畢 業(yè) 設 計（論 文）
設計（論文）題目： 圓梳機中自動取落棉裝置設計
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摘 要 II
Abstract III
第一章 緒 論 5
1.1 圓梳機的研究意義 5
1.2 圓梳機國內外研究現(xiàn)狀 5
1.3 本文的研究意義 6
1.4本文研究內容 6
第二章、圓梳機結構與工藝流程 8
2.1圓梳機的作用 8
2.2圓梳機的組成和工藝流程 9
2.3圓梳機關鍵部件主要結構 11
2.4圓梳機中取落棉機構的初步分析 12
第三章、基于solidworks軟件的三維建模 14
3.1 零件三維建模 14
3.2 運動機構的傳動關系 16
3.3勾棉裝置設計分析 21
第四章、圓梳機中取落棉運動機構設計 22
4.1 執(zhí)行機構的選擇 22
4.2 主運動機構尺寸的缺定 23
4.3 運動機構的運動分析 23
4.4導桿機構的動態(tài)靜力分析 29
第五章、論文總結與未來展望 33
5.1論文總結 33
5.2 展望 34
參考文獻 37
I
摘要
圓梳機中自動取落棉裝置設計
摘 要
圓梳機主要用來加工化學纖維和蠶絲之類的棉纖維，屬于絹紡工業(yè)專用的紡織機器。梳棉在絹紡工藝工藝流程中是一項重要的工藝流程，隨著時代的發(fā)展，雖然我國的絹紡行業(yè)利用自身優(yōu)勢有了很大的進步，但還是難以改變技術落后、生產力底下的現(xiàn)狀。目前我國絹紡行業(yè)的各項基本的工藝流程基本上都是人工手動操作,半機械化機械設備作業(yè)，勞動強度高,與國外先進絹紡水平相比較，有一定的距離。本文在總結國內外圓梳機現(xiàn)狀的基礎上對圓梳機進行改進，利用機械結構裝置實現(xiàn)圓梳機中取落棉的自動化。本設計采用曲柄擺桿和曲柄滑塊機構串聯(lián)實現(xiàn)取落棉過程中的直線往復運動，在取落棉過程中實現(xiàn)往復運動很容易，但由于落棉具有輕、薄等特性，所以在取落棉的過程中要借助羅拉來實現(xiàn)，因此最關鍵的是要在往復運動的過程中把落棉塞到兩羅拉之間，然后讓羅拉帶動梳理滾筒反轉，使拉棉的速度與梳理滾筒的線速度保持一致，由羅拉的擠壓力將落棉取出。
考慮到取落棉結束時，落棉與取落棉機構脫離問題，本文對勾棉裝置也做了一些改進，該勾棉裝置由兩個主要部分構成，分別為光板和針板，所謂針板就是在板的一面有原來機器中用來勾棉的勾棉輥上的針，所謂光板就是表面平滑的版，不過在板上有與針板上針對應的空洞，針板由一根轉軸固定在光板上，并通過扭簧使針板緊貼在光板上，當勾棉裝置運動到最右端是，針板由于與傳送臺上的擋塊接觸擋塊通過針板為扭簧施力，使得針板克服扭簧彈力與光板分離，此時勾在針上的落棉隨著針板與光板產生位移而與勾分離，實現(xiàn)勾棉裝置與落棉的分離。
關鍵詞：圓梳機；梳棉；自動化；機械結構
II
Abstract
In the automatic circular comber noil device design
Abstract
Circular comber mainly used for cotton fiber processing of chemical fiber and silk like silk, belonging to the special textile machinery industry. Carding in the spinning process is an important technological process, with the development of the times, although China's silk industry by its advantage has made great progress, but it is still hard to change backward technology and productivity under the present situation. At present, China's silk industry of cotton, raw material refining basically for manual, semi mechanized operation, labor intensity is high, and foreign advanced level compared to the large gap. This paper in summarizes the domestic and foreign circular comber status based on the circular comber was improved by mechanical device to realize circular comber noil automatic.Characteristics of this design adopts crank pendulum rod and a slider crank mechanism in series to achieve noil straight reciprocating motion, reciprocating motion is easily realized in the process of taking out the trash, but because of the noil is light, thin, so in the process of noil to realized by a roller, because it is the most critical to in the reciprocating motion of the two roller between noil plug to, then let Luo roller drives the carding cylinder inversion, to pull the line speed of the cotton and the speed of the combing roller consistent, which consists of a roller extrusion pressure will be taken out of the trash.
Considering taking noil at the end and take out mechanism of noil noil, the cotton Duigou device also made some improvements, the cotton hooking device consists of two main parts, respectively plate and needle plate, the needle plate is in a hook plate roller machine used to hook the original cotton on the needle plate is called the smooth surface of the version, but in the plate is provided with a hollow needle plate corresponding to the needle, the needle plate is fixed on the plate by a rotating shaft, and the torsion spring enables the needle plate to plate, when moving to the right end of the cotton hook device, the needle plate with block the contact block through the needle plate for torsion spring force transmission device, the needle plate and elastic torsion spring to overcome separation plate, the hook on the needle with the needle in the plate and the plate displacement by the hook and separation, separation device and waste cotton hook.
