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摘要 III
Abstract IV
第1章 緒論 1
1.1課題背景 1
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.3主要研究?jī)?nèi)容和意義 2
1.3.1設(shè)計(jì)思想 2
1.3.2設(shè)計(jì)方案 3
1.3.3研究?jī)?nèi)容 4
1.3.4研究意義 4
第2章 自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路 6
2.1新型絹紡工序流程總設(shè)計(jì)思路 6
2.2換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路 7
第3章 自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
3.1 主要零件及其結(jié)構(gòu) 8
3.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其運(yùn)動(dòng)方式 9
3.2.1 傳送帶連接方式 9
3.2.2副夾板的輸入輸出 10
3.2.3 傳送帶對(duì)副夾板的限位 11
3.2.4 綿的換向 12
第4章 換向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與力學(xué)分析 14
4.1雙葉滾筒運(yùn)動(dòng)分析 14
4.2副夾板支架限位板受力分析 16
4.3換向機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析 18
第5章 基于Adams的仿真分析 20
5.1副夾板取出過(guò)程仿真分析 20
5.2限位板解鎖過(guò)程仿真分析 21
5.3限位板上鎖過(guò)程仿真分析 22
5.4換向機(jī)構(gòu)上副夾板的仿真 23
5.4.1換向機(jī)構(gòu)上副夾板的運(yùn)動(dòng)仿真 23
5.4.2換向機(jī)構(gòu)上副夾板的動(dòng)力學(xué)仿真 25
第6章 電控方案設(shè)計(jì) 27
6.1雙葉滾筒電控方案 27
6.1.1雙葉滾筒的功能與要求 27
6.1.2雙葉滾筒算法設(shè)計(jì) 27
6.1.3雙葉滾筒硬件設(shè)備 27
6.1.4雙葉滾筒控制實(shí)現(xiàn) 27
6.2傳送帶控制 29
6.3電控設(shè)計(jì)方案 29
結(jié)論 31
參考文獻(xiàn) 32
致謝 34
II
壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 摘要
摘 要
絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)圓梳機(jī)握持充分梳理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，貫穿綿纖維和化學(xué)纖維加工工序的始終，也屬于紡織機(jī)械一類。由于綿條質(zhì)地柔軟，工人及機(jī)器難以對(duì)綿條單獨(dú)操作，按照紡紗工藝流程，將副夾板作為綿的載體，在生產(chǎn)線中與綿條一起運(yùn)動(dòng)，采取握持梳理，即圓梳機(jī)上的副夾板夾住綿條一邊對(duì)另一邊進(jìn)行梳理，梳理完成之后，副夾板再夾住已經(jīng)梳理的一邊對(duì)剛剛夾住的一邊進(jìn)行梳理，此過(guò)程稱為綿的換向，故而實(shí)現(xiàn)副夾板自動(dòng)換向顯得尤為重要。
而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向的機(jī)構(gòu)則稱為換向機(jī)構(gòu)。本文涉及到的換向機(jī)構(gòu)是在兩個(gè)傳送帶上實(shí)現(xiàn)。本文工作具體如下：
1.在傳送帶上設(shè)計(jì)了特殊的開(kāi)口，方便副夾板進(jìn)入傳送帶并固定。
2.設(shè)計(jì)了特殊鎖扣，和軌跡槽，使副夾板在隨傳送帶運(yùn)行至轉(zhuǎn)彎處時(shí)將開(kāi)口封死。
3.設(shè)計(jì)了梯形擋板方便副夾板的撐開(kāi)與閉合。
4.傳送帶上設(shè)計(jì)了輸入輸出導(dǎo)軌，和雙葉滾筒輔助副夾板的取出和放入，實(shí)現(xiàn)副夾板的循環(huán)。
對(duì)上述一些機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行力與運(yùn)動(dòng)分析，并使用Adams輔助仿真分析其可行性。
關(guān)鍵詞：絹紡；紡織；圓梳機(jī)；梳綿；換向；副夾板；傳送帶
III
Abstract
Circular Comb Automatic Production Line Reversing Mechanism for Twist Spinning
Abstract
The reversing mechanism of the spur spinning circular comb automatic production line is the key link for fully grasping the circular combing machine. It has always penetrated the processing of cotton and chemical fiber, and also belongs to the category of textile machinery. The reversing mechanism of the spur spinning circular comb automatic production line is the key link for fully grasping the circular combing machine. It has always penetrated the processing of cotton and chemical fiber, and also belongs to the category of textile machinery. Due to the soft texture of the cotton strips, it is difficult for workers and machines to independently operate the cotton strips. According to the spinning process flow, the secondary plywood is used as the carrier of the cotton. In the production line, the cotton strips are moved together, and the combing is grasped. The splint clamps the sliver while combing the other side. After the carding is completed, the secondary splint clamps the carded side and combs the newly clamped side. This process is called the commutation of the cotton, so that the automatic commutation of the secondary splint is realized. It is particularly important.
The mechanism that realizes automatic commutation is called a reversing mechanism. The reversing mechanism referred to in this article is implemented on two conveyor belts. The work of this article is as follows:
1. A special opening is designed on the conveyor belt to facilitate the entry of the secondary splint into the conveyor belt and the fixation.
2. Special locks and track grooves are designed so that the splint seals the opening when it runs to the corner with the belt.
3. The trapezoidal baffle is designed to facilitate the opening and closing of the secondary splint.
4. The input and output guide rails are designed on the conveyor belt, and the auxiliary splints of the double-blade drum are taken out and put in to achieve the cycle of the secondary splints.
Force and motion analysis was performed on some of the above-mentioned mechanism movements, and the feasibility was analyzed using Adams-assisted simulation.
