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目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 課題來(lái)源 2
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3
1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 3
1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 4
1.4 本課題的目的與意義 4
2 自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)取落綿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路 6
2.1自動(dòng)化絹紡圓梳總設(shè)計(jì)思路 6
2.2自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路 8
2.2.1 傳統(tǒng)取落綿機(jī)構(gòu) 8
2.2.2 自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu) 9
3 基于SolidWorks的自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 11
3.1曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 12
3.2滑塊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 13
3.3勾綿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 14
3.4機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 15
3.4.1 帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 15
3.4.2 齒輪傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 17
3.5 自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì) 18
3.5.1 功能分析 18
3.5.2 硬件設(shè)備 18
3.5.3 控制實(shí)現(xiàn) 19
4 基于ADAMS的動(dòng)力學(xué)仿真及分析 22
4.1 動(dòng)力學(xué)仿真 22
4.2 動(dòng)羅拉運(yùn)動(dòng)仿真分析 23
4.3 曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真分析 25
4.4勾綿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析 26
5 總結(jié) 28
參考文獻(xiàn) 29
致謝 30
29
摘要
絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)取落綿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
摘 要
絹紡圓梳工藝是一種現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外較成熟的制綿工藝，它是用圓梳機(jī)對(duì)精干綿進(jìn)行多次梳理，從中分級(jí)逐道提取精綿的一種工藝方法。在工藝過(guò)程中，圓梳制綿階段會(huì)產(chǎn)生大量短纖維的落綿，其纖維仍具有天然絲的優(yōu)良特性,這是一個(gè)數(shù)量可觀的天然資源。
本課題以傳統(tǒng)的人工取落綿操作為參考，將針板作為落綿的載體，結(jié)合曲柄擺桿機(jī)構(gòu)、四桿機(jī)構(gòu)完善自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)梳理滾筒上落綿的自動(dòng)取出，從而降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
本論文的主要研究工作和優(yōu)化成果如下：
1.機(jī)身兩側(cè)設(shè)置一組曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)，兩側(cè)曲柄通過(guò)軸連接，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)曲柄對(duì)動(dòng)羅拉的同步推動(dòng)，方便勾綿機(jī)構(gòu)進(jìn)入使得勾取落綿更加順利；
2.將帶動(dòng)勾綿機(jī)構(gòu)的偏置滑塊機(jī)構(gòu)由原來(lái)的單滾子結(jié)構(gòu)改為雙滾子結(jié)構(gòu)，使該滑塊機(jī)構(gòu)在滑槽平穩(wěn)過(guò)渡，保證勾綿動(dòng)作的穩(wěn)定運(yùn)行；
3.優(yōu)化勾綿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于落綿與針板分離，提高取落綿效率。
4.優(yōu)化自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)中的的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)，保證機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)運(yùn)行及落綿的順利取出。
關(guān)鍵詞：絹紡；圓梳工藝；取落綿；自動(dòng)化；SolidWorks；Adams
Abstract
The Optimization Design of Silk Noil Picking Mechanism for the Automatic Production Line of the Silk Spinning and Combing
Abstract
The silk spinning process is a mature process at present and abroad, it is a process method to extract the fine silk by means of the comb machine. During the process, a large number of short fibers will be produced in the round carding stage. The fibers still have the excellent properties of natural silk, which is a considerable natural resource.
Taking the traditional artificial silk noil operation for reference and the needle plate as the carrier of silk noil, this project improves the automatic silk noil picking mechanism by combining with crank lever mechanism and four-bar mechanism. The purpose of this project is to realize the automatic removal of the noil of the roller, so as to reduce the labor intensity and increase the efficiency of labor production.
The main research work and optimization results of this paper are as follows:
1. A set of crank slider rocker mechanism is set up on both sides of the fuselage, and both sides of the crank are connected through the axis. The synchronous driving of two sides crank to the movable roller can be realized to facilitate the insertion of the noil hook device so as to make the hooking down more smoothly.
2. The connecting rod device of the hook is changed from the original single roller structure to the double roller structure, which makes the connecting rod device transition smoothly in the slideway so as to ensure the stable operation of the hook movement.
3. The design of the hook mechanism is optimized so as to separate noil from the needle plate and improve the efficiency of picking up and dropping the noil.
4. The mechanical transmission design of the automatic silk noil picking mechanism is optimized to ensure the smooth running of the mechanism and the smooth removal of the noil.
