畢業(yè)論文--紡紗機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　該課題來自于橫向課題，旨在對(duì)現(xiàn)有紡織機(jī)械中的馬尾紗包芯紗紡織機(jī)器需要大量人工、紗織產(chǎn)品規(guī)格單一質(zhì)量不穩(wěn)定的問題進(jìn)行綜合評(píng)述和論證，研究出一種可替代人工的馬尾紗包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)器，擬解決紡織機(jī)大量需要人工的瓶頸問題。</p><p>　　首先，對(duì)現(xiàn)有紡織機(jī)進(jìn)行了利弊討論，進(jìn)而找到其需要改進(jìn)的問題，馬

2、尾輸送是改進(jìn)的關(guān)鍵。其次，就現(xiàn)有常用的輸送方法摩擦、振動(dòng)、氣流、夾取進(jìn)行對(duì)比分析討論，最后對(duì)夾取機(jī)構(gòu)這一關(guān)鍵部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過對(duì)夾取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論，最終選擇由了凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊組合，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性分析。論文還對(duì)凸輪連桿和曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，對(duì)馬尾提取機(jī)構(gòu)的凸輪廓線進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)力優(yōu)化分析。</p><p>　　最后，對(duì)設(shè)計(jì)的馬尾紗包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)夾取機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)。

3、</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械原理；紡織；紡織技術(shù)；紡織機(jī)械；</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This subject from horizontal topic, the aim is to carry out a comprehensive review and verificati

4、on to the existing textile machinery that horsetail core textile machinery needs a lot of the labor cost, knitting yarn products, uniform and mass instability. Consequently developed an automatic textile machine to alter

5、native artificial horsetail core yarn machine to solve.</p><p>　　First, discussing the advantages and disadvantages of horsetail core textile machinery, and then finding the problems which need to be improve

6、d, the means of horsetail conveying is the key is to improve.</p><p>　　Second, as to existing commonly used method conveying which includes friction, vibration, air, and clip to carry on the analysis to disc

7、uss, and design the key components of clip institutions. Through discussing the scheme about the design of clip institutions, and finally choosing the combination of cam linkage mechanism and slider-crank mechanism. The

8、designing needs to proceed the movement coordination analysis. This paper also needs to carry through motion analysis for cam linkage mechanism </p><p>　　Finally, design the virtual prototype for the design

9、of the automatic clip institutions of the horsetail core textile machinery.</p><p>　　Keywords: Mechanical design; Mechanical principle; Textile; Textile technology; Textile machinery;</p><p><

10、;b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章　　緒論1</b></p><p>　　1.1　課題的研究背景1</p><p>　　1.2　課題研究的目的和意義4</p><p>　　1.3　課題研究的內(nèi)容及方法5</p><p><b>　

11、　本章小結(jié)</b></p><p>　　第二章　　馬尾輸送方案的確定7</p><p>　　2.1　輸送方案的初步選擇7</p><p>　　2.2　輸送方案的具體分析7</p><p>　　2.3　方案的最終確定13</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p&

12、gt;<p>　　第三章　　馬尾提取和輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性及運(yùn)動(dòng)分析15</p><p>　　3.1　機(jī)構(gòu)的整體布局15</p><p>　　3.2　機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性分析16</p><p>　　3.3　曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析17</p><p>　　3.4　凸輪連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析20</p><p>

13、　　3.5　機(jī)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)過程中夾取夾子運(yùn)動(dòng)軌跡分析24</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　第四章　　馬尾提取和輸送夾取機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓設(shè)計(jì)26</p><p>　　4.1　從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律26</p><p>　　4.2　機(jī)構(gòu)的基本尺寸設(shè)計(jì)31</p><p>

14、　　4.3　凸輪廓線設(shè)計(jì)38</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　第五章　　馬尾提取和輸送機(jī)構(gòu)力學(xué)分析44</p><p>　　5.1　基本尺寸的動(dòng)力性能優(yōu)化44</p><p>　　5.2　機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析47</p><p><b>　　本章小結(jié)&

15、lt;/b></p><p>　　第六章　　方案結(jié)論及虛擬設(shè)計(jì)49</p><p>　　6.1　方案設(shè)計(jì)結(jié)論49</p><p>　　6.2　虛擬樣機(jī)技術(shù)49</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　第七章　　總結(jié)與展望58</p><p

16、>　　7.1　課題的總結(jié)58</p><p>　　7.2　課題的展望58</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)60</b></p><p><b>　　外文資料</b></p><p><b

17、>　　中文譯文</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題的研究背景</p><p>　　1.1.1 產(chǎn)品的介紹及用途</p><p>　　隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

18、和人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)，各國(guó)對(duì)服裝產(chǎn)品的需求量日益增加。目前各種毛襯及粘合襯產(chǎn)品已成為服裝生產(chǎn)不可缺少的重要輔料。特別是隨著西服產(chǎn)量和縫制質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)材料質(zhì)量要求越來越高，而構(gòu)成這些襯布的主要材料就是包芯紗。</p><p>　　包芯紗一般以強(qiáng)力和彈力都較好的合成纖維長(zhǎng)絲為芯絲，外包棉、毛、粘膠纖維等短纖維一起加捻而紡制成的紗。包芯紗兼有長(zhǎng)絲芯紗和外包短纖維的優(yōu)良性能。比較常見的包芯紗有滌棉包芯紗，它以滌

19、綸長(zhǎng)絲為芯紗，外包棉纖維。還有氨綸包芯紗，它是以氨綸長(zhǎng)絲為芯紗，外包其他纖維制成的紗線。由這種包芯紗制成的針織物或牛仔褲料，穿著時(shí)伸縮自如，舒適合體。</p><p>　　圖1-1 包芯紗 圖1-2 氨綸包芯紗</p><p>　　當(dāng)今主要應(yīng)用的包芯紗主要包括氨綸包芯紗馬尾包芯紗等，本課題主要研究的是馬尾包芯紗的紡制。</p

20、><p>　　馬尾包芯紗是用三股棉紗將馬尾絞繞包紡連接起來形成無線長(zhǎng)度的馬尾包芯紗線。以棉線為經(jīng)，以馬尾包芯紗為緯編織的馬尾包芯紗襯布，除具有馬尾襯布的各種性能外，在形式上門幅寬，面料厚，風(fēng)格粗放，彈挺力好，更適用于做服裝肩襯和面料較厚，要求挺擴(kuò)大方的風(fēng)衣，大衣，禮服，軍官服等，也可以與馬尾襯配合使用。</p><p>　　圖1-3 馬尾包芯紗 圖1

21、-4 馬尾包芯紗</p><p>　　天然馬尾是一種高彈性材料，柔軟中含有剛氣，堅(jiān)挺中透著順服，所以用這種材料做成馬尾襯布是當(dāng)今國(guó)際高檔西服必不可少的輔料，它以純棉紗或滌棉紗為經(jīng)以天然馬尾為緯編織而成。襯布挺括而不硬板，富有彈性而不癱軟。是一種軟硬兼具的服裝襯布。</p><p>　　圖1-5 黑炭襯挺身襯 圖1-6 馬尾襯</p&g