Keywords: Silk spinning;Textile;Circular comb machine；Carding；reversing；Cotton board；Conveyor belt
V
第1章 緒論
1緒 論
1.1課題背景
絹紡工藝就是將養(yǎng)蠶、制絲和絲織中產(chǎn)生的疵繭、廢絲加工成絹絲和釉絲的紡紗工藝過(guò)程[1]。我國(guó)傳統(tǒng)絹紡圓梳工藝流程主要分為三步：第一步，原料精練，即除去原料中的雜質(zhì)；第二步，圓梳制綿,即用圓梳機(jī)梳理再經(jīng)中切機(jī)切斷，產(chǎn)生的原料綿以制成精綿；第三步，紡紗成絲，即將經(jīng)圓梳制成的精綿紡織成質(zhì)地柔軟的絹絲[2][3][5][6]。過(guò)程如下圖所示
開(kāi)繭
中切
圓梳取落綿
圓梳
排綿
制條
而絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)圓梳機(jī)握持充分梳理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，貫穿綿類或絲綢類加工工藝的始終，亦屬紡織機(jī)械一類[4]。按照紡紗工藝流程，采取握持梳理，即圓梳機(jī)上的副夾板夾住綿條一邊對(duì)另一邊進(jìn)行梳理，梳理完成之后，副夾板再夾住已經(jīng)梳理的一邊對(duì)剛剛夾住的一邊進(jìn)行梳理，此過(guò)程稱為綿的換向，而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換向的機(jī)構(gòu)則稱為換向機(jī)構(gòu)。在對(duì)綿紡織系統(tǒng)的現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，綿紡織流水線能高效率的運(yùn)行，實(shí)際上是副夾板的循環(huán)?，F(xiàn)階段已經(jīng)解決副夾板的取放問(wèn)題，但是綿的換向還未解決。實(shí)際生產(chǎn)中換向過(guò)程還是由人工實(shí)現(xiàn)，一般工廠為保證生產(chǎn)線中副夾板循環(huán)傳送，需要許多工人同時(shí)進(jìn)行操控，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程效率較低[11]。當(dāng)今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，雇傭工人的成本越來(lái)越高，而蠶絲，絲綿類加工的行業(yè)又是勞動(dòng)力密集型的行業(yè)，所以如今該類行業(yè)已臨近虧本生產(chǎn)，入不敷出，急需產(chǎn)業(yè)升級(jí)。要想實(shí)現(xiàn)絹紡真正意義上的自動(dòng)化，必須解決自動(dòng)換向的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化改造可大幅提高整個(gè)梳綿系統(tǒng)的工作效率。
1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在紡紗類生產(chǎn)過(guò)程中梳綿工藝所處的位置舉足輕重，國(guó)外有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，近幾年的梳綿技術(shù)有較大提高，生產(chǎn)量大概每10年增加10到15千克。綿產(chǎn)品產(chǎn)量的提高，明顯體現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步，是控制技術(shù)和材料科學(xué)等發(fā)展的產(chǎn)物，當(dāng)然也標(biāo)識(shí)者絹紡類產(chǎn)業(yè)正由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)工廠所使用的半自動(dòng)化梳綿機(jī)需要大量人工取放副夾板，包括實(shí)現(xiàn)綿的換向也是人工解決。所以新型絹紡現(xiàn)代化生產(chǎn)線務(wù)必在保證質(zhì)量的前提條件下，提高自動(dòng)化水平、并提高產(chǎn)量。如今，隨著監(jiān)測(cè)自控、程序控制，PLC應(yīng)用，電腦技術(shù)，自調(diào)勻整等已普遍應(yīng)用[4][5][6]。目前的梳綿工序主要為：分梳（由纖維束到單纖維）、除雜（除去雜質(zhì)，瑕疵點(diǎn)）、均勻混合制條（將纖維混合成棉束）、成條（制成成品棉條，并圈在綿條筒上），整個(gè)過(guò)程的重點(diǎn)在于：增強(qiáng)分梳能力，減少纖維斷裂、減少摻雜，減少短絨、提高綿條均勻度。
1.3主要研究?jī)?nèi)容和意義
1.3.1設(shè)計(jì)思想
整個(gè)梳綿工藝的設(shè)計(jì)過(guò)程中，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)，自主設(shè)計(jì)出用于握持綿片的副夾板以取代原工藝中的嵌綿板和翻綿板（如圖1.3.1），將一道圓梳機(jī)上的嵌綿板和翻綿板分散成兩道圓梳機(jī)上的副夾板1和副夾板2，即通過(guò)工序分散的方法設(shè)計(jì)了副夾板的動(dòng)態(tài)閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)綿片兩端分別梳理的自動(dòng)化生產(chǎn)。
圖1.3.1 新型絹紡圓梳工序中圓梳機(jī)、副夾板運(yùn)動(dòng)示意圖
換向機(jī)構(gòu)則是依據(jù)副夾板循環(huán)的理念，將副夾板1與副夾板2之間綿的交換實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為了使副夾板在綿的換向過(guò)程中依舊處于循環(huán)狀態(tài)，故設(shè)計(jì)基于傳送帶循環(huán)的載綿副夾板與空載副夾板的循環(huán)。
1.3.2設(shè)計(jì)方案
在對(duì)傳統(tǒng)絹紡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，結(jié)合機(jī)構(gòu)自動(dòng)化技術(shù)和電氣智能控制技術(shù)進(jìn)行絹紡圓梳機(jī)構(gòu)自動(dòng)化研究，用創(chuàng)新機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)替代握持梳理中副夾板夾綿換向的人工操作，通過(guò)兩條傳送帶，分別運(yùn)載副夾板1和副夾板2，設(shè)計(jì)出絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)（如圖1.3.2），實(shí)現(xiàn)以下兩點(diǎn)功能：
1.每條傳送帶上裝載的副夾板在不斷循環(huán)，傳送帶1運(yùn)載副夾板1，包括載綿副夾板的輸入和空副夾板的輸出，傳送帶2運(yùn)載副夾板2，包括空副夾板的輸入和載綿副夾板的輸出。
2.握持梳理過(guò)程中，圓梳機(jī)第一遍梳綿后，應(yīng)實(shí)現(xiàn)將載綿副夾板1輸入傳送帶1，傳送帶2應(yīng)將載綿副夾板2輸出到圓梳機(jī)繼續(xù)梳理。
