椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构的分析与设计
曲柄摇杆机构的解析法设计
曲柄摇杆机构的解析法设计
曲柄摇杆机构是机械传动中非常重要的一种机构，广泛应用于各种机械设备中。
本文将介绍曲柄摇杆机构的解析法设计。
首先，曲柄摇杆机构的结构可以简单地概括为由曲柄、摇杆和连杆组成的三连杆机构。
其工作原理是曲柄通过旋转带动连杆，从而使摇杆做往复运动。
曲柄的旋转角度和连杆的长度是决定摇杆运动轨迹的关键因素。
其次，曲柄摇杆机构的设计需要考虑以下因素：工作负载、运动速度、尺寸限制、运动轨迹等。
在设计时，需要根据实际需求选择合适的材料、尺寸和运动参数。
解析法设计是一种基于运动学和静力学原理的设计方法。
它通过解析曲柄摇杆机构的运动学和静力学方程，确定摇杆的运动轨迹及其相应的力学参数。
具体步骤如下：
1. 确定曲柄的旋转角度及其速度。
2. 根据曲柄长度和连杆长度确定摇杆的最大和最小位置。
3. 计算摇杆的运动轨迹，包括摇杆的角度、速度和加速度。
4. 根据摇杆的运动轨迹计算其承受的力学参数，如最大力、最大扭矩等。
5. 根据摇杆的力学参数确定材料、尺寸和结构参数。
解析法设计具有精度高、可靠性强的优点，但需要较为深入的机械原理和数学知识，并需要使用专业的计算工具。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的设计方法。
总之，曲柄摇杆机构是一种重要的机械传动机构，其设计需要考虑多种因素。
解析法设计是一种有效的设计方法，可以确定摇杆的运动轨迹及其力学参数，从而保证机构的稳定性和可靠性。
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计优化设计-曲柄摇杆机构优化设计1：引言1.1 背景在机械工程中，曲柄摇杆机构是常用的传动机构之一，具有转动-直线运动转换的功能。
然而，由于曲柄摇杆机构的结构复杂性以及不同工况下的性能要求，如何对曲柄摇杆机构进行优化设计成为一项重要的工作。
1.2 目的本文旨在对曲柄摇杆机构进行优化设计，以提高其运动精度、工作效率和使用寿命。
2：功能需求分析2.1 运动要求根据使用场景和应用需求，分析曲柄摇杆机构需要实现的运动要求，包括速度、加速度、行程等方面的要求。
2.2 负载要求确定曲柄摇杆机构在工作过程中所承受的负载要求，包括静载荷和动载荷。
2.3 精度要求根据实际应用场景，分析曲柄摇杆机构需要达到的运动精度要求，如定位精度、重复定位精度等。
3：结构设计优化3.1 曲柄摇杆机构的结构形式选择根据运动要求和负载要求，结合现有的曲柄摇杆机构结构形式，选择合适的结构形式来满足设计要求。
3.2 关键部件的优化设计对曲柄摇杆机构的关键部件进行优化设计，如曲柄轴、摇杆、连杆等，提高其强度和刚度，减小重量和惯性。
4：润滑与密封设计4.1 润滑系统设计根据工作条件和运动要求，设计曲柄摇杆机构的润滑系统，确保关键部件的摩擦副有足够的润滑。
4.2 密封设计对曲柄摇杆机构的关键部位进行密封设计，防止润滑剂泄漏或外界杂质进入，保证机构的工作正常。
5：动力学分析与优化5.1 运动学分析通过运动学分析，研究曲柄摇杆机构的运动规律和轨迹，为后续的动力学分析提供基础。
5.2 动力学分析根据负载要求和运动要求，进行曲柄摇杆机构的动力学分析，考虑受力分布和扭矩传递，优化曲柄摇杆机构的结构参数和材料选择。
6：工艺制造优化6.1 工艺优化针对曲柄摇杆机构的结构特点和制造工艺要求，进行工艺优化，提高制造精度和工艺可行性。
6.2 制造工艺选择根据实际情况，选择适合曲柄摇杆机构的制造工艺，如铸造、锻造、加工等。
7：仿真与试验验证7.1 仿真分析使用计算机辅助工程技术，对曲柄摇杆机构进行有限元分析、动力学仿真等，验证优化设计方案的可行性。
椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构的分析与毕业设计(全套图纸)
摘要目前在织机中有三种类型：分别是剑杆织机、喷水织机和喷气织机，剑杆织机因结构简单，成本低而应用广泛。
我国是一个纺织大国，但由于我国在现代剑杆织机研究不足，当今剑杆织机机构的知识产权不在我国，就不可能将企业做大、做出品牌。
要改变中高级剑杆织机生产设备主要依靠进口的局面，必须走自主创新的道路，需要从剑杆织机核心机构开始做基础性研究工作。
剑杆织机的打纬机构主要有三种：共轭凸轮机构、四连杆机构和六连杆机构。
本文综述了目前国内外织机发展的现状和打纬机构的研究情况，提出了一种新的打纬机构：椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构。
为分析该机构的打纬性能，建立了机构的运动学数学模型，列出位移、速度和加速度方程。
采用Visual Basic 6.0软件编写了辅助分析软件，得到打纬机构的运动学特性曲线。
了解和分析机构参数对运动规律的影响，通过对机构运动目标的确定，来优化打纬机构的各参数，本文采用基于VB6．0编写的可视化软件进行人机交互对话优化方法，结合实际设计时的结构限制，取得了一组最佳参数。
关键字：打纬机构；椭圆齿轮；曲柄摇杆；运动学分析；参数分析AbstractAt present，there are three types looms，namely the rapier，water and air-jet looms，rapier has broad application because of its simple structure and low cost．China is a big textile country，but because lacking research in modem rapier，rapier in today’s intellectual property is not in our country，which restricted the domestic enterprises become strong and make famous brand，to change the situation that high product equipment of rapier mainly depends on imports，must take the road of independent innovation and should start do basic research from core component of the rapier．