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1、 圆织机的设计院（系）名称:机电工程学院专业名称:机械设计制造及其自动化学生姓名: 指导教师: 2011年6月摘要随着国内外蔬果包装、米面化料、消防水袋和篷布帆布的需求增加，圆织机的结构研究、优化设计，高质、高效地生产三维织物具有重要意义。本文采用黑箱法对总功能分析以明确圆织机主机在整个系统中的性能和特征，继而用功能树的方式将总功能分解而制定工艺流程，从而将整体主机设计落实到三大机构的设计，即开口机构、送经机构、引纬机构。同时，通过经纱张力分析和生产工况分析由设计指标确定了主要设计参数。圆织机三个主要机构需协同完成经纱的奇偶分层并交错运动，纬纱的同步引入和织物定型。各个机构的设计首先通过功能分
2、析制定工艺流程，其次根据工艺需要设计典型结构。然后，对结构设计方案以比率法和加权计分法进行评价与决策，以材料力学或有限元方法进行检验和校核。最后，对机构的其他配件进行简要设计和校核。为了直观验证各个机构设计的可行性，即无结构干涉和运动碰撞。设计采用UG软件建模和仿真两大模块进行圆织机各个机构的建模、装配和运动的模拟，以3DMAX软件进行渲染和贴图。关键词：圆织机；经纱；纬纱ABSTRACT As the increase in the need of package for fruit, vegetable, chemical fertilizer and canvas in and abro
3、ad, it is necessary to study and improve the structure of circular loom to produce three dimensional textiles effectively and efficiently.This dissertation adopts black box method as one of the basic theories to analyze the overall function in order to clarify the feature and characteristic of the b
4、ody of circular loom in the whole system. Consequently, it uses the function tree to divide the overall function into several basic parts, that is, layering equipment, weft introduction equipment, and warp introduction equipment. Meanwhile, by analyzing the tension of warp and the condition of produ
5、cing, design index is transferred into several main parameters.Three equipments of circular loom synergistically accomplish the destination, which is to layer the warp by odd and even differences so as to conduct a crisscross motion, and to introduce weft into circular loom so as to shape the textil
6、e appropriately. First, technological process of each equipment is designed due to analysis of its function. Then the specific structure of it is designed according to technological demand. Second, this dissertation adopts ratio method and weighted-count method in order to evaluate and make a decisi