3.機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)副夾板1于副夾板2綿的交接。
圖1.3.2 絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)示意圖
1.3.3研究?jī)?nèi)容
為實(shí)現(xiàn)上述三點(diǎn)功能，實(shí)現(xiàn)絹紡圓梳工藝的自動(dòng)化生產(chǎn)，本文將依據(jù)以副夾板動(dòng)態(tài)閉環(huán)為核心的設(shè)計(jì)思想，在副夾板撐開(kāi)，閉合以及夾綿方案既定的情況下，對(duì)絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)進(jìn)行如下研究：
（1） 提出了副夾板運(yùn)動(dòng)的絹紡圓梳自動(dòng)化控制策略，基于傳送帶的副夾板循環(huán)。
（2） 在用于握持綿片的副夾板結(jié)構(gòu)既定情況下，設(shè)計(jì)相配套的副夾板閉環(huán)動(dòng)態(tài)處理循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了綿片的自動(dòng)化梳理循環(huán)，包括空副夾板的輸入輸出， 本文主要以換向環(huán)節(jié)為重點(diǎn)介紹。
（3） 換向過(guò)程中，副夾板的撐開(kāi)原理，以及副夾板夾綿換向過(guò)程。
（4）結(jié)合副夾板的特殊結(jié)構(gòu)，基于副夾板閉環(huán)動(dòng)態(tài)處理循環(huán)的設(shè)計(jì)思想，巧妙利用卡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了適用于副夾板的傳送裝置及換向裝置，實(shí)現(xiàn)了絹紡圓梳中各工序之間的連接。
1.3.4研究意義
針對(duì)絹紡行業(yè)存在的人工勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)率低等問(wèn)題，新型絹紡生產(chǎn)線，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了一系列自動(dòng)化絹紡圓梳生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)計(jì)出基于副夾板為核心的圓梳絹紡自動(dòng)化生產(chǎn)線，節(jié)省人工勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化絹紡生產(chǎn)，亦可為羊毛、綿花等短纖維紡織設(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。但是，在大部分絹紡工藝可行的自動(dòng)化方案已經(jīng)定型的情況下，依舊沒(méi)有解決綿的換向問(wèn)題。
絹梳圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)，副夾板流水線銜接圓梳機(jī)，取落綿機(jī)構(gòu)，中切機(jī)，并實(shí)現(xiàn)握持梳理的自動(dòng)換向，使梳綿體系自動(dòng)化程度大大增加，所需操作的工人數(shù)量大大減少，整體工作效率有所提高。本次課題組的研究主要是對(duì)傳統(tǒng)絹紡工藝中圓梳機(jī)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，在不改變圓梳工藝的基礎(chǔ)上，為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水線，兼顧傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，著重解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)。 絹梳圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，可謂新型絹紡生產(chǎn)線真正意義上的完全自動(dòng)化，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，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。
19
第2章 自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路
2 自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路
2.1新型絹紡工序流程總設(shè)計(jì)思路
圓梳工藝能夠保證梳綿的質(zhì)量，但現(xiàn)有設(shè)備的自動(dòng)化程度不夠。近30年來(lái)國(guó)內(nèi)外圍繞絹紡圓梳工藝自動(dòng)化的技術(shù)改造均無(wú)明顯成效。新型絹紡流水線在不改變?cè)袌A梳工藝流程的基礎(chǔ)上，運(yùn)用工序分散方法適當(dāng)調(diào)整工序，提出基于副夾板循環(huán)的絹紡圓梳自動(dòng)化方案。
由于綿片質(zhì)軟，難以對(duì)綿片單獨(dú)操作，于是將副夾板作為載體，在梳理過(guò)程中與綿片一起運(yùn)動(dòng)，并構(gòu)建副夾板的兩套循環(huán)以達(dá)到自動(dòng)化，其具體設(shè)計(jì)思路如下：
如圖2.1.1所示，空副夾板1夾取綿，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中完成未握持綿面梳理，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，將交接后的另一端未梳理綿面進(jìn)行圓梳。
①自動(dòng)放副夾板裝置 ②自動(dòng)取副夾板裝置
圖2.1.1 基于副夾板運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)梳綿系統(tǒng)圖
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。
圖2.1.2 新型圓梳工序流程圖
2.2換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)思路
如圖2.1.1所示，換向機(jī)構(gòu)介于圓梳機(jī)1與圓梳機(jī)2之間，是一個(gè)中間機(jī)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)副夾板夾綿換向的同時(shí)，也要實(shí)現(xiàn)副夾板的運(yùn)輸，故將換向裝置的設(shè)計(jì)建立在特殊的傳送帶上，以傳送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)與循環(huán)，帶動(dòng)副夾板的循環(huán)。
如圖2.2.1所示的換向傳送機(jī)構(gòu)總體示意圖，副夾板1夾住棉在圓梳機(jī)1上梳理，梳理完畢后，從圓梳機(jī)取出載綿副夾板1，由輸入1位置輸入傳送帶1，載綿副夾板1將綿交接給空載副夾板2后，空載副夾板1從輸出1口輸出，完成副夾板1的循環(huán)。同樣地，空載副夾板2從輸入口2輸入，接到副夾板1的綿后從輸出口2輸出，完成副夾板2的循環(huán)。