Rapier of the beating—up mechanism has three main types：conjugate cam，four-bar linkage and six—bar linkage．This paper reviewed the current development of looms boom domestic and foreign and also the situation of the beating-up mechanism study，present a new type beating-up mechanism：elliptical gear—crank-rocker beating—up mechanism，and then establish the kinematics mathematical model of beating—up mechanism，and the equation of displacement ,velocity and acceleration will be list，for analysis the performance of beating—up mechanism，kinematics analysis of the new beating-up mechanism was made with Visual Basic 6.0 software，output beating-up mechanism’s kinematics curve．Understand and analyses the effect of parameters on law of motion, by exterminating the target of mechanism motion, based on the visualization software of VB6.0 for interactive dialogue optimization methods，obtained a set of best Parameters with the structure restrictions while doing actual design．Key words：beating--up mechanism；elliptic gear；crank-rocker；kinematics analysis；parameter analysis ；目录摘要Abstract第一章绪论 (1)1.1引言............................................................................. (1)1.2几种典型的打纬机构 (2)1.2.1 概述 (2)1.2.2 四连杆打纬机构 (2)1.2.3 六连杆打纬机构 (5)1.2.4 共轭凸轮打纬机构 (6)1.3打纬机构国内外研究现状 (7)第二章椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构运动学建模 (8)2.1椭圆齿轮一曲柄摇杆打纬机构简介 (8)2.2机构运动学目标 (9)2.3椭圆齿轮一曲柄摇杆的打纬机构运动学模型的建立 (9)2.3.1从动椭圆齿轮角位移、角速度和角加速度数学模型建立 (10)2.3.2摇杆的角位移、角速度和角加速度数学模型建立 (11)2.3.3 打纬点的角位移、角速度和角加速度数学模型建立 (13)第三章辅助分析软件的功能及其使用方法 (14)3.1 打纬机构运动学辅助分析初始界面 (14)3.2打纬机构运动学辅助分析运行界面 (16)3.3 打纬机构运动学辅助分析模拟界面 (16)3.4进步界面 (17)第四章机构参数对运动规律的影响 (19)4.1 椭圆偏心率k的影响 (19)4.2 初始安装角δ的影响 (19)4.3 曲柄、连杆长度的影响 (20)4.4 摇杆运动性能分析 (21)第五章机构的结构设计 (23)5.1 箱体的设计 (23)5.1.1 箱体的结构约束 (23)5.1.2 新机构参数的选择 (24)5.1.3 箱体的结构设计 (24)5.2 椭圆齿轮的三维模型建立 (25)5.3 曲柄的设计和图纸 (26)5.4 摇杆的设计和图纸 (27)5.5轴的设计和图纸 (28)5.5.1 轴的材料选择 (28)5.5.2 轴的结构设计 (28)5.5.3提高轴的强度措施 (29)5.5.4 轴的强度校核 (30)5.6 三维装配图 (30)第六章总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第一章绪论1.1引言我国是纺织大国，纺织品的出口量位居世界第一，同时也是纺织机械进口大国，据我国海关统计，2011年1-11月我国纺织机械进出口总额为53.83亿美元，同比增长59.56％。
剑杆织机的引纬机构
剑杆织机的引纬机构摘要总结了剑杆织机引纬机构的现状,重点分析了几种典型引纬机构的工作原理及其各自的优缺点及创新。
关键词剑杆织机引纬机构1 前言剑杆引纬机构是剑杆织机的五大核心机构之一,它将纬纱引入梭口,形成织物所需的纹理。
剑杆织机引纬过程纬纱始终受到剑头的积极控制,引纬失误少,可靠性高,可以实现对许多引纬比较困难的纱线进行引纬,其制织品种的适应性极其广泛,尤其在色织上更具优势,配以多臂机或提花机,采用多色纬可织造出图案复杂多变、色彩绚丽的高级宽幅织物。
同时剑杆织机的门幅宽,因此剑杆织机成为应用最广泛的一种无梭织机。
现代织机在适应高速、高效的同时,对引纬机构的性能要求越来越高,引纬机构设计的好坏直接决定了整机性能的优劣。
本文综述了目前常用引纬机构的工作原理及其优缺点,并提出一种新型的引纬机构,同时对该机构进行初步的分析。
2 剑杆织机引纬机构的研究进展剑杆织机是无梭织机中最早发明和推广应用于生产实践的一种织机,经过多次更新换代,当今最先进的剑杆织机已经与早期的剑杆织机大相径庭。
下面分析几种典型的剑杆引纬机构。
