倍捻機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含17張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請(qǐng)放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 摘 要 新型捻線機(jī)是采用高倍加捻原理對(duì)各種纖維的紗線進(jìn)行高效加捻的紗線加工設(shè)備。加捻的目的是通過改善紗線中纖維的受力狀況使紗線的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，獲得一定的物理機(jī)械性能，從而提高紗線的品質(zhì)。加捻的質(zhì)量對(duì)紗線的后加工及面料的品質(zhì)有著十分重要的影響。我國加捻用的傳統(tǒng)捻線機(jī)設(shè)備己經(jīng)不能滿足上述需求。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過機(jī)械學(xué)、紡織工藝學(xué)等基本理論對(duì)紗線加捻、卷繞運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行分析，針對(duì)單一電機(jī)的倍捻機(jī)的缺點(diǎn)，利用機(jī)電一體化技術(shù)設(shè)計(jì)倍捻機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)使得機(jī)械結(jié)構(gòu)大大簡化，工藝參數(shù)設(shè)置、調(diào)整十分方便。大幅提升了機(jī)器的技術(shù)水平。新型捻線機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，有利于維護(hù)與保養(yǎng)傳動(dòng)路線縮短，功耗減少，故障率低，控制方便，適合小批量、多品種生產(chǎn),軟件系統(tǒng)維護(hù)簡單。 關(guān)鍵詞：倍捻機(jī)； 多電機(jī)； 傳動(dòng)系統(tǒng)； 紗線卷繞 ABSTRACT The new twisting machine is uses the high power twisting principle to carry on the highly effective twisting to each kind of textile fiber yarn the yarn processing equipment. The twisting goal is the textile fiber stress condition causes the yarn through the improvement yarn in the structure to have the change, obtains the certain physical mechanical property, thus enhances the yarn the quality. The twisting quality has the very important influence to the yarn postprocessing and the lining quality. Our country twisting uses traditional twisting machine equipment oneself after cannot meet the above need. This graduation project using mechanics, the textile technology and so on elementary theory to the yarn twisting, the coiling movement and so on carries on the analysis.In view of sole electrical machinery's two-for-one twisting machine's shortcoming.Uses the integration of machinery technical design two-for-one twisting machine multi-electrical machinery transmission system.This system causes the mechanism big simplification.The technological parameter establishment, the adjustment are very convenient. Has promoted machine's technical level largely. The new twist engine drive system's prominent merit is: The mechanism is simple, is advantageous reduces in the maintenance and the maintenance transmission route, the power loss reduces, the failure rate is low, the control is convenient, suits the small batch, the multi-variety production, the software system maintenance is simple. Keywords：two-for-one twisting machine; multi-motor; Transmission system; yarn winding 1 緒論 1.1　課題研究的意義 倍捻機(jī)是倍捻捻線機(jī)的簡稱，因其錠子一轉(zhuǎn)可以在紗線上施加兩個(gè)捻而得名，它是由單捻自轉(zhuǎn)與倍捻公轉(zhuǎn)跌加而成的。