①副夾板限位裝置 ②副夾板撐開(kāi)裝置 ③雙葉滾筒
圖2.2.1 換向傳送機(jī)構(gòu)總體示意圖
總體設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照副夾板循環(huán)的理念，以副夾板作為綿的載體，實(shí)現(xiàn)綿在整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的不間斷運(yùn)輸，以提高生產(chǎn)效率。
3 自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 主要零件及其結(jié)構(gòu)
如圖3.1.1 總裝配圖所示，絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)主要由傳送帶1和傳送帶2組成，而傳送帶1與傳送帶2的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理基本相似。因此，下面將就傳送帶1而言具體介紹其主要零件及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與作用。
圖3.1.1 換向傳送機(jī)構(gòu)總體裝配圖
圖3.1.2 傳送帶1局部示意圖
第3章 自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
傳送帶1所含主要零件：
鏈板
鏈條
副夾板支架
限位擋板
燕尾槽限位板
限位槽
導(dǎo)軌
雙葉滾筒
副夾板
3.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其運(yùn)動(dòng)方式
3.2.1 傳送帶連接方式
傳送帶的傳送單元由鏈板、鏈條以及一對(duì)副夾板支架組
成（如圖3.2.1所示）。
圖3.2.1 傳送帶、手表鏈
鏈板與鏈板連接后可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈條固定在鏈板邊緣能帶動(dòng)鏈板運(yùn)動(dòng)，其連接方式類似于手表鏈子，鏈板上裝有一對(duì)副夾板支架，該對(duì)副夾板支架用于運(yùn)輸和固定副夾板，即在傳送帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中作為副夾板的載體，使得副
夾板在傳送帶運(yùn)動(dòng)過(guò)程中達(dá)到循環(huán)的目的。
3.2.2副夾板的輸入輸出
輸入：副夾板的板耳末端固定有長(zhǎng)方體套筒（如圖3.2.1所示），副夾板支架開(kāi)有特殊的開(kāi)口槽（如圖3.2.2所示），左邊為長(zhǎng)方形槽口，右邊為較緩的曲邊槽。
圖3.2.1副夾板局部
圖3.2.2副夾板支架局部
圖3.2.3 副夾板卡入支架開(kāi)口槽
副夾板能通過(guò)導(dǎo)軌滑入副夾板支架的開(kāi)口槽中，由于副夾板板耳末端的長(zhǎng)方形套筒，以及副夾板支架左邊的長(zhǎng)方形開(kāi)口槽，使得副夾板在傳送過(guò)程中不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，即副夾板始終垂直于鏈板。
輸出：副夾板完成綿的交接后，空副夾板需要從傳送帶上取出，取出過(guò)程由雙葉滾筒完成。雙葉滾筒每端葉片長(zhǎng)短不一（如圖3.2.4 所示），目的是為了雙葉滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，雙葉滾筒的上葉片不干涉副夾板板耳，或者說(shuō)雙葉滾筒的下葉片能撥到副夾板板耳，使得雙葉滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中將動(dòng)力傳給副夾板。當(dāng)空副夾板運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)，即副夾板支架右邊較緩的曲邊開(kāi)口槽與導(dǎo)軌對(duì)接位置（如圖3.2.5 所示）。
圖3.2.4 滾筒局部
圖3.2.5
圖3.2.6
雙葉滾筒一側(cè)葉片同時(shí)撥動(dòng)副夾板板耳，雙葉滾筒將動(dòng)力傳給副夾板的同時(shí)，副夾板的運(yùn)動(dòng)又被雙葉滾筒和導(dǎo)軌同時(shí)限制，從而使副夾板順利進(jìn)入到導(dǎo)軌中（如圖3.2.6 所示）。
3.2.3 傳送帶對(duì)副夾板的限位
為了完成綿的順利交接，傳送帶換向方案規(guī)定副夾板的夾綿端應(yīng)該始終保持在傳送帶的外側(cè)。因此在傳送帶上設(shè)計(jì)了針對(duì)副夾板的限位方案。在傳送過(guò)程中，只有副夾板支架的長(zhǎng)方形開(kāi)口槽向下時(shí)，副夾板才會(huì)有可能掉落，因此設(shè)計(jì)了限位擋板，限位擋板安裝在副夾板支架上，構(gòu)成了副夾板支架長(zhǎng)方形開(kāi)口槽處的限位開(kāi)關(guān)（如圖 3.2.7所示）。
圖3.2.7 副夾板支架長(zhǎng)方形開(kāi)口槽處限位板，左開(kāi)右關(guān)
限位板從打開(kāi)狀態(tài)到關(guān)閉狀態(tài)走的是弧形，利用杠桿原理，限位板下端伸出，并裝有滾子，滾子在限位槽中運(yùn)動(dòng)，則限位板就可以通過(guò)限位槽位置的高低來(lái)控制限位板的開(kāi)或關(guān)（如圖3.2.8所示）。
圖3.2.8 限位板通過(guò)限位槽高低開(kāi)過(guò)過(guò)程
為了使限位板外伸的滾子順利進(jìn)入限位槽，限位槽進(jìn)行了特出的設(shè)計(jì)，即增大了開(kāi)口處，增強(qiáng)容錯(cuò)率（如圖3.2.9所示）。
圖 3.2.9 限位槽開(kāi)口處
圖 3.2.10 傳送帶
當(dāng)副夾板度過(guò)轉(zhuǎn)彎處后，限位板依舊通過(guò)限位槽解鎖后退出，與鎖定過(guò)程對(duì)稱相似，由于限位板內(nèi)部裝有扭簧，在退出限位槽后會(huì)自動(dòng)歸位。
該過(guò)程保證了副夾板在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不會(huì)由于自身重力而擺動(dòng)，使副夾板夾棉端始終在傳送帶外側(cè)，有利于換向的實(shí)現(xiàn)。
3.2.4 綿的換向
副夾板工作示意圖如圖3.2.11所示，副夾板內(nèi)部有橢圓實(shí)體和兩根Z型導(dǎo)桿，Z型導(dǎo)桿在副夾板內(nèi)部的一側(cè)裝有齒條，齒條與橢圓上小齒輪配合，則當(dāng)兩導(dǎo)桿同時(shí)受到擠壓時(shí)，兩根齒條會(huì)朝著對(duì)方相反方向運(yùn)動(dòng)，則齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)橢圓轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)橢圓最大直徑垂直于Z型導(dǎo)桿時(shí)，副夾板將會(huì)被撐開(kāi)，當(dāng)Z型導(dǎo)桿所受擠壓力消失時(shí)，Z型導(dǎo)桿將由扭簧給予作用力，使Z型導(dǎo)桿恢復(fù)原來(lái)位置，即副夾板閉合夾緊。
圖3.2.11 副夾板工作示意圖