Key words: Circular comber; carding; automation; mechanical structure
36
第一章
第一章 緒 論
1.1 圓梳機的研究意義
絹紡行業(yè)是我國傳統(tǒng)的國民經濟支柱性產業(yè)，在國際上的競爭優(yōu)勢十分明顯。經過多年的不懈努力，我國的絹紡業(yè)基本具備了比較完整的產業(yè)鏈，加工配套水平較高，發(fā)達的產業(yè)集群地眾多，是我國發(fā)展步伐穩(wěn)健的強勢產業(yè)。雖然我國是一個紡織大國，但我國紡織機械裝備比較落后。圓梳機是絹紡工藝流程中具有關鍵性的機器，是棉紡工藝中具有“心臟“之稱的機器設備，在紡紗過程中具有極其重要的位置。我國研究圓梳機已經有五六十年的歷史了，雖然在圓梳機的研究上取得了不少進部，但依舊沒有擺脫建立在吸收國外先進的絹紡機械裝備的基礎上進行研究改造這個缺陷。國內針對絹紡工業(yè)所用機械裝備的科研力量比較薄弱，國外各紡織機械公司先后推出了具有國際先進水平的梳棉機C50, MK5,C51, DK788,DK760, DK803, DK903, CX400等超高產梳棉機，產量為50-120kg， 2004年國外陸續(xù)推出了TC03, C60, MK6等超高產梳棉機[[] 組合機床設計
]。由于國外梳棉機的自動化程度相對較高，我國絹紡廠梳棉用的設備大多還是一百多年前設計的裝備，多為人工手動操作，勞動強度大，勞動生產力與國外相差較大。并且在機器工作過程中需要多個工人進行操作，整個工作的工作效率低下，隨著經濟的高速發(fā)展，人工的勞動成本越來越高，絹紡行業(yè)這個勞動密集型行業(yè)已經處于微利狀態(tài)，產業(yè)升級迫在眉睫。然而產業(yè)升級首當其沖的便是改進加工設備，減少人工投入，實現(xiàn)圓梳機梳棉的自動化便是不二之選。
1.2 圓梳機國內外研究現(xiàn)狀
自一九八零年以來，國際有名的圓梳機制造公司對傳統(tǒng)梳棉機進行了翻天覆地的整改，傾盡全力打造了新一代圓梳機，高產梳棉機就逐步發(fā)展起來了，它的先進性主要體現(xiàn)在自動監(jiān)控技術，在線檢測技術，梳理技術，負壓吸塵技術和安全生產等方面。與傳統(tǒng)的圓型梳棉機相比較而言，新時代梳棉機主要在結構優(yōu)化方面進行了改良，而結構的優(yōu)化主要體現(xiàn)在擴大圓梳機的梳理面積，即通過擴大錫林寬度，直徑增加梳理面積，進而增加梳棉的產量，在產品的質量方面也有明顯的進步，重量不均勻的概率減少了，生條結雜也得到了改善，為后續(xù)的加工奠定了堅實的基礎。
目前絹紡機械的研究人員對圓梳機的研究改進主要體 現(xiàn)在錫林轉速的提高，錫林梳理寬幅的長短?？偟膩碚f，現(xiàn)如今改進后的圓梳機與一百多年前的圓梳機相比，改進后的現(xiàn)代版圓梳機梳理效果比一百多年前更好，梳理的質量也比一百多年前的機器更高，梳理的效率自然也得到了很大的提高?？墒悄壳敖伡彊C械的研究人員對圓梳機的研究改進大多數都把高圓梳機的產量作為研究的重點，對圓梳機的自動化卻很少，本文主要針對實現(xiàn)圓梳機梳棉的自動化而設計，以減少圓梳機梳棉的操作人數，減輕工人的勞動強度。
1.3 本文的研究意義
我國用于梳棉的紡織機械的研發(fā)還處于低水平狀態(tài)，模仿國外先進梳棉機器設備的比重較大，企業(yè)低于改進機器的投入還處于過度狀態(tài)，隨著社會經濟的發(fā)展，人工成本不斷加大，絹紡行業(yè)的盈利也逐漸減少，再加上國際上不斷出現(xiàn)知識產權糾紛，我國的紡織機械的研發(fā)在國家的大力倡導和政策引導下已經開始進入自助研發(fā)的新階段。江蘇省南通市海安縣的絹紡企業(yè)是由之前的一家很小絹紡廠逐漸發(fā)展到現(xiàn)在的多家，生產也由當初的傳統(tǒng)圓梳工藝過度到現(xiàn)在的采用圓梳梳棉工藝和精梳梳棉工藝相結合的方式。絹紡廠由十多年前的常規(guī)桑蠶絹絲規(guī)格為主發(fā)展到目前的常規(guī)桑蠶絹絲規(guī)格與特殊桑蠶絹絲規(guī)格相結合的產品結構[[] 海安縣繭絲綢產業(yè)的現(xiàn)狀與思考
]。但依舊有部分絹紡廠仍采用傳統(tǒng)的圓梳工藝，機器運轉需要多個工人參與，并且勞動強度較大，生產力和產品質量不高。
本課題組是與江蘇省海安縣富有絹紡織有限公司合作，以實現(xiàn)圓梳機梳棉的自動化為目標，利用合適的機械結構裝置取代人工的手工操作，達到減少人工數量，降低勞動強度，減少成本投入，擴大紡織廠利潤的目的。由于圓梳機梳理滾筒梳理下來的落棉所占原料的比例較大，近于原料的60%作用，所以取落棉的自動化裝置的設計十分必要。