2.1 共轭凸轮引纬机构共轭凸轮引纬机构是应用最多的一种机构,如SM93(SOMET公司)、GA731(杭纺机)、TT-96(浙江泰坦)、HGA732(浙江精工)、JWG1726(经纬纺机)、LL680(无锡亨利)、JZ2(西航)、LGA783(聊城纺机)等剑杆织机采用该类型引纬机构。
它采用分离筘座,引纬和打纬运动没有直接的传动关系。
共轭凸轮引纬机构的运动原理如图1所示。
该引纬机构有一个自由度,由共轭凸轮、连杆机构和轮系组成。
共轭凸轮1使刚性角形杆H1AH2作往复摆动,摆杆AB和杆H1AH2刚性连接,通过四连杆机构ABCD驱动与摇杆CD刚性连接的圆柱齿轮2作往复摆动。
最后经过定轴轮系Zl、Z2、Z3和剑轮3的放大,使与剑轮啮合的剑带4获得往复最终所有的捻度。
共轭凸轮引纬机构的剑头运动规律在理论上可按照任意曲线要求来设计,如采用改进的梯形加速度的曲线控制剑头缓慢进入梭口,平稳交接剑,使得共轭凸轮引纬机构在织造过程中纬纱的张力变化较平缓,纬纱断纬、缩纬率低。
一种新型打纬机构的设计与分析
文 章 编 号 ：１ ７ — ８ １（ ０ ７ ０ — ５ ５ ０ ６ ３ ３５ ２ ０ ） ５０ ２ —４
一
种 新 型 打 纬 机 构 的 设 计 与 分 析
顾叶琴 ， 赵 雄 ，陈 建 能 ， 赵 匀
（ 江理 工 大 学机 械 与 自动 控 制 学 院 ， 州 ３ ０ １ ） 浙 杭 １ ０ ８
筘 的摆动很 小 ， 在 ５ｍｍ 左右 。共 轭 凸 轮打 纬 停 顿 时 间为 ２ ０ 约 ２。
～
２ Ｏ。 ４ 。
１ 新 型 打 纬 机构 工 作原 理 和 效 果
为 了满 足筘 座在后 心 位置 有 较 长 的停顿 时间 ， 同时 又要 克服 共轭 凸轮加 工和 安装 的麻 烦 ， 者 提 出椭 圆齿 轮 一 曲柄 摇杆 打纬 笔 机构 ， １ 示为 该新 型 打 纬机 构示 意 图。其 中椭 圆齿 轮加 工虽 １ 主 图 所 ・ 动椭圆齿轮 ２从动 ・ 椭圆 齿轮 ３ 筘座 ・ 有一定 的难 度 ， 普通 齿轮 加工机 床经 改装 就能 直接铣 齿 、 齿 和 图 １ 椭圆齿轮一曲柄摇杆打纬机构示意图 但 滚
维普资讯
浙 江理 工大 学学报 ， ２ 第 ４卷 ， ５期 ，０ ７年 ９月 第 ２０
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＺ ｅｉｎ ｃ Ｔｅ ｈ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｒ ａ ｈ ｊ ｇ Ｓ ｉ ｃ ｉｅ ｓｔ ｏ ａ —
Ｖｏ ．２ １ ４，Ｎｏ． ５，Ｓ ｐｔ ２ ０７ ｅ ． ０
与 常 用 的 两种 打 纬机 构 进 行 性 能 比较 ， 体现 了机 构 的优 良性 。 关 键 词 ：打 纬 机 构 ；椭 圆齿 轮 ；曲柄 摇 杆 ；偏 心 率 中 图分 类 号 ： １ ３ １ ５ ＴＳ ０ ， ３ 文 献标 识 码 ： Ａ
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计
ri l12 l42 2l1l4 cos i 26 10cos i
曲柄摇杆机构的设计
3. 约束条件的确定
① 曲柄存在条件
l1≤l2；l1≤l3；l1+l4≤l2+l3 l2≤（l4－l1）＋l3；l3≤（l4－l1）＋l2 ② 曲柄与机架共线位置时的传动角（连杆BC 和摇杆CD 之 间的夹角） 最小传动角γmin=min∠BCD≥45° 最大传动角γmax=max∠BCD≤135°
ADAMS仿真
检验优化结果
图4 为测量曲柄旋转角和传动角位移图，它表 明主动杆AB 由φ0=26.4738°转到φ0=386.4738°， 杆AB 可以旋转一周，进而说明设计的曲柄正确。 当曲柄旋转一周，传动角的变化范围70°≤γ≤135° ，所以满足传动角45°≤γ≤135°设计要求。
图3 曲柄转角与传动角位移图
用MATLAB 工具箱优化计算结果
④ 运行结果
连杆机构实现函数优化设计最优解 连杆相对长度 a=4.1286 摇杆相对长度 b=2.3226 输出角平方误差之和 f*=0.0076 最优点的性能约束函数值 最小传动角约束函数值 g1*=-7.1214 最大传动角约束函数值 g2*=-0.0000
用MATLAB 工具箱优化计算结果
用MATLAB 工具箱优化计算结果
将输入角分成30 等分（m=30），经过转化为标准形式得
到曲柄摇杆机构优化设计标准数学模型为:
min f ( x) (Ei i ) 2
i 1
m
x [l2 l3 ]T [ x1 x2 ]T
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计简版修正
优化设计-曲柄摇杆机构优化设计1. 引言曲柄摇杆机构被广泛应用于机械工程中，它具有转换旋转运动为往复直线运动的功能。
随着技术的发展，对曲柄摇杆机构的性能要求也越来越高。
为了满足这些要求，需要对曲柄摇杆机构进行优化设计，以提高其工作效率、减小体积和降低功耗。
本文将通过优化设计的方法，对曲柄摇杆机构进行改进，以期达到更好的性能。
2. 优化目标优化设计的目标是在保持曲柄摇杆机构原有功能的基础上，提高其工作效率、减小体积和降低功耗。
具体目标如下：1. 提高工作效率：通过优化设计，减小摩擦阻力和能量损失，提高能量传递效率。
2. 减小体积：通过优化结构，减小曲柄摇杆机构的整体体积，使其更适用于空间有限的应用场景。
3. 降低功耗：通过优化设计，减小机构的运动阻力，达到减少功耗的效果。
3. 优化方法为了实现上述优化目标，可以采用以下方法：优化材料选择：选择适合曲柄摇杆机构的高强度、低摩擦系数的材料，减小摩擦阻力和能量损失。
优化结构设计：通过对曲柄摇杆机构的结构进行改进，减小机构的摩擦面积和摩擦阻力，提高运动效率。
优化润滑方式：采用适当的润滑方式，减小曲柄摇杆机构的摩擦和磨损，以达到降低功耗的效果。
优化运动轨迹：通过对曲柄摇杆机构的运动轨迹进行优化设计，减小运动阻力和摩擦损失，提高能量传递效率。
优化配合间隙：适当调整曲柄摇杆机构的配合间隙，减小摩擦和磨损，提高工作效率。
4. 优化设计实施方案基于以上优化方法，可以实施以下具体的优化设计方案：1. 材料选择：选择高强度、低摩擦系数的材料，如高强度钢材和涂有低摩擦涂层的表面。