Key words: Silk spinning; Circular comb technology; Automation; Removal of the flooring mechanism; SolidWorks; Adams
第1章 緒論
1 緒論
1.1 課題背景
絹紡指的是一種紡紗工藝過(guò)程，它可以將瑕疵繭、廢絲加工成紗線(xiàn)。我國(guó)傳統(tǒng)的絹紡圓梳工藝流程如圖1.1.1所示，主要分以下三步進(jìn)行：第一步，原料精煉，即去除原料中的絲膠、油脂等雜質(zhì)，制成精干綿；第二步，圓梳制綿，即把纖維細(xì)長(zhǎng)且易纏結(jié)的精干綿制成有一定長(zhǎng)度適于紡絲的精綿；第三步，紡紗成絲，即將經(jīng)圓梳工藝制成的精綿紡織成質(zhì)地柔軟的絹絲[1]。
圖1.1.1 傳統(tǒng)絹紡圓梳工藝流程圖
在圓梳工藝流程中，圓梳制綿階段會(huì)產(chǎn)生大量短纖維的落綿，其纖維仍具有天然絲的優(yōu)良特性,這是一個(gè)數(shù)量可觀的天然資源。雖然其中含有大量的纏結(jié)塊束和蛹屑、綿粒、草屑等雜質(zhì)，但是可以運(yùn)用紡紗新工藝將落綿用于生產(chǎn)桑蠶氣流紡細(xì)絲以及氣流紡納絲牛仔綢新產(chǎn)品[2][3][4]。
現(xiàn)階段我國(guó)絹紡行業(yè)的生產(chǎn)工藝流程基本上是半機(jī)械化、半手工操作，面臨著手工操作多、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)流程長(zhǎng)、加工費(fèi)用高等發(fā)展困境[5]。目前我國(guó)絹紡企業(yè)所使用的制綿設(shè)備多為國(guó)產(chǎn)，所用的梳綿工藝基本上都是上世紀(jì)七八十年代從國(guó)外引進(jìn)的技術(shù)，而造成這種現(xiàn)象的原因主要是絹紡行業(yè)相對(duì)于綿紡行業(yè)規(guī)模較小，很多企業(yè)不愿意投入大量資金對(duì)絹紡生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行改造。
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們生活品質(zhì)的改善，可以預(yù)知未來(lái)市場(chǎng)對(duì)絹絲及其相關(guān)制品的需求量仍將持續(xù)增加，絹絲相關(guān)制品市場(chǎng)前景十分美好[6]。我國(guó)“十三五規(guī)劃發(fā)展綱要”中明確提出要推進(jìn)紡織智能制造，加強(qiáng)自動(dòng)化、智能化紡織裝備開(kāi)發(fā)，促進(jìn)傳統(tǒng)紡織工業(yè)的轉(zhuǎn)型，將我國(guó)由紡織大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)榧徔棌?qiáng)國(guó)，
因此產(chǎn)業(yè)升級(jí)迫在眉睫，而首當(dāng)其沖的就是對(duì)其生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)化改造。
1.2 課題來(lái)源
本課題是江蘇南通富有絹紡織有限公司生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化改造項(xiàng)目的一部分。
公司現(xiàn)階段仍以傳統(tǒng)圓梳工藝為主，以繅絲為原料，其生產(chǎn)工藝流程有以下幾個(gè)步驟：
（1）將繅絲浸泡在化學(xué)藥劑中，去除其中的部分絲膠、油脂等雜質(zhì)；
（2）對(duì)浸泡過(guò)的繅絲加熱，去除上面大部分絲膠、油脂等雜質(zhì)；
（3）將纖維上殘存的化學(xué)藥劑和懸浮物等雜質(zhì)用水沖洗干凈，再脫去水分并將其烘干；
（4）利用紫外燈照射出挑除可以用肉眼看出的顆粒較大的雜質(zhì)；
（5）按照一定標(biāo)準(zhǔn)把初步處理后的綿分成長(zhǎng)度、重量和厚度均勻的小份并將其放入開(kāi)綿機(jī)內(nèi)進(jìn)行開(kāi)綿，清除部分蛹體、蛹屑等雜質(zhì)；
（6）進(jìn)行中切，把開(kāi)綿后的綿切斷成合適的長(zhǎng)度；
（7）進(jìn)行圓梳，除去綿中的短纖維、雜質(zhì)和綿結(jié)，獲得潔凈且纖維梳理伸直平行度高的精綿；
（8）進(jìn)行排綿，剔除精綿中殘存的雜纖維、并絲等物，并將精綿分扯、摺疊成一定寬度的精綿條。
隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的基礎(chǔ)，在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改革及工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化中起到重要作用[6]。該公司為了發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)圓梳工藝的優(yōu)勢(shì)，欲將傳統(tǒng)圓梳工藝與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，對(duì)其現(xiàn)有的絹紡生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)化改造，降低人工成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。
本課題主要是對(duì)傳統(tǒng)的取落綿操作進(jìn)行研究，借助SolidWorks對(duì)原有機(jī)構(gòu)進(jìn)行三維建模，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化改進(jìn)，提出取落綿的自動(dòng)化解決方案，最后利用Adams進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析，確保機(jī)構(gòu)改進(jìn)的可行性及其運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。
圖1.2.1生產(chǎn)工藝流程圖
1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外相對(duì)于國(guó)內(nèi)絹紡業(yè)起步較晚，但在生產(chǎn)設(shè)備改進(jìn)上有較大的進(jìn)展。
日本對(duì)于絹紡行業(yè)的革新主要是在老機(jī)器改造方面 [8]，致力于靠單機(jī)自動(dòng)化來(lái)達(dá)到圓梳自動(dòng)化,但進(jìn)度緩慢,某些改革尚停留在試驗(yàn)階段。與日本不同，意大利開(kāi)始提取長(zhǎng)纖維，用長(zhǎng)綿精梳機(jī)代替普通的圓梳機(jī)，可節(jié)約50%的勞動(dòng)力[9]。此外，非洲國(guó)家對(duì)使用精梳機(jī)前進(jìn)、后退給棉系統(tǒng)的梳條和落棉質(zhì)量進(jìn)行了大量研究，發(fā)現(xiàn)通過(guò)控制過(guò)程中的纖維即通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)器設(shè)置變量可以用來(lái)決定精梳條子的質(zhì)量[10]。