1.4本文研究內容
本文主要對圓梳機中梳理滾筒中的落棉的取出進行機械裝置設計，完成取落棉的自動化，并且對實行梳理滾筒中取落棉的機械機構進行力學方面的設計計算，三維實體模型建立等。具體內容如下：
1、 對圓梳機取落棉運動進行分析研究，提出合適的機構原型，完成圓梳機自動取落棉機械裝置的設計，并進行三維立體建模
2、 對圓梳機自動取落棉裝置的執(zhí)行件即勾棉裝置進行優(yōu)化設計，便于圓梳機自動取落棉的實現(xiàn)
第二章
第二章
第二章、圓梳機結構與工藝流程
隨著人類文明的不斷進步，絹紡織行業(yè)也隨著不斷發(fā)展，物質文化的極大豐富，傳統(tǒng)意義上的棉、毛再也不能滿足人們日常生活需求，結構功能單一的梳理機早已無法勝任對天然或化學的絹紡織用料梳理。梳棉梳理機的及、適時加入，給了絹紡行業(yè)新的生命。圓梳機作為絹紡行業(yè)的重要支柱設備，圓梳機的工作狀況很大程度上影響絹紡行業(yè)的效益，它的改進發(fā)展直接影響絹紡行業(yè)的生存與發(fā)展。
2.1圓梳機的作用
在傳統(tǒng)的絹紡工藝的流程中，利用圓梳機梳棉是一項十分重要的工藝過程，主要用來加工化學纖維、棉纖維、蠶絲等絹紡用料，圓梳機就是用來完成梳棉的紡織機械裝備。圓梳機的工作原理是將開清棉工序送來的纖維或棉卷細致的進行開松，除雜，分梳，以便讓成卷曲快狀的棉卷成為伸直的單纖維。并在這個過程中，清除掉清花工序中遺留下來的短絨、破籽、短纖維、棉粒、雜質等，然后利用并條機集合成一定規(guī)格的棉條，并用準備好的棉筒儲存集合好的棉條，供下道工序使用。
圓梳機的任務如下：
1、開松棉卷制成伸直的單纖維：因為開清棉機械只能夠開檢原棉做成棉卷，所以圓梳機就須在不損傷纖維的前提下把束狀、塊狀的纖維開松成伸直的單纖維狀態(tài)。這是為了清除細小的雜質和進行下道工序做好準備，事實上，大多數棉束，甚至棉結都是在圓梳機的梳理滾筒和錫林一蓋板區(qū)內被梳理解開的，只有少量的進入蓋板花被清除[] 梳棉機的任務和工藝流程
。
2、清除雜質和短絨：清理雜質的工作主要由毛刷輥和梳理滾筒來執(zhí)行，它可以除去喂入的棉纖維中50%~60%的雜質，另有一部分塵雜則通過進入蓋板花而得到清除或在其它部件處落出。由于現(xiàn)代圓梳機的除雜效率大約為75%~90%，所以經過開清棉和圓梳機共同完成的除雜效率可高達95%~99%，最終在梳棉條中的雜質只有0.05%~0.3%甚至更少。圓梳機也能去除凝聚在棉纖維上的灰塵，后者是在針尖梳理時被清理，圓梳機還可以去除部分短絨和短棉纖維，在錫林蓋板區(qū)梳理過程中，長纖維與錫林針齒接觸面積較多，較看守被錫林針齒帶走；而短絨和短纖維則常停留在蓋板針齒上及被壓入針齒內，形成蓋板花而被除去。蓋板花的一半就由這些短絨、短纖維組成。
3、纖維混和和均勻：在開棉的工作過程終，初步進行了各種原料的混合，在錫林上的，隨著纖維塊的不斷減少，和分解成單纖維，這就為單纖維的混合和均勻建立了良好的條件。殘留在圓梳機梳理錫林表面的棉纖維多次返回到錫林一蓋板區(qū)重復接受針齒的梳理，完成了纖維沿棉流縱向的混和；接著在成網過程中又完成了纖維沿棉流橫向的混和
4、纖維縱向定位：一般圓梳機梳理是讓棉纖維具有平行化作用，但在道夫凝集纖維和輸出過程中纖維是相互重疊和交錯的(不完全平行)，最后僅達到沿順向排列和定位的程度。
5、成條：圓梳機輸出的棉條子要按照一定的規(guī)則地放在用來儲存的條筒內，供下面一道工序進行下一步加工。
2.2圓梳機的組成和工藝流程
圓梳機主要由圓梳錫林、前后梳理滾筒以及圓毛刷三部分組成：
1、 圓梳錫林：圓梳錫林是圓梳機的關鍵性梳理元件，它主要作用是將鉗板勾住的棉纖維卷進行開松梳理，提高梳理纖維的分離度、平行度、伸直度，以及消除棉纖維的前彎鉤等，以提高產品的光澤度，為下道工序做好準備，并將沒有被抓住的短纖維全部梳理清除掉，提高梳理纖維的整齊度，又將附在纖維上的棉結雜質和疵點梳理下來，從多方面提高成紗的質量。
2、 梳理滾筒：梳理滾筒是用來與圓梳錫林的配套實現(xiàn)梳理棉纖維梳理原件，夾持在圓梳錫林上的待梳理棉纖維在進行梳理時，隨著圓梳機運轉，圓梳錫林的慢速轉動，當棉纖維通過梳理滾筒的工作區(qū)域內，前后梳理滾筒分別對棉纖維的正反兩面進行精細的梳理，使棉纖維的一端達到分梳的效果。
3、 圓毛刷：圓毛刷的主要作用是將梳理下來的落棉、短纖維連續(xù)的壓向梳理滾筒的針隙，并清除梳理下來的落棉中的部分雜質。
圓梳機的工藝流程：
