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1、L C L 地毯织机提花部件的设计学校代码：1 0 2 5 5学号：2 1 2 0 6 9 7D E S I G NO FT H EJ A C Q U A R DC O M P O N E N TF O R T H EL E V E LC U TA N DL O O PP I L ET U F T I N GM A C H l N E专业：机械工程作者姓名：张云龙校内导师：丁彩红校外导师：冯天兵完成日期：2 0 1 4 年0 5 月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的
2、内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在年解密后适用本版权书。不保密函。学位论文作者签名：弘张指导教师签名：可彳 o = o + 鼻o 一o ) + B c o s l
3、 7 4 ：- 3 0 i 。三= P ocosl62：84i。二+三Plcos(162：841。二-1774-：301。；)二+主P2cosl712 4e oc o s l 6 23 2c o s 0 6 23 2 24cosl682 9e 0c o s l 6 18 2c o s ( 1 6 18 21 6 82 9 二卜o = o + 鼻o 一1 7 1 o ) + 只o =o + 丑o 一 o ) + 最3 1东华大学硕士学位论文第三章L c L 提花部件的结构设计及其运动分析图3 - 4 簇绒针执行机构不葸图首先确定图3 - 4 中所示四杆机构各杆件的设计尺寸，参考图3 - 1 四杆
4、机构设计示意图，已知主动摇杆与从动摆杆之间相对应的三组转角( 。i ，e 3 i ) 分别为：( 3 7 1 6 7 ，1 0 7 4 4 。) 、( 5 0 1 5 。，1 0 8 1 8 。) 、( 8 1 2 5 。，1 1 2 。) ，又假设仅o =0 ，( p o = 0 ，将上面的已知参数代入到式( 3 3 ) 即可得到一个线性方程组，如下所示：c o s 3 7 1 6 。= 异c o s l 0 7 4 4 。+ 只c o s 0 0 7 4 4 。一3 7 1 6 。) + 最、l c o s 5 0 1 5 。= P o c o s l 0 8 1 8 。+ 置c o s
5、( 1 0 8 1 8 。一5 0 1 5 。) + 最c o s S l 2 5 。= P oc o s l1 2 。+ 鼻c o s ( 11 2 。一8 1 2 5 。) + EJ解上面方程组可得P 0 、P 1 、P z 值，再将其依次代入式( 3 4 ) 与( 3 1 ) 中即可得到a 3 、b 3 、C 3 、d 3 的关系式，由于实际工程条件已知机架d 3 = 1 3 6 m m ，所以可以求解得到a 3 = 1 2 m m 、b 3 = 1 2 0 m m 、c 3 = 6 4 m m 。接下来确定图3 - 4 中所示曲柄滑块机构中曲柄与连杆的设计尺寸，参考图3 2 ，己知曲柄
6、滑块机构的行程速比系数K = 1 4 ，最大行程h = 3 0 m m ，偏距e = l O O m m ，将匕述已知参数代入式( 3 1 0 ) 、( 3 1 5 ) 、( 3 1 6 ) 可得如下方程细：口：坐兰1 8 0 。 1 4 + 1“= i i 面3 0 溺，z - 2 i 面3 0 羽3 2东华大学硕士学位论文第三章L C L 提花部件的结构设计及其运动分析解上面方程组得，L 1 1 = 3 3 2 m m ，L 2 1 = 8 4 5 m m 。( 3 ) 割绒刀执行机构由一套四杆机构组成。如图3 5 所示。图3 - 5 刀四杆机构示意图设计图3 5 中所示的割绒刀执行机构杆
7、件尺寸参数时，参考图3 1 所示的A X Y坐标系，由实际工程条件已知刀四杆机构中的两连架杆的三组对应位置转角( 0 z i ，e 3 i ) 分别为( 4 7 0 9 。，1 0 7 7 6 。) 、( 6 5 0 2 。，1 0 8 0 2 。) 、( 8 7 2 4 。，1 0 8 4 8 。) ，同时假设仅o = 0 ，q o o = 0 ，然后将上面的已知参数代入到式( 3 3 ) 可得如下线性方程组：c o s 4 7 0 9 。= P o c o s l 0 7 7 6 。+ 鼻c o s ( 1 0 7 7 6 。一4 7 0 9 。) + 最P oc o s l 0 8 0
8、2 。+ 丑c o s 0 2 ( 1 0 8 1 8 。一6 5 0 2 。) + 最c o s 8 7 2 4 。= e oc o s l 0 8 4 8 。+ 鼻c o s ( 1 0 8 4 8 。一8 7 2 4 。) + 最解上面方程组可得P 0 、P 1 、P 2 值，再将其依次代入式( 3 4 ) 与( 3 1 ) 中即可得到a 4 、b 4 、C 4 、d 4 的关系式，由于实际工程条件已知机架d 4 = 5 7 0 m m ，所以可以求解得N a 4 = 5 m m 、b 4 = 5 3 9 m m 、c 4 = 2 0 0 m m 。3 2 执行机构急回特性与传动角研究前