1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)是絲綢的發(fā)源地,中國(guó)絲綢業(yè)對(duì)世界紡織技術(shù)發(fā)展作出的貢獻(xiàn)有目共睹。絹紡織業(yè)作為絲綢業(yè)的重要組成部分,是在棉毛紡織基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的[5]。
1949年后,我國(guó)絹紡業(yè)發(fā)展速度加快,國(guó)內(nèi)開(kāi)始研究和仿制絹紡機(jī)械。在上世紀(jì)七十年代初，我國(guó)嘗試研究圓梳機(jī)、切綿機(jī)的機(jī)械化與自動(dòng)化，但都未取得讓人較為滿(mǎn)意的成果。九十年代初,部分企業(yè)引進(jìn)了自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)等設(shè)備,在一定程度上提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[11]。針對(duì)國(guó)內(nèi)絹紡業(yè)自動(dòng)化程度低的現(xiàn)狀，《絲綢》上對(duì)國(guó)內(nèi)精梳機(jī)器的研究提出了適當(dāng)增加針輥梳理的應(yīng)用、加強(qiáng)絹紡適用的皮輥、皮圈的開(kāi)發(fā)等多種技術(shù)改造的途徑[12]。上海的上棉廿八廠改進(jìn)了吸落棉的方法，創(chuàng)造了一種“一次法”來(lái)滿(mǎn)足高速生產(chǎn)的需要[13]。成都紡織高等院校就綿粒的產(chǎn)生與控制進(jìn)行了研究，在改善梳棉質(zhì)量的問(wèn)題上提出了改善工藝流程的多種方法[14]。然而，在實(shí)現(xiàn)梳棉機(jī)自動(dòng)化的方向上國(guó)內(nèi)研究尚少[15]。
我國(guó)想趕超世界先進(jìn)水平,要有重點(diǎn)的積極采用先進(jìn)的電子技術(shù)改造傳統(tǒng)紡織產(chǎn)業(yè)。絲綢業(yè)只有不斷更新工藝、技術(shù),加快計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、輔助制造等現(xiàn)代化生產(chǎn)管理手段的應(yīng)用,才能確保自身的持續(xù)健康發(fā)展[16]。
1.4 本課題的目的與意義
傳統(tǒng)圓梳機(jī)制綿的優(yōu)勢(shì)主要有以下幾方面：精干綿纖維細(xì)長(zhǎng)，容易纏結(jié)，可以經(jīng)開(kāi)綿、切綿、除雜后，以棒綿形式喂入圓梳機(jī)；經(jīng)圓梳機(jī)梳理后輸出的精綿雜質(zhì)少，纖維伸直平行度好；圓梳機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，購(gòu)入及維護(hù)成本低[4]。
然而，圓梳制綿同樣存在許多缺點(diǎn)：圓梳制綿工藝機(jī)械化程度低，手工操作多，存在很大的安全隱患；圓梳機(jī)的產(chǎn)量和精綿質(zhì)量逐道下降，資源利用率低[15]。
本課題研究取落綿環(huán)節(jié)，原有的工藝是工人在圓梳機(jī)兩邊的滾筒上每隔一段時(shí)間去一次落綿，一道完整的工序要取三次落綿,手工操作多，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)安全性不高。本文主要抓住人工取落綿操作的本質(zhì)，在保證梳綿效果的前提下，側(cè)重進(jìn)行自動(dòng)化絹紡圓梳生產(chǎn)設(shè)備的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際工廠中圓梳環(huán)節(jié)的操作流程，對(duì)原有取落綿裝置的一部分結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)優(yōu)化，自主設(shè)計(jì)出一種能夠在梳理滾筒上自動(dòng)取落綿的機(jī)構(gòu)，并與傳送帶進(jìn)行銜接。
絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)有望填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外絹紡圓梳設(shè)備自動(dòng)化研究空白，亦可為羊毛、棉花等短纖維紡織設(shè)備自動(dòng)化設(shè)計(jì)提供借鑒，為我國(guó)紡織制造業(yè)改革升級(jí)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。
第2章 自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)取落綿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路
2 自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)取落綿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路
2.1自動(dòng)化絹紡圓梳總設(shè)計(jì)思路
傳統(tǒng)的圓梳工藝雖然可以保證梳綿的質(zhì)量，但是現(xiàn)有的圓梳設(shè)備自動(dòng)化程度不高，且近30年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于絹紡圓梳工藝自動(dòng)化方面的改造均無(wú)明顯成效。新型絹紡流水線(xiàn)在對(duì)傳統(tǒng)圓梳工藝充分研究的基礎(chǔ)上提出基于副夾板動(dòng)態(tài)閉環(huán)的設(shè)計(jì)思想，運(yùn)用現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)手段進(jìn)行絹紡圓梳機(jī)構(gòu)自動(dòng)化研究，通過(guò)用兩道圓梳機(jī)分別梳理綿的兩端替代原本用一道圓梳機(jī)同時(shí)梳綿的兩端的工序分散方法設(shè)計(jì)出新型絹紡圓梳工序流程如圖2.1.1所示，主要實(shí)現(xiàn)以下四點(diǎn)功能：
圖2.1.1 新型圓梳工序流程圖
（1）綿的自動(dòng)中切和副夾板自動(dòng)握持綿；
（2）握持綿的副夾板在圓梳機(jī)上的自動(dòng)取放；
（3）梳理滾筒上落綿的自動(dòng)取出；
（4）綿的自動(dòng)傳送和自動(dòng)換向。
圖2.1.2 基于副夾板運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)梳綿系統(tǒng)圖
其具體設(shè)計(jì)思路如下：
如圖2.1.2所示，首先將精干綿送入中切機(jī)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)切斷。切好后的綿由空副夾板1夾取，經(jīng)傳送帶輸送到圓梳機(jī)1處，由自動(dòng)放副夾板裝置將握持綿的副夾板1放入圓梳機(jī)1中對(duì)未握持綿端進(jìn)行梳理，后又由自動(dòng)取副夾板裝置將握持綿的副夾板1從圓梳機(jī)1中取出，經(jīng)傳送裝置送達(dá)換向夾取綿裝置處，副夾板1將綿交接給副夾板2，副夾板2握持住已梳理好的綿端。此時(shí)，空副夾板1再次運(yùn)回起始處夾取綿，完成副夾板1的循環(huán)，握持綿的副夾板2經(jīng)傳送裝置到達(dá)圓梳機(jī)2處，對(duì)交接后另一端的未梳理綿進(jìn)行圓梳。最后取走副夾板2上兩端均已梳理好的綿，空副夾板2經(jīng)傳送帶送回?fù)Q向夾取裝置，再次完成與副夾板1上的綿的交接，此為副夾板2的循環(huán)。在此期間自動(dòng)取落綿裝置定期將梳理滾筒上的綿取出，經(jīng)由傳送帶送入其它工序進(jìn)行后續(xù)加工。