22、t;<p>　　馬尾包芯紗用途如此廣泛，但是限于現(xiàn)在技術(shù)的制約，生產(chǎn)十分困難，雖然上世紀(jì)90年代國(guó)內(nèi)研究出半自動(dòng)馬尾包芯紗紡織機(jī)，但是技術(shù)并不純屬，所以這種方法并不普及，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)仍采用人工輸送馬尾，所以現(xiàn)在這種馬尾包芯紗的產(chǎn)量并不樂觀。</p><p>　　圖1-7 摩擦輸送馬尾 圖1-8 手工輸送馬尾</p><p>

23、　　1.1.2 馬尾包芯紗紡織機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　馬尾包芯紗紡織機(jī)并不是憑空就出現(xiàn)的，它來源于紡織機(jī)。其實(shí)距今4000年前，中國(guó)人已能善用簡(jiǎn)單的織機(jī)，將蠶絲織成布；至西元前一世紀(jì)，又開發(fā)了手工提花織機(jī)，能織造出復(fù)雜的圖案。后來出現(xiàn)的手搖紡車和腳踏紡車，再到后來的水力紡車和踏板織機(jī)等等。但是這些都是非常落后的生產(chǎn)方式，之所以說這些方法落后是因?yàn)樗麄儾扇〉膭?dòng)力是落后的。</p><

24、p>　　自從工業(yè)化以后，馬尾包芯紗紡織機(jī)也有了一定的發(fā)展，開始采用先進(jìn)的動(dòng)力源，如蒸汽機(jī)、電力等能源。于是出現(xiàn)了上世紀(jì)90年代靠少量人工的半自動(dòng)化馬尾包紗芯紗織機(jī)，之所以稱之為半自動(dòng)是因?yàn)樗鼪]有完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，馬尾的提取和輸送環(huán)節(jié)還是要靠人工完成。</p><p>　　圖1-9 人工輸送機(jī)械 圖1-10 手工輸送馬尾</p><p>　

25、　2007年寶銀公司研發(fā)的全自動(dòng)馬尾包芯紗機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。該全自動(dòng)馬尾包芯紗機(jī)在馬尾的夾取方面有很大不足，就是夾取馬尾之后不能將馬尾直接送至紗織卷紗口，必須還要經(jīng)過利用氣動(dòng)裝置，用噴氣將馬尾吹入，所以這種方法還有待改進(jìn)。雖然有了馬尾包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)，但是這種技術(shù)還不能普及。目前國(guó)內(nèi)還有很多地方靠手工輸送馬尾，如河北霸州，寧波等地。這樣不但勞動(dòng)生產(chǎn)率低而且需要大量的工人，使企業(yè)成本大大增加。</p><p>　　

26、目前國(guó)內(nèi)比較有名的馬尾包芯紗廠家也寥寥無幾。如：河北省的金博信服裝輔料有限公司和盛達(dá)馬尾襯布有限公司主要生產(chǎn)馬尾襯布，還有就是寧夏寶銀毛紡公司。雖然寶銀公司研究出了全自動(dòng)的馬尾包芯紗紡織機(jī)，但是技術(shù)并不成熟。對(duì)于其他公司來說馬尾包芯紗紡織機(jī)的改進(jìn)工作更應(yīng)該加大步伐。所以我們應(yīng)該成熟已有的先進(jìn)技術(shù)使其在全國(guó)得到迅速普及。</p><p>　　但是在國(guó)外，馬尾包芯紗紡織機(jī)的發(fā)展就比較先進(jìn)。雖然西方人懂的應(yīng)用紡織機(jī)比我

27、們晚400年，而且他們?cè)缙鹩玫臋C(jī)器也非常簡(jiǎn)陋，但自從工業(yè)革命以后他們就進(jìn)入了機(jī)械化，雖然沒有完全擺脫手工，但是當(dāng)時(shí)他們已經(jīng)采用了蒸汽動(dòng)力，這在當(dāng)時(shí)已經(jīng)是最先進(jìn)的了。但是隨后的幾十年都沒有什么進(jìn)展。直到2005年底歐洲比利時(shí)才研究出完全自動(dòng)化馬尾紗包芯紗機(jī)。這是一種比較大型的紡織機(jī)，而且每臺(tái)紡織機(jī)只需3～4個(gè)人就能完成全部工作，這樣就使生產(chǎn)效率大大提高了，這也是世界目前最先進(jìn)的馬尾包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)。</p><p>

28、;　　寧夏紡織工程學(xué)會(huì)高級(jí)工程師劉漢明說：“據(jù)已掌握的信息，目前世界上也只有比利時(shí)研制出類似設(shè)備，但是獨(dú)家封閉生產(chǎn)，此前，沒有一家單位研制出此類設(shè)備。”我國(guó)能自主研究出自動(dòng)馬尾包芯紗紡織機(jī)也算是走在世界前列了。</p><p>　　1.1.3 馬尾包芯紗新型紡織機(jī)的設(shè)計(jì)改進(jìn)</p><p>　　本課題是在現(xiàn)有馬尾包芯紗機(jī)基礎(chǔ)上，就馬尾如何讓輸送至紗織卷紗口討論，現(xiàn)有的人工輸送、氣流輸送都

29、沒能很好的解決這個(gè)問題，經(jīng)過參閱資料和綜合所學(xué)的知識(shí)，提出新的機(jī)構(gòu)輸送方案，在電力驅(qū)動(dòng)下，通過一個(gè)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個(gè)輸送的自動(dòng)化，為了保證輸送要求，可就其中每個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。</p><p>　　總體思路為，用一個(gè)夾子夾取放置在斜板上的馬尾，沿著設(shè)計(jì)好的軌跡將其送入卷紗口，喂入紗口使其紡織，就完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，夾子軌跡由一個(gè)組合機(jī)構(gòu)控制，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)全自動(dòng)化馬尾紡織機(jī)。</p><p>　　1

30、.2 課題研究的目的和意義</p><p>　　1.2.1 課題研究的目的</p><p>　　本課題研究目標(biāo)是對(duì)現(xiàn)有紡織機(jī)械中的馬尾紗包芯紗紡織機(jī)器需要大量人工和紗織產(chǎn)品規(guī)格單一，質(zhì)量不穩(wěn)定的問題進(jìn)行綜合評(píng)述和論證，研究出一種可替代人工的馬尾紗包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)器，改進(jìn)關(guān)鍵部件，以解決紡織機(jī)大量需要人工的瓶頸問題。從而大大提高工作效率，從而可使產(chǎn)量達(dá)到10噸/月。本課題主要解決以下幾個(gè)

31、問題：</p><p>　　1、馬尾紗包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)馬尾提取、輸送機(jī)構(gòu)的方案確定； </p><p>　　2、設(shè)計(jì)出適用于馬尾紗包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)馬尾自動(dòng)夾取的機(jī)構(gòu)行程； </p><p>　　3、確定自動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)的行程尺寸參數(shù)，；</p><p>　　4、馬尾提取機(jī)構(gòu)的凸輪廓線的設(shè)計(jì)； </p><p>　　5、分析

32、夾取器與輸送羅拉運(yùn)動(dòng)干涉；</p><p>　　6、馬尾紗包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)；</p><p>　　1.2.2 課題研究的意義</p><p>　　本課題研究的意義主要在于要學(xué)生鞏固和深化課堂教學(xué)效果，拓展基礎(chǔ)知識(shí)，并將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通；培養(yǎng)分析問題、解決問題，以及理論與實(shí)踐結(jié)合的綜合設(shè)計(jì)能力。培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析能力及系統(tǒng)觀念，激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。為專業(yè)課程