2. 结构设计：减小曲柄摇杆机构的摩擦面积，采用滚动轴承等减小摩擦阻力的结构设计。
3. 润滑方式：采用润滑油或固体润滑剂等适当的润滑方式，减小摩擦和磨损。
4. 运动轨迹优化：分析曲柄摇杆机构的运动特点，优化运动轨迹，减小摩擦阻力和能量损失。
5. 配合间隙优化：通过调整曲柄摇杆机构的配合间隙，减小摩擦和磨损，提高工作效率。
第二章-曲柄摇杆机构、四杆机构设计
1 为保证机构的传力性能良好，
应使最小传动角γmin≥ 。 一般许用值 =40°～50°。
重载大功率时取大值。
曲柄摇杆机构中， 最小传动角γmin 总是发 生于曲柄与机架共线 和重叠共线的两位置 之一，如图所示。 (具 体证明见P30页)
急回运动特性可用行程速度变化系数（也称 行程速比系数）K 表示。
v2
C1C2/t2
t1
1
180°＋θ
K＝──＝────＝──＝──＝───── （2-1）
v1
C1C2/t1
t2
2
180°－θ
θ ──摇杆处于两极限
位置时，对应的曲
柄所夹的锐角，称
为极位夹角。
K 值越大，急回 特性愈明显。一般机 械中，1≤K≤2。
l1＋l4≤l2＋l3
（2-4）
l1＋l3≤l2＋l4
（2-5）
l1＋l2≤l4＋l3
（2-6）
l1 ≤ l2 l1 ≤ l4 即杆１最短。 l1 ≤ l3
由此可得铰链四杆机构有整转副的条件是：
(1) 整转副是由最短杆与其邻边组成的;
(1) 整转副是由最短杆与其邻边组成的; (2) 最短杆与最长杆长度之和，应小于或等于 其余两杆长度之和。
二、导杆机构
导杆机构是改变曲柄滑块机构中的固定构 件而演化来的。如图a 所示的曲柄滑块机构， 若改取杆1为固定构件， 即得图b 所示导杆机构。 杆4 称为导杆。滑块３ 相对导杆滑动并一起绕 Ａ点转动。通常取杆２ 为原动件。
导杆机构的的特点：
传动角始终等 于90°。具有很好 的传力性能，故常 用于牛头刨床、插 床和回转式油泵之 中。验法源自作图法直观，解析法精确，实验法简便。
按传动角要求设计曲柄摇杆机构的解析法
按传动角要求设计曲柄摇杆机构的解析法随着工业现代化的发展和制造行业技术的不断提升，越来越多的机械制造和设计任务需要使用一些特殊和复杂的机械架构。
其中，曲柄摇杆机构是一种经典的机构结构，用于把旋转运动转换为直线运动。
在设计曲柄摇杆机构时，如何按照传动角要求进行设计是一个非常重要的问题。
曲柄摇杆机构是一种广泛使用的机构，常用于发动机、飞机、农用机械、打印机等领域。
对于曲柄摇杆机构的设计来说，首先需要了解曲柄摇杆机构的基本组成部分。
它主要包含曲柄、摇杆和连杆三个部分，其中曲柄为主动件，摇杆和连杆为从动件。
曲柄的旋转运动会带动连杆和摇杆一起运动，从而实现机械传动。
在曲柄摇杆机构的设计中，传动角是一个非常重要的参数。
传动角指曲柄在一个转动周期内所转过的角度，通常用单位弧度来表示。
在曲柄摇杆机构的运动过程中，传动角的大小决定了从动部件的行程大小和速度，主动部件的转速以及机械运动的稳定性。
因此，在进行曲柄摇杆机构的设计时，要按照传动角要求进行设计。
按照传动角要求进行曲柄摇杆机构的设计可以使用解析法。
解析法是一种以解析表达式为基础的计算方法。
它可以通过建立数学模型和方程式来进行曲柄摇杆机构的计算和优化。
下面，我们将介绍这种方法的基本流程。
1.建立曲柄摇杆机构的数学模型在使用解析法进行曲柄摇杆机构设计之前，需要首先建立一个数学模型。
数学模型是完整的系统表达式，它可以表述整个机械件之间的关系。
数学模型的建立可以通过画出曲柄摇杆机构的结构示意图，确定每个部分的参数，以及根据机构运动原理编写各个部分的运动关系方程。
2.解析方程求解曲柄摇杆机构的传动角建立曲柄摇杆机构的数学模型之后，就可以根据运动关系方程求解传动角。
具体的求解方法是，使用解析表达式代替运动关系方程中的参数，将它们代入方程式中求解。
通过解析方程求解曲柄摇杆机构的传动角，我们可以确定不同转动角度下的运动参数，比如速度、行程等。
3.计算曲柄摇杆机构的传动角误差在曲柄摇杆机构设计过程中，需要进行传动角误差计算。
曲柄摇杆机构的运动分析及快速优化设计
的最小数值 Ｍ Ｎ Ａ Ｇ Ｅ和最大数值 Ｍ Ｘ Ａ Ｇ Ｅ Ｉ＿ Ｎ Ｌ Ａ —ＮＬ ， 如 图 ２所示 。 创建曲柄摇杆 机构摆角的“ 系” 析特征 ， 关 分 根据摆角 等于最大的 Ｃ Ａ减去最小的 Ｃ Ａ 所 Ｄ Ｄ ，
以关 系式设 为 ：
＝
（ ）在 装 配 模 块 中 为 ２
设 计 与制 造
・
机 械 研 究 与应 用 ・
曲柄 摇 杆 机 构 的 运 动分 析 及 快 速优 化 设 计
谢 晓 华
（ 州职业技术学院，湖南 永州 永 ４ ５０ ） ２ １０ ）
摘
要 ： 用 Ｐｏ Ｅ对曲柄摇杆机 构进行运动分析 ， 运 ｒ／ 创建机 构的特征参数 ， 对机构进行敏 感度分析 。通 过设置 辅助 再
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ｒ ｃｅ， ｈ ｔ ｎ ｏ ｅ ｃ ａ ｋ—ｒｃ ｅ ｃ ａ ｉｍ ｓｎ ｒ ｓｒ ｃ ：Ｉ ｈ ｓａ ｔ ｌ ｔ ｅ ｍｏ ｏ ｆｔ ｒ ｎ ｉ ｉ ｈ ｏ ｋ ｒｍｅ ｈ ｎ ｓ ｕ ｉｇ Ｐ ｏ／ Ｅ ｉ ｎ ｌ ｚ ｄ， ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ａ ａ ｔ ｒ ａ ａｙ ｅ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｃ ｐ ｍｅ ｅｓ ｓ ｈ ｉｉ ｒ ａｅ ｃ ｅ ｔｄ。ｔ ｅ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｓｓ ｎ ｉ ｖｔ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ ｒ ｒａｅ ｈ ｎ ｔ ｃ ａ ｉｍ ｅ ｓｔ ｉ ａ ｅ ａ ａｙ ｅ ．Ｂ ｅｔ ｇｔ ｅ ａ ｘ ｌ ｒ ｏ ｄ ｔ ｎ ，ｔ ｅｆ ａ ｉ ｉ ｔ ａｙ ｉ ｎ ｈ ｉ ｙ ｙ ｓ ｔ ｎ ｈ ｕ ｉ ａ ｙｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｌ ｅ ｓ ｂｌ ａ ｌ ｓｓａ ｄ叩 － ｉ ｉ ｉ ｌ ｉ ｎ ｙ ｔ ｌｄ ｓ ｎ ａ ｅｇ ｖ ｎ ｔ ｃ ａ ｉｍ．Ｉ ｉ ｒｖ ａ ｈ ｔｏ ｓ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ．ｐ ａ ｔ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｉｎ ｉ ｅ ｉ ｒ ｉ ｅ ｏｍｅ ｈ ｎ ｓ ｍａ ｇ ｔ ｓｐ ｏ ｅ ｔ ｔｔ ｅｍｅ ｄ ｉ ｏ ｖ ｎ ｅ ｔ ｒ ｃ ｉ ｌａ ｒ ｃ ｓ 。 ｄ ｈ ｈ ｃ ｎ ｏ