2.2自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路
2.2.1 傳統(tǒng)取落綿機(jī)構(gòu)
圖2.2.1傳統(tǒng)CZ型圓梳機(jī)圓梳錫林與取落綿部分
如圖2.2.1所示，傳統(tǒng)圓梳機(jī)的前后梳理滾筒分布在圓梳錫林的前后兩側(cè)，圓梳錫林上的嵌綿板和夾綿板夾著綿條，在高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，梳理滾筒對(duì)綿條進(jìn)行梳理，從而除去其中的雜質(zhì)和短纖維。梳理完后兩梳理滾筒上留下的綿我們稱(chēng)之為落綿。為了避免浪費(fèi)資源，在實(shí)際加工生產(chǎn)中，人們會(huì)取下落綿進(jìn)行再梳理。
圖2.2.2 人工取落綿操作圖
如圖2.2.2所示，傳統(tǒng)的取落綿操作分為兩步：(1)工人待滾筒停轉(zhuǎn)，通過(guò)綿棒吸附的方法將落綿從滾筒上取出一段；(2)將落綿送入兩羅拉之間將布狀落綿從滾筒上全部取出。
傳統(tǒng)方法操作復(fù)雜，工人的雙手要靠近梳理滾筒，存在極大的安全隱患，且操作緩慢，步驟重復(fù)，消耗極大的人力資源，為了改善工人工作條件，節(jié)省企業(yè)成本，我們?cè)O(shè)計(jì)了新型自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)。
2.2.2 自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)
為了改進(jìn)傳統(tǒng)取落綿操作中工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高等弊端，在充分研究傳統(tǒng)人工取落綿實(shí)際操作的基礎(chǔ)上，我們采取類(lèi)比替代的方法，將人工取落綿的“取”和“拉”兩個(gè)動(dòng)作，通過(guò)純機(jī)械的“勾”和“抓”來(lái)替代，創(chuàng)造性提出 “動(dòng)-靜式羅拉”組合設(shè)計(jì)，并結(jié)合曲柄擺桿模型，將羅拉的支撐架和梳理滾筒的支架整合在一起，優(yōu)化了原有兩端固定式羅拉，具體結(jié)構(gòu)如圖2.2.1。
圖2.2.1 自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)整體圖
1-曲柄 2-擺動(dòng)導(dǎo)桿 3-勾綿機(jī)構(gòu) 4-定羅拉 5-動(dòng)羅拉 6-梳理滾筒
具體實(shí)現(xiàn)方法：曲柄帶動(dòng)擺桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)羅拉由曲柄和擺桿推動(dòng)沿軌道向上運(yùn)動(dòng)，擺桿向左帶動(dòng)連桿，連桿帶動(dòng)勾綿機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)進(jìn)入兩羅拉之間，針板勾住落綿；曲柄帶動(dòng)擺桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，擺桿向右?guī)?dòng)連桿，連桿帶動(dòng)勾綿機(jī)構(gòu)沿軌道返回，動(dòng)羅拉失去曲柄和擺桿的推力，在重力作用下回到軌道底端，由于定羅拉轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在兩羅拉之間的落綿，被拉擠壓排出。
第3章 基于SolidWorks的自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3 基于SolidWorks的自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
針對(duì)傳統(tǒng)人工取落綿操作中工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、存在安全隱患等問(wèn)題，結(jié)合曲柄擺桿機(jī)構(gòu)模型，以動(dòng)-靜式羅拉結(jié)合為核心所設(shè)計(jì)的自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)初步方案如圖3. 1所示。
圖3.1 初步自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案
本論文在對(duì)取落綿工藝進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)上，對(duì)原初步設(shè)計(jì)方案做了優(yōu)化改進(jìn):
（1）機(jī)身兩側(cè)設(shè)置一組曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)，兩側(cè)曲柄通過(guò)軸連接，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)曲柄對(duì)動(dòng)羅拉的同步推動(dòng)，方便勾綿機(jī)構(gòu)進(jìn)入使得勾取落綿更加順利；
（2）將帶動(dòng)勾綿機(jī)構(gòu)的偏置滑塊機(jī)構(gòu)由原來(lái)的單滾子結(jié)構(gòu)改為雙滾子結(jié)構(gòu)，使該滑塊機(jī)構(gòu)在滑槽平穩(wěn)過(guò)渡，保證勾綿動(dòng)作的穩(wěn)定運(yùn)行；
（3）優(yōu)化勾綿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于落綿與針板分離，提高取落綿效率。
（4）優(yōu)化自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)中的的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)，保證機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)運(yùn)行及落綿的順利取出。
3.1曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
如圖3.1.1所示，曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)主要由曲柄、滑塊、導(dǎo)桿、連桿、橫桿軸組成。該機(jī)構(gòu)是由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄作為機(jī)架演化而來(lái)，具有很好的傳力性能，可以將曲柄的連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿的往復(fù)擺動(dòng)[17]。
曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
圖3.1.1 曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)圖
曲柄
滑塊
連桿
導(dǎo)桿
橫桿軸