33、的學(xué)習(xí)和今后獨(dú)立解決實(shí)際工程問題奠定了工程測(cè)試基礎(chǔ)。另外，通過在虛擬環(huán)境下的三維動(dòng)態(tài)仿真可使學(xué)生能形象、直觀地觀察到自己所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是否合理、是否存在運(yùn)動(dòng)干涉等問題，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。</p><p>　　在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中，像物料的提取、輸送機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)，桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性分析以及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)都是學(xué)過的，只是當(dāng)時(shí)是零散的學(xué)習(xí)的，并沒有將它們聯(lián)系到一起。就虛擬樣機(jī)盡管是興起

34、一種先進(jìn)的制造技術(shù)，但平時(shí)學(xué)習(xí)過程中對(duì)其運(yùn)用較多。因此這次就給了我們一個(gè)將我們這四年學(xué)習(xí)知識(shí)聯(lián)系到一起同時(shí)又能學(xué)到先進(jìn)制造技術(shù)的機(jī)會(huì)，所以本課題的意義是非常重大的。</p><p>　　就馬尾自動(dòng)紗織機(jī)的發(fā)展前景來說，能夠設(shè)計(jì)出一種全自動(dòng)化的機(jī)械，對(duì)此行業(yè)的發(fā)展有重要作用，能夠極大地提高生產(chǎn)效率，從而節(jié)約人力等成本，以滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的巨大需求。還有對(duì)于我國(guó)在紡織行業(yè)在國(guó)際上的地位也有很大的作用，在紡織機(jī)發(fā)展相對(duì)緩

35、慢的時(shí)代，能設(shè)計(jì)出此類自動(dòng)化機(jī)械，意義非凡。</p><p>　　另外一個(gè)很重要的意義就是設(shè)計(jì)一個(gè)合理運(yùn)動(dòng)的夾取機(jī)構(gòu)，從而設(shè)計(jì)出一套適用于馬尾自動(dòng)夾取的機(jī)構(gòu)參數(shù)、合理的凸輪廓線設(shè)計(jì)方法和三維虛擬樣機(jī)，以適用于自動(dòng)馬尾紗紗織機(jī)高效生產(chǎn)的需求。通過對(duì)具體問題的研究，鍛煉獨(dú)立思考的能力，提高獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力。</p><p>　　1.3 課題研究的內(nèi)容及方法</p><

36、;p>　　1.3.1 課題研究的內(nèi)容</p><p>　　本課題來源于橫向課題，依據(jù)新型自動(dòng)馬尾紗紗織機(jī)其關(guān)鍵部件—馬尾夾取機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題展開研究，擬解決在馬尾夾取和輸送過程中易出現(xiàn)空尾、紗織不均、捻度不勻、抬升凸輪與輸送行程匹配問題及夾取器與輸送羅拉運(yùn)動(dòng)干涉等問題，經(jīng)過討論和研究，力求開發(fā)一套馬尾自動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)的參數(shù)。</p><p>　　課題需完成的內(nèi)容有：</p>

37、<p>　　1、對(duì)馬尾自動(dòng)夾取機(jī)構(gòu)功能進(jìn)行分析，提出確實(shí)可行的機(jī)構(gòu)方案。</p><p>　　2、對(duì)馬尾絲自動(dòng)夾取器的行程與抬升凸輪廓線的匹配問題進(jìn)行研究，給出較好的行程尺寸和凸輪輪廓線要求。</p><p>　　3、對(duì)馬尾絲自動(dòng)夾取器的抬升與輸送羅拉的位置關(guān)系進(jìn)行研究，給出合理位置數(shù)據(jù)，以避免夾取器在回程是與輸送羅拉的運(yùn)動(dòng)干涉問題。</p><p>　

38、　4、進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)。</p><p>　　課題設(shè)計(jì)的知識(shí)內(nèi)容：機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真、Pro/E等方面知識(shí)。</p><p>　　1.3.2 課題研究的方法</p><p>　　本課題主要是通過對(duì)比馬尾提取輸送各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)最后確定最有方案，根據(jù)確定的方案設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，以及裝配圖的繪制和虛擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)。具體的研究方法如下：</

39、p><p>　　1、根據(jù)確立的方案選取適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)，建立數(shù)學(xué)模型（包括馬尾提取輸送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析），用電算法推導(dǎo)出機(jī)構(gòu)位移、速度、加速度的表達(dá)式。并用MATLAB軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真，輸出機(jī)構(gòu)位移、速度以及加速度的變化曲線。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線，并用對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行自鎖條件驗(yàn)算。</p><p>　　3、運(yùn)用AUTOCAD軟件對(duì)馬尾包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)的整體

40、結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制相關(guān)裝配圖以及關(guān)鍵部件的零件圖。</p><p>　　4、運(yùn)用PRO/E和Solidworks等一系列軟件進(jìn)行馬尾包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)虛擬樣機(jī)關(guān)鍵部位的設(shè)計(jì)，并繪制出關(guān)鍵部位的三維視圖。</p><p><b>　　本章小結(jié)：</b></p><p>　　本章主要是從馬尾包芯紗、馬尾包芯紗紗織機(jī)去介紹論文背景，通過現(xiàn)有的馬尾紗織

41、機(jī)的了解，提出改進(jìn)的思路。再從實(shí)際生產(chǎn)需求和所學(xué)知識(shí)出發(fā)簡(jiǎn)要說明了課題研究的目的和意義，最后列出課題研究的方法和內(nèi)容。</p><p>　　第二章 馬尾輸送方案的確定</p><p>　　2.1 輸送方案的初步選擇</p><p>　　本課題研究的是馬尾紡織機(jī)中馬尾輸送部件及機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，要求必須將一定數(shù)量的馬尾，準(zhǔn)確的輸送到指定位置，所以對(duì)輸送方案的要求比較

42、高，傳統(tǒng)的輸送方法主要包括: 摩擦、振蕩、氣流、夾取四種。</p><p>　　2.2 輸送方案的具體分析</p><p>　　2.2.1 摩擦輸送方案</p><p>　　摩擦輸送系統(tǒng)是一種新型利用物件之間摩擦力來驅(qū)動(dòng)部件的運(yùn)輸方式工業(yè)非標(biāo)設(shè)備，屬于物流系統(tǒng)工程輸送技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于汽車及零部件焊裝、涂裝及總裝車間物流輸送。</p>&l

43、t;p>　　作為一種新型的物流輸送設(shè)備，摩擦輸送系統(tǒng)由于功能強(qiáng)大、造價(jià)低、投資省，經(jīng)濟(jì)效益明顯，在許多場(chǎng)合，它已取代傳統(tǒng)的輸送方式，并被廣大用戶所認(rèn)同，成為輸送設(shè)備更新?lián)Q代的首選產(chǎn)品；某些公司已占有該類產(chǎn)品近一半的市場(chǎng)份額。除此之外摩擦輸送方案還有摩擦帶輸送方式和成組臺(tái)車摩擦輸送方式等等。</p><p>　　摩擦帶輸送方式：摩擦帶的輸送方式就是靠被輸送物品與帶之間的摩擦力，帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下往前移動(dòng)，由于被