當(dāng)傳送帶1上的載綿副夾板運(yùn)動(dòng)到下端，同時(shí)傳送帶2的空載副夾板運(yùn)動(dòng)到上端時(shí)（如圖3.2.13所示），開(kāi)始綿的換向過(guò)程。
圖3.2.12燕尾槽限位板
圖3.2.13 傳送帶1和2
由于傳送帶的運(yùn)動(dòng)，副夾板支架特殊的開(kāi)口槽會(huì)卡住副夾板，帶著副夾板一起運(yùn)動(dòng)，當(dāng)副夾板運(yùn)動(dòng)到 燕尾槽限位板位置時(shí)，由于燕尾槽限位板本身為梯形（如圖3.2.12所示），所以副夾板兩端板耳會(huì)受到擠壓力，如圖3.2.13 所示，此時(shí)副夾板將會(huì)張開(kāi)。
換向的過(guò)程為，傳送帶2上的空載副夾板2先到達(dá)燕尾槽限位板位置，空載副夾板2開(kāi)始張開(kāi)，由于綿是柔性物質(zhì)，傳送帶1上的載綿副夾板1所夾綿的末端會(huì)進(jìn)入張開(kāi)的空載副夾板2，然后，空載副夾板2離開(kāi)燕尾槽限位板夾緊綿，與此同時(shí)載綿副夾板1也進(jìn)入燕尾槽限位板，載綿副夾板1被打開(kāi)，松開(kāi)棉，載綿副夾板1離開(kāi)燕尾槽限位板，載綿副夾板1閉合，換向完畢。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)載綿副夾板1變?yōu)榭蛰d副夾板1輸出，空載副夾板2變?yōu)檩d綿副夾板2輸出。
第4章 換向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)分析
4 換向機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)與力學(xué)分析
換向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析能夠輔助優(yōu)化設(shè)計(jì)各部分尺寸，以及設(shè)計(jì)各部分的配合關(guān)系。
力學(xué)分析能夠保證機(jī)構(gòu)的安全性，增加機(jī)構(gòu)材料壽命。
4.1雙葉滾筒運(yùn)動(dòng)分析
由于傳送帶結(jié)構(gòu)的特殊性，加上副夾板夾棉運(yùn)輸對(duì)運(yùn)輸過(guò)程的平穩(wěn)性要求較高，因此傳送帶的運(yùn)行速度不宜過(guò)大。傳送帶速度在不超過(guò)其本身的最大速度下，其速度大小受圓梳機(jī)轉(zhuǎn)速的影響。為了保證工藝的可行性，新型絹紡工藝生產(chǎn)線依舊參照原來(lái)的生產(chǎn)工藝，以保證成品綿的品質(zhì)。
根據(jù)技術(shù)資料，CZ161A，CZ162A，CZ163A圓梳錫林工作面直徑均為1680mm,圓梳錫林轉(zhuǎn)速在240~440（單位：s/r）之間。
化為國(guó)際單位：
已知圓梳機(jī)上有100個(gè)副夾板卡位，而且圓梳機(jī)上的取夾板滾筒和放夾板滾筒，轉(zhuǎn)動(dòng)360°可以同時(shí)取放4個(gè)夾板，所以，要想讓副夾板的取放達(dá)到平衡，則滾筒的轉(zhuǎn)速應(yīng)為圓梳機(jī)的25倍，得滾筒轉(zhuǎn)速：
傳送帶運(yùn)行速度由滾筒取放速度和圓梳錫林轉(zhuǎn)動(dòng)速度決定，因此取傳送帶移動(dòng)速度0.03 m/s（傳送帶速度根據(jù)國(guó)產(chǎn)圓型梳棉機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算，亦可通過(guò)傳送帶上副夾板間距或取放副夾板裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)速度調(diào)節(jié)）。由于傳送帶速度較慢，所以用于取副夾板的雙葉滾筒無(wú)需不停工作，只需要在傳送帶到達(dá)固定位置時(shí)，雙葉滾筒將副夾板取出。雙葉滾筒設(shè)計(jì)成雙葉，所以在取副夾板時(shí)只需要轉(zhuǎn)動(dòng)180°，同時(shí)，雙葉可以在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以達(dá)到轉(zhuǎn)子平衡，提高轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定性，保護(hù)電機(jī)。
副夾板導(dǎo)軌槽設(shè)計(jì)如圖4.1.1所示，為了研究副夾板的運(yùn)動(dòng)速度，可將副夾板的運(yùn)動(dòng)看成對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)（如圖4.1.2所示），雙葉滾筒取副夾板時(shí)相對(duì)于副夾板從最遠(yuǎn)位置進(jìn)入凸輪，當(dāng)雙葉滾筒帶動(dòng)副夾板運(yùn)動(dòng),可視為副夾板在做回程運(yùn)動(dòng)，且副夾板的回程運(yùn)動(dòng)角為。當(dāng)其運(yùn)動(dòng)到傳送帶最近位置，其中近休止角為。然后副夾板又在雙葉滾筒及軌道的限位作用下做推程運(yùn)動(dòng)，推程運(yùn)動(dòng)角，最后副夾板被運(yùn)送到另一個(gè)傳送帶中。
圖4.1.1 導(dǎo)軌軌跡
圖4.1.2對(duì)心尖頂移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)
不妨假設(shè)副夾板以0度進(jìn)入導(dǎo)軌，則此時(shí)副夾板應(yīng)在坐標(biāo)軸y軸方向，課得副夾板運(yùn)動(dòng)軌跡參數(shù)方程： （1）
如圖4.1.2，對(duì)平面凸輪高副低代轉(zhuǎn)化為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，因此，將位移分析可轉(zhuǎn)化成四桿機(jī)構(gòu)的位移分析。此時(shí)圖中凸輪從動(dòng)件的尖頂正好位于 處，且此時(shí) 為其速度瞬心。
通過(guò)三次周期樣條函數(shù)，得到該凸輪構(gòu)件在位置處的切線與x軸的正半軸成角 ，因此可得副夾板在點(diǎn)處的相對(duì)速度（方向如圖23所示），在笛卡爾坐標(biāo)系中的分量為： （2）
可設(shè)點(diǎn)處的虛擬相對(duì)速度 ，則通過(guò)式（2）能求出對(duì)應(yīng)虛擬相對(duì)速度的分量值。
由轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法的原理： （3）
式中和為假設(shè)量，結(jié)合式（2）和式（3），理論上，副夾板的虛擬速度與轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中滑塊相對(duì)導(dǎo)桿的速度是相等的。
（4）
利用瞬心法及桿組法求解類速度，圖4.1.2中的為接觸點(diǎn)在該時(shí)刻的瞬心，根據(jù)瞬心法：
（5）
由（5）得副夾板的類速度：
如圖4.1.2，RT三角形中， ， 。得副夾板的類速度： （6）
綜上，可求得對(duì)應(yīng)凸輪輪廓線上任意點(diǎn)的類速度，根據(jù)中點(diǎn)公式，加速度為：
4.2副夾板支架限位板受力分析