圓梳機工作時，圓梳錫林1作低速回轉運動，當每個門上的夾棉板6轉到位置5的正前方位置時，夾棉板不再被加緊，呈釋壓狀態(tài)，工人將把棉棒一一嵌入每個副嵌棉板中。嵌棉是露出于夾棉板外側的棉棒高度稱作嵌棉高度，當處于工作位置的夾棉板離開操作位置時，彈簧加緊機構便逐漸對夾棉板施壓，夾緊夾棉板，使得棉棒被有效的握持，便于圓梳機對棉纖維的梳理。當被夾緊的棉棒經過前后梳理滾筒的梳理區(qū)時，棉纖維露出一段的正反兩面分別受到梳理滾筒大的梳理，使棉棒的一端得到分梳的效果。當被梳理后的夾棉板離開梳理滾筒的工作區(qū)域后，彈簧夾緊機構開始釋壓，當該門夾棉板再次轉到人工操作區(qū)域6時，便將被梳理滾筒梳理過的一端取出，換另一端進行梳理，同樣經過前后梳理滾筒梳理后到達人工操作位置6，用一根棉棒將一門的棉取下。這就是圓梳機梳棉以往的基本工作流程。本次設計不僅對圓梳機進行了自動化改造，也在此過程中對圓梳機的工作流程做了一些改動，具體流程如下圖所示:
圓梳機工作流程圖
圓梳機改進后的工作流程如上圖所示，原料從儲藏室取出，經過預先處理和精煉等一系列前期準備工作之后，送到開繭機開繭后生成圓梳機用料，此時棉纖維開始經過傳送帶傳送到中切機，進行中切分段，再由傳送帶上的副夾板夾持住，傳送到圓梳錫林進行分梳，改進后的圓梳機有兩個圓梳錫林，分別梳理分段后棉纖維的兩端，之后成品的棉纖維有取精棉機構取出收集。上示圖中沒有設計取落棉方面的具體流程將在后面章節(jié)加以敘述。
2.3圓梳機關鍵部件主要結構
1、 圓梳錫林的結構：圓梳錫林主要用來夾持待梳理棉卷，其主體骨架是用兩個圓盤狀的鑄鐵墻板，中間用鐵制的橫檔連接而成，并且在錫林的兩邊輪緣內側又一圈滑軌，是承載副夾板并使它滑移的軌道。錫林被鐵橫檔分割成多個工作區(qū)，每個工作區(qū)域裝上規(guī)定數量的夾棉板，并留下一定余量的空擋，以便夾棉板釋壓后可以在上面滑動，進行嵌棉，和去除精棉。當加壓時，可以保證加壓機構能對夾棉板施加足夠大的夾緊力。
2、 梳理滾筒的結構：梳理滾筒主要用來對待梳理纖維進行梳理，其表面是包覆具有彈性條狀的彎角針布的中空圓筒，主體骨架由鑄鐵鑄造。梳理滾筒在運動過程中始終與夾棉板保持一定的隔距。梳理滾筒上的梳理針布的結構和工作狀態(tài)很大程度上決定了加工產品的質量。
3、 羅拉的結構：羅拉是圓柱體，表面有半圓形的凹槽，便于夾棉，工作時通常有兩個配對使用，它可以把夾在兩羅拉間的棉纖維擠壓而出，并且在取落棉處用的羅拉的一端帶有齒輪，該齒輪與梳理滾筒嚙合，帶動梳理滾筒反轉。
2.4圓梳機中取落棉機構的初步分析
本文改進的圓梳機是一百多年前發(fā)明的機器，該圓梳機的取落棉操作如下：
圓梳機取落棉時，圓梳機的梳理滾筒需要停機，并與羅拉嚙合，形成梳理滾筒的反轉，配合羅拉取下落棉，因此工人先啟動圓梳機梳理的離合與剎車裝置，此時梳理滾筒停轉，工人用勾棉棒將卷在梳理滾筒上的落棉勾起出頭。當梳理滾筒上的落棉被勾出時，工人將起頭的落棉塞到兩羅拉之間，再讓羅拉與驅動源連接，使羅拉轉動將落棉取出。
工人勾棉
工人將落棉放入羅拉之間
根據分析，圓梳機中取落棉的運動可以擬合成一個往復的直線運動，由于在直線運動的過程中，需要經過兩羅拉之間，但機械結構實現(xiàn)直線往復運動不可能像人工操作那樣靈巧，因此對梳理滾筒的支架進行改造，讓勾棉棒經過兩羅拉之間時，羅拉之間可以留出位置讓勾棉棒通過，待勾棉棒向回運動時，兩羅拉再進行嚙合為取落棉提供動力。
第三章
第三章、基于solidworks軟件的三維建模
根據第二章的分析，構建了圓梳機取落棉的運動過程，并提出了機械結構設計構想，本章通過solidworks軟件對圓梳機中取落棉裝置進行結構設計，完成基本的三維實體建模。
3.1 零件三維建模
?1、機架的三維建模
在原有的圓梳機中，梳理滾筒的支架與羅拉支架是分開的，補充圖，并指出原有結構的不足。本設計中，為了實現(xiàn)自動化，將機架作如下改進，將羅拉分為固定羅拉與動羅拉，當勾棉棒經過羅拉時，動羅拉在滑槽內向左運動，表達要更具體些。。
機架
2、 運動機構的三維建模
根據對圓梳機的研究，以及查閱相關機械設計資料，現(xiàn)采用曲柄擺桿與擺桿滑塊串聯(lián)機構，三維建模如下，由于運動機構是建立在機架之上，通過solidworks的零件設計模塊。由于空間安裝問題，在三維建模時圓形的曲柄會與動羅拉產生干涉，因此在不改變機構原來運動軌跡的條件下，改變曲柄的形狀，設計后的曲柄在轉動的過程中由不與動羅拉接觸，逐漸靠近，進而推動羅拉向右運動，設計出各零件如圖：
曲柄
擺桿
連桿
裝配連接圖
3.2 運動機構的傳動關系
本機構是在曲柄上增加驅動源，由曲柄轉動帶動滑塊轉動，滑塊帶動擺桿擺動，擺桿與連桿相連，連桿再與勾棉裝置連接，由于勾棉裝置與機架上的導軌相配合，使得勾棉裝置沿導軌運動，實現(xiàn)取落棉運動。