44、輸送物品和帶之間有很大的摩擦力，所以帶和被輸送物品能保持相對(duì)靜止，這樣被輸送物品就會(huì)有和帶相同的運(yùn)動(dòng)速度，從而達(dá)到輸送的目的。</p><p>　　考慮到用摩擦輸送方案輸送馬尾，主要靠的是摩擦輪和馬尾之間的摩擦，借助此摩擦力，以達(dá)到將馬尾輸送至指定位置，所以關(guān)鍵的是要選好摩擦輪。</p><p>　　如表2-1所示簡(jiǎn)要列出了馬尾和幾種材料之間的摩擦系數(shù)。由表2-1可以得知馬尾和橡膠的摩擦系

45、數(shù)最大，根據(jù)公式，也就是在輸送相同重量的馬尾時(shí)，產(chǎn)生的摩擦力最大，因此摩擦輪選擇橡膠比較合適。但是該摩擦系數(shù)并不是一成不變的，工作環(huán)境的濕度、空氣中粉塵的濃度，都會(huì)影響摩擦系數(shù)的變化。</p><p>　　工作環(huán)境的濕度不同，相當(dāng)于不同程度對(duì)該摩擦副進(jìn)行了潤(rùn)滑，由表2-1可以看出,有潤(rùn)滑和無潤(rùn)滑的情況下摩擦系數(shù)是相差很大的，如表2-1可見干燥清潔的時(shí)候馬尾與橡膠的摩擦系數(shù)為0.8，而潮濕的時(shí)候才只有0.2，相差了

46、3倍。另外馬尾和馬尾之間會(huì)有粘著力和摩擦力，相對(duì)于摩擦力輸送的摩擦輸送方式來說，要克服這些力是很困難的。如果要用摩擦方案輸送馬尾必須嚴(yán)格控制環(huán)境的濕度和空氣中的粉塵，保持濕度和空氣中的粉塵濃度由始至終都一樣，以維持摩擦系數(shù)不變，但是對(duì)于馬尾本身來說會(huì)在表面產(chǎn)生一些分泌物，即使?jié)M足了環(huán)境的濕度和粉塵要求，馬尾產(chǎn)生的這些分泌物也會(huì)導(dǎo)致馬尾和摩擦輪、以及馬尾與馬尾之間的摩擦系數(shù)變化，從而導(dǎo)致馬尾輸送的數(shù)量或是位置不能準(zhǔn)確的達(dá)到指定要求。而且由

47、始至終要保持環(huán)境的濕度和空氣中粉塵濃度不變非常不容易，要求的技術(shù)也比較高。</p><p>　　表2-1 馬尾與幾種材料的摩擦系數(shù)</p><p><b>　　具體分析如下：</b></p><p>　　原始數(shù)據(jù)：輸送量1-2根/次；雖然馬尾是不規(guī)則的，每條馬尾都不一樣，但是必須保證每次輸送馬尾的力都是一樣的，假設(shè)該力為,(因?yàn)楸ＷC力一樣

48、的話就可以保證每次輸送馬尾的重量都一樣，從而可以保證，每次輸送的馬尾數(shù)量精確，即如果一根重量不夠，就會(huì)輸送兩根；一根質(zhì)量足夠就輸送一根；還有一個(gè)要求就是該輸送力必須小于能輸送兩根比較大的馬尾的力。這樣就能保證每次輸送1-2根。)；假設(shè)馬尾的平均重力為；</p><p>　　則：；其中為摩擦系數(shù)，上面分析出，如果環(huán)境狀況不同值就會(huì)不一樣，而馬尾的重力是不會(huì)變的，這就導(dǎo)致了的變化，的改變就不能保證馬尾數(shù)量輸送的準(zhǔn)確性

49、了。拿干燥和潮濕作比較：</p><p><b>　　干燥：</b></p><p><b>　　潮濕：</b></p><p>　　兩者差了，而這是不能忽略的。以上這種情況還是在輸送里能克服馬尾之間的力情況下才成立的，如果輸送里不能克服馬尾之間的力，那么會(huì)導(dǎo)致更復(fù)雜的后果。</p><p>　　2

50、.2.2 振動(dòng)輸送方案</p><p>　　原理：振動(dòng)輸送中物料能以一定的速度在輸送機(jī)承載表面運(yùn)行，主要是利用物料的慣性力和它與承載件之間的摩擦，其作用原理大體可分以下三部進(jìn)行說明：</p><p>　　1.物料借助重力和摩擦力隨著承載件作向上傾斜的附著運(yùn)動(dòng)（如圖2-1a所示，箭頭指向?yàn)槌休d件運(yùn)動(dòng)方向），此時(shí)物料對(duì)承載件的正壓力N>0。</p><p>　　

51、2.物料獲得動(dòng)能后，當(dāng)承載件當(dāng)最高點(diǎn)后，做返回向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，物料借助慣性力脫離承載件，以一定的角度做拋物線運(yùn)動(dòng)（如圖2-1b所示），此時(shí)正壓力N=0。</p><p>　　3.物料受重力影響，落至運(yùn)動(dòng)著的承載件工作面上后，又隨著承載件一起作附著運(yùn)動(dòng)，此時(shí)相對(duì)于前一階段已前進(jìn)了一步（如圖2-1c所示），此時(shí)正壓力N>0。</p><p>　　由此可見，要使物料在承載面上做持續(xù)的運(yùn)動(dòng)，應(yīng)滿

52、足的條件為：</p><p>　　承載件應(yīng)對(duì)水平線作有一定角度的振幅和頻率震動(dòng)。</p><p>　　物料所獲得的加速度垂直分量應(yīng)大于重力加速度。</p><p>　　但是，應(yīng)當(dāng)指出的是，滿足上述兩個(gè)條件之后，從宏觀上看，就可以實(shí)現(xiàn)了如圖所示的拋擲式運(yùn)動(dòng)，但實(shí)質(zhì)上，絕大多數(shù)不是僅此附著拋擲兩種運(yùn)動(dòng)形式，而還有一個(gè)沿著承載件的工作面做向前或向后的相對(duì)滑移的“滑動(dòng)”運(yùn)動(dòng)

53、。物料這三種運(yùn)動(dòng)形式的不同組成，反映振動(dòng)輸送的不同特性。但是，從穩(wěn)定、高效輸送的角度出發(fā)，振動(dòng)輸送的物料應(yīng)該無論在時(shí)間或位移量方面，拋擲運(yùn)動(dòng)都應(yīng)該是主要運(yùn)動(dòng)形式。</p><p>　　圖2-1 振動(dòng)輸送機(jī)物料運(yùn)行原理圖</p><p>　　a物料附著在承載件A點(diǎn)上一起運(yùn)動(dòng) b物料脫離承載件做拋擲運(yùn)動(dòng)</p><p>　　c物料重返至承載件上，已前進(jìn)一段AB&l