7、on, adopts material mechanics and finite elements theory to check and examine. Finally, accessory parts are designed and checked summarily.In order to test the rationality of each equipment audio-visually, that is, there is supposed to be no interference. This paper adopts the modeling and simulatin
8、g parts of UG software to model, assemble, and simulate, and adopts 3DMAX software to render and pinup picture.Key words: cirlular loom; weft; warp目 录第1章 绪论11.1 圆织机国内外发展现状与趋势11.1.1 国内现状和趋势11.2.2 国外现状与趋势21.3设计的目的及意义31.4设计主要内容5第2章总体设计72.1设计指标72.2设计分析72.2.1功能分析72.2.2流程分析82.3设计方案92.3.1送经机构92.3.2开口机构92.3
9、.3引纬机构102.3.4其他配件102.3设计参数112.3.1经纱张力分析112.3.2生产工况分析142.3.3参数的确定162.4建模及仿真172.5本章小结17第3章开口机构的设计193.1功能分析193.2凸轮的设计193.2.1双槽线大凸轮的设计193.2.2摆臂式小凸轮的设计233.2.3两种凸轮的评价与决策243.3其他配件的设计253.3.1滑块的设计253.3.2导向杆的设计263.4建模与仿真273.5本章小结27第4章引纬机构的设计284.1功能分析284.2栅门轨道的设计284.2.1栅门轨道的结构设计284.2.2栅门轨道的强度校核304.3支撑臂的设计314.4
10、其他配件的设计324.3.1内外定径圈的设计324.3.1梭子的设计324.3.1推梭器的设计334.5建模与仿真334.6本章小结34第5章送经机构的设计355.1功能分析355.2送经机构的设计355.2.2送经机构流程设计355.2.1送经机构结构设计355.3弹簧的设计365.3.1弹簧类型的设计365.3.2弹簧参数的设计365.3.3弹簧设计的校核375.3其他配件的设计385.3.1支撑架的设计385.3.2防油组件的设计385.4建模与仿真395.5本章小结39第6章传动装置的设计416.1带轮的设计416.1.1传动方式的选择416.1.2电动机的选择416.1.3带轮参数的
11、设计416.2主轴的设计466.2.1主轴的设计466.2.1主轴的校核476.2.3底座螺栓的校核486.3建模与仿真496.4本章小结49结论50参考文献51致谢54第1章 绪论纺织机械包括把天然纤维或化学纤维加工成为纺织品所需要的各种机械设备。纺织机械包括有梭织机和无梭织机，圆织机属于有梭织机。随着国内外蔬果包装、米面化料、消防水袋和篷布帆布的需求增加，圆织机的结构研究、优化设计，高质、高效地生产三维织物更加重要。除了要适应国内纺织工业发展的需要，还要力求多出口，多创汇。1.1 圆织机国内外发展现状与趋势1.1.1 国内现状和趋势上世纪七十年代末，我国引进了四梭圆织机用于聚丙烯编织袋的生
12、产。从八十年代中期开始，浙江、江苏等地先后研制成功国产四梭圆织机并大批量投放市场，为我国塑料编织业的发展做出很大贡献1。但随着人们物质文化需要的日益增长，四梭机的各种技术性能已不能满足人们快节奏的需求，如何以更低的制造成本更高效地生产出理想的三维织物，这就是无数科技工作者孜孜不倦的追求。“小六梭”圆织机研制热潮在国内兴起并取得可喜的成果，充分证明我国许多科技工作者能够与日俱进，并做出重大贡献。1、“小六梭”圆织机研制兴起上世纪八十年代初，浙江、江苏许多科技工作者对引进的四梭圆织机进行研究、改进2。一方面提高了四梭圆织机的工作转速；另方面大幅度降低了制造成本，使其具有价廉物美的突出优点，从而促进