圖3.1.2 主要零件圖
其主要零件如圖3.1.2所示。
曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)主要有以下兩個(gè)作用：一是推動(dòng)動(dòng)羅拉沿軌道運(yùn)動(dòng)至頂端，二是帶動(dòng)勾綿機(jī)構(gòu)在軌道中運(yùn)動(dòng)。
如圖3.1.3所示，初始方案中只有一側(cè)機(jī)架設(shè)置有曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)，而動(dòng)羅拉和固定勾綿機(jī)構(gòu)的橫桿軸均橫跨機(jī)架兩側(cè)，若由曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)單側(cè)推動(dòng)，則動(dòng)羅拉和勾綿機(jī)構(gòu)兩側(cè)受力不均，很有可能在軌道中卡死從而造成機(jī)構(gòu)無(wú)法順利運(yùn)行。因此，在機(jī)架兩側(cè)設(shè)置一組曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)，并通過(guò)軸連接，可以實(shí)現(xiàn)其對(duì)動(dòng)羅拉和勾綿機(jī)構(gòu)的同步推動(dòng)，保證落綿的順利取出。
初始方案
改進(jìn)方案
圖3.1.3 曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)改進(jìn)示意圖
3.2偏置滑塊機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
初始方案中單滾子結(jié)構(gòu)
改進(jìn)后雙滾子結(jié)構(gòu)
圖3.2.1 滑塊改進(jìn)示意圖
曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)中導(dǎo)桿通過(guò)連桿帶動(dòng)橫桿軸運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)勾綿機(jī)構(gòu)一起沿軌道運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)勾綿機(jī)構(gòu)靠近滾筒勾取落綿。在曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，勾綿機(jī)構(gòu)靠近滾筒的過(guò)程是工作行程即推程，勾綿機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)離滾筒靠近擋塊的過(guò)程是空回行程即回程，回程速度大于推程速度，即該機(jī)構(gòu)具有急回特性，能縮短非生產(chǎn)時(shí)間，提高機(jī)械的工作效率。
初步方案中的單滾子結(jié)構(gòu)雖然可以保證橫桿軸在軌道中的順利滾動(dòng)，但是由于該機(jī)構(gòu)具有急回特性，推程和回程速度大小不一，在此過(guò)程中可能會(huì)因速度變化造成勾綿機(jī)構(gòu)晃動(dòng)，從而影響勾綿。因此，將單滾子結(jié)構(gòu)改為雙滾子結(jié)構(gòu)，既能使勾綿機(jī)構(gòu)的順利運(yùn)行，又能保證勾綿機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中具有一定的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)落綿的順利勾取。
3.3勾綿機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
在傳統(tǒng)的取落綿操作中，工人通過(guò)綿棒將落綿吸附出來(lái)后，需要用手將落綿從綿棒上取下送入兩羅拉之間。自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)落綿從梳理滾筒上的自動(dòng)取出，也就是說(shuō)勾綿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)既要能從梳理滾筒上勾取落綿，也要起到將落綿自動(dòng)剝離針板的作用。參考極易清理的梳子（圖3.3.1）中的設(shè)計(jì)，本文將勾綿機(jī)構(gòu)進(jìn)行如下改進(jìn)：
如圖3.3.2所示，該勾綿機(jī)構(gòu)由光板和針板兩個(gè)部分構(gòu)成。針板裝有勾綿用的針，光板上有與針板上的針對(duì)應(yīng)的槽，針板由一根轉(zhuǎn)軸固定在光板上，并通過(guò)扭簧使針板緊貼在光板上。如圖3.3.3所示，當(dāng)勾棉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)針板與傳送臺(tái)上的擋塊接觸時(shí)，擋塊通過(guò)針板對(duì)扭簧施力，使得針板克服扭簧彈力與光板分離，此時(shí)勾在針板上的綿與針板分離，實(shí)現(xiàn)勾棉機(jī)構(gòu)與落棉的分離。
圖3.3.1 極易清理的梳子
圖3.3.2 針板示意圖
圖3.3.3 勾綿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程
3.4機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
3.4.1 帶傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
初始設(shè)計(jì)中，分別驅(qū)動(dòng)滾筒和曲柄的電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置都是平帶傳動(dòng)。平帶傳動(dòng)是靠傳動(dòng)帶與帶輪之間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，在實(shí)際生活中應(yīng)用十分廣泛。平帶傳動(dòng)主要適用于兩軸中心距較大的傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工、裝配和維修，成本較低，但是由于帶與帶輪之間存在彈性滑動(dòng)，不能保證恒定的傳動(dòng)比。另外，平帶的壽命較短且傳動(dòng)中對(duì)軸的作用力較大，因此平帶傳動(dòng)效率較低。
因?yàn)檎麄€(gè)自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)中，滾筒在梳棉時(shí)要求高速正傳，梳棉完成時(shí)停止，收到勾綿信號(hào)時(shí)需要低速反轉(zhuǎn)配合勾綿機(jī)構(gòu)勾取滾筒上的落綿，對(duì)傳動(dòng)要求較高，平帶傳動(dòng)達(dá)不到要求的傳動(dòng)精度，所以需要對(duì)傳動(dòng)裝置的選用做出優(yōu)化。