副夾板支架限位板利用杠桿原理對(duì)副夾板支架開(kāi)口槽上鎖，當(dāng)副夾板運(yùn)動(dòng)度過(guò)“危險(xiǎn)期”后，限位板需要通過(guò)扭簧復(fù)位，為了選擇合適的扭簧配合運(yùn)動(dòng)，可以通過(guò)平面靜力學(xué)解出彈力。當(dāng)副夾板支架限位板運(yùn)動(dòng)到如圖4.2.1所示位置時(shí)，以限位板伸出的滾子中心為原點(diǎn)，以限位板所受牽引力方向的反方向?yàn)閤軸正方向，以限位板所受重力方向的反方向?yàn)閥軸正方向，建立如圖4.2.2所示笛卡爾坐標(biāo)系。其中為限位槽對(duì)限位板的支持力，為限位板所受摩擦力，為限位板所受扭簧約束力，支持力與x軸正方向的夾角為，彈簧力與x軸正方向夾角為 。
圖4.2.1
圖4.2.2
可建立如下方程：
由于傳送帶全程平穩(wěn)勻速運(yùn)行，所以機(jī)構(gòu)處于靜平衡狀態(tài)，故建立平衡方程：
則可解出
4.3換向機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析
建立副夾板夾棉換向示意圖如圖4.3.1 所示，傳送帶運(yùn)動(dòng)方向如紅色箭頭所示，設(shè)副夾板寬度為D，副夾板夾棉長(zhǎng)度為d,綿的伸長(zhǎng)量為r,傳送帶運(yùn)行速度為v,根據(jù)第3章所講述的換向原理，傳送帶1與傳送帶2的速度相同，而且由4.1節(jié)計(jì)算出傳送帶速度很慢，副夾板1與副夾板2一一對(duì)應(yīng)，因此可看成副夾板2與副夾板1相對(duì)靜止。
圖4.3.1 副夾板夾棉換向示意圖
換向過(guò)程動(dòng)態(tài)示意圖（如圖4.3.2所示），整個(gè)換向過(guò)程全部建立在傳送帶緩慢運(yùn)行的基礎(chǔ)上，副夾板1與副夾板2相對(duì)靜止，一一對(duì)應(yīng)。
圖4.3.2 換向過(guò)程動(dòng)態(tài)示意圖
由此不難發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)換向過(guò)程最重要的參數(shù)是副夾板的張角。下面分析副夾板張角至少多大才能達(dá)到夾棉換向效果。
圖4.3.3
由圖4.3.3所示，綿的末端擺動(dòng)軌跡是以副夾板1的夾棉點(diǎn)為圓心，以r為半徑的圓弧，而副夾板張角應(yīng)使副夾板一條邊OA的端點(diǎn)A正好落在綿的擺動(dòng)軌跡上。由圖中幾何關(guān)系可得：
則在三角形OBA中運(yùn)用余弦定理得：
化簡(jiǎn)后得副夾板張角：
就換向機(jī)構(gòu)而言，影響副夾板張角的主要是燕尾槽限位板的厚度，只需要計(jì)算出副夾板張開(kāi)至角大小副夾板板耳所需要的伸縮量，便可計(jì)算出燕尾槽限位板的厚度。因?yàn)楦眾A板是單獨(dú)設(shè)計(jì)，故本文暫不做討論。
第5章 基于Adams的仿真分析
5 基于Adams的仿真分析
端點(diǎn)A正對(duì)所需要模擬仿真的機(jī)構(gòu)裝配完畢后另存為x_t格式，再導(dǎo)入Adams，設(shè)置相關(guān)約束后，加入驅(qū)動(dòng)力和重力進(jìn)行仿真，并測(cè)定相關(guān)數(shù)據(jù)以供研究，驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性。
5.1副夾板取出過(guò)程仿真分析
采用雙葉滾筒來(lái)取出副夾板，最重要的就是軌道對(duì)副夾板板耳的限位作用，一開(kāi)始采用如圖5.1.1所示軌道與副夾板支架連接，通過(guò)仿真測(cè)定副夾板速度和動(dòng)能如圖5.1.3所示，可以看出副夾板隨著滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)可以進(jìn)入軌道，但是副夾板在進(jìn)入軌道前到進(jìn)入軌道后都有明顯的震動(dòng)，
圖5.1.1
圖5.1.2
圖5.1.3 速度曲線圖（左），動(dòng)能曲線圖（右）
這是由于副夾板與軌道留有間隙，副夾板在進(jìn)入軌道時(shí)是被甩進(jìn)去的，伴隨著離開(kāi)副夾板支架開(kāi)口槽后，副夾板失去限制，受質(zhì)量影響副夾板需要轉(zhuǎn)動(dòng)到平衡位置，之后開(kāi)始晃動(dòng)，雙葉滾筒在取副夾板時(shí)，副夾板會(huì)越來(lái)越靠近雙葉滾筒中心，由于雙葉滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度均勻，所以副夾板平移速度越來(lái)越慢，即會(huì)產(chǎn)生沖擊力。綜上所述，對(duì)軌道做以下改進(jìn)：
改變軌道與副夾板支架的銜接平滑度，增粗副夾板板耳，減少副夾板在軌道跳動(dòng)幅度，使副夾板進(jìn)入軌道時(shí)始終保持相切過(guò)程。重新設(shè)定滾筒的合理位置（與導(dǎo)軌的位置關(guān)系）。
增長(zhǎng)軌道的下邊，增強(qiáng)副夾板在上升過(guò)程中的安全性“防止受重力原因掉落”。改進(jìn)后如圖5.1.2所示，改進(jìn)后仿真結(jié)果如圖5.1.4所示
圖5.1.4 改進(jìn)后仿真圖
測(cè)得速度曲線圖，加速度曲線圖以及動(dòng)能曲線圖如圖5.1.5所示
圖5.1.5 改進(jìn)后測(cè)得速度、加速度、動(dòng)能曲線圖
由速度曲線圖可以看出，副夾板在離開(kāi)副夾板支架的限位槽后，受重力作用會(huì)前后擺動(dòng)，因此速度有一些波動(dòng)，由加速度圖可以看出并未太大的沖擊力，由動(dòng)能圖可見(jiàn)這種速度擺動(dòng)在持續(xù)一段時(shí)間后會(huì)越來(lái)越小，最終趨于穩(wěn)定。
5.2限位板解鎖過(guò)程仿真分析
限位板解鎖過(guò)程仿真圖如圖5.2.1所示
圖5.2.1限位板解鎖過(guò)程仿真圖
在限位板外伸的滾子走出限位槽的過(guò)程中，對(duì)副夾板前進(jìn)速度（x方向速度）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)結(jié)果如圖5.2.2所示
圖5.2.2 副夾板前進(jìn)速度
通過(guò)副夾板前進(jìn)速度的曲線圖可以看出，副夾板速度穩(wěn)定，符合換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。為了驗(yàn)證限位槽軌道質(zhì)量，對(duì)副夾板支架限位板在y方向的速度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得速度曲線圖如圖5.2.3所示
圖5.2.3速度曲線圖
通過(guò)速度曲線圖可以看出，在限位槽彎曲部分與直導(dǎo)軌接觸部分有速度波動(dòng)，再通過(guò)對(duì)限位板進(jìn)行動(dòng)能測(cè)量，測(cè)得動(dòng)能曲線圖如圖5.2.4所示
圖5.2.4動(dòng)能曲線圖
通過(guò)動(dòng)能曲線圖可以看出，限位板動(dòng)能較小，速度波動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)屬于輕微振動(dòng)，不具有威脅性，所以限位槽導(dǎo)軌質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。
5.3限位板上鎖過(guò)程仿真分析