13、了我国塑编业的迅猛发展。在四梭圆织机的整个研制、生产、使用中，许多科技工作者很快发现四圆织梭机的固有缺陷，即高能耗、高噪音、高维修率和低效率。研究圆织机，最为重要的因素是效率，提高效率是研究圆织机的核心问题。四梭圆织机的提速受到若干因素影响。其中最主要的原因是梭轮辗压经丝运转，经丝在穿越上、下门圈时，经丝是被夹在梭子运动轨道和梭子中间，一方面受提升牵引力作用和受梭子的离心力辗压作用，另一方面受到上、下门圈对梭子离心力的反作用力产生的摩擦力和梭子运动的切向惯性的剪切力作用3。在这几种力的交变合力的作用下，达到一定转速后，经纱经受不住反复揉搓，会起毛、裂丝、劈丝直到断丝，无法正常运行。因此，四梭圆
14、织机目前使用的最高转速是140转/分左右，已无法继续提速，如果在结构上有新的创新，提速还是有可能的4。而更多的科技工作者是寻找另一种方法，即对增加梭子数量的方式进行了研究。其中，我国山东双华公司的王滨等人首先研制成功并推出小六梭圆织机，引起国内许多专家的反响，也带来了一股研制各种小六梭圆织机的热潮5。2、“小六梭”圆织机发展趋势小六梭圆织机较之四梭机有一个共同的优点就是每转一圈可增加二根纬丝，明显提高工作效率，即使是综带式栅门轨道小六梭圆织机转速只有110转/分，比之150转/分的四梭圆织机编织效率也有所增加6。在同样转速下的小六梭圆织机和四梭圆织机的单机电耗比较，在实践过程中，对比同机型的单
15、机两者的电耗相同7。也就是说，同样转速下的小六梭机比四梭机万米电耗可节约40以上，从这两个意义上讲，小六梭圆织机替代四梭圆织机是历史的必然8。同时，加快小六梭圆织机的主轴转速是提高小六梭圆织机效率的重要因素。因此，圆织机结构的优化设计是推动“小六梭”圆织机的主要动力。1.2.2 国外现状与趋势国际纺织机械博览会见证了圆织机的历史，它记载了在国际纺织机械领域里圆织机的应运而生、方兴未艾到直上青云。管中窥豹，可见一斑，从第八届博览会上六梭圆织机的首次亮相追溯到第四届博览会上雏形圆织机的提出，千万科技工作者的孜孜以求让我们看到了圆织机在国际领域里的可喜成果。近年来，无梭轮圆织机的提出打破了在若干年来
16、四轮梭圆织机居于主导的宁静，其研制、试验与投产开拓了圆织机研究的新领域。然而，六梭圆织机的研制成功仅仅可以作为圆织机发展的里程碑，远远不是圆织机告罄的终点站。放眼国外各类纺织机械尤其圆织机的研制与发展，尽管每次结构的优化都带来了圆织机效率上飞跃式的提高，但是这些结构创新又带来了润滑、维修和织物质量上新的问题。MTK-200型圆织机是国外研制的一个突破，然而被动送经装置却引起了经纱张力极大波动9；SA-21型圆织机改被动送经为主动送经，张力波动的解决却带来了生产成本和维修费用的提高10；GBR-48型圆织机似乎得到了理论上的完美无缺，生产工人却在实践中给出了高频的飞梭现象的反馈11。其中原因亟待
17、研究者的探究和解决，也是设计、优化和检测圆织机的重要参考。1.3设计的目的及意义圆织机设备既可以用于民用，也可以用于军用。在民用方面，圆织机主要用于生产蔬果包装、米面化料包装、消防水袋和篷布帆布。在军事方面，圆织机主要用于生产火药包装等军事包装。随着各国间军事交流日益频繁，由圆织机生产火药包装织带需求不断增加，对圆织机的要求也越来越高12。 目前，整个圆织机技术水平相对落后，其织物质量也不能完全满足需要。从圆织机结构上看，机械成分多，传动路线长，技术含量低，操作和控制需要手工，工作环境恶劣，所以研究圆织机对于提高机器的机电自动化水平，改善工作环境，提高生产效率有很大的帮助13。从产生的经济效益