9、面我们对提花部件针、钩、刀执行机构的各部分杆件尺寸参数进行了设计，下面对所设计的执行机构从四杆机构的急回和传动角特性等方面进行检验，以证3 3东华大学硕士学位论文第三章L C L 提花部件的结构设计及其运动分析明所设计执行机构的正确性。急回特性是四杆机构的一个重要特性，在工程实际中可以应用急回特性缩短非生产时间，提高生产效率；另外，利用急回特性还可以使机构完成某些特定的运动，满足特殊的工艺要求【2 引。传动角作为四杆机构的另一个重特性，它的大小直接决定着四杆机构的传动性能，其值越大，推动从动件的有效分离就愈大，传动性能就愈好【27 1 。因此在四杆机构的设计中，对上述两个重要特性的验证十分重要
10、。3 2 1 执行机构急回特性研究( 1 ) 钩执行机构急回特性由图3 3 以及前面分析可知，成圈钩执行机构急回特性主要由第一级四杆机构决定。图3 6 为成圈钩一级四杆机构极位示意图。B l1CC 2图3 - 6 簇绒钩一级四杆机构极位示意图如图所示，当曲柄A B P A 等角速度顺时针转过西1 = 1 8 0 。+ Y 时，摇杆将由位置C 1 D 摆到C 2 D ，其摆角为6 ，设所需时间为t 1 ，C 点的平均速度 b y l ；当曲柄继续转过谚2 = 1 8 0 。一Y 时，摇杆又从位置C 2 D 回到C 1 D ，摆角仍然是6 ，设所需时间为t 2 ，C 点的平均速度为v 2 。由于曲
11、柄为等角速度转动，而西1 仍2 ，所以有t 1 t 2 ，v 1 V 2 。用行程速比系数K 来表明急回运动的急回程度如下：K ：垒：立：! ! Q ：坐f 3 1 7 )V l丸1 8 0 。一Y、3 4东华大学硕士学位论文第三章L c L 提花部件的结构设计及其运动分析通过分析测量得到，Y = 0 2 6 0 ，将其代入( 3 1 7 ) 式可得行程速比系数K = 1 0 0 3 ，根据正反行程速比系数可以判断出成圈钩执行机构没有明显的急回特性。( 2 ) 针执行机构急回特性由图3 - 4 以及上述分析可知，针执行机构同钩执行机构相同，其急回特性主要受一级四杆机构影响。如图3 7 所示为针
12、执行机构一级四杆机构极位示意图。C 2图3 7 针执行机构一级四杆机构极位示意图原理同钩执行机构急回特性，由图中各参数可得正反行程速比系数为：K ：生：1 8 0 。+ f lf 3 1 8 )口11 8 0 0 一由分析测量得到B = 0 1 1 0 ，代入上式即可解得K = 1 0 0 1 ，从K 值可以判断针执行机构没有明显的急回特性。( 3 ) 刀执行机构急回特性由于割绒刀执行机构只有一级四杆机构，所以其急回特性可以从这级四杆机构运动来判断。如图3 8 所示为割绒刀执行机构极位示意图。根据正反行程速比系数求解原理，由图中各参数可得：K ：堕：1 8 0 。+ 0f 3 1 9 ) 仍1
13、 8 0 0 一目由分析测量可得0 = 0 2 1 0 ，代入上式可以求解得到K = 1 0 0 2 ，从K 值可以判断针执行机构没有明显的急回特性。3 5东华大学硕士学位论文第三章L c L 提花部件的结构设计及其运动分析3 2 2 执行机构传动角研究C2图3 - 8 割绒刀执行机构极位示意图( 1 ) 钩执行机构传动角如图3 9 所示四杆机构，如果不考虑各杆件的重力和惯性力以及各运动副中的摩擦力的影响，做等速运动的主动杆A B 将力F 经过连杆B c 传递到从动杆c D上的C 点，力F 沿B c 方向并且与c 点的速度正向之间有一个夹角仅，这个夹角仅称作连杆机构在此位置处的压力角。力F 与
14、从动杆c D 之间的夹角Y 称作连杆机构在此位置处的传动角。B 1图3 - 9 成圈钩执行机构传力特性示意图3 6东华大学硕士学位论文第三章L C L 提花部件的结构设计及其运动分析在四料机构还动越程甲，传动角Y 的大小是个俘的变化的，为J 保让四种利l构的传力。I l o i b 台月匕e , 良好，应该使Y m i n 4 0 。- 5 0 。对于曲柄摇杆机构，最小传动角Y m i n应该有两处，如下所示：y 。= 么B c 。= a r c c o s 鱼二二掣( 3 2 。)铲弛c ：D = a r c c o s 生乓墨巡匕叩：J D 0O0OOO0O聊枷姗| 抛抛憎伽若i舢一 哪。
15、 舢 姗一 一 一 一。一 一 一 一一n；口芒Ec口；01ui东华大学硕士学位论文第三章L c L 提花部件的结构设计及其运动分析图3 2 7 成圈钩执行机构及活门提花组件示意图已知惯性力的方向与加速度方向相反，虽然物体的惯性力与物体的速度、加速度等都无关，但是当系统存在一定的加速度a 时，惯性力的大小遵从公式：F = m a ( m 为物体质量) ，由此公式可以求得系统中有加速度时的惯性力大小【3 引。由于L C L 活门提花组件的质量已定，执行机构做的是往复摆动运动，这个运动过程中必定有加速度存在，所以想要尽量的减小惯性力对成圈钩执行机构的运动带来的冲击，只有减小L C L 活门提花组件
16、的加速度，而L C L 活门提花组件的加速度受执行机构的影响。前面设计的成圈钩执行机构由一套曲柄摇杆机构和一套双摇杆机构串联而成，通过这两套机构将主轴的回转运动转换为L C L 活门提花组件的摆动。如果现有机器的机架不做改变，那么对加速度影响最大的为曲柄摇杆机构中曲柄杆件的尺寸。下面利用A D A M S 对在不同曲柄参数下的成圈钩执行机构的运动曲线进行分析，分析是在主轴转速为6 0 0 r m i n ，成圈钩动程基本不变的基础上进行的，执行机构中，对应于曲柄参数的变化，其余杆件也做了适当的调整。表3 - 1 不同曲柄参数下成圈钩的运动参数曲柄长度( m m )最大正向速度最大反向速度最大正向加速度最大反向加速度( m m s )( m m s )( m m s 2 )( m m s 2 )52 4 3 2 0 1