54、t;/p><p>　　1-物料 2-承載件 3-物料運(yùn)動(dòng)軌跡</p><p>　　雖然振動(dòng)輸送的優(yōu)點(diǎn)很多，但是也存在很多缺點(diǎn)，例如：要設(shè)計(jì)一個(gè)振動(dòng)裝置，需消耗大量鋼材，增加設(shè)備尺寸、重量和成本。還有就是不適合在塵灰高度集中的地方應(yīng)用；使用壽命短；而且輸送位置不精確等。</p><p>　　如果采用該方案輸送馬尾就要靠電磁振動(dòng)輸送機(jī)來實(shí)現(xiàn)：&l

55、t;/p><p>　　電磁振動(dòng)輸送機(jī)一般由三個(gè)主要部分組成（如圖2-2）槽體部分，電磁激振器部分，減速器部分。</p><p>　　圖2-2 電磁振動(dòng)輸送機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1-槽體 2-電磁激振部分 3-減震部分</p><p>　　電磁振動(dòng)輸送機(jī)的輸送過程是利用電磁振動(dòng)器驅(qū)動(dòng)槽體（承載別墅送的物料）沿傾斜

56、（與槽體底平面成一定角度）方向做周期直線往復(fù)振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)槽體振動(dòng)加速度的垂直分量大于重力加速度時(shí)，槽中的物料被連續(xù)的拋起，并按拋物線的軌跡向前進(jìn)行跳躍運(yùn)動(dòng)。由于槽體振動(dòng)的頻率很高，振幅很小，物料被拋起的高度也很小，所以只能看見物料在槽中間向前流動(dòng)；只有當(dāng)單顆粒物料在槽中運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能看見微小的跳躍運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　具體到本課題馬尾的輸送，該電磁振動(dòng)輸送機(jī)存在很大優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)也大的存在，例如馬尾之間是

57、有黏著性的，而且馬尾和馬尾之間也存在著摩擦，而振動(dòng)輸送的時(shí)候往往不能克服這些摩擦力。如果沒有輸送的馬尾數(shù)量要求，該種電磁輸送機(jī)是一個(gè)很好的選擇，但是涉及到馬尾數(shù)量的要求，該種方案不能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)輸送馬尾的數(shù)量的要求。因此振動(dòng)方案并不是最好的選擇。</p><p>　　2.2.3 氣流輸送方案</p><p>　　氣流輸送又稱風(fēng)送，或稱氣力輸送如圖2-3所示。它是利用空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的推動(dòng)力在

58、管道中輸送的，其簡(jiǎn)單原理，固體物料在垂直向上的氣流中，受到向下拉的重力F1和氣流向上推的動(dòng)力F2，如果F2大于F1，則氣流向上推動(dòng)，使物料由低位向高位運(yùn)送。</p><p>　　風(fēng)送非常適于輸送散粒狀或塊狀的物料，是一種較好的輸送方式。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、費(fèi)用少。</p><p>　　圖2-3 氣流輸送簡(jiǎn)圖</p><p>　　氣流輸送方法,是借助氣

59、流的動(dòng)能，使管道中的物體被懸浮輸送?？梢娢锪显跉饬髦械膽腋栴}是很重要的。顆粒在垂直管中和水平管中的懸浮機(jī)理及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不一樣的。香輸送能力和距離有較大的變動(dòng)范圍在氣流輸送的同時(shí)，還可對(duì)物料進(jìn)行加熱、冷卻、干燥等操作連續(xù)化自動(dòng)化改善了勞動(dòng)條件。</p><p>　　氣流輸送可分為垂直管和水平管兩種，垂直管中的懸浮輸送機(jī)理設(shè)物料小顆粒，在靜止的空氣中自由降落，顆粒上作用力有三：顆粒重力Ws,浮力Wa,及空氣阻力fs

60、。當(dāng)Ws =Wa+fs時(shí)顆粒在空氣中以不變的速度μt作勻速降落，稱為顆粒的自由沉降.根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原理,當(dāng)空氣以顆粒的沉降速度自下而上流過顆粒時(shí),顆粒必將自由懸浮在氣流中。這時(shí)的氣流速度稱為顆粒的懸浮速度。如果氣流速度大于顆粒的懸浮速度, 則在氣流中懸浮的顆粒，必將為氣流帶走,而發(fā)生了氣流輸送，這時(shí)的氣流速度又稱氣流的輸送速度。顆粒在水平管中的懸浮，較為復(fù)雜。顆粒所以能克服重力而懸浮在氣流中，是由于下列幾種力作用的結(jié)果: 氣流為湍流運(yùn)動(dòng)

61、狀態(tài)，湍流狀態(tài)的氣流。沿管截面上的氣速分布顆粒在氣流中，除隨同氣流一道運(yùn)動(dòng)外,還有顆粒的自身旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于顆粒形態(tài)不規(guī)則而產(chǎn)生的氣流推力的垂直分力。</p><p>　　水平管中的懸浮輸送機(jī)理由于顆粒間的碰撞或顆粒與管壁間碰撞而產(chǎn)生的垂直方向的反作用分力顆粒在垂直管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)氣流速度等于粒子的懸浮速度時(shí)，顆粒在氣流中呈流態(tài)化狀態(tài)，自由懸浮在氣流中；顆粒在水平管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)當(dāng)氣流速度很大時(shí)，顆粒全部懸浮，均勻分布

62、于氣流中，呈現(xiàn)所謂懸浮流狀態(tài)。當(dāng)氣流速度降低時(shí)，一部分顆粒沉積管下部，但沒有降落在管壁上，整個(gè)管截面上出現(xiàn)上部顆粒稀薄，下部顆粒密集的所謂兩相流動(dòng)狀態(tài)，這種狀態(tài)為懸浮輸送的極限狀態(tài)。當(dāng)氣速進(jìn)一步降低，將有顆粒從氣流中分離出來沉于管底，香 于氣流中。氣速大于懸浮速度,進(jìn)行氣流輸送,顆?；旧鲜蔷鶆蚍植?lt;/p><p>　　具體到本課題馬尾的輸送，該氣流輸送機(jī)存在很大缺點(diǎn)，因?yàn)闅饬鞣桨负苓m合顆粒輸送，但馬尾是細(xì)線狀，

63、如果選擇此方案，很容易引起堵塞，即使修改出料口如圖所示，再利用滑板控制進(jìn)料口，也可以使馬尾輸送出來，但進(jìn)給工作及機(jī)構(gòu)工作不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，并且紡織出來的馬尾包芯紗肯定粗細(xì)不均，對(duì)于輸送的馬尾數(shù)量要求，該種輸送裝置很難達(dá)到，該種方案不能地實(shí)現(xiàn)輸送馬尾和其數(shù)量的要求，因此氣流方案也不是好的選擇。</p><p>　　2.2.4 夾取輸送方案</p><p>　　夾取輸送就是通過一個(gè)夾取器，將物

64、料從初始位置移到指定位置。這種輸送方法簡(jiǎn)單，優(yōu)點(diǎn)多：</p><p>　　首先夾取輸送方案非常適用于小型的輸送機(jī)，簡(jiǎn)單方便。其次夾取輸送方案比較精確，可以非常準(zhǔn)確的將指定數(shù)量物料送到指定位置。節(jié)省材料、成本低。</p><p>　　但是作為最傳統(tǒng)輸送方式之一，他的還是有一些缺點(diǎn)的，例如：不能使用于大型輸送；不能適用于粉末狀的物料；而且靈活性比較差。</p><p>