18、上看，由于它在军事和民用方面都可以得到广泛的应用，需求量大，产生的经济效果可观14。圆织机属于有梭织机类型，与普通有梭织机相比，可以实现低速高产。普通有梭织机属于单段单纬类，有效引纬时间占织机主轴一半回转时间的左右，但是圆织机在主轴的每一个回转中，可以连续有效地进行引纬，同时采用了六把梭子，使织机在连续引纬的情况下同时布下六根纬纱，这样就获得了低速高产的效果。在织机速度和幅度相同的情况下，连续引纬的圆织机在主轴每一个回转中引入的纬纱长度为普通织机的二倍以上，其理论生产能力约为普通织机的2倍。由于梭子作连续回转运动，避免了普通织机投梭、打纬时发出的很大噪音和振动，使织机物料消耗降低，噪音减少。在
19、制织袋织物时，可以省去在普通织机上制织和缝接的工序，以提高袋织物生产的劳动生产率，也提高了三维袋织物的使用寿命。与同类型的圆织机相比，具有结构简单、操作简便等特点。传统的圆织机采用纯机械式的传动，快慢速控制离合器控制、物料的进给靠手工操作，送经机构的经线和卷取机构的织带张力波动大，机械自动化程度低、噪声大、工作环境危险。普遍存在机器结构复杂、体积庞大、传动线路长、操作不方便、自动化程度低和配件多15。本设计主要解决三大问题：1、经纬纱排列不匀。尽管圆织机在改善经纱排列不匀上采取了一系列措施，如增加导箱数。但是，圆织机在实际制织时上机张力较小。因此，在形成织物时，经纬纱排列显得不够均匀，占地面积
20、大，约为普通有梭织机的2倍16。纬纱虽然采用辊子卷装，但不能自动换纬，纬纱用完后需人工补纬。因此生产效率较低，目前只能制织粗支平纹织物，而且要求纱线强力较高。综上所述，尽管从织机设计原理上来看比较先进，具有低速高产等特点，是一种提高劳动生产率的有效途径，对新型织机的设计和有梭织机发展与改造提供有益的参考，但是这种圆织机产品质量品种适应性和补纬等方面还存在一些问题，须完善经纱张力调整的机构。2、经纱张力波动。圆织机由于具有独特的设计结构和高效的生产效率，不需整经和卷纬工序的前纺准备，直接使用纱筒就能进行编织生产，所以它被广泛用于加工塑料纺织品和高强度经纱纺织品17。然而在生产高强度的重型编织布时
21、，却出现了经丝张力严重影响生产的问题。产生的现象在生产重型塑料编织产品时，一般都是采用纤度较高的经纱作为圆织机用丝。其丝的生产由于厚度比普通丝要厚得多，所以收卷成丝筒下机后，丝筒表层的丝圈回松性较大，当把丝筒插在圆织机的经筒架中的经筒盘轴上后，丝筒表层上卷绕的丝圈极易松弹散乱塌落，出现丝筒丝圈散落的现象，造成圆织机开不成机18。此种现象虽经机台操作人员耐心细致地清理排除后，可继续开机，但织造时另一种严重的现象又发生了，即经丝在织造区域内，被梭子带动偏离正常位置，出现布面经丝排列既不规则，又不紧密，还起皱折等不良现象。这些现象不仅影响了生产效率，更重要的是使生产出来的编织产品大多数都成了废次品，
22、严重地影响到企业的经济效益乃至企业的生死存亡19。3、经纱碾压过大。在传统的设计当中，研究发现，经纱在生产过程中受到一定的正压力挤压，这对经纱不会产生破坏性的作用，然而经纱的一面在梭子产生的离心力和轨道反力的正压力挤压作用下，侧面在推梭力和梭子轨道的摩擦力所产生的剪切力作用下，经纱被反复揉搓，便会起毛、劈丝、强度降低，最后断裂。若果说普通四梭圆织机在四把梭子下面的16个梭轮的碾压下尚不至于断丝，然而把普通的四梭圆织机改为小六梭圆织机后，如果梭子和轨道不进行改造，此时在六把锁子24个梭轮的碾压下，经纱断丝的几率就会增加。如果再提高转速，断丝的几率就会更高。1.4设计主要内容圆织机的主要机构有开口
23、机构、送经机构、引纬机构、卷取机构，其中开口机构、送经机构和引纬机构是圆织机的主机机构。开口机构：开口机构完成内外层综框对均匀分布的经纱进行奇偶交替分层。综框将沿主机均布的经纱以奇偶分为上下两层并交替变化，同时形成六个梭口供六把梭子同时布下六根纬纱。设计采用凸轮结构实现开口运动，拟采用双槽线大凸轮和摆臂式小凸轮并对两种凸轮结构进行评价与决策。送经机构：送经机构完成四次整经，保证经纱沿主机均匀分布并且有效调整经纱张力使整个织造过程中经纱张力波动较小。送经机构主要有三种类型：积极式送经、调节式送经和被动式送经，设计拟采用调节式送经。调节式送经通常织轴是由传动机构传动，需要送经时织轴主轴回转，经纱送