帶傳動(dòng)按照傳動(dòng)原理可分為摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)。嚙合傳動(dòng)依靠帶內(nèi)側(cè)凸齒與帶輪外緣上齒槽相嚙合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，其傳動(dòng)效率比摩擦傳動(dòng)高。同步帶傳動(dòng)是嚙合型帶傳動(dòng)的一種，它是帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)相結(jié)合的一種新型傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)的帶速高達(dá)40~80m/s，傳動(dòng)比可達(dá)10~20，傳遞功率可達(dá)100kW，傳動(dòng)效率可達(dá)98%。與平帶傳動(dòng)比較，同步帶傳動(dòng)的帶輪和傳動(dòng)帶之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，能夠保證固定的傳動(dòng)比，可用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中小功率傳動(dòng)中，如磨床、紡織機(jī)械等。
綜上所述，本機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置選用同步帶傳動(dòng)（圖3.4.1）。
圖3.4.1 同步帶傳動(dòng)
3.4.2 齒輪傳動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)
圖3.4.2 初始方案
圖3.4.3 改進(jìn)方案
當(dāng)勾綿針板與滾筒接觸即進(jìn)入勾綿過(guò)程時(shí)，滾筒以低速反向轉(zhuǎn)動(dòng)配合勾綿機(jī)構(gòu)動(dòng)作。勾住落綿后，曲柄右行，連桿向右?guī)?dòng)勾綿裝置，動(dòng)羅拉失去曲柄和擺桿的推力，在重力的作用下回到軌道底端，期間，擺桿帶動(dòng)勾綿裝置沿軌返回，由于定羅拉轉(zhuǎn)動(dòng)，夾在兩羅拉之間的落綿，被拉擠壓排出。因此，滾筒與定羅拉需要配合同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使落綿由勾綿機(jī)構(gòu)順利取出。
如圖3.4.2所示，初始齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，梳理滾筒齒輪與定羅拉齒輪之間有兩個(gè)中間齒輪，如果梳理滾筒反轉(zhuǎn)的話(huà)，根據(jù)齒輪嚙合原則，定羅拉齒輪正轉(zhuǎn)，夾在兩羅拉之間的落綿就不能從預(yù)定的方向排出。因此，如圖3.4.3所示，梳理滾筒齒輪和定羅拉齒輪之間只使用一個(gè)中間齒輪，三齒輪嚙合，使梳理滾筒和定羅拉旋向一致，保證落綿的順利排出。
另外，雖然齒數(shù)多、模數(shù)小的齒輪嚙合噪音小，傳動(dòng)穩(wěn)定，但是考慮到加工時(shí)候的誤差以及實(shí)際裝配誤差，選擇齒數(shù)相對(duì)較小、模數(shù)較大的齒輪，以此來(lái)增加實(shí)際齒輪嚙合過(guò)程中的容錯(cuò)率。
為進(jìn)一步保障齒輪傳動(dòng)順利進(jìn)行，中間齒輪軸選用徑向整體式滑動(dòng)軸承，使得中間齒輪位置可以微調(diào)，增加齒輪傳動(dòng)的容錯(cuò)率。
備選方案：梳理滾筒與定羅拉之間中心距較大，傳動(dòng)精度要求不是很高，載荷也適中，可以選擇同步帶傳動(dòng)來(lái)代替齒輪傳動(dòng)。
3.5 自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)
3.5.1 功能分析
1.梳棉
1）在梳綿過(guò)程中，滾筒與圓梳機(jī)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，需要正向高速驅(qū)動(dòng)梳棉電機(jī)，轉(zhuǎn)速為100r/min。
2）在達(dá)到指定梳綿時(shí)間后，梳棉電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
3）當(dāng)勾綿機(jī)構(gòu)針板與滾筒接觸時(shí)，反向低速驅(qū)動(dòng)梳棉電機(jī)配合勾綿機(jī)構(gòu)勾取落綿。
4）當(dāng)完成一個(gè)勾綿過(guò)程，滾筒立即回到梳綿過(guò)程的正向轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.勾綿
1）在梳綿過(guò)程中，曲柄機(jī)構(gòu)保持靜止。
2）梳棉定時(shí)完成后，驅(qū)動(dòng)勾綿電機(jī)。
3）當(dāng)勾綿機(jī)構(gòu)回到軌道末端時(shí)，停止勾綿電機(jī)。
3.5.2 硬件設(shè)備
1.梳棉電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)
表1 梳綿電機(jī)參數(shù)
型號(hào)
輸入
最大電流
最大輸出扭矩
57BYG250H
DC24V
3A
2.8N.m
2.勾綿電機(jī)：直流電機(jī)
表2 勾綿電機(jī)參數(shù)
型號(hào)
輸入
額定轉(zhuǎn)速
額定電流
額定扭矩
ZGA37RG
DC24V
7/min（帶調(diào)速器）
1A
1.5N
3.行程開(kāi)關(guān)
型號(hào)：德力西LXW511G1 接常開(kāi)觸點(diǎn)
4. 繼電器
型號(hào)：施耐德 RXM2LB2BD
3.5.3 控制實(shí)現(xiàn)
根據(jù)上述方案，控制流程圖如圖3.5.1所示，接線(xiàn)圖如3.5.2所示。
圖3.5.1 控制流程圖
圖3.5.2 接線(xiàn)圖
根據(jù)該設(shè)計(jì)方案，PLC程序設(shè)計(jì)如圖3.5.3所示。
圖3.5.3 PLC程序圖
第4章 基于Adams的動(dòng)力學(xué)仿真及分析
4 基于ADAMS的動(dòng)力學(xué)仿真及分析
4.1 動(dòng)力學(xué)仿真
為了便于分析自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，本文采用Adams虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真和分析，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析過(guò)程數(shù)字化，從而簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程，驗(yàn)證自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可行性，保證后續(xù)研究順利進(jìn)行。
仿真過(guò)程中，首先將上文基于SolidWorks設(shè)計(jì)的三維模型裝配后另存為x_t格式，然后運(yùn)行Adams軟件并導(dǎo)入更改格式后的模型文件。如圖4.1.1所示，根據(jù)模型實(shí)際安裝方向，選擇重力方向?yàn)閅軸方向，數(shù)值為-9.80665。依次對(duì)模型各零件之間添加約束、接觸關(guān)系及驅(qū)動(dòng)后進(jìn)行仿真計(jì)算。
圖4.1.1 重力設(shè)置圖
4.2 動(dòng)羅拉運(yùn)動(dòng)仿真分析
圖4.2.1 仿真示意圖
如圖4.2.1所示，設(shè)置仿真時(shí)間為12s，仿真步數(shù)為500。
經(jīng)過(guò)仿真運(yùn)行后，打開(kāi)繪圖工具中的后處理模塊，添加動(dòng)羅拉中心點(diǎn)的X、Y、Z三個(gè)方向上的位移分量曲線(xiàn)，如下圖4.4.2。
圖4.2.2 動(dòng)羅拉位移曲線(xiàn)