65、　　就紡織機(jī)夾取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案如圖2-4 所示。</p><p>　　圖2-4 夾取機(jī)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　對(duì)于方案一：</b></p><p><b>　　自由度計(jì)算</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)圖可知，此方案所用部件都是常見，凸輪連桿和曲柄滑塊，其組合后布局較簡(jiǎn)單，運(yùn)

66、動(dòng)也容易實(shí)現(xiàn)，能夠很好的滿足設(shè)計(jì)要求，從而達(dá)到預(yù)期的目的，凸輪部分設(shè)計(jì)方法都完善，可以在以后基礎(chǔ)上進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力等分析。</p><p><b>　　對(duì)于方案二：</b></p><p><b>　　自由度計(jì)算</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)圖可知，此方案也能很好的運(yùn)動(dòng)要求，但要進(jìn)行具體設(shè)計(jì)較復(fù)雜，很難把運(yùn)動(dòng)比較合

67、理的協(xié)調(diào)起來，特別是工件凸輪，使方案難度加大，除此之外，兩個(gè)主動(dòng)會(huì)引起運(yùn)動(dòng)的不協(xié)調(diào)，很大程度上限制了設(shè)計(jì)工作。</p><p>　　2.3 方案的最終確定</p><p>　　通過對(duì)四種輸送方案的分析，可以看出摩擦、振動(dòng)和氣流輸送適合用于各種情況，無論是大型物料還是小型物料，而夾取只能使用于小型物料的輸送，但是就物料數(shù)量和位置的精確程度而言，夾取顯然更好一些。</p>&l

68、t;p>　　由于本課題馬尾的輸送，要求數(shù)量和位置都非常精確，而對(duì)物料的大小沒要求，顯然應(yīng)該選擇夾取輸送方案比較好。在夾取的過程中雖然也存在馬尾之間的黏著性和摩擦力的問題，但是夾取的力量和摩擦、振動(dòng)相比要大很多，在絕大多數(shù)情況下夾取力能克服馬尾之間的摩擦及黏著的阻力。因此本課題選取夾取方案應(yīng)該好一些。</p><p>　　但是這個(gè)夾取輸送并不是我們平常所想的那么簡(jiǎn)單，該方案是一個(gè)自動(dòng)的夾取輸送，從機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)出

69、發(fā)，設(shè)計(jì)兩種夾取方案，由設(shè)計(jì)圖可知，對(duì)比兩種設(shè)計(jì)方案，方案一能很好滿足設(shè)計(jì)要求，并且設(shè)計(jì)的工作量也合理，因此學(xué)則方案一。這個(gè)自動(dòng)的夾取輸送是靠一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)合一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　圖2-5 夾取機(jī)構(gòu)終選方案</p><p>　　將曲柄和凸輪鉸接在一起，在一根軸上合理布局，有一個(gè)支撐腳架把擺桿上的一點(diǎn)鉸接，在布局和具體設(shè)計(jì)確定后，給凸輪一個(gè)運(yùn)動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)自由

70、度的運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目的。</p><p>　　對(duì)一次方案，需要進(jìn)行的設(shè)計(jì)：</p><p><b>　?、俨考季衷O(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　②部件的尺寸設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?、蹤C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析</b></p><p&

71、gt;<b>　?、軝C(jī)構(gòu)的動(dòng)力分析</b></p><p><b>　?、輽C(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真</b></p><p>　　在夾取方案的零件設(shè)計(jì)時(shí)還要注意一些問題，就是夾取馬尾紗的夾取器的設(shè)計(jì)，在遵循設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，盡量避免過于復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求下，盡量使夾子占的空間少，這樣可以避免馬尾的分散。</p><p><b>

72、　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是在馬尾紗織機(jī)關(guān)鍵部件改進(jìn)的思路基礎(chǔ)上，根據(jù)輸送要求，提出了四種常見的輸送方法：摩擦、振動(dòng)、氣流、夾取，再對(duì)每一種方法的原理和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)要說明，對(duì)比利弊及輸送要求，最后選定了夾取機(jī)構(gòu)輸送。再結(jié)合所學(xué)知識(shí)，提出了兩種滿足自由度要求的方案：凸輪連桿-曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)、空間凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)，最后綜合各自利弊，選定了關(guān)鍵部件的改進(jìn)設(shè)計(jì)是前者。</p>

73、<p>　　第三章 馬尾提取和輸送機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性研究及運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　3.1 機(jī)構(gòu)的整體布局</p><p>　　該馬尾包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)的整體布局主要是電動(dòng)機(jī)輸出功率通過聯(lián)軸器，帶輪，電磁離合器等傳動(dòng)裝置將功率和動(dòng)力傳到指定的執(zhí)行機(jī)構(gòu),這里的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要指曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)馬尾的提取并且把馬尾輸送至指定位置（軸承盒中），另

74、一方面帶輪帶動(dòng)軸承盒轉(zhuǎn)動(dòng)，使外面的棉線有規(guī)則的纏繞在馬尾上，這就是生產(chǎn)出來的馬尾包芯線。生產(chǎn)出來的紗線從軸承盒下面移出，通過滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)使紗線纏繞在其上，照此循環(huán)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　該系統(tǒng)的大致框圖以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示：</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)框圖</p><p>　　整體方案的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖3-3和圖3-4所示：</p>&

75、lt;p>　　圖3-2 輸送馬尾裝置機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　圖3-3 帶動(dòng)軸承盒和滾筒的裝置機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p>　　3.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性分析</p><p>　　該馬尾包芯紗自動(dòng)紡織機(jī)馬尾提取和輸送是靠一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)連桿以此來帶動(dòng)工作臺(tái)的升降，凸輪機(jī)構(gòu)則控制夾子的張開與閉合以及張開閉合的

76、時(shí)間的長(zhǎng)短，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)上升時(shí)，凸輪同時(shí)帶動(dòng)外擴(kuò)同時(shí)夾子在移動(dòng)凸輪的作用下克服彈簧阻力慢慢張開，當(dāng)工作臺(tái)臨近最高點(diǎn)時(shí)，夾取器完全張開，然后曲柄帶動(dòng)工作臺(tái)下降，移動(dòng)凸輪處于回程運(yùn)動(dòng)階段使夾取器閉合夾取馬尾，當(dāng)工作臺(tái)到最頂點(diǎn)時(shí)，夾取器張開輸送馬尾至紗線卷紗口，由紗線卷紗口出的一經(jīng)、二緯三束棉線將馬尾絲用線纏繞住形成馬尾包芯紗，依次循環(huán)。移動(dòng)凸輪是通過一根柔性軸實(shí)現(xiàn)升程和回程的交替運(yùn)動(dòng)，利用柔性軸的避障和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)的功能實(shí)現(xiàn)躲避障礙和

77、傳動(dòng)。</p><p>　　曲柄滑塊和凸輪協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖： </p><p>　　圖3-4(a) 曲柄滑塊和凸輪協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　圖3-4(b) 曲柄滑塊和凸輪協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　1-凸輪 2-曲柄 3-夾子 4-羅拉</p><p>　　如圖可知：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和凸