24、织轴上推出，而织轴回转量的多少有当时的经纱张力状态决定，由张力调节装置来控制。在本设计中，将送经机构分为两个部分。一个部分完成经纱的均匀分布；另一部分完成张力调节，由跳杆和弹簧完成。引纬机构：当经纱由开口机构控制形成梭口之后，纬纱就要通过梭子等载纬器引入梭口，完成与经纱交织形成织物，控制载纬器运动的机构称为圆织机的引纬机构。对引纬的工艺要求：要与开口、卷取配合协调；引纬运动平稳准确，引纬机构安全可靠；适应性要好；动力和物料消耗少，维护费用低；纬纱品种适应广；纬纱张力易于控制，纬纱断头率低，有利于提高织物质量；操作方便，自动化程度高；冲击小，噪声低，环保性好。卷取机构：织物在织口处形成以后，必须
25、不断地将织好的织物及时引离织口并卷绕到卷布辊上，才能保证织造过程继续进行。将织物有规律地引离织口，并卷到卷布辊上的运动，称为卷取运动，用卷取机构来完成卷取运动。对卷取机构的要求：机构简单坚固，动作灵活准确，调节方便；能随不同织物的要求而变化纬密；附带有能随意卷进或退回织物的装置及因缺纬停车时的防稀弄装置；卷装良好，并有一定的卷装容量20。在圆织机的各项设计内容中，论文将着重论述圆织机主机的结构设计，即送经机构、开口机构和送经机构。其中，开口机构是设计的核心，也是其余机构设计参数确定的主要依据。因此，论文不以经纬纱织造过程进行布局，而将以总体设计、开口机构设计、引纬机构设计、送经机构设计和传动装
26、置的设计共六章进行撰写。在各个机构的设计中，从功能分析、运动分析入手，拟定工艺流程，从而确定结构设计方案。在结构设计方案确定后，以材料力学或有限元的方式校核刚度和强度，以UG软件建模和运动仿真验证设计的可行性。第2章总体设计2.1设计指标本设计为年产500万600万条袋生产线配置，对于每台圆织机主机其主要技术参数如表2.1所示：表2.1 圆织机主要技术参数表技术参数参数值梭子数6把袋布折径500700mm经纱数600根纬线密度1015根/英寸主机转速150r/min主机功率4 kW织速100125m/h整机重量2t2.2设计分析根据圆织机主要技术参数，由于梭子数为6把，该机为六梭型圆织机；由于
27、袋布折径为500700mm，该机为小型圆织机，因此本设计为小六梭圆织机。2.2.1功能分析站在设计方法学的角度上，在明确设计任务之后可采用抽象法和黑箱法对总功能进行分析。抽象法是略去次要的特殊部分，突出技术系统主要的、一般的功能、要求和限制条件，这样才能抓住问题的核心和任务本质；黑箱法是指一些复杂的系统或问题，人们难以快速认识、模拟和控制，犹如一个不透明、不知其内部结构的黑箱21。其基本原则是不打开黑箱而利用外部观测，通过分析黑箱和周围环境的信息联系，了解其功能特性，进一步寻求其内部结构的方法22。为此，本设计采用黑箱法中的孤立法对圆织机的结构进行设计，如图2.1所示：图2.1 黑箱法图示 将
28、黑箱孤立，根据输入和输出知黑箱需完成经纬纱的交织并形成“圆形”纬纱。用功能树的方式将功能分解：由机构一实现经纱的奇偶分层并交错运动即开口机构；由机构二引入纬纱实现经纬交织形成织物并对织物定型即引纬机构；由机构三将筒子架上纱轴的引线引入主机实现圆周均布并调整张力即送经机构。圆织机属于多段多纬类的一种织机，它与普通的有梭织机相比，在开口、引纬、打纬等方面都有所不同。普遍有梭织机一般只形成一个梭口，并由一个梭子作往复直线运动而引入单根纬纱，因此它是属于单段单纬类。但在圆织机上，沿着圆周均匀分布的经纱被分成好几段，而织机在主轴一个回转中，同时形成几个梭口，并由几把梭子作匀速圆周运动引入多根纬纱。圆织机
29、上的经纱被六个开口装置分成段，每个段上的经纱随着两个相隔180的梭子的圆周运动而顺序进行开口。因此，该织机在主轴回转的每一个瞬时，同时形成两个梭口，由两把梭子引入每一个梭口的纬纱，由内外定径圈定型，最后形成圆筒形织物。经纱自织轴上引出，经过四次整经使经纱沿着圆周均匀排列，再通过跳杆组件调节张力。然后，经纱穿过上下综框。由于综框的运动形成了梭口，使垂直排列在静止箱上的梭子通过梭口而引入纬纱。织成的圆筒形织物向上卷取，经卷取机构卷到布轴上23。2.2.2流程分析筒形织物的织造过程如图2.2所示：经纱从卷筒抽出在纱架上第一次整经以保证每层经纱的平整，在进入主机前第二次整经以保证各层纱架上的经纱有序进