從理論上講還有多倍捻機(jī)，單捻及倍捻是多捻的基礎(chǔ)，多倍捻是倍捻的迭加和組合。例如，雙倍捻是由2個(gè)倍捻迭加，形成回捻（2個(gè)加捻盤）以及六捻、八捻等偶數(shù)多捻，此外還有三捻機(jī)[1]等。 按機(jī)器結(jié)構(gòu)分，倍捻機(jī)有豎式，臥式和斜式三種，豎式最常見，又有單層和雙層之分，后者雖然能夠節(jié)約占地面積，但操作非常不便。 按加工紗線種類分，又有短纖紗倍捻機(jī)和長絲倍捻機(jī)之分。短纖紗倍捻機(jī)適用短纖維的加捻，長絲倍捻機(jī)適用于長纖維的加捻。這里主要研究比較短纖紗倍捻機(jī) 錠子傳動(dòng)、超喂機(jī)構(gòu)、超喂卷取、橫動(dòng)導(dǎo)絲、分別由一臺(tái)馬達(dá)控制。錠子傳動(dòng)同伏克曼（volk-man）、日本村田、津田駒、法國的ACBF、意大利的拉蒂等長絲倍捻機(jī)一樣采用龍頭傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，能滿足長絲倍捻錠子傳動(dòng)的要求。但是，更換皮帶輪只能變換3種龍帶速度，難以滿足需要。而且更換皮帶輪操作比較麻煩，必須停機(jī)，故不但影響生產(chǎn)，而且若更換不當(dāng)還會(huì)影響龍帶的張力以及錠子與錠子之間的轉(zhuǎn)速差異，進(jìn)而造成錠子之間的捻不勻。改造前錠子傳動(dòng)和卷繞傳動(dòng)靠齒輪箱聯(lián)系, 采用變換齒輪進(jìn)行調(diào)速 ,操作比較麻煩，停機(jī)影響生產(chǎn)。錠子傳動(dòng)由普通電機(jī)改為變頻電機(jī).有利于工廠適應(yīng)當(dāng)今市場(chǎng)對(duì)品種規(guī)格多樣化的需求。該技術(shù)改造耗資不多,即既解決了無備件問題 ,又降低了能耗。 1.2　課題研究的目的 傳統(tǒng)的捻線機(jī)采用一個(gè)電機(jī)通過復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來傳動(dòng)多個(gè)運(yùn)動(dòng)，但是隨著近年來工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人們生活水平的提高，這種方式己不能滿足生產(chǎn)高度自動(dòng)化和人們對(duì)紗線生產(chǎn)的小批量、多品種、高質(zhì)量的需求。同時(shí)，隨著微機(jī)應(yīng)用的迅速發(fā)展，微機(jī)的性能越來越高，價(jià)格越來越便宜。此外，電力電子技術(shù)的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高.因此就有可能比較普遍地應(yīng)用微機(jī)來控制各類電機(jī)，完成各種新穎的、高性能的控制策略實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，使電機(jī)的各種潛在的能力得到充分的發(fā)揮。 1.3　所屬領(lǐng)域的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 捻線機(jī)是對(duì)紗線進(jìn)行后加工處理的一種重要的紡織機(jī)械設(shè)備。通過對(duì)紗條的纖維加捻，使紗條中纖維由原來的幾何結(jié)構(gòu)作螺旋狀態(tài)的相對(duì)位移，在纖維上產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力對(duì)紗軸的橫向分力使纖維相互壓緊而使紗條具有一定的強(qiáng)力、耐磨性、緊密度等性質(zhì)。紗線加捻后，紗線的強(qiáng)力、光澤等得到很大改善，從而使面料的手感光滑，品質(zhì)提高。 從目前已有的許多近代紡紗方法中，我們可以得出一個(gè)重要的概念，即在近代紡紗技術(shù)的發(fā)展中，加捻及紡紗方法的革新把紡織科學(xué)技術(shù)推向一個(gè)又一個(gè)的新階段。加捻方法的革新是近代紡紗方法的核心。傳統(tǒng)的加捻方法是單捻，目前國內(nèi)常見的環(huán)錠捻線機(jī)就屬于這種。新型加捻方法在理論上的探索大約開始于二十世紀(jì)三十年代，倍捻機(jī)的研究最早始于國外。早在1959年，德國的Volkmann公司在米蘭向世界市場(chǎng)推出了第一臺(tái)倍捻機(jī)，從此就跨入了倍捻機(jī)技術(shù)的前列。該公司一直致力于捻線機(jī)的自動(dòng)化研究，為新一代產(chǎn)品的開發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在捻線機(jī)加捻技術(shù)研究方面，近些年來發(fā)展很快，繼二倍捻技術(shù)后國際上又推出了高倍捻技術(shù)即三倍、四倍加捻技術(shù)。