限位板上鎖過(guò)程仿真圖如圖5.3.1所示
圖5.3.1限位板上鎖過(guò)程仿真圖
為測(cè)定副夾板運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，對(duì)副夾板運(yùn)動(dòng)速度測(cè)定結(jié)果如圖5.3.2所示
圖5.3.2副夾板運(yùn)動(dòng)速度曲線圖
測(cè)定結(jié)果表示副夾板運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定無(wú)波動(dòng)，符合換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。再測(cè)定限位板y方向速度來(lái)檢測(cè)軌道質(zhì)量，測(cè)得結(jié)果如圖所示
圖5.3.3限位板運(yùn)動(dòng)速度曲線圖
從曲線圖中可以看出，在彎道與直道交界附近速度有波動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)限位板有振動(dòng)現(xiàn)象，再測(cè)定其動(dòng)能圖如圖5.3.4所示
圖5.3.4限位板動(dòng)能曲線圖
由圖可以看出限位板屬于輕微振動(dòng)，可以忽略。
綜上所述，各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)符合換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。
5.4換向機(jī)構(gòu)上副夾板的仿真
換向機(jī)構(gòu)主要是完成副夾板的傳輸與換向，該運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)控制方塊狀板耳而實(shí)現(xiàn)的。因此在換向機(jī)構(gòu)下，我們還需要驗(yàn)證方塊狀板耳設(shè)計(jì)的合理性。
5.4.1換向機(jī)構(gòu)上副夾板的運(yùn)動(dòng)仿真
在各零件之間添加約束，Motion以及Force。添加重力加速度“Gravity”數(shù)值為-9.8（Y軸方向）。設(shè)置底座移動(dòng)副motion的位移函數(shù)為0.5d * time。設(shè)置仿真時(shí)間為0.3s，仿真步數(shù)為5000。
為了論證副夾板在換向機(jī)構(gòu)傳輸過(guò)程中穩(wěn)定性以及換向時(shí)夾板開(kāi)合的穩(wěn)定性，的分別測(cè)量:傳輸時(shí)副夾板質(zhì)心的位移以及夾板轉(zhuǎn)動(dòng)打開(kāi)時(shí)質(zhì)心的位移。
（1） 副夾板在傳輸過(guò)程中質(zhì)心的位移
經(jīng)過(guò)仿真運(yùn)行后，打開(kāi)繪圖工具中的后處理模塊，添加副夾板質(zhì)心的X、Y、Z三個(gè)方向上的分量曲線。
圖5.4.1質(zhì)心位移圖
根據(jù)上圖中的三條曲線在0-0.3s中的趨勢(shì)可知
1.在換向裝置上傳動(dòng)過(guò)程中，副夾板在X(紅色實(shí)線)、Y軸（藍(lán)色虛線）上位移是很平緩的，幾乎沒(méi)有波動(dòng)；
2.整個(gè)行程中，副夾板沿Z軸（粉色短虛線）方向上傳輸，速度平緩，沿著驅(qū)動(dòng)設(shè)置的軌跡在運(yùn)動(dòng)；
3.綜合分析三條曲線，不難看出副夾板除了在傳送方向移動(dòng)外，其他兩個(gè)方向的晃動(dòng)幾乎是沒(méi)有的，可以得出，副夾板方塊狀的板耳符合在換向裝置上運(yùn)輸不晃動(dòng)的要求。
（2）夾板張開(kāi)過(guò)程質(zhì)心的位移
經(jīng)過(guò)仿真運(yùn)行后，打開(kāi)繪圖工具中的后處理模塊，添加夾板質(zhì)心的X、Y兩個(gè)方向上的分量曲線。
圖5.4.2位移圖
1.副夾板在燕尾槽區(qū)域進(jìn)行開(kāi)合動(dòng)作時(shí)，副夾板沿X軸傳輸時(shí)，夾板質(zhì)心在X軸方向的位移緩慢增大，在時(shí)間約為0.03，0.25左右時(shí)，出現(xiàn)略微抖動(dòng)。這符合副夾板進(jìn)出燕尾槽區(qū)域時(shí)板耳與其發(fā)生碰撞的情況。
2.時(shí)間約在0.03s時(shí)刻時(shí)，即副夾板進(jìn)入燕尾槽斜面區(qū)域，夾板質(zhì)心在Y軸上出現(xiàn)抖動(dòng)，當(dāng)進(jìn)入燕尾槽平面區(qū)域后，即0.05s-0.15s時(shí)，夾板的張開(kāi)時(shí)很穩(wěn)定的。而在0.25s左右，即副夾板開(kāi)始離開(kāi)燕尾槽，產(chǎn)生了一個(gè)輕微的抖動(dòng)。
3.綜合分析圖中的兩條曲線，不難看出夾板在通過(guò)燕尾槽區(qū)域進(jìn)行開(kāi)合運(yùn)動(dòng)中基本保持穩(wěn)定狀態(tài)，可以得出在換向過(guò)程中副夾板的設(shè)計(jì)是合理的。
通過(guò)以上運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，可以驗(yàn)證副夾板在換向裝置上的整個(gè)傳輸運(yùn)動(dòng)與燕尾槽區(qū)域動(dòng)作時(shí)的大致上是能夠保持穩(wěn)定而不抖動(dòng)，因此可以得出，在運(yùn)動(dòng)學(xué)上，副夾板的設(shè)計(jì)的合理性。
5.4.2換向機(jī)構(gòu)上副夾板的動(dòng)力學(xué)仿真
在各零件之間添加約束，Motion以及Force。添加重力加速度“Gravity”數(shù)值為-9.8（Y軸方向）。設(shè)置底座移動(dòng)副motion的位移函數(shù)為0.5d * time。設(shè)置仿真時(shí)間為0.3s，仿真步數(shù)為5000。測(cè)量推桿的空間受力情況:
經(jīng)過(guò)仿真運(yùn)行后，打開(kāi)繪圖工具中的后處理模塊，添加燕尾槽對(duì)推桿的推力的Mag曲線。
圖5.4.3推桿受力圖
可以看出，整個(gè)行程中，大范圍波動(dòng)較小，有3處較大的突變，分別在大約0.01s、0.05s和0.23s處。
在0-0.01s內(nèi)，副夾板還未進(jìn)入到燕尾槽區(qū)域，這時(shí)候推桿不受力，在副夾板剛進(jìn)入燕尾槽階段，即0.01s左右，推桿突然受到燕尾槽的幾何約束，推力曲線發(fā)生突變。
在0.025—0.05s時(shí)，推桿開(kāi)始推動(dòng)橢圓軸的擋板，而擋板對(duì)推桿會(huì)存在反作用力，這個(gè)反作用力會(huì)與燕尾槽對(duì)推桿的力中和。
副夾板傳送到燕尾槽轉(zhuǎn)折處，即0.05s左右，轉(zhuǎn)彎處的燕尾槽不是平緩，造成推力產(chǎn)生抖動(dòng)。
在0.05s-0.23s處，副夾板在燕尾槽平面區(qū)域內(nèi)傳動(dòng)，所受推力穩(wěn)定在平緩狀態(tài)。
副夾板離開(kāi)燕尾槽區(qū)域后，即0.25s左右不再受到燕尾槽的幾何約束作用，副夾板的扭簧開(kāi)始起作用，發(fā)生波動(dòng)，離開(kāi)燕尾槽區(qū)域后，燕尾槽便不再對(duì)推桿有力的作用，也就是推力為0。