30、入主机，第三次整经保证经纱均匀规律的分布在主机上，第四次整经以控制各个经纱张力的大小进行张力补偿和断经检测，由内外层综框对均匀分布的经纱进行奇偶交替分层为纬纱的引入做准备，由推梭器驱动梭子引入纬纱，由定径环控制织物直径的大小，织物经过两次卷取形成最后的成品。图2.2 织造过程图 2.3设计方案根据功能分析与流程分析，设计采用送经机构完成四次整经、采用开口机构完成开交过程、采用引纬机构完成经纬交织、采用其他配件完成卷取及相关部件的控制。2.3.1送经机构送经机构完成四次整经，保证经纱沿主机均匀分布并且有效调整经纱张力使整个织造过程中经纱张力波动较小。在织造过程中，随着织物被引离织口，织轴上应送出
31、相应长度和一定应力的经纱，才能使织造工艺正常进行。这种将经纱不断送向织机前方以保证上机张力稳定不变的运动，称为送经运动。完成送经运动是由送经机构担当的。2.3.2开口机构开口机构完成内外层综框对均匀分布的经纱进行奇偶交替分层。综框将沿主机均布的经纱以奇偶分为上下两层并交替变化，同时形成六个梭口供六把梭子同时布下六根纬纱。设计采用凸轮结构实现开口运动，拟采用双槽线大凸轮和摆臂式小凸轮并对两种凸轮结构进行评价与决策。开口机构主要由凸轮、综框、综杆、导向杆、上下滑块和防油组件组成。2.3.3引纬机构当经纱由开口机构控制形成梭口之后，纬纱就要通过梭子等载纬器引入梭口，完成与经纱交织形成织物，控制载纬器
32、运动的机构成为圆织机的引纬机构。对引纬的工艺要求：要与开口、卷取配合协调；引纬运动平稳准确，引纬机构安全可靠；适应性要好；动力和物料消耗少，维护费用低；纬纱品种适应广；纬纱张力易于控制，纬纱断头率低，有利于提高织物质量；操作方便，自动化程度高；冲击小，噪声低，环保性好。2.3.4其他配件卷取机构：织物在织口处形成以后，必须不断地将织好的织物及时引离织口并卷绕到卷布辊上，才能保证织造过程继续进行。将织物有规律地引离织口，并卷到卷布辊上的运动，称为卷曲运动，用卷取机构来完成卷取运动。对卷取机构的要求：机构简单坚固，动作灵活准确，调节方便；能随不同织物的要求而变化纬密；附带有能随意卷进或退回织物的装
33、置及因缺纬停车时的防稀弄装置；卷装良好，并有一定的卷装容量。自停装置：该机具有经纱和纬纱断头自停装置、光电探纬自停等装置。当经纱断头时，断经纱与邻经纱搅乱并拖动转子偏转，使微型开关作用，织机立即停车。当机器正常工作时候，纬纱探头不被纬纱遮挡。当发生断头时，纬纱探知被纬纱挡住，纬纱探知由于离心力的作用而伸出经纱外，探知后端接触微型开关，使织机停车。通过自停装置可以避免梭子撞断纱线或破坏成型织物。光电探纬自停装置采用反射式，光源与接收器同在一体。当纬纱用完时，光照射至纬管根部的反射体，并反射入接收器，发出讯号令织机迅速停车。2.3设计参数2.3.1经纱张力分析经纱张力决定了织物的质量以及断纱概率。
34、过大的经纱张力会使织物的回松性严重，提高了梭子撞断经纱的概率；过小的经纱张力会使织物无法定型，无法保证均匀的经纬纱分布，同时提高了配件挂线的概率。经纱张力变化是开口设计的主要受制约因素，因此从对经纱张力的分析开始对综框及综杆设计。由于开综运动会强行使经纱形成梭口而使得经纱造成较大形变，因此开综运动的梭口是对张力分析的主要设计依据。开口过程中，经纱受到拉伸、摩擦（经纱与综丝、经纱与分形圈，经纱与经纱）和弯曲（在综眼处）等机械作用，容易引起断头。拉伸变形越大，经纱断头越多。若不考虑送经和织物卷取过程的影响，开口过程中，上、下层经纱的拉伸变形1、2，可根据梭口的几何形状求得。通过梭口各参量的几何关系
35、可得到开口高度、内外综框间距和内综框与栅门轨道距离对拉伸变形的影响。如图2.3所示：图2.3 梭口示意图 1、上层经纱变形量： （2.1） （2.2）为寻求开综高度、综框间距及内定径圈位置对上层经纱变形量的影响，分别对三者求偏导数：2、下层经纱变形量： （2.3） （2.4）为寻求开综高度、综框间距及内定径圈位置对上层经纱变形量的影响，分别对三者求偏导数：从以上分析分别作出斜率变化曲线，如图2.4所示：注：(a)系列1：L取10；系列2：L取20（b）系列1：H取15；系列2：H取5图2.4 开口高度H和综框间距L对影响示意图影响经纱拉伸变形的参数是梭口高度、梭口后部深度及后梁高度：1、梭口高