瑞士的Hamel公司最先實(shí)現(xiàn)三倍捻技術(shù)。我國對(duì)于倍捻機(jī)的研究起步較晚，尤其是高倍捻的研究。我國最早于二十世紀(jì)八十年代初才從國外引進(jìn)倍捻設(shè)備，從仿制開始慢慢步入自主研發(fā)階段。國內(nèi)目前對(duì)倍捻和高倍捻研究較多的是我校梅順齊教授，他擁有多項(xiàng)三捻機(jī)、四捻機(jī)的高倍捻線專利技術(shù)。 捻線機(jī)根據(jù)加捻方法的不同可分為單捻機(jī)、倍捻機(jī)和高倍捻機(jī)。單捻一般 采用環(huán)錠加捻，環(huán)錠捻線機(jī)錠子每回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)(實(shí)際上應(yīng)該是鋼絲圈繞鋼領(lǐng)轉(zhuǎn)一圈)紗線得到一個(gè)捻回;而在倍捻機(jī)和高倍捻機(jī)上加捻，則錠子每回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)紗線得到兩、三或四個(gè)捻回。由于錠子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)紗線上得到兩個(gè)或兩個(gè)以上捻回，因此提高了加捻效率和產(chǎn)量。目前國內(nèi)普遍使用的捻線機(jī)是環(huán)錠捻線機(jī)、倍捻機(jī)，但倍捻機(jī)尤其是高倍捻線機(jī)由于其顯著優(yōu)點(diǎn)，己成為今后捻線機(jī)發(fā)展的重點(diǎn)。 本課題研究的倍捻機(jī)是基于目前先進(jìn)的高倍加捻原理，結(jié)合先進(jìn)的控 制技術(shù)研制而成，與目前普遍使用的環(huán)錠捻線機(jī)相比，具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)： 　　(1)錠子每回轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)使紗線獲得兩個(gè)或兩個(gè)以上捻回，因而效率高； (2)可直接做成大卷裝的筒子，省去一道絡(luò)簡工序； (3)由于不使用鋼領(lǐng)、鋼絲圈，因此錠速不受鋼絲圈速度的限制，還可減 少紗線的油污； (4)因工序少，產(chǎn)量高，卷裝大，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。 在1995年的米蘭國際紡織機(jī)械展覽會(huì)上，Volkmann公司推出了新型的第六 代倍捻機(jī)。新型第六代Volkmann倍捻機(jī)的結(jié)構(gòu)極其緊湊，可選擇不同的操作高 度，為操作人員創(chuàng)造了最舒適的操作環(huán)境;與同類機(jī)器相比，新型第六代Volkmann倍捻機(jī)具有下列優(yōu)點(diǎn)： (1)系列范圍內(nèi)的產(chǎn)品均為模塊化結(jié)構(gòu)，制造過程得到全面優(yōu)化； (2)卷繞筒子自動(dòng)抬起裝置； (3)可配雙電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)； (4)可加工各種類型的短纖紗。 除加捻理論和加捻方法不斷突破外，捻線機(jī)整機(jī)的自動(dòng)化水平?jīng)Q定了整機(jī)的品質(zhì)。隨著電力、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)的不斷發(fā)展，捻線機(jī)的傳動(dòng)與控制技術(shù)也隨著不斷地發(fā)展?？煞譃橐韵聨讉€(gè)階段： 80年代以前，國內(nèi)外捻線設(shè)備大多數(shù)是純機(jī)械式的傳動(dòng)和手動(dòng)控制，這時(shí)的捻線機(jī)采用一個(gè)電機(jī)通過復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來傳動(dòng)多個(gè)運(yùn)動(dòng)：通過改變電機(jī)轉(zhuǎn)向得到S捻和Z捻;通過更換捻度變換齒輪得到不同的捻度;通過齒輪、凸輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)卷繞運(yùn)動(dòng)和往復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)整機(jī)的錠子轉(zhuǎn)動(dòng)、筒子卷繞和導(dǎo)紗器往復(fù)運(yùn)動(dòng)。防疊、防硬邊采用的是機(jī)械式防疊機(jī)構(gòu)如差動(dòng)齒輪偏心滑塊機(jī)構(gòu)來傳動(dòng)凸輪，使凸輪的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，從而達(dá)到紗線防疊的目的。 80年代以后，機(jī)電一體化已成為紡織機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和伺服控制技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，用計(jì)算機(jī)控制各類電機(jī)，完成新穎的、高性能的控制策略實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)成為可能。