在笛卡爾坐標(biāo)系下，紅色實(shí)曲線(xiàn)代表動(dòng)羅拉在X軸方向的位移曲線(xiàn)，藍(lán)色則代表動(dòng)羅拉在Y軸方向上的位移曲線(xiàn)，粉色代表動(dòng)羅拉在Z軸方向上的位移曲線(xiàn)。橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位為s，縱坐標(biāo)代表位移，單位為m。
由此圖可知：
（1）0-4s內(nèi)，X方向位移量連續(xù)減小，曲線(xiàn)比較平滑，在1.2s至1.8段近似為一水平線(xiàn)，在4s時(shí)X方向位移量為0，4-6s內(nèi)，X方向位移量連續(xù)增大，6-12s內(nèi)近似為一水平線(xiàn)。
（2）0-4s內(nèi)，Y方向位移量連續(xù)增大，曲線(xiàn)比較平滑，在1.2s至1.8段為一水平線(xiàn)在4s時(shí)Y方向位移量達(dá)到最大值，4-5s內(nèi)，X方向位移量連續(xù)增大，，6-8s內(nèi)近似為一水平線(xiàn)。
（3） 0-12s內(nèi)，Z方向位移曲線(xiàn)雖然有幅度變化，但變化量很小，可忽略不計(jì)。
結(jié)合動(dòng)羅拉的仿真動(dòng)畫(huà)及各軸上的位移量分析可知：
（1）0-1.2s內(nèi)，動(dòng)羅拉在撥盤(pán)的推動(dòng)下，沿著機(jī)架上圓弧槽向上滾動(dòng)；
（2）1.2-1.8s內(nèi)，動(dòng)羅拉由撥盤(pán)推動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿[桿推動(dòng)，此過(guò)程中存在著轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔；
（3）1.8-4s內(nèi)，動(dòng)羅拉在擺桿的推動(dòng)下，繼續(xù)沿著機(jī)架上圓弧槽向上滾動(dòng)，在4s時(shí)運(yùn)動(dòng)到圓弧槽的最高處；
（4）4-6s內(nèi),動(dòng)羅拉由于自身重力，沿著圓弧槽向下滾動(dòng)；
（5）6s時(shí)，動(dòng)羅拉滾到圓弧槽最低處，被限位死；
（6）6s后，動(dòng)羅拉等待下一個(gè)循環(huán)的開(kāi)始。
圖4.2.3 動(dòng)羅拉角加速度曲線(xiàn)
動(dòng)羅拉角加速度變化曲線(xiàn)如圖所示，橫坐標(biāo)代表時(shí)間，單位為s；縱坐標(biāo)代表角加速度，單位為deg/s**2;
由此圖分析可知：0-0.3s，變化幅度較大，這是由于動(dòng)羅拉從靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速過(guò)程；1.8-1.9s，與動(dòng)羅拉接觸的撥盤(pán)的表面形狀發(fā)生改變，有抖動(dòng)；
2.6-2.7s內(nèi)，動(dòng)羅拉由撥盤(pán)推動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閿[桿推動(dòng)，該過(guò)程存在抖動(dòng)；3.1-3.2s內(nèi)，動(dòng)羅拉開(kāi)始沿著圓弧槽向下滾動(dòng)；6-7s內(nèi)，動(dòng)羅拉在圓弧槽最低處滾動(dòng)時(shí)與圓弧槽三面接觸，有抖動(dòng)；其余時(shí)間段的角加速度的變化量可忽略不計(jì)，且大小近乎為0。
這說(shuō)明動(dòng)羅拉在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，角速度都比較穩(wěn)定，即動(dòng)羅拉在圓弧槽的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性較好。
4.3 曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)仿真分析
在“后處理”中選擇其中一側(cè)導(dǎo)桿的X方向上的位移曲線(xiàn)圖 ，X方向上的速度曲線(xiàn)圖（圖4.3.1）以及加速度曲線(xiàn)圖（圖4.3.2）。
圖4.3.1 X方向上位移曲線(xiàn)
圖4.3.2 X方向上速度曲線(xiàn)
分析位移曲線(xiàn)可知： 0-3.75s,位移量連續(xù)減小，3.75s達(dá)到最小值，此時(shí)擺桿運(yùn)動(dòng)到右極限位置，此為推程的后部分運(yùn)動(dòng)；3.75-8.5s,位移量連續(xù)減小，8.5s達(dá)到最大值，此時(shí)擺桿運(yùn)動(dòng)到左極限位置，此為一段完整的回程運(yùn)動(dòng)；8.5-12s,位移量減小，此為推程的前部分運(yùn)動(dòng)，當(dāng)位移量減小到0.0675m時(shí)，回到0s處的位置，此時(shí)時(shí)間大概為12s。故在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)，往程所需7.25s，返程所需4.75s。
分析速度曲線(xiàn)可知：0-3.75s,速度連續(xù)減小，3.75s達(dá)到最小值，最小值為0； 3.75-6s,速度連續(xù)增大，6s達(dá)到最大值，最大速度為0.025m/s；6-8.5s,速度連續(xù)減小，8.5s達(dá)到最小值，最小值為0；8.5-12s,速度連續(xù)增大，12s和0s時(shí)的速度相等,大小為0.015m/s。顯然返程速度比往程速度大，具有很明顯的急回特性。
4.4勾綿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析
在后處理模塊中添加橫桿軸位移曲線(xiàn)（圖4.4.1）、加速度曲線(xiàn)（圖4.4.2）。
圖4.4.1橫桿軸位移曲線(xiàn)
圖4.4.2橫桿軸加速度曲線(xiàn)
分析橫桿軸位移曲線(xiàn)可知：0-3.75s，X方向上的位移量連續(xù)減小，Y方向上的位移量連續(xù)增大，3.75s時(shí)都達(dá)到各自的最值處，這表明連桿運(yùn)動(dòng)在沿著圓弧槽的向上運(yùn)動(dòng)，在3.75s時(shí)運(yùn)動(dòng)到圓弧槽最上端，被限位死而不再繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)；3.75-8.5s,X方向上的位移量連續(xù)增大，Y方向上的位移量連續(xù)減小，在6s時(shí)不再減小，這表明連桿沿著圓弧槽向下運(yùn)動(dòng)，6s時(shí)達(dá)到水平軌道； 8.5-12s,X方向上的位移量線(xiàn)性減小，Y方向上的位移量保持不變，這說(shuō)明連桿仍在水平軌道上運(yùn)動(dòng)，且穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。整個(gè)過(guò)程Z方向的位移量都沒(méi)有變化，這也說(shuō)明了連桿在機(jī)架軌道上運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性較好
分析加速度曲線(xiàn)可知，橫桿軸開(kāi)始時(shí)有速度突變，接著保持勻速運(yùn)動(dòng)，在勾綿機(jī)構(gòu)觸碰到擋塊時(shí)速度發(fā)生變化。這表明勾綿機(jī)構(gòu)沿軌道運(yùn)行基本保持勻速運(yùn)動(dòng)，較為穩(wěn)定。
在后處理模塊中，測(cè)量針板與光板之間的角度，如圖4.4.3所示。