36、度对拉伸变形的影响经纱变形几乎与梭口高度的成正比，在快速变形条件下，经纱的伸长量同引起伸长变形的外力成正比，即梭口高度的少量增加会引起经纱张力的明显增大。因此，在保证纬纱顺利通过梭口的前提下，梭口高度应越小越好。梭口后部深度增加时，拉伸变形减小；反之，拉伸变形增大，这一因素在生产实际中视加工纱线原料和所织制织物的不同而灵活掌握。例如，由于经纱强力小，通常把圆织机的梭口后部深度放大24。又如，在织造高密织物时，可将梭口后部深度缩短，通过增加经纱的拉伸变形和张力使梭口得以开清。2、后梁高低与拉伸变形后梁高低将对梭口上下层经纱张力的差值产生影响，该影响可以通过以下三种情况来加以考察：后梁位于经直线之
37、上时：此时，上下层经纱张力相等，形成等张力梭口。后梁位于经直线上方时：此时，下层经纱的张力大于上层经纱，形成不等张力梭口。上、下层经纱张力差值将随后梁、经停架的上抬而增大。后梁位于经直线下方时：此时，下层经纱的张力小于上层经纱，形成不等张力梭口，但这种不等张力梭口在实际生产中不能应用。对于L2则主要取决于内定径圈的外径即织物的折径的要求，根据配置单知生产要求最大折径不超过700，由此也已限定了L2，因此L2可作为常数值参与对开口机构的设计。2.3.2生产工况分析综框将沿主机均布的经纱以奇偶分为上下两层并交替变化，同时形成六个梭口供六把梭子同时布下六根纬纱。在此过程中，必须保证梭子可以正常的通过
38、、综框可以正常的交替变化、梭子有足够的载纱量。为此，须对开口高度、梭子间距、经纱开口角度和经纱变化角度参数进行设计。开口参数设计就生产工况而言主要有三个设计原则：设计原则之一是经纱开口高度不得小于梭子外面护圈上下之间的距离。在梭子实际运行时，只靠开口高度，梭子是无法穿越经纱开口的，它凭借梭子外面的护圈，把经纱开口撑大。但是，撑大的程度是有限的，撑大的高度不得大于开口高度，方式在跳杆和护圈之间的经纱形成下坠，梭子底板挂断经纱，或经纱不规则的跳动时，梭子尖端把经纱撞断。特别是小六梭圆织机，经纱开口变化速率加快后，梭子艰巨减少后，没有足够的开口高度，更容易发生经纱不规则跳动，梭子撞断经纱的情况。设计
39、原则之二是在允许的范围内尽量降低开口高度。开口高度设计圆织机凸轮曲线爬升高度问题，爬升高度越高，带动综杆升降时消耗的功率越大，机器震动越大。特别是对于小六梭圆织机来讲，在给定直径的有效圆周范围内，凸轮要升降各3次，降低爬升高度是非常有利的，不仅降低电机功率，而且使跟随凸轮曲线上下运动的滑块运转平稳，降低它的磨损。设计原则之三是不要为了降低开口高度而降低梭子内经纱锭的直径。特别是对于小六梭圆织机和提速后的圆织机，以免给用户造成频繁更换经纱锭，增加停机时间，相当于减少产量的后患。梭子间距决定梭子之间可容纳的综框数量，经纱开口角度影响纱轴的最大容纱量。经纱变化角度影响梭子是否可顺利通过变化的经纱梭口
40、而不发生撞纱现象。且影响在护圈撑开处经纱张力的变化。其中开口高度和梭子间距将直接作用凸轮槽线的设计。1、 开口高度开口高度影响梭口大小，开口高度涉及圆织机凸轮曲线爬升高度问题，爬升高度越高，带动综杆升降时消耗的功率越大，机器震动越大。特别是对于小六梭圆织机来讲，在给定直径的有效圆周范围内，凸轮要升降各3次，降低爬升高度是非常有利的，不仅降低电机功率，而且使跟随凸轮曲线上下运动的滑块运转平稳，降低它的磨损。由经验公式得最小的开口高度为： （2.5）式中Q纱轴直径；q梭子护圈直径；b间隙，取8mm。对于直径为90mm的纬纱轴、梭子护圈为6mm，计算得到最小的开口高度为118mm。2、开口角度开口角
41、度是确定给定梭子轨道直径后，最大编织幅宽和开口高度的关系，梭子内能安装纱线轴的最大直径尺寸和最大编织幅宽的关系。如果梭子形状和梭子护圈设计合理，可以获得最大的编织幅宽和最小的开口高度。开口角度随着尺码环直径的增大而增大，随着梭子增大而减小。设计只主要考虑给定轨道直径后，最大尺码环时，上下最大开口高度时，开口的上下经纱是否完全包容纱线轴。设计合适的梭子护圈位置是防止纬纱轴是否撞到开口经纱的有效方法。开口角度计算公式： （2.6）式中D梭子轨道直径；d纱轴直径；H为梭轮与护圈间距。通过以上式子可知：编织幅宽越宽，尺码环直径越大，开口角度越大，而梭子能容纳的纬纱轴直径越小，开口角度主要影响纬纱轴的直