椭圆齿轮_曲柄摇杆引纬机构的运动学建模与特性分析
( 8)
yB = l1 sinj 1
j 1 = - ∃- !2
x C = x B + l2 co sj 2 = x D + l3 cosj 3
( 9)
yC = y B + l2 sinj 2 = y D + l3 sinj 3
由式( 9) 得
( x D - x B ) 2 + ( y D - y B ) 2 + l23 - l22 +
t anj 2 =
yC xC-
yB xB
( 13)
建立速度及加速度方程:
vxB = - !& 2 l1 sinj 1
v yB = !& 2 l1 cosj 1
&
j2 =
vxB co sj 3 + vyB sinj 3 l2 sin( j 2 - j 3 )
( 14) ( 15)
( 16)
&
j3 =
vxB co sj 2 + vyB sinj 2 l3 sin( j 2 - j 3 )
) b2 -
b2
椭圆齿轮机构的运动特性分析及设计椭圆齿轮能和什么齿轮传动
《椭圆齿轮机构的运动特性分析及设计:椭圆齿轮能和什么齿轮传动》摘要：概要：椭圆齿轮机构的一个突出的传动特点是当主动齿轮以一定的速度旋转时，被动齿轮将会根据一定的规则以变化的速度旋转，这能满足一些特定的要求，而一般常见的机构是无法满足的，，（） (1) 椭圆的偏心度，所以可得两个椭圆齿轮的啮合半径分别为 (2) 传动比公式为 (3) 根据公式(2)可知，当=0°或者360°时，最大传动比，最小传动比，当主动轮以的旋转速度旋转过d角度，而被动轮则以的速度旋转过d角度，两轮旋转过的弧长是相等的，即，可得和并可得到位置函数， (5) 3、椭圆齿轮机构的设计过程椭圆齿轮机构的设计过程大致可以分为以下三个步骤：（1）根据速度变化的需要，决定椭圆的偏心度e （2）根据齿轮的强度和物理尺寸需要，决定齿轮的模数和齿数（3）计算结点曲线的基本尺寸结点曲线的基本尺寸为 (6) 这里，是椭圆齿轮函数的参数，可以写为 (7) E是椭圆齿轮函数中的参数，取值参照表1椭圆齿轮机构的运动特性分析及设计概要：椭圆齿轮机构的一个突出的传动特点是当主动齿轮以一定的速度旋转时，被动齿轮将会根据一定的规则以变化的速度旋转，这能满足一些特定的要求，而一般常见的机构是无法满足的。
这是一种非常重要的特殊机构的设计。
在这篇文献中，我们将分析椭圆齿轮机构的传动特点以及它的设计方法。
另外，我们将设计椭圆齿轮在带槽齿轮机构的应用以及证实它的实用性。
关键词：椭圆齿轮机构、传动设计 1、介绍大家都知道，齿轮传动在机械传动装置和有固定传动比的圆柱齿轮领域内是一种非常实用的驱动方式。
但对于一些特殊的机构，这种传统的圆柱齿轮因为它的固定传动比而无法满足要求，特别是在某些需要变化传动比的自动机构上。
但是，非圆柱齿轮机构因为特殊的运动性和几何形状能够满足以上要求，因此非圆柱齿轮机构的应用在齿轮传动领域越来越受到人们的重视。
椭圆齿轮就是一种非圆柱齿轮，并且它的传动比是可以根据需要进行设计。
曲柄摇杆机构的运动分析
% 曲柄摇杆机构运动分析% (1)-计算连杆的输出角th3和摇杆的输出角th4% 设定各杆的长度(单位:毫米)rs(1)=304.8; % 设定机架1长度rs(2)=101.6; % 设定曲柄2长度rs(3)=254.0; % 设定连杆3长度rs(4)=177.8; % 设定摇杆4长度dr=pi/180.0;% 角度与弧度的转换系数% 设定初始推测的输入% 机构的初始位置th(1)=0.0; % 设定曲柄2初始位置角是0度(与机架1共线)th(2)=45*dr; % 连杆3的初始位置角是45度th(3)=135*dr; % 摇杆4的初始位置角是135度% 摇杆4的初始位置角可以用三角形的正弦定理确定th(3)=pi-asin(sin(th(2))*rs(3)/rs(4));dth=5*dr; % 循环增量% 曲柄输入角从0度变化到360度,步长为5度,计算th34for i=1:72[th3,th4]=ntrps(th,rs); % 调用牛顿—辛普森方程求解机构位置解非线性方程函数文件% Store results in a matrix-th34,in degrees% 在矩阵th34中储存结果,以度为单位;(i,:)表示第i行所有列的元素;(:,i)表示第i列所有行的元素th34(i,:)=[th(1)/dr th3/dr th4/dr]; % 矩阵[曲柄转角连杆转角摇杆转角]th(1)=th(1)+dth; % 曲柄转角递增th(2)=th3; % 连杆转角中间计算值th(3)=th4; % 摇杆转角中间计算值end% 求解曲柄摇杆机构中连杆的输出角th(3)和摇杆的输出角th(4)—函数文件function [th3,th4]=ntrps(th,rs)% 使用基于牛顿—辛普森方程解答四杆机构位置的非线性问题% 变量设置% th(1)=theta_2 % 输入变量% th(2)=theta_3_bar(starting guess) % 输出变量% th(3)=theta_4_bar(starting guess) % 输出变量% rs(1)=r_1，机架长度；rs(2)=r_2，曲柄长度；rs(3)=r_3，rs(4)=r_4，摇杆长度th2=th(1);th3bar=th(2);th4bar=th(3);% 设定收敛条件epsilon=1.0E-6;% 计算二维矢量的函数% 四杆机构闭环矢量方程的矩阵形式f=[rs(3)*cos(th3bar)-rs(4)*cos(th4bar)+rs(2)*cos(th2)-rs(1);rs(3)*sin(th3bar)-rs(4)*sin(th4bar)+rs(2)*sin(th2)];% 重复计算每个方程式的修正量因子while