值解答。</p><p>　　3. 有限單元法建立離散方程的方法大致有以

59、下3種方式。</p><p><b>　　1）直接法</b></p><p>　　根據(jù)單元的物理意義，建立有關(guān)場變量的單元性質(zhì)方程，再利用虛功原理等方法直接將這些單元方程集合而形成整個求解域的控制方程。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是推導(dǎo)直觀，易于理解，廣泛引用于固體力學(xué)求解運(yùn)算中。但是在單元化分中要引入節(jié)點(diǎn)力的概念及節(jié)點(diǎn)平衡條件，不易推廣到流場，溫度場等非結(jié)構(gòu)問題之中。</p

60、><p><b>　　變分法</b></p><p>　　變分法是基于變分原理的。變分法對復(fù)雜求解域可以以單元的簡單形狀集合而成，所以它可以解決實(shí)際工程中提出的各類復(fù)雜問題。</p><p><b>　　加權(quán)余量法</b></p><p>　　對于某些問題，相應(yīng)的泛函難以找到，或者根本不存在相應(yīng)的泛函時

61、，則無法采用變分法。加權(quán)余量法是直接從控制方程得到有限元方程的一種近似解法。加權(quán)余量法基本上包括兩個解題步驟。首先設(shè)定一個近似函數(shù)，使它的性態(tài)近似滿足給定的微分方程和邊界條件。把該近似函數(shù)帶入原始微分方程和邊界條件，這樣產(chǎn)生一個誤差，稱該誤差E為余量。令該余量在整個求解域上的平均值為零，即選取一組線性獨(dú)立的余量加權(quán)函數(shù)i，使其在整個求解域上滿足=0</p><p>　　4. 有限元法分析的一般過程</p&g

62、t;<p>　　有限單元法分析步驟一般如下所述</p><p><b>　　物體的離散化</b></p><p>　　將求解域或連續(xù)體劃分成以單元表示的組合體，這一過程稱之為物體的離散化。離散后的單元和單元之間以結(jié)點(diǎn)想連接，單元中的任一點(diǎn)的特性都可以用單元結(jié)點(diǎn)的特性來表達(dá)。單元結(jié)點(diǎn)的設(shè)置、數(shù)目、性質(zhì)等應(yīng)當(dāng)視所研究的對象的要求而定。由于有限元分析的結(jié)構(gòu)是實(shí)

63、際物理模型的某種近似，用有限元計算的結(jié)果也是近似的。一般情況下，如果劃分的網(wǎng)格越密，計算的精度也就越高，所獲得的結(jié)果也與實(shí)際更加接近，但計算所花費(fèi)的時間也越長。因此，在保證工程計算精度要求的前提下，單元網(wǎng)格的數(shù)目應(yīng)當(dāng)盡量少，單元的形態(tài)比要適當(dāng)，以避免單元畸變影響計算精度。</p><p><b>　　選擇適當(dāng)?shù)牟逯岛瘮?shù)</b></p><p>　　選擇適當(dāng)?shù)牟逯岛瘮?shù)以

64、表達(dá)單元內(nèi)的場變量的變化規(guī)律。常用多項表達(dá)式作為插值函數(shù)的近似表達(dá)式。多項式的階數(shù)取決于單元的結(jié)點(diǎn)數(shù)，結(jié)點(diǎn)的自由度以及單元間邊界的協(xié)調(diào)性等。</p><p><b>　　推導(dǎo)單元剛度矩陣</b></p><p>　　應(yīng)用彈性力學(xué)中的幾何方程和物理方程來建立力和位移的方程式，推導(dǎo)出單元的剛度矩陣。</p><p><b>　　單元合成&

65、lt;/b></p><p>　　利用結(jié)構(gòu)力的平衡條件和邊界條件把各個單元按照原來的結(jié)構(gòu)重新連接起來，形成整體的單元方程</p><p><b>　　Kq=f</b></p><p>　　式中，K為整體結(jié)構(gòu)的剛度矩陣；q為節(jié)點(diǎn)整體結(jié)構(gòu)位移列陣；f為整體結(jié)構(gòu)的載荷列陣。</p><p><b>　　5. 軸

66、的校核</b></p><p><b>　　Analysis1</b></p><p><b>　　MESH:</b></p><p>　　ELEMENT TYPE:</p><p>　　Materials.1</p><p>　　Static Case</

67、p><p>　　Boundary Conditions</p><p>　　STRUCTURE Computation</p><p>　　RESTRAINT Computation</p><p>　　Name: RestraintSet.1</p><p>　　Number of S.P.C : 1764</p&

68、gt;<p>　　LOAD Computation</p><p>　　Name: LoadSet.1</p><p>　　Applied load resultant : </p><p>　　STIFFNESS Computation</p><p>　　SINGULARITY Computation</p>

69、<p>　　Restraint: RestraintSet.1 </p><p>　　CONSTRAINT Computation</p><p>　　Restraint: RestraintSet.1</p><p>　　FACTORIZED Computation</p><p>　　DIRECT METHOD Computat

70、ion</p><p>　　Name: StaticSet.1</p><p>　　Restraint: RestraintSet.1</p><p>　　Load: LoadSet.1</p><p>　　Strain Energy : 2.723e-004 J</p><p>　　Equilibrium </