78、輪機(jī)構(gòu)要嚴(yán)格運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，這是夾取及輸送馬尾的關(guān)鍵。也是本課題的關(guān)鍵所在。</p><p>　　3.3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　3.3.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的電算分析</p><p>　　圖3-5 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)坐標(biāo)簡(jiǎn)化圖</p><p>　　為了方便計(jì)算，將曲柄滑塊部分重新建坐標(biāo)，如下圖：以A為圓心建立坐標(biāo)系；<

79、/p><p>　　圖3-6 曲柄滑塊坐標(biāo)圖</p><p>　　由封閉矢量多邊形ABCD可得矢量方程：</p><p>　　即 （3-1）</p><p>　　由式（3-1）的實(shí)部和虛部分別相等可得</p><p><b>　　（3

80、-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　由式（3-2）和（3-3）消去轉(zhuǎn)角，</p><p>　　故 （3-4）</p><p>　　根據(jù)本機(jī)構(gòu)的情況，上式中。</p><p>　　滑塊的位置

81、參數(shù)S確定后，對(duì)應(yīng)于一組、S值，可由式（3-2）和式（3-3）得到連桿的轉(zhuǎn)角，即</p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　將式（3-1）對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可得</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　方向： x軸&

82、lt;/p><p>　　大小： </p><p>　　意義： + = </p><p>　　將式（3-6）的實(shí)部和虛部分別相等可得</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b

83、>　?。?-8）</b></p><p>　　由（3-8）可得連桿的角速度</p><p><b>　　（3-9）</b></p><p>　　將代入式（3-7）可求得滑塊的速度。</p><p>　　將式（3-6）對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可得</p><p><b>　?。?-10

84、）</b></p><p>　　方向： x軸</p><p>　　大小： </p><p>　　意義： + + = </p><p>　　將式（3-10）的實(shí)部和虛部分別相等可

85、得</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　和 （3-12）</p><p>　　由式（3-12）可得連桿的角加速度</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　將代入式（3-11）可求

86、得滑塊的加速度。</p><p><b>　　（3-14）</b></p><p>　　3.3.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析</p><p>　　上面對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行了電算分析，得出了滑塊機(jī)構(gòu)的位移、速度、以及加速度的表達(dá)式。為了更清晰的分析滑塊的運(yùn)動(dòng)特性，需將其繪制成圖表，但是對(duì)于用手工描點(diǎn)繪制不但操作復(fù)雜繁瑣，而且不太準(zhǔn)確，所以為了

87、準(zhǔn)確而形象表達(dá)出滑塊的運(yùn)動(dòng)特性。</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角是60°，也就是推程階段，對(duì)應(yīng)擺桿的擺角?；瑝K位移公式為</p><p><b>　　H=200-S</b></p><p><b>　　滑塊數(shù)表如下：</b></p><p>　　表3-1 夾子水平位移數(shù)表</p&

88、gt;<p>　　這里采取用MATLAB軟件進(jìn)行編程繪圖，得出位移曲線。</p><p>　　圖3-7 曲柄滑塊位移曲線圖</p><p>　　3.4 凸輪連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化過程如下</b></p><p>　　圖3-8 凸輪機(jī)構(gòu)坐標(biāo)簡(jiǎn)化圖</p>

89、;<p>　　為了方便計(jì)算，將凸輪連桿部分重新建坐標(biāo)，如下圖：以A為圓心建立坐標(biāo)系；</p><p>　　圖3-9 凸輪機(jī)構(gòu)坐標(biāo)圖</p><p>　　取E點(diǎn)為原點(diǎn)，EF初始位置的方向?yàn)閤軸，各桿的向量方向及轉(zhuǎn)角如圖，有封閉向量多邊形EFHR可得到向量方程。</p><p><b>　?。?-15）</b></p>

90、;<p>　　即 （3-16）</p><p>　　由（3-16）式的實(shí)部和虛部分別相等可得</p><p><b>　?。?-17） </b></p><p>　　由（3-17）的第一個(gè)式子可得</p><p><b>　　（3-1

91、8）</b></p><p>　　將（3-18）式代入（3-17）的第二個(gè)式子得</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　速度分析：將（3-16）式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可得</p><p>　　（3-20）方向： </p><p>　　大

92、?。?</p><p>　　由（3-20）式的實(shí)部和虛部分別相等可得</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　由（3-21）式中第一式可得</p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　　

93、將（3-22）代入（3-21）式的第二式可得</p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　?。?-23）式計(jì)算出來的就是機(jī)構(gòu)夾子水平方向運(yùn)動(dòng)的速度</p><p>　　加速度分析：將（3-20）式對(duì)時(shí)間求導(dǎo)可得</p><p><b>　?。?-24）</b></p&g

94、t;<p>　　方向： </p><p>　　大?。?</p><p>　　由（3-24）式的實(shí)部和虛部分別相等可得</p><p><b>　?。?-25） </b></p><p>　　由（3-25）式中第一式可得

95、</p><p><b>　　（3-26）</b></p><p>　　將（3-26）代入（3-25）式的第二式可得</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　?。?-27）式計(jì)算出來的就是機(jī)構(gòu)夾子水平方向運(yùn)動(dòng)的加速度</p><p><b&g

96、t;　　以確定尺寸如下</b></p><p>　　=100mm， =130mm =200mm </p><p>　　夾子水平方向位移計(jì)算公式為</p><p><b>　　推程</b></p><p>　　表3-1 夾子水平位移數(shù)表</p><p>　　這里采取用MA

97、TLAP軟件進(jìn)行編程繪圖，得出位移曲線。</p><p>　　圖3-10 曲柄滑塊位移曲線圖</p><p>　　注：豎直方向是夾子位移，水平方向是擺桿擺角</p><p>　　3.5 機(jī)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)過程中夾取夾子運(yùn)動(dòng)軌跡分析</p><p>　　將夾子位移軌跡繪制在一個(gè)坐標(biāo)中，水平方向是夾子水平位移，豎直方向是抬升高度。</p&

98、gt;<p>　　圖3-11 機(jī)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)夾子位移曲線圖</p><p>　　豎直方向是夾子運(yùn)動(dòng)位移，水平方向是擺桿擺角，從圖像可以清晰的看出，夾子的運(yùn)動(dòng)軌跡，在凸輪推程時(shí)期，水平方向最大位移是17.03mm，豎直方向最大位移是23.8128mm。</p><p>　　從圖3－11可以看出，夾子水平位移0—16mm區(qū)間，豎直位移上升較慢，為0—15mm，當(dāng)水平位移大于1

99、6mm，豎直位移迅速上升。羅拉端，也就是夾子水平位移是10mm時(shí)，豎直位移是9.5mm，遠(yuǎn)小于20mm，所以不會(huì)產(chǎn)生干涉。</p><p>　　如下夾子和羅拉的位置簡(jiǎn)圖：</p><p>　　圖3-11 機(jī)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)夾子和羅拉位置簡(jiǎn)圖</p><p>　　對(duì)應(yīng)位置圖和計(jì)算數(shù)據(jù)，夾子的運(yùn)動(dòng)完全滿足不干涉條件。</p><p><b&

100、gt;　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要是對(duì)選定的輸送機(jī)構(gòu)凸輪連桿-曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和運(yùn)動(dòng)分析。根據(jù)輸送要求，提出了機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的大致框圖以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和具體的整體方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，再用循環(huán)框圖和圓周循環(huán)圖對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)性分析。然后對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，將空間凸輪-連桿組合機(jī)構(gòu)拆分成兩部分，分別運(yùn)動(dòng)分析，得出夾子的水平和豎直位移、速度、加速度規(guī)律。最后用MATLAB繪制出軌跡，再合