圖1
本次設計是針對圓梳機梳理滾筒中的自動取落棉設計的，由于現(xiàn)有圓梳機的取落棉有人工手動操作，效率底下，勞動強度較高，機構傳動關系如下：
圖1
如圖所示為設計后的機器示意圖，圖1為梳理滾筒，梳理滾筒上有針布，并且梳理滾筒針隙中有梳理棉纖維時留下的落棉（針與落棉沒有畫出）。本文講述的就是設計合理的機械機構裝置將梳理滾筒上的落棉在不需要人工操作的條件下取出。
如圖所示為支架與滾筒的裝配體，本設計為了實現(xiàn)取落棉的自動化，將支撐梳理滾筒的支架本身也做了相應的改進，如圖2為現(xiàn)設計后的用來支撐梳理滾筒的支架。
為了便于實現(xiàn)機器的自動化，我將羅拉的支撐架和梳理滾筒的支架融合在一起，并將羅拉的放置做了改動，如圖所示，圖3是定羅拉，也是提供取落棉時的主運動件，定羅拉由電動機提供一定轉速，并通過齒輪與梳理滾筒嚙合，使的梳理滾筒倒轉，并且具有近乎相同的線速度。動羅拉為圖4，動羅拉在支撐架的一個滑槽內，并通過彈簧使的它與定羅拉相嚙合。
起始位置 曲柄開始推動動羅拉
動羅拉繼續(xù)運動 動羅拉被推到最左端
擺桿右擺動羅拉開始靠近定羅拉 回到初始位置
圖5為曲柄，曲柄執(zhí)行取落棉這個運動的動力源，當執(zhí)行取落棉這個運動時，曲柄轉動帶動滑塊（圖6）轉動，這是擺桿（圖7）變作來回往復擺動運動，帶動連桿(圖8)來回運動，并使連接在連桿上的勾棉裝置（圖9）沿支架上的導軌作往復運動，當擺桿向左擺動時擺桿將壓縮彈簧將動羅拉與定羅拉分開，此時勾棉裝置也將進入兩羅拉之間，并將黏住落棉，當擺桿向右運動時，連桿向右?guī)庸疵扪b置，然動羅拉在失去擺桿推力的情況下，由于彈簧的彈力回到與定羅拉相嚙合的位置，由于定羅拉轉動，夾在兩羅拉之間的落棉便由羅拉擠壓排出。當勾棉裝置回到最右端時，落棉與裝置的分離是通過傳送臺上的圓弧形擋塊實現(xiàn)的，當然這分離的玄機也在于勾棉裝置的設計。這方面的設計將在下章敘述。
3.3勾棉裝置設計分析
圓梳機要實現(xiàn)取落棉的自動化，解決落棉與執(zhí)行件的自動脫離問題也是重中之重，本文在設計自動取落棉裝置時，在不影響其本來功用的前提下對勾棉棒進行了優(yōu)化設計創(chuàng)新，將勾棉棒分離成光板和針板兩個部分，光板上有與針板相對應的孔洞，針板是利用一根轉軸與光板相結合，并在軸上加上扭簧使其保護常閉狀態(tài)，當勾棉裝置達到要分離的位置時，針板被設計好的擋塊頂起，實現(xiàn)勾棉裝置與落棉的分離。
如上圖所示該裝置為勾棉裝置的示意圖，該勾棉裝置由兩個主要部分構成，分別為光板和針板，所謂針板就是在板的一面有原來機器中用來勾棉的勾棉輥上的針，所謂光板就是表面平滑的版，不過在板上有與針板上針對應的空洞，針板由一根轉軸固定在光板上，并通過扭簧使針板緊貼在光板上，當勾棉裝置運動到最右端是，針板由于與傳送臺上的擋塊接觸擋塊通過針板為扭簧施力，使得針板克服扭簧彈力與光板分離，此時勾在針上的落棉隨著針板與光板產生位移而與勾分離，實現(xiàn)勾棉裝置與落棉的分離。
第四章
第四章、圓梳機中取落棉運動機構設計
圓梳機中取落棉這一道工序是由工人利用毛刷輥將梳理滾筒中的落棉勾起，再把起頭的落棉塞進兩個羅拉之間，然后將落棉拉出并收集起來，本文就是設計機械結構裝置取代工人操作，實現(xiàn)取落棉的自動化，減少人工投入。經過研究分析取落棉的運動近似于往復直線運動。
4.1 執(zhí)行機構的選擇
由于圓梳機取落棉的執(zhí)行件（勾棉裝置）的運動軌跡近似于直線運動，因此將圓梳機取落棉的執(zhí)行運動機構的原型定位為往復 的直線 運動。
1、 首先想到的是采用曲柄滑塊機構為原型實現(xiàn)圓梳機取落棉運動，曲柄滑塊機構的特點是結構簡單，并且還可以承受比較大的載荷，但如果執(zhí)行件行程要求很大的情況下，主動件曲柄的行程也將會相對加長，從而是機構所需要的占地空間面積也隨之增大。當曲柄滑塊機構的行程速比系數增大，機構的壓力角也會增大，從而破壞曲柄滑塊機構的傳力 特性。
圖1 曲柄滑塊機構
2、 該機構是由擺動導桿機構和搖桿滑塊機構串聯(lián)合成的，該機構客服了上一個機構的缺點，具有良好的傳力性能，機構所占空間小，執(zhí)行件的運動軌跡速度也都能夠滿足取落棉運動的需要。
圖二 曲柄搖桿滑塊串聯(lián)機構
4.2 主運動機構尺寸的缺定
根據方案2的機構圖可得
=
=53.7r/min O4B=701.46mm
O2O4=O4B=420.88mm AO2=O2O4=126mm
BC=BO4=175.37mm
4.3 運動機構的運動分析