71、p><p>　　Static Case Solution.1 - Deformed Mesh.2</p><p>　　On deformed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Von Mises Stress (nodal values).2&

72、lt;/p><p>　　3D elements: : Components: : All</p><p>　　On deformed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Deformed Mesh.1</p><p>　　

73、On deformed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Von Mises Stress (nodal values).1</p><p>　　3D elements: : Components: : All</p><p>　　On d

74、eformed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Translational displacement vector.1</p><p>　　3D elements: : Components: : All</p><p>　　On def

75、ormed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Stress principal tensor symbol.1</p><p>　　3D elements: : Components: : All</p><p>　　On deformed

76、 mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Global Sensors</p><p><b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計的紗線卷繞機(jī)主要是解決紗線卷繞過程中出現(xiàn)的重疊的問題，我們采用差微機(jī)構(gòu)來防止出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。紗線卷繞防疊試驗機(jī)主要有兩個傳動系

77、統(tǒng)，第一個是電機(jī)帶動帶輪的皮帶傳動系統(tǒng)，第二個是齒輪傳動。經(jīng)過兩個傳動系統(tǒng)和差微機(jī)構(gòu)使導(dǎo)紗器的往復(fù)移動的速度始終是一個時快時慢、不斷變化的量，正是這個不斷變化的移動速度實(shí)現(xiàn)了紗線的有效防疊。</p><p>　　總之，本社及基本完成了初始目的，達(dá)到了設(shè)計要求。但是該設(shè)計也從在很多不足，有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1.本設(shè)計采用的是用機(jī)械機(jī)構(gòu)解決防疊現(xiàn)象，如采用PLC控制系統(tǒng)會更加簡單

78、。</p><p>　　2.紗線卷繞機(jī)應(yīng)向高速化、智能化、高產(chǎn)化發(fā)展，本設(shè)計還沒做到。</p><p>　　隨著時代的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，我相信必將有更優(yōu)秀的人才投身其中，繼續(xù)本設(shè)計沒有達(dá)到的技術(shù)，是紗線卷繞機(jī)更完善，為我國的紡織機(jī)械做出巨大的貢獻(xiàn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]

79、 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊(單行本)機(jī)械傳動[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004</p><p>　　[2] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(第七版)[M].北京:高等教育出版社,2001</p><p>　　[3] 劉鴻義.材料力學(xué)(第三版 上、下冊)[M].北京:高等教育出版社,1991</p><p>　　[4] 章日晉.機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計[M].北京

80、:機(jī)械工業(yè)出版社,1981</p><p>　　[5] 馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999</p><p>　　[6] «常見機(jī)構(gòu)的原理與應(yīng)用»編寫組.常見機(jī)構(gòu)的原理與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　[7] 龔桂義.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊[M].北京:高等教育出版社,1989</p

81、><p>　　[8] 邱宣懷.機(jī)械零件[M].北京:高等教育出版社,1981</p><p>　　[9] 天津大學(xué).機(jī)械零件手冊[M].北京:人民教育出版社，1981</p><p>　　[10] 孫桓，機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社，2006</p><p>　　[11] 孟憲源，現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，19

82、94</p><p>　　[12] 俞加林.<<防止絲圈重疊的探討>>.紡織學(xué)報-2006年9期</p><p>　　[13] 魏建.<<高速卷繞機(jī)卷繞方法的分析與研究>> 合成纖維-2006年8期</p><p>　　[14] 楊建成. SDS8 —M4 牽伸加捻機(jī)卷繞機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析[J ] . 紡織機(jī)械,199

83、6 , (2) :28 - 31.</p><p>　　[15] 楊建成. TW—710 型高速卷繞機(jī)導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)的探討[J ] . 紡織機(jī)械,1999 , (2) :41 - 43.</p><p>　　[16] 廖林清,等. 機(jī)械設(shè)計方法學(xué)[M] . 重慶:重慶大學(xué)出版社,2000.</p><p>　　[17] 黃靖遠(yuǎn). 機(jī)械設(shè)計學(xué)[M] . 北京:機(jī)械工業(yè)

84、出版社,1999.</p><p>　　[18] Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ.House,1985</p><p>　　[19] Orlov P. Fundamentals of Machine Design. Moscow: Mir Pub.,1987</p><p>

85、　　[20] Kuehnle M R. Toroidal Drive Combines Concepts. Product Engineering. Aug. 1979</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本設(shè)計是在老師的悉心指導(dǎo)下完成的。*老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和對事業(yè)的執(zhí)著追求精神，對我影響至深，在此，我向*老師表達(dá)最誠摯的感謝

86、和敬意，您的言傳身教，將使我一生受用不盡的寶貴財富。</p><p>　　在論文的設(shè)計過程中，同學(xué)給了我熱心的幫助，使我可能順利地完成了設(shè)計。轉(zhuǎn)眼畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，這半年我過的充實(shí)而愉快，通過畢業(yè)設(shè)計我認(rèn)真復(fù)習(xí)了四年來的學(xué)業(yè)，這將在我以后的學(xué)習(xí)和工作中起到巨大的作用。</p><p>　　感謝我生活了四年的母校，為學(xué)子創(chuàng)造的良好的環(huán)境和學(xué)術(shù)氛圍！感謝機(jī)械工程學(xué)院和教導(dǎo)過我的各位老師。&l