101、成，得到夾子運(yùn)動(dòng)軌跡，和設(shè)計(jì)要求對(duì)比，滿足與羅拉不干涉條件。</p><p>　　第四章 馬尾提取和輸送夾取機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律</p><p>　　由確定的設(shè)計(jì)方案可知，是滾子擺動(dòng)從動(dòng)件，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律即擺桿的角運(yùn)動(dòng)規(guī)律。</p><p>　　圖4-1 夾取機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖和實(shí)體圖</p&g

102、t;<p>　　機(jī)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)圖如下：</p><p>　　圖4-2 夾取機(jī)構(gòu)位置圖</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)部分簡(jiǎn)化圖如下，</p><p>　　圖4-3 凸輪機(jī)構(gòu)部分簡(jiǎn)化圖</p><p>　　如圖B位置是初始位置，A是最大位置。</p><p>　　OB=65mm， AB=AB=75m

103、m，80mm</p><p>　　在直角三角形ABO中，由勾股定理，則OA=100mm，</p><p>　　并且tan65/75=0.8667</p><p><b>　　所以40.92°</b></p><p>　　在三角形中，由余弦定理</p><p><b>　　0.6

104、15</b></p><p><b>　　所以=52.05°</b></p><p><b>　　從而最大擺角為</b></p><p>　　1）推程期選用擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，運(yùn)動(dòng)規(guī)律參數(shù)計(jì)算如下</p><p>　　式中，推程角，凸輪轉(zhuǎn)角</p><p>　

105、　2）遠(yuǎn)休止期運(yùn)動(dòng)規(guī)律參數(shù)計(jì)算如下</p><p>　　式中，遠(yuǎn)休止角，凸輪轉(zhuǎn)角</p><p>　　3）回程期選用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，運(yùn)動(dòng)規(guī)律參數(shù)計(jì)算如下</p><p>　　式中，回程角，凸輪轉(zhuǎn)角，對(duì)應(yīng)</p><p>　　4）近休止期運(yùn)動(dòng)規(guī)律參數(shù)計(jì)算如下</p><p>　　近休止角，對(duì)應(yīng)凸輪轉(zhuǎn)角</p>

106、<p>　　取推程期和回程期的計(jì)算步長(zhǎng)，休止期的計(jì)算步長(zhǎng)等于凸輪運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角。求得從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律參數(shù)值列于下表。其中擺桿的角位移參數(shù)換算成以度為量綱的數(shù)值。表中類角速度、類角加速度和類角躍度分別用簡(jiǎn)化代號(hào)表示。</p><p>　　求得從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律參數(shù)表如下</p><p>　　表4-1 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律參數(shù)表</p><p>　　4.2 機(jī)構(gòu)的基本

107、尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　4.2.1 壓力角計(jì)算</p><p>　　如下圖，凸輪機(jī)構(gòu)兩種布置簡(jiǎn)圖。</p><p>　　圖4-4 凸輪機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖</p><p>　　高副接觸點(diǎn)處的公法線nn與連心線OA的交點(diǎn)P是從動(dòng)件與凸輪的速度瞬心。法線nn與滾子中心的線速度方向所加的銳角即為機(jī)構(gòu)的壓力角。</p><p

108、>　　作PCAB,則有，因此</p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　由瞬心的定義得</b></p><p><b>　　由于，故得</b></p><p><b>　?。ㄒ敕?hào)）</b></p><

109、;p><b>　　因此</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　和是從動(dòng)件的角位移和類角速度，根據(jù)所選從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程式計(jì)算確定。</p><p>　　而給定的數(shù)據(jù)有凸輪的基圓半徑=65mm，擺桿長(zhǎng)度=75mm，中心距=90.14mm。</p><p><

110、b>　　計(jì)算得</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　具體數(shù)值如下表</b></p><p>　　表4-2 壓力角數(shù)表</p><p>　　4.2.2 曲率半徑條件</p><p>　　如圖，滾子擺動(dòng)從動(dòng)件平面凸

111、輪機(jī)構(gòu)中，凸輪的理論輪廓曲線的矢量式為</p><p>　　將上式求得一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)后代入下面求曲率半徑式子</p><p>　　為了避免凸輪輪廓的冗切，滾子半徑要根據(jù)凸輪理論輪廓曲率半徑的大小選擇。由下式 圖4-5 凸輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　式中&

112、lt;/b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　利用計(jì)算機(jī)求得全工作循環(huán)中理論輪廓曲率半徑值</p><p>　　表4-3 曲率半徑數(shù)表</p><p>　　數(shù)表中，凸輪理論廓線有內(nèi)凹和外凸情況。當(dāng)凸輪理論廓線內(nèi)凹時(shí)，實(shí)際廓線的曲率半徑等于理論廓線的曲率半徑和滾子半徑之和，因此無論滾

113、子半徑如何選取，總可以平滑地作出凸輪的實(shí)際廓線。當(dāng)凸輪理論廓線外凸時(shí)，實(shí)際廓線的曲率半徑等于理論廓線的曲率半徑和滾子半徑之差，而當(dāng)理論廓線的曲率半徑大于滾子半徑時(shí)，數(shù)表中外凸的理論輪廓曲率半徑最小值是39mm，大于滾子半徑15mm，故可以平滑作出凸輪的實(shí)際廓線。</p><p>　　為了避免出現(xiàn)尖點(diǎn)與失真現(xiàn)象，可取滾子半徑Rr<0.8min，計(jì)算驗(yàn)證，取Rr=15mm符合設(shè)計(jì)要求。</p>&

114、lt;p>　　4.2.3 基本數(shù)據(jù)</p><p>　　經(jīng)過上述設(shè)計(jì)計(jì)算，關(guān)鍵尺寸的選取之后，分別進(jìn)行了從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，壓力角設(shè)計(jì)，曲率設(shè)計(jì)都符合設(shè)計(jì)要求，選取基本數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　凸輪：半徑Rb=50mm</p><p>　　轉(zhuǎn)角 推程角60°，遠(yuǎn)休止角80°</p><p>　　回程角40

115、6;，近休止角180°</p><p>　　滾子：半徑Rr=15mm</p><p>　　擺桿：LAB=75mm LDA=150mm</p><p><b>　　曲柄滑塊：</b></p><p><b>　　連桿：160mm</b></p><p><b

116、>　　曲柄長(zhǎng)：40mm</b></p><p><b>　　滑塊行程：80mm</b></p><p>　　4.3 凸輪廓線設(shè)計(jì)</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　凸輪基圓： ； 推桿最大位移： ； </p><p>

117、;　　推程運(yùn)動(dòng)角： ； 回程運(yùn)動(dòng)角： ；</p><p>　　為了與曲柄運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)選取</p><p>　　遠(yuǎn)休止角： ； 近休止角： ；</p><p>　　4.3.1 凸輪廓線曲線坐標(biāo)計(jì)算</p><p>　　計(jì)算擺動(dòng)從動(dòng)件平面凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓時(shí)，首先根據(jù)給定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，求得從動(dòng)件的角位移函數(shù)和。</p>