基于上述分析，副夾板在換向裝置的換向處是可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)的，這里的推桿受力受到的突變是不能避免的，但可以進(jìn)行優(yōu)化，即對(duì)燕尾槽前端、轉(zhuǎn)折處、末端做成弧狀來(lái)減少突變對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)的影響。
33
第6章 電控方案設(shè)計(jì)
6 電控方案設(shè)計(jì)
6.1雙葉滾筒電控方案
6.1.1雙葉滾筒的功能與要求
雙葉滾筒的功能是，當(dāng)傳送帶上的副夾板到達(dá)指定位置時(shí)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙葉滾筒運(yùn)行，將副夾板從傳送帶上取出，取出副夾板后，雙葉滾筒等待傳送帶下次將副夾板送至指定位置，以重復(fù)以上運(yùn)動(dòng)。需要特別說(shuō)明的是，由于傳送帶速度較低，對(duì)于滾筒而言可視傳送帶為靜止?fàn)顟B(tài)，所以不需要采用雙葉滾筒與傳送帶以固定速度比配合的方式，轉(zhuǎn)而采用副夾板到位前滾筒靜止（復(fù)位），副夾板到位后，滾筒以固定速度取出。
根據(jù)上述的雙葉滾筒運(yùn)動(dòng)過(guò)程，只需在系統(tǒng)啟動(dòng)之后，檢測(cè)副夾板是否到位，到位后直接驅(qū)動(dòng)雙葉滾筒將副夾板取走即可。
6.1.2雙葉滾筒算法設(shè)計(jì)
在系統(tǒng)啟動(dòng)后，得到信號(hào)的雙葉滾筒持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)至得到結(jié)束信號(hào)停止。整個(gè)過(guò)程，驅(qū)動(dòng)雙葉滾筒的電機(jī)只需以指定速度勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，并沒(méi)有高精度位置和速度控制。所以，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用普通直流電機(jī)，并用PLC控制繼電器啟動(dòng)和關(guān)閉雙葉滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
6.1.3雙葉滾筒硬件設(shè)備
直流電機(jī)
驅(qū)動(dòng)雙葉滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)
調(diào)速器
對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速
繼電器
啟動(dòng)和關(guān)閉直流電機(jī)
光電開(kāi)關(guān)
監(jiān)測(cè)圓梳機(jī)是否轉(zhuǎn)動(dòng)到取放位置，非接觸式監(jiān)測(cè)
6.1.4雙葉滾筒控制實(shí)現(xiàn)
根據(jù)以上設(shè)計(jì)的算法，控制流程如下圖6.1.1所示。
否
是
是
否
系統(tǒng)啟動(dòng)
副夾板到位信號(hào)
等待信號(hào)
驅(qū)動(dòng)滾筒
完成取副夾板
停機(jī)
圖6.1.1
使用西門子S7-200 PLC編寫指令如圖6.1.2所示
圖6.1.2
其中I0.0是檢測(cè)副夾板有沒(méi)有到達(dá)指定位置的光電開(kāi)關(guān)，I0.1是檢測(cè)副夾板有沒(méi)有被送至指定位置的光電開(kāi)關(guān)，Q0.0控制雙葉滾筒運(yùn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)。
如圖6.1.3，當(dāng)I0.0獲得一個(gè)高電平時(shí)，Q0.0得電，雙葉滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)I0.1獲得一個(gè)高電平時(shí)Q0.0失電，雙葉滾筒剎車（如圖6.1.4）。
圖6.1.3
圖6.1.4
6.2傳送帶控制
傳送帶可直接選用調(diào)速器進(jìn)行無(wú)極變速。
6.3電控設(shè)計(jì)方案
參考之前團(tuán)隊(duì)的電控設(shè)計(jì)，考慮到成本和機(jī)器工作質(zhì)量，可編程控制器選擇西門子S7-200 CPU226型，如圖6.3.1和圖6.3.2所示。
圖6.3.1 CPU226實(shí)物圖
圖6.3.2 CPU226仿真圖
光電開(kāi)關(guān)選用BGL傳感器（BGL Sensor），其原理圖如圖6.3.3所示。
圖6.3.3
根據(jù)傳感器BGL Sensor的技術(shù)參數(shù)，選用BGL220A-001-S49作為光電輸入信號(hào)，其實(shí)物圖如圖6.3.4所示。
總電路圖如圖6.3.5所示
圖6.3.5
參考文獻(xiàn)
7 結(jié) 論
本文主要講述了絹紡圓梳自動(dòng)化生產(chǎn)線換向機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn)。
1.本著副夾板循環(huán)的設(shè)計(jì)理念，模仿手表鏈設(shè)計(jì)了鏈板單元連接結(jié)構(gòu)，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可以很好地控制速度，減少磨損，符合設(shè)計(jì)要求且可行性高。
2.設(shè)計(jì)了特殊開(kāi)口槽的副夾板支架，以最簡(jiǎn)單的方式運(yùn)載并固定副夾板，在傳送帶在循環(huán)的同時(shí)，帶動(dòng)副夾板的循環(huán)。
3.設(shè)計(jì)了利用雙葉滾筒和導(dǎo)軌輔助副夾板從傳送帶放入和取出，保證了傳送帶上運(yùn)載的副夾板數(shù)量一定。
4.設(shè)計(jì)了副夾板支架限位板，通過(guò)限位槽完成對(duì)副夾板支架開(kāi)口槽的上鎖和解鎖過(guò)程，方案簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。
5.設(shè)計(jì)了燕尾槽限位板用于副夾板的撐開(kāi)與閉合，方案簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。
6.設(shè)計(jì)了雙傳送帶同時(shí)運(yùn)行，副夾板一一對(duì)應(yīng)，在相對(duì)靜止中完成綿的交接方案。
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致 謝
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)，畢業(yè)設(shè)計(jì)總算圓滿完成。這也就意味著我人生最精彩的大學(xué)四年生活即將結(jié)束，不免有些唏噓。很高心能在金陵科技學(xué)院這樣一個(gè)文化底蘊(yùn)深厚，師資力量雄厚的學(xué)校學(xué)習(xí)十分感謝萬(wàn)宏老師，羅衛(wèi)平老師，毛志偉老師，陳曼華老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)我的指導(dǎo)和建議，感謝所有任課老師和同學(xué)們?cè)诖髮W(xué)四年對(duì)我的教育和照顧，是你們給了我愛(ài)并教我如何傳播愛(ài)，謝謝！