圖4.4.3 針板與光板角度變化圖
分析此圖可知：0-7.5s，0s瞬時(shí)的角度突變可忽略不計(jì)，由于機(jī)構(gòu)整體剛開(kāi)始工作時(shí)的不穩(wěn)定性，會(huì)有抖動(dòng)，此時(shí)間段上下針板閉合，7.5s時(shí)上針板與圓弧槽剛接觸；7.5- 8.5 s，上針板沿著擋塊的圓弧軌道自下而上運(yùn)動(dòng)，8.5s時(shí)運(yùn)動(dòng)到擋塊的最高處，此時(shí)上下兩針板張開(kāi)的角度為55度，達(dá)到最大值；8.5-10.4s，下針板沿著擋塊的圓弧軌道自下而上運(yùn)動(dòng)，10.4s時(shí)運(yùn)動(dòng)到擋塊的最低處，兩針板之間角度為0度，兩針板閉合；10.4-12s，兩針板之間角度為0，處于閉合狀態(tài)。由圖像看，勾綿機(jī)構(gòu)可由擋塊順利撐開(kāi)，保證落綿從針板上順利取下。
參考文獻(xiàn)
5 結(jié)論
本文主要針對(duì)傳統(tǒng)的絹紡圓梳工藝中圓梳部分的取落綿環(huán)節(jié)提出自動(dòng)化設(shè)計(jì)，提出了動(dòng)羅拉、定羅拉相結(jié)合的新型設(shè)計(jì)方案，結(jié)合曲柄擺桿機(jī)構(gòu)自主設(shè)計(jì)了自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)梳理滾筒上落綿的自動(dòng)取出，以減少勞動(dòng)力成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：
1.機(jī)身兩側(cè)設(shè)置一組曲柄滑塊擺桿機(jī)構(gòu)，兩側(cè)曲柄通過(guò)軸連接，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)曲柄對(duì)動(dòng)羅拉的同步推動(dòng)以及對(duì)勾綿機(jī)構(gòu)的同步拉動(dòng)作用，方便勾綿機(jī)構(gòu)進(jìn)入兩羅拉之間使得勾取落綿更加順利；
2.將帶動(dòng)勾綿機(jī)構(gòu)的滑塊機(jī)構(gòu)由原來(lái)的單滾子結(jié)構(gòu)改為雙滾子結(jié)構(gòu)，使該滑塊機(jī)構(gòu)在滑槽平穩(wěn)過(guò)渡，保證勾綿動(dòng)作的穩(wěn)定運(yùn)行；
3.優(yōu)化勾綿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，便于落綿與針板分離，提高取落綿效率；
4.優(yōu)化自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)中的的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)，保證機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)運(yùn)行及落綿的順利取出；
5. 基于新老機(jī)械設(shè)計(jì)方法相結(jié)合的機(jī)械設(shè)計(jì)思路，結(jié)合電氣智能控制技術(shù)，初步設(shè)計(jì)出自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制方案。
考慮到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)構(gòu)運(yùn)行的連續(xù)性，還需要對(duì)以下方面進(jìn)行深入研究：
梳理滾筒和定羅拉之間的齒輪傳動(dòng)參數(shù)是暫定的，雖然在理論仿真中順利運(yùn)行，但未考慮到在實(shí)際生產(chǎn)中兩羅拉擠壓出綿速度和勾綿機(jī)構(gòu)帶走落綿速度的對(duì)接問(wèn)題，在后續(xù)研究中需要通過(guò)大量樣機(jī)試驗(yàn)確定合理的參數(shù)，保證落綿不會(huì)在羅拉與勾綿機(jī)構(gòu)之間積壓；
自動(dòng)取落綿機(jī)構(gòu)的電控方案只是初步方案，未考慮到實(shí)際生產(chǎn)中環(huán)境溫度、濕度、落綿厚度等因素的影響，在后續(xù)研究中需要實(shí)地考察以及樣機(jī)試驗(yàn)測(cè)定不同情況下機(jī)構(gòu)受力情況，進(jìn)一步調(diào)整電控方案。
本文對(duì)于落綿的自動(dòng)取出的設(shè)計(jì)方案是對(duì)初始方案的改進(jìn)優(yōu)化，但并不是最終方案。雖然該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的可行性已通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真得到證實(shí)，但該機(jī)構(gòu)在機(jī)械加工方面具有一定難度，且實(shí)際生產(chǎn)中還可能會(huì)產(chǎn)生其他問(wèn)題，故該機(jī)構(gòu)還需要進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化。
參考文獻(xiàn)
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致謝
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光陰荏苒，日月如梭。本次論文寫(xiě)作進(jìn)入收尾階段，這也意味著我四年的大學(xué)生活即將結(jié)束。在完成畢設(shè)設(shè)計(jì)的這幾個(gè)月里，我不僅回顧復(fù)習(xí)了大學(xué)以來(lái)所學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，而且鍛煉了查閱文獻(xiàn)、分析數(shù)據(jù)的能力，學(xué)習(xí)到了當(dāng)下有關(guān)機(jī)械創(chuàng)新方面的新知識(shí)，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化方面的理論和實(shí)踐有了更多的認(rèn)識(shí)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成，離不開(kāi)312實(shí)驗(yàn)室老師們的指導(dǎo)幫助，尤其是我的指導(dǎo)教師萬(wàn)宏老師。萬(wàn)宏老師時(shí)刻關(guān)注著我的畢業(yè)設(shè)計(jì)完成進(jìn)度，督促我按時(shí)完成既定的任務(wù)，對(duì)我在此期間遇到的問(wèn)題能及時(shí)提出建設(shè)性意見(jiàn)，讓我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利進(jìn)行，最終完成畢業(yè)論文。同時(shí)我也非常感謝實(shí)驗(yàn)室的盧加健、張遠(yuǎn)、倪钘凱等學(xué)弟們，正是有了你們的幫助，我才能在有限的時(shí)間里完成多次的建模與仿真，使本次設(shè)計(jì)更加完善。我還要感謝畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，從畢業(yè)論文選題到論文的順利完成期間，與我一同討論學(xué)習(xí)，讓我體會(huì)到團(tuán)隊(duì)的重要性。
最后，感謝我大學(xué)四年所有老師的悉心教導(dǎo)。