假設n=30r/min,O2O4=380mm,O2A=110mm,LO4B=540mm,LBC=0.25LO4B,LO4S4=0.5LO4B
對位置2：選取尺寸比例尺μl=0.001m/mm，作機構運動簡圖。
Lo4A=0.41899m
速度分析：取構件3和4的重合點（A2，A3，A4）進行速度分析。
對構件2：VA2=ω2·LO2A=（60X2π）/60x0.11=0.69 m/s
對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，VA3=VA2=0.69 m/s
對構件4：VA4=VA3+VA4A3
大小： ？ 0.69 ？
方向：⊥AO4 ⊥AO2 // AO4
取速度極點P，速度比例尺μv =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如下圖所示。
得：VA4=0.3237m/s，= VA4/ LO4A=0.3237/0.41899=0.7727 rad/s
VA4A3=0.60932m/s（A指向o2）
VB4 = X LO4B=0.7727*0.54=0.4172 m/s
VB5 = VB4=0.6477 m/s
對構件4：VC5=VB5+VC5B5
大?。?？ 0.6477 ?
方向：//XX ⊥o4B ⊥CB
取速度極點P，速度比例尺μv =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如上圖所示。
得：VC5=0.39837 m/s
位置2的加速度分析
對構件2：aA2=w2 2·LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s2
對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，aA3= aA2=4.338 m/s2
對構件4：aA4= a A4n + a A4τ= aA3+ a A4A3k + a A4A3r
大?。? ω42lO4A ? √ √ ?
方向：? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B //O4B
取加速度極點p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s2）/mm。
a A4A3k= 2ω4υA4 A3=2*0.7727*0.60932=0.94164 m/s2
==0.7727*0.7727*0.41899=0.2502 m/s2
作加速度多邊形如上圖所示。得：
= 2.8894 m/s2 ， =2.90m/s2
2.8894/0.41899=6.8967
6.896*0.54=3.72384 m/s2
0.7727*0.7727*0.54=0.3324m/s
對構件5：: aC5= aB5 n + aB5 t+ aC5B5n+ aC5B5τ
大小: ？ √ √ √ ？
方向： ∥xx B→O4 ⊥BO4 ⊥CB C→B
取加速度極點p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s2）/mm。
作加速度多邊形如上圖所示。得：
=3.7368m/s2,
==3.7368m/s2
位置4的速度分析
數據：n=15r/min,O2O4=380mm,O2A=110mm,O4B=540mm,BC=0.25,O4B,O4S4=0.5,O4B
對位置4：選取尺寸比例尺μl=0.001m/mm，作機構運動簡圖。
Lo4A=0.48633m
速度分析：取構件3和4的重合點（A2，A3，A4）進行速度分析。
對構件2：VA2=ω2·LO2A=（60X2π）/60x0.11=0.69 m/s
對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，VA3=VA2=0.69 m/s
對構件4：VA4=VA3+VA4A3
大小： ？ √ ？
方向：⊥AO4 ⊥AO2 // AO4
取速度極點P，速度比例尺μv =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如下圖所示。
得：VA4=0.0.67212m/s，
= VA4/ LO4A=0.67212/0.48633=1.382 rad/s（順時針）
VA4A3=0.15607m/s（A指向o2）
VB4 = X LO4B=1.382*0.54=0.74628 m/s
VB5 = VB4=0.74628m/s
對構件4：VC5=VB5+VC5B5
大小： ？ √ ?