42、径。3、梭子间距梭子间距是指在圆织机内，梭子在它的轨道圆周上，两把梭子头与尾之间的直线距离。梭子的长短和轨道的直径有下列几何关系： （2.7）式中K梭子长度梭子间距是决定梭子能否正常穿越交替变化的经纱开口而不撞断经纱的关键尺寸，也是设计凸轮曲线的关键尺寸和确定综杆数量的关键尺寸。4、经纱变化角度公称经纱变化角度是指给定开口高度和梭子间距（梭子头尖和尾根之间的距离）时经纱变化的角度： （2.8）公称经纱变化角度与梭子形状无关，开口时梭子间经纱变化角度涉及到梭子运转时候能否撞到经纱、是否会撞断经纱的问题。梭子间经纱的变化角度与经纱开口高度和梭子间距有关。2.3.3参数的确定通过经纱张力分析，主要得
43、到各参数对经纱张力的影响趋势；通过生产工况的分析，将设计的生产条件，如纱轴的直径、梭子的结构和尺寸等纳入设计因素，最后得到开口的设计参数，如表2.2所示：表2.2参数设计表参数尺寸（mm）开口高度120内外综框间距25最大深度260265内综框与栅门轨道距离352.4建模及仿真为了保证整体设计中各个机构的协同运作，以UG软件建模和仿真两大模块进行圆织机模型的建立和运动的模拟，并由3Dmax进行渲染和贴图。通过建模和仿真，验证了总体设计的可行性，能够实现圆织机的基本功能。圆织机主机建模中，为了便于结构的展示，将中圈、中圈隔板及部分机架的材质调整为10%透明度，如图2.5所示：传动装置开口机构送经
44、机构引纬机构图2.5 圆织机模型图2.5本章小结本章设计主要是明确设计任务、总功能分析、总功能分解和寻求功能元的解。首先，对设计任务的明确是从配置单出发，继而明确圆织机主机的主要设计指标；对总功能的分析是采取黑箱法孤立黑箱，继而明确黑箱在整个系统中的性能和特征；对总功能的分解是采取功能树的方式，继而将总功能分解为由机构实现的基本功能单元；对功能元解的寻求是从基本的机构出发，继而将整个圆织机的设计落实到各个机构的设计。其次，进行参数的设计，将配置单及主要参数作为已知量进行次级参数的确定。根据经纱张力分析和生产工况分析确定梭口的主要参数，梭口参数的确定是开口机构、引纬机构参数的基本依据。最后，以U
45、G软件建模和仿真两大模块进行圆织机模型的建立和运动的模拟，并由3Dmax进行渲染和贴图，以保证整体设计中各个机构的协同运作。第3章开口机构的设计3.1功能分析内外层综框对均匀分布的经纱进行奇偶交替分层由开口机构实现。综框将沿主机均布的经纱以奇偶分为上下两层并交替变化，同时形成六个梭口供六把梭子同时布下六根纬纱。机构需完成开交运动，即机构需完成周期性带动综框运动同时形成六个梭口，在两个梭子之间完成开交过程，有足够的开交高度以保证梭子正常通过梭口。低副机构一般只能近似地实现给定运动规律，而且设计较为复杂。当从动件的位移、速度和加速度必须严格按照预定规律变化，尤其当原动件作连续运动而从动件必须作间歇
46、运动时，则以采用凸轮机构最为简便25。凸轮机构一般由凸轮、从动件、机架三个构件组成。按照凸轮的形状分可将其分为：盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。按照从动件的类型可将其分为：尖底从动件、滚子从动件和平底从动件26。按照凸轮与其从动件维持高副接触的方式可见其分为：力锁合和几何锁合。3.2凸轮的设计从工作原理上看，开口装置有两大类型：双槽线大凸轮圆织机和摆臂式小凸轮圆织机。以下分别对两种类型进行比对分析：3.2.1双槽线大凸轮的设计根据开口结构的分析，若凸轮采取双槽曲面滑道形式，需均布30组滑块，每组滑块在双凹槽滑道运动的升降距离是120mm。选择圆柱、滚子从动件、几何锁合空间凸轮。双摆杆采用的是曲柄滑块机构，e不为0，即为偏置曲柄滑块机构。同时选择两组综框，上下综框分别有上下综杆带动。槽线的设计：所设计织机为小六梭圆织机，六把梭子同时布下六根纬纱，即需同时形成六个开交区。根据综框的运动要求，槽线应满足综平过渡时间尽可能短以降低对梭子的设计要求，力冲击尽可能小以降低对滑块和线槽的磨损。综合以上两点选取几种典型曲线进行分析：为使开口机构同时形成六个梭口，凸轮的槽线形式应设计为平