norm(f)>epsilonJ=[-rs(3)*sin(th3bar) rs(4)*sin(th4bar); rs(3)*cos(th3bar) -rs(4)*cos(th4bar)];dth=inv(J)*(-1.0*f);th3bar=th3bar+dth(1);th4bar=th4bar+dth(2);% 四杆机构闭环矢量方程的矩阵形式f=[rs(3)*cos(th3bar)-rs(4)*cos(th4bar)+rs(2)*cos(th2)-rs(1);rs(3)*sin(th3bar)-rs(4)*sin(th4bar)+rs(2)*sin(th2)];norm(f); % 计算矩阵或向量的范数(模)end;th3=th3bar; % 弧度值th4=th4bar; % 弧度值% 绘制输出角th(2)与th(3)—输入角th(1)的关系曲线subplot(2,2,1) % 选择第1个子窗口plot(th34(:,1),th34(:,2),th34(:,1),th34(:,3))axis([0 360 0 170])grid % 网格线ylabel('从动件角位移/deg')title('角位移线图')text(110,110,'摇杆4角位移')text(50,35,'连杆3角位移')% (2)-计算连杆的角速度om3和摇杆的角速度om4% Setting initial conditions% 设置初始条件om2=250; % 曲柄角速度(等速输入)T=2*pi/om2; % 机构周期-曲柄旋转1周的时间(秒)% 曲柄输入角从0度变化到360度,步长为5度,计算om34for i=1:72ct(2)=i*dth;A=[-rs(3)*sin(th34(i,2)*dr) rs(4)*sin(th34(i,3)*dr); rs(3)*cos(th34(i,2)*dr) -rs(4)*cos(th34(i,3)*dr)];B=[om2*rs(2)*sin(ct(2));-om2*rs(2)*cos(ct(2))];om=inv(A)*B; % 输出角速度矩阵om3=om(1);om4=om(2);om34(i,:)=[i om3 om4]; % 矩阵[序号连杆角速度摇杆角速度]t(i)=i*T/72;end% 绘制连杆的角速度om3和摇杆的角速度om4—时间Times的关系曲线subplot(2,2,2) % 选择第2个子窗口plot(t,om34(:,2),t,om34(:,3))axis([0 0.026 -190 210])grid % 网格线title('角速度线图')ylabel('从动件角速度/rad/s')text(0.001,170,'摇杆4角速度')text(0.013,130,'连杆3角速度')% (3)-计算连杆的角加速度a3和摇杆的角加速度a4a2=0; % 曲柄角速度是等速,角加速度a2=dom2/dt=0% 曲柄输入角从0度变化到360度,步长为5度,计算a34for i=1:72c(2)=i*dth;C=[-rs(3)*sin(th34(i,2)*dr) rs(4)*sin(th34(i,3)*dr); rs(3)*cos(th34(i,2)*dr) -rs(4)*cos(th34(i,3)*dr)];D(1)=a2*rs(2)*sin(c(2))+om2^2*rs(2)*cos(c(2))+om34(i,2)^2*rs(3)*cos(th34(i,2)*dr)-om34(i,3)^2*rs( 4)*cos(th34(i,3)*dr);D(2)=-a2*rs(2)*cos(c(2))+om2^2*rs(2)*sin(c(2))+om34(i,2)^2*rs(3)*sin(th34(i,2)*dr)-om34(i,3) ^2*rs(4)*sin(th34(i,3)*dr);a=inv(C)*D'; % 输出角加速度矩阵a3=a(1);a4=a(2);a34(i,:)=[i a3 a4]; % 矩阵[序号连杆角加速度摇杆加角速度]t(i)=i*T/72;end% 绘制连杆的角加速度a3和摇杆的角加速度a4—时间Times的关系曲线subplot(2,2,3) % 选择第3个子窗口plot(t,a34(:,2),t,a34(:,3))axis([0 0.026 -6*1e4 8*1e4])grid % 网格线title('角加速度线图')xlabel('时间/s')ylabel('从动件加速度/rad/s^{2}')text(0.003,6.2*1e4,'摇杆4角加速度')text(0.010,3.3*1e4,'连杆3角加速度')%% 输出1：四杆机构运动周期(0:5:360),时间,角位移,角速度,角加速度数据disp ' 曲柄转角连杆转角-摇杆转角-连杆角速度-摇杆角速度-连杆加速度-摇杆加速度' ydcs=[th34(:,1),th34(:,2),th34(:,3),om34(:,2),om34(:,3),a34(:,2),a34(:,3)];disp (ydcs)% 输出参数的数量级必须一致%% (4)-运动误差分析% 闭环矢量方程:r2+r3-r4-r1=0% 误差矢量E=r2+r3-r4-r1的模是表示仿真有效程度的标量(ex和ey是误差分量)ex=rs(2)*cos(th34(:,1)*dth)+rs(3)*cos(th34(:,2)*dth)-rs(4)*cos(th34(:,3)*dth)-rs(1); ey=rs(2)*sin(th34(:,2)*dth)+rs(3)*sin(th34(:,2)*dth)-rs(4)*sin(th34(:,3)*dth);ee=norm([ex ey]); % 计算误差矢量矩阵的范数(模) %% 输出2：四杆机构运动周期(0:5:360),时间,X向误差分量,Y向误差分量disp ' 曲柄转角时间(秒) X向误差Y向误差'wc=[th34(:,1),t(:),ex(:,1),ey(:,1)];disp (wc)fprintf (1,' 误差矢量矩阵的模ee = %3.4f \n',ee)%% 绘制均方根相容性误差曲线subplot(2,2,4) % 选择第4个子窗口plot(t,ex(:,1),t,ey(:,1))axis([0 0.026 -800 600])grid % 网格线title('均方根误差曲线')xlabel('时间/s')ylabel('均方根误差')text(0.012,350,'X向误差分量')text(0.003,-600,'Y向误差分量')。