方向：//XX ⊥o4B ⊥CB
取速度極點P，速度比例尺μv =0.01（m/s）/mm。作速度多邊形如上圖所示。
得：VC5=0.74845 m/s
位置4的加速度分析
對構件2：aA2=w2 2·LO2A=6.28*6.28*0.11=4.338224 m/s2
對構件3：構件3和構件2在A處構成轉動副，aA3= aA2=4.338 m/s2
對構件4：aA4= a A4n + a A4τ= aA3+ a A4A3k + a A4A3r
大?。? ω42lO4A ? √ √ ?
方向：? B→A ⊥O4B A→O2 ⊥O4B //O4B
取加速度極點p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s2）/mm。
a A4A3k= 2ω4υA4 A3=2*1.382*0.15607=0.4314 m/s2
==1.382*1.382*0.48633=0.92889 m/s2
作加速度多邊形如上圖所示。得：
= 0.5498m/s2 ， =1.1079m/s2
0.5498/0.48633=1.1305
1.1305*0.54=0.61407 m/s2
1.382*1.382*0.54=1.03136m/s
對構件5：: aC5= aB5 n + aB5 t+ aC5B5n+ aC5B5τ
大小: ？ √ √ √ ？
方向： ∥xx B→O4 ⊥BO4 ⊥CB C→B
取加速度極點p’，加速度比例尺μa=0.01（m/s2）/mm。
作加速度多邊形如上圖所示。得：
=0.6176m/s2,
==0.6176m/s2
4.4導桿機構的動態(tài)靜力分析
建立直角坐標系，并標出各桿矢量及方位角。利用兩個封閉圖形ABCA及CDEGC。（令S3= = = = = = ）
投影方程式為
（1）
（2）
（3）
（4）
解上面方程組，即可求得、、及四個位置參數，其中。
數據：G4=200N，G6=700N，P=7000N, JS4=1.1 kg.m2
位置2：
對各構件進行受力分析，按靜定條件將機構分解為兩個基本桿組及作用有未
知平衡力的構件2，并有桿組進行分析。
5.1 位置2的慣性力計算
對構件4: 慣性力FI4=m4·aS4=(G4/g)·aS4=200/9.8*1.868=38.112N，
對構件6: 慣性力FI6=m6·aC6=(G6/g)·aC6=350/9.8*3.718=132.7N，
5.2 桿組5,6的動態(tài)靜力分析
示力體
力多邊形
又ΣF=P+G6+FI6+FR45+FR16=0，作為多邊行如圖所示，μN=10N/mm。
由力多邊形可得：
FR45=FR45·μN=10*727.9=7279N
FR16= FR16·μN=10*104.42=1044.2N
5.3 桿組3,4的動態(tài)靜力分析
示力體如下圖
MS4=JS4·αS4 =7.579N·m(逆時針)
對O4點取矩得：
ΣM o4=FR54*hO4B+MS4+FI4*hls4A+G4 cos80hS4A-F R23ho4A。=0
F R23=9021.68N
力多邊形
由ΣF=0，作力的多邊形如上圖所示，μN=10N/mm。
得：Fr14=2823N
FR12= FR32= FR23=9021.68N
平衡力矩的計算
在右圖中，對o2點取矩得：
ΣM o2=9021.6814*0.05162=464.43 N.m
致謝
第五章、論文總結與未來展望
5.1論文總結
圓梳機作為絹紡行業(yè)的關鍵性機械裝備，隨著科學技術的不斷發(fā)展，生產制造裝備不斷發(fā)展，越來越向自動化發(fā)展，因此圓梳機的自動化研究也逐漸得到了機械設計人員的關注。本文以圓梳機作為研究對象，經過資料檢索，比較分析，運用理論建模，solidworks三維實體建模，對圓梳機中取落棉裝置進行設計，并對其進行運動分析和力學分析。本次設計的主要工作與設計創(chuàng)新如下：
1、 熟悉圓梳機的各項工藝流程，對圓梳機中自動取落棉裝置進行結構設計。由于圓梳機中梳理滾筒取落棉的運動路線可以擬合成一個往復的直線運動，本文采用曲柄擺桿機構與擺桿滑塊機構的串聯(lián)機構為原型，對其進行三維建模，尺寸計算，最終與梳理滾筒結合起來實現(xiàn)了取落棉的自動化。
2、 圓梳機要實現(xiàn)取落棉的自動化，解決落棉與執(zhí)行件的自動脫離問題也是重中之重。本文在設計自動取落棉裝置時，在不影響其本來功用的前提下，對勾棉棒進行了優(yōu)化設計創(chuàng)新，將勾棉棒分離成光板和針板兩個部分，光板上有與針板相對應的孔洞，針板是利用一根轉軸與光板相結合，并在軸上加上扭簧使其保持常閉狀態(tài)，當勾棉裝置達到要分離的位置時，針板被擋塊頂起，實現(xiàn)勾棉裝置與落棉的分離。
3、 對梳理滾筒的支架進行了了創(chuàng)新設計，將羅拉固定在梳理滾筒上，并將羅拉分為動羅拉、定羅拉兩類。當勾棉裝置貼近梳理滾筒準備勾棉時，動羅拉與定羅拉分離，便于勾棉裝置將落棉勾出并使得落棉落入兩羅拉之間，最終實現(xiàn)了梳理滾筒的取落棉工作。
5.2 展望
本課題是對絹紡生產設備自動化的改進研究，鑒于企業(yè)規(guī)模不大，可投資金有限，現(xiàn)階段僅對圓梳機工藝流程中人工操作部分，予以機械裝置作為替代，以減少人工成本，實現(xiàn)機器的自動化。在設計過程中，可能由于對絹紡工藝、紡織機械不夠熟悉，對機器的自動化設計只能算初步探索，不能說是對機器的改革，希望以后的設計可以建立在對圓梳機各項工藝充分了解的基礎上，完成以下目標：
1、 顛覆圓梳機現(xiàn)有的基本結構，流程安排，對圓梳機的自動化設計進行全方面的變革，發(fā)明推翻原有機械結構并且能夠完成梳棉工作的能實現(xiàn)自動化生產的新型圓梳機。
2、圓梳機現(xiàn)有的工作過程中，除了難以實現(xiàn)自動化的以外（排雜等），還有一些問題的存在，如發(fā)現(xiàn)卷棉羅拉會存在卡棉的情況，雖然幾率只有百分之三左右，但如果在現(xiàn)有的基礎上改進機器，使之實現(xiàn)自動化，羅拉的改進將是至關重要。
致 謝
這次畢業(yè)設計，將大學幾乎有的基礎課、技術基礎課以及全部專業(yè)課都緊密的聯(lián)系在一起，由于本課題是與企業(yè)合作，這也算一次理論聯(lián)系實際的實戰(zhàn),它是對我們五年的大學學習生活的檢驗。也算是我們進入社會參加工作的一次練兵。
在這次圓梳機取落棉裝置的設計中，我學到了很多很多，不僅僅是機械專業(yè)的書本專業(yè)知識，還包括學習方法、查閱資料能力、專業(yè)軟件使用等等。在做完圓梳機取落棉裝置設計的同時，還讓我感到我在大學學到的知識還是太少太少，這對于解決以后工作中的實際問題還遠遠不足，我相信這將激勵我在今后的工作生活中勤奮學習。
設計過程中，面對實際給定的問題，查閱了大量的專利、書籍、期刊、手冊等相關資料，同時結合自己以前在課堂上學習的《機械制造》、《機械原理》、《機械設計》、《工程力學》、《互換性技術》等教材知識，充分考慮問題的所在，及時與團隊同學、老師聯(lián)系討論完成本次設計。
此次設計中，使用的是計算機畫圖。通過這次設計，讓我對solidworks軟件的認識也加深了，同時還提高了我的機械結構創(chuàng)新設計、三維建模以及繪制機械圖紙的能力。
通過這次畢業(yè)設計，也提高了自己檢索相關研究資料的能力，明白在什么書籍可以查到自己想要的，在查閱工具書中學到了課本上學不到的知識，同時也是對以前知識的大檢驗，鍛煉自己應用書本知識解決具體問題的能力，在進入工作崗位后，自己更要熟悉各種工具書以及查閱的方法，盡量可以在最短的時間內，找到自己想要的資料。
通過此次畢業(yè)設計，更鍛煉提高了自己與同學間的協(xié)作意識，遇到問題多與本課題組其他同學交流，多向別人請教。我想這對于以后與同事合作共同完成工作任務，奠定了良好的基礎。
即將畢業(yè)，大學生活也隨這次畢業(yè)設計而接近尾聲。大學生活中我不但學習了專業(yè)知識，更學會了怎么去做人和做事。即將進入社會，還有更多的東西需要我去學習。“學無止境”，我將會在以后工作和生活中不斷充實、完善自己。
轉眼幾個月的畢業(yè)設計就要接近尾聲，在此，非常感謝萬宏老師和毛志偉老師對我的悉心教導，使我終身受益匪淺，在此我對老師表示深深的感謝。在本次設計的選題以及編寫過程中老師也給予了我相當多的幫助、支持和指導，現(xiàn)在本文得以順利完成，我要衷心地感謝萬老師不厭其煩地為本文所作的大量的辛苦工作，老師對待學術的嚴謹態(tài)度深深地感染了我。
在此我也要感謝教過我各門專業(yè)課的各位老師，老師們用他們淵博的專業(yè)知識，生動有趣的授課形式以及各自獨到特別的研究方法讓我對機械感興趣，讓我對各門專業(yè)知識影響深刻，最重要的是對我此次圓梳機取落棉裝置設計產生了很大影響，并將進一步對我的工作生涯產生影響。老師們嚴謹的治學態(tài)度以及積極認真負責的工作作風也深深地影響了我，讓我情不自禁地產生莫大敬意。
最后，我要感謝生我養(yǎng)我為我不辭勞苦的父母，感謝他們多年來對我的支持，無論是精神上的還是經濟上的支持都是我完成學業(yè)的無上助力，更加感謝他們始終如一地給予我關懷和愛護，沒有父母多年來在背后的默默地支持和鼓勵，我將無法順利完成學業(yè)。
參考文獻
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