曲柄摇杆机构运动学分析
δ
ω 1 φ 1
φ 2 φ 3
OA
已知：各杆件长度 L1，L2，L3和D点坐标( xD , y D ) 已知：
•
LBE 和角度δ , ϕ1
一、建立矢量方程
AB + BC = AD + DC
AE = AB + BE
二、建立位移方程
xB + L2 cos ϕ 2 = xD + L3 cos ϕ 3 y B + L2 sin ϕ 2 = y D + L3 sin ϕ 3 xE = xB + LBE cos(ϕ 2 + δ ) y E = y B + LBE sin(ϕ 2 + δ )
由方程(4)可求得：ɺ x
E
ɺ 和y E
六、建立加速度方程
•由方程(3)和方程(4)对时间t 求导得：
ɺɺB − L2ϕ 2 sin ϕ 2 − L2ϕ 2 2 cosϕ 2 = − L3ϕ 3 sin ϕ 3 − L3ϕ 32 cosϕ 3 ɺɺ ɺ ɺɺ ɺ x ɺɺB + L2ϕɺ2 cosϕ 2 − L2ϕ 2 2 sin ϕ 2 = L3ϕ 3 cosϕ 3 − L3ϕ 3 2 sin ϕ 3 ɺ ɺ ɺɺ ɺ y
ɺ ɺ xB = − L1ϕ1 sin ϕ1 其中, ɺ ɺ y B = L1ϕ1 cos ϕ1
(4)
五、求解速度方程
ɺ ɺ xB + y B tgϕ 3 ɺ ϕ2 = L2 sin ϕ 2 − L2tgϕ 3 cos ϕ 2
由方程(3)第二式求得：
ɺ ɺ y A + L2ϕ 2 cos ϕ 2 ɺ ϕ3 = L3 cos ϕ 3
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摘要目前在织机中有三种类型：分别是剑杆织机、喷水织机和喷气织机，剑杆织机因结构简单，成本低而应用广泛。
我国是一个纺织大国，但由于我国在现代剑杆织机研究不足，当今剑杆织机机构的知识产权不在我国，就不可能将企业做大、做出品牌。
要改变中高级剑杆织机生产设备主要依靠进口的局面，必须走自主创新的道路，需要从剑杆织机核心机构开始做基础性研究工作。
剑杆织机的打纬机构主要有三种：共轭凸轮机构、四连杆机构和六连杆机构。
本文综述了目前国内外织机发展的现状和打纬机构的研究情况，提出了一种新的打纬机构：椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构。
为分析该机构的打纬性能，建立了机构的运动学数学模型，列出位移、速度和加速度方程。
采用Visual Basic 6.0软件编写了辅助分析软件，得到打纬机构的运动学特性曲线。
了解和分析机构参数对运动规律的影响，通过对机构运动目标的确定，来优化打纬机构的各参数，本文采用基于VB6．0编写的可视化软件进行人机交互对话优化方法，结合实际设计时的结构限制，取得了一组最佳参数。
关键字：打纬机构；椭圆齿轮；曲柄摇杆；运动学分析；参数分析AbstractAt present，there are three types looms，namely the rapier，water and air-jet looms，rapier has broad application because of its simple structure and low cost．China is a big textile country，but because lacking research in modem rapier，rapier in today’s intellectual property is not in ou r country，which restricted the domestic enterprises become strong and make famous brand，to change the situation that high product equipment of rapier mainly depends on imports，must take the road of independent innovation and should start do basic research from core component of the rapier．Rapier of the beating—up mechanism has three main types：conjugate cam，four-bar linkage and six—bar linkage．This paper reviewed the current development of looms boom domestic and foreign and also the situation of the beating-up mechanism study，present a new type beating-up mechanism：elliptical gear—crank-rocker beating—up mechanism，and then establish the kinematics mathematical model of beating—up mechanism，and the equation of displacement ,velocity and acceleration will be list，for analysis the performance of beating—up mechanism，kinematics analysis of the new beating-up mechanism was made with Visual Basic 6.0 software，output beating-up mechanism’s kinematics curve．Understand and analyses the effect of parameters on law of motion, by exterminating the target of mechanism motion, based on the visualization software of VB6.0 for interactive dialogue optimization methods，obtained a set of best Parameters with the structure restrictions while doing actual design．Key words：beating--up mechanism；elliptic gear；crank-rocker；kinematics analysis；parameter analysis ；目录摘要Abstract第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2几种典型的打纬机构 (2)1.2.1 概述 (2)1.2.2 四连杆打纬机构 (2)1.2.3 六连杆打纬机构 (5)1.2.4 共轭凸轮打纬机构 (6)1.3打纬机构国内外研究现状 (7)第二章椭圆齿轮-曲柄摇杆打纬机构运动学建模 (8)2.1椭圆齿轮一曲柄摇杆打纬机构简介 (8)2.2机构运动学目标 (8)2.3椭圆齿轮一曲柄摇杆的打纬机构运动学模型的建立 (9)2.3.1从动椭圆齿轮角位移、角速度和角加速度数学模型建立 (9)2.3.2摇杆的角位移、角速度和角加速度数学模型建立 (11)2.3.3 打纬点的角位移、角速度和角加速度数学模型建立 (12)第三章辅助分析软件的功能及其使用方法 (14)3.1 打纬机构运动学辅助分析初始界面 (14)3.2打纬机构运动学辅助分析运行界面 (15)3.3 打纬机构运动学辅助分析模拟界面 (15)3.4进步界面 (16)第四章机构参数对运动规律的影响 (18)4.1 椭圆偏心率k的影响 (18)4.2 初始安装角δ的影响 (18)4.3 曲柄、连杆长度的影响 (19)4.4 摇杆运动性能分析 (20)第五章机构的结构设计 (22)5.1 箱体的设计 (22)5.1.1 箱体的结构约束 (22)5.1.2 新机构参数的选择 (23)5.1.3 箱体的结构设计 (23)5.2 椭圆齿轮的三维模型建立 (24)5.3 曲柄的设计和图纸 (25)5.4 摇杆的设计和图纸 (26)5.5轴的设计和图纸 (27)5.5.1 轴的材料选择 (27)5.5.2 轴的结构设计 (27)5.5.3提高轴的强度措施 (28)5.5.4轴的强度校核 (29)5.6 三维装配图 (29)第六章总结 (31)参考文献 (32)致谢 (33)第一章绪论1.1引言我国是纺织大国，纺织品的出口量位居世界第一，同时也是纺织机械进口大国，据我国海关统计，2011年1-11月我国纺织机械进出口总额为53.83亿美元，同比增长59.56％。
其中进口金额为38.1亿美元，纺织机械出口金额为15.73亿美元[1]。
在1：3的纺织机械中，织机位居第二，为5.29亿美元，占18.14％，同比增长17.86％，主要是喷气织机、剑杆织机和片梭织机。
2008年上半年我国纺织机械及其零附件出口额8.10亿美元，同比增长6.60%，6月出口额为1.28亿美元。
2010年1-11月我国纺织机械进出口额为38.10亿美元，同比增长65.69%。
我国有不少织机生产厂家，但其产品大多是中低档水平，且没有形成世界知名品牌。
虽然有一些厂家开始生产高档织机，如中国纺织机械集团有限公司和经纬纺织机械股份有限公司，但其产品在可靠性和耐久性方面却远远不如进口产品，特别是不能长时间高速运转(在演示和展销期间可以高速运转)，究其原因，除了关键零部件的材质和热处理不过关外，对核心工作部件的工作机理没有进行深入的研究，造成运动构件之间受力不良也主要原因之一。
因此虽国内机织在价格上具有优势(如国产剑杆织机价格平均在12万元/台，而2010年进口的剑杆织机平均价格为5.45万美元)，但很多企业还是青睐进口产品。
出现这种状况的原因是，国内织机厂家自主创新能力差。
到2004年4月，在我国申请有关剑杆织机机构的相关专利共35件，其中国外在华侨申请11件，且这11件已经进入实用和推广。
国内企业对核心机构(如打纬和引纬机构)的研究还停留在测绘和仿制阶段，这不仅带来侵权法律问题，不可能将企业做大、做出品牌，同时也由于没有从理论上进行深入研究，对其中的核心技术没有完全掌握，就仿制不了预想的性能和可靠性。
可见织机的研究必须走自主创新的道路，必须从核心执行机构创新开始，运用计算机分析软件获得最佳参数，取得自主知识产权，然后再研究其工作机理、优化性能和提高可靠性，才能创自己的品牌和名牌产品。
1.2几种典型的打纬机构1.2.1 概述打纬机构是织机的主要机构之一，作用是将织机主轴的匀速旋转运动转化为摇轴的非匀速摆动，把新引入的纬纱推向织口形成织物，要求钢扣在后心位置要有停顿时间或“近似停顿”时间，以便有充分的时间完成打纬运动。
为了实现理想的打纬运动，并使打纬机构符合织造工艺要求，达到最佳经济效益，对打纬机构的工艺要求如下：（1）有利于打紧纬纱钢筘将引入梭口的纬纱打向织口，打纬机构的打纬力必须要适应所织织物的要求，如：紧密厚重的织物要求打纬力坚实有力；轻薄织物要求打纬柔和。
同时在经纱方向要求钢筘必须具有足够的刚度，方可打紧纬纱。
（2）尽可能减小打纬动程打纬动程：筘座从后止点摆动到前止点，钢筘上的打纬点在织机前后方向上的水平位移量。
打纬动程越大，筘座运动的加速度也越大，不利于高速织造。
（2）筘座的转动惯量和筘座运动的最大加速度在保证打紧纬纱的前提下，应尽量减小筘座的转动惯量及最大加速度，以减小织机的振动和动力消耗。
（3）筘座运动应尽可能与开口、引纬相配合在满足打纬条件下，尽可能提供大引纬角，以保证引纬顺利进行。
扩大引纬角，织机主轴一回转中引纬的时间增长，有利于增大织机幅宽，提高车速，降低梭子飞行速度及减少机物料消耗。
（5）打纬机构应力求结构简单坚固，操作安全装配方便。
目前织机上常用的打纬机构有连杆打纬机构和共轭凸轮打纬机构。
连杆纬机构基本是四连杆非分离筘座式和六连杆式；共轭凸轮打纬机构则基本是分离筘座式[2]。
1.2.2 四连杆打纬机构TP500(意大利SMIT公司)型剑杆织机采用四连杆打纬机构，该结构简单，制造容易，但在曲柄后止点附近时，筘座无静止时间，如果允许5mm左右的打纬位移，能实现65°左右的“近似停顿”时间，性能比共轭凸轮打纬机构差，它主要用于非分离式筘座。