用多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)取代復(fù)雜的機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)己成為捻線機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)，是提高捻線機(jī)機(jī)電一體化水平的重要途徑。 目前，國外捻線機(jī)工藝設(shè)計(jì)比較合理，驅(qū)動(dòng)和機(jī)械系統(tǒng)完善，機(jī)電一體化水平高，自動(dòng)化程度較高，加捻質(zhì)量高。代表當(dāng)前捻線機(jī)制造先進(jìn)水平的制造商主要有瑞士的蘇拉集團(tuán)、意大利的薩維奧公司、日本的村田機(jī)械公司和德國的巴馬格公司。蘇拉、村田以及巴馬格集團(tuán)等都開發(fā)有采用單錠電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、多電機(jī)卷繞成形、微機(jī)設(shè)置各工藝參數(shù)的短纖型或長絲型數(shù)控捻線機(jī)意大利薩維奧公司推出的型號(hào)為GEMINIS新一代倍捻機(jī)是一臺(tái)將電子技術(shù)和先進(jìn)機(jī)械工藝相結(jié)合的高技術(shù)倍捻機(jī)，可用單側(cè)或雙側(cè)分離獨(dú)立馬達(dá)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)傳遞;并可根據(jù)用戶需要選擇傳動(dòng)方式，具有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)；通過全自動(dòng)加捻變速器，實(shí)現(xiàn)捻線張力的精確調(diào)整;錠子轉(zhuǎn)速由無級(jí)變速器控制，轉(zhuǎn)速逆變器控制無級(jí)變速裝置，因此可以確保錠子轉(zhuǎn)速恒定不變，從而確保捻線質(zhì)量；裝有多功能微電腦，可以采集和貯存加捻過程中的各種數(shù)據(jù)，并貯存各類加捻紗線的原始數(shù)據(jù)和工藝參數(shù);該機(jī)還裝有防噪裝置，從而改善了工作環(huán)境。 對(duì)于我國來說，使用倍捻機(jī)的歷史還不是很長。大約在1980年才開始進(jìn)口 短纖維和長絲的倍捻機(jī),90年代以后市場(chǎng)需求升溫，國內(nèi)有些紡機(jī)企業(yè)開始嘗試生產(chǎn)長、短纖維倍捻機(jī)。但是，應(yīng)該看到，一些企業(yè)對(duì)倍捻機(jī)、倍捻技術(shù)的應(yīng)用還處于“霧里看花”的狀態(tài)。1990年以后，我國出現(xiàn)了采購長絲倍捻機(jī)的熱潮，先后從日本、意大利、法國、南韓等國家進(jìn)口了很多長絲倍捻機(jī)。同時(shí)，國內(nèi)有十幾家紡機(jī)廠加緊研究和生產(chǎn)長絲倍捻機(jī)，再加上蘇拉集團(tuán)幾年前在蘇州工業(yè)園建立了獨(dú)資短纖維倍捻機(jī)的組裝廠，隨后意大利薩維奧短纖維倍捻機(jī)也在山東成立了組裝廠。倍捻機(jī)的機(jī)電一體化的進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他紡織機(jī)械，因其自身的特性，現(xiàn)在它的機(jī)電一體化程度還只是處在起步階段。我國對(duì)倍捻機(jī)的研制起步較晚，經(jīng)歷了仿造和自主設(shè)計(jì)階段，對(duì)其控制技術(shù)的研制相對(duì)更晚，與國外捻線設(shè)備比較還存在一定差距，但各種的技術(shù)在捻線設(shè)備已有應(yīng)用。首先是傳動(dòng)系統(tǒng)有了很大的進(jìn)步，多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)由于其眾多優(yōu)點(diǎn)己有取代傳統(tǒng)的單電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的趨勢(shì)。各種先進(jìn)控制技術(shù)在捻線機(jī)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用主要有以下幾種: (1)PLC+變頻器的應(yīng)用 由于我國傳統(tǒng)的捻線機(jī)數(shù)量很多，用先進(jìn)技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)捻線機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，也是 符合我國國情的技術(shù)革新。如宜昌紡機(jī)廠YFI701型短纖維倍捻機(jī)是在原機(jī)型基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品，其特點(diǎn)有： 第一，將原單錠錠帶傳動(dòng)改為四錠一組錠帶傳動(dòng)；第二，摩擦滾筒軸和往復(fù)導(dǎo)紗桿各自山獨(dú)立電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，PLC控制變頻調(diào)速，工藝參數(shù)設(shè)置可直接在顯示屏上進(jìn)行。 （2）單片機(jī)+交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用 隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)控制電機(jī)的技術(shù)應(yīng)用廣泛，捻線機(jī)上應(yīng)用單片機(jī)+交流伺服系統(tǒng)是為了提高設(shè)備的性能，滿足高精度控制的要求。 （3）PC機(jī)+(步進(jìn)電機(jī)+交流伺服傳動(dòng)系統(tǒng)) 由于單片機(jī)編程麻煩，程序的可移植性較差，為了進(jìn)一步提高捻線設(shè)備的自 動(dòng)化水平，以PC機(jī)為核心的捻線機(jī)應(yīng)用十分廣泛。步進(jìn)電機(jī)由于控制簡單，精度高，作為控制電機(jī)應(yīng)用也十分廣泛。目前較先進(jìn)的捻線機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)多為多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，往復(fù)導(dǎo)紗系統(tǒng)采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)而原來用得較多的一是純機(jī)械式的，二是電子控制的機(jī)械式導(dǎo)紗，整個(gè)系統(tǒng)通過PC機(jī)協(xié)調(diào)控制，通過程序參數(shù)設(shè)置來避免捻線疵點(diǎn)的產(chǎn)生。 （4）總線技術(shù)的應(yīng)用 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在紡織機(jī)械上的應(yīng)用才剛剛起步，國外也僅少數(shù)設(shè)備應(yīng)用這項(xiàng) 技術(shù)，主要應(yīng)用于織布設(shè)備;國內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)總線在其它紡織機(jī)械上的應(yīng)用也有研究。本課題將應(yīng)用PCI局部總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)倍捻機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 我國捻線機(jī)的研究，經(jīng)歷了仿造和自主設(shè)計(jì)階段，隨著各種新技術(shù)的廣泛應(yīng) 用，特別是嵌入式技術(shù)的應(yīng)用，捻線機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化水平不斷提高，各種高效、節(jié)能的產(chǎn)品不斷問世，國產(chǎn)捻線機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)目前已能達(dá)到國外先進(jìn)機(jī)型水平。如浙江省科學(xué)技術(shù)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“一步法電腦數(shù)控復(fù)合捻線機(jī)”，自2004年由杭州長翼紡織機(jī)械有限公司研發(fā)問世，該設(shè)備不僅整機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，與現(xiàn)有其他捻線機(jī)比較，存在著質(zhì)的飛躍，該設(shè)備采用計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)制線工藝;對(duì)初捻復(fù)捻實(shí)施自動(dòng)調(diào)節(jié)和動(dòng)態(tài)恒定控制，提高紗線品質(zhì)；升降鋼令卷繞任意設(shè)定，增加成形種數(shù)，滿足各種紗線工藝要求；采用雙列弧形龍帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及改善鋼令結(jié)構(gòu)性能，提高錠速50%，節(jié)約能耗，并且增加卷裝容量50%,提升紗線科技含金量，增強(qiáng)國內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭力。 1.4　本論文研究的內(nèi)容 　　這種新型的捻線機(jī)錠子的加捻運(yùn)動(dòng)由主電機(jī)通過龍帶切向傳動(dòng)，卷繞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由卷繞電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦滾筒實(shí)現(xiàn)，這兩個(gè)電機(jī)都采用交流異步電動(dòng)機(jī)變頻器調(diào)速；往復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)滾珠絲杠、導(dǎo)紗桿，為了不讓導(dǎo)紗桿由于運(yùn)動(dòng)慣性沖過兩頭，同時(shí)也為了安全起見，在導(dǎo)紗桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)極限位置安裝了兩個(gè)光電傳感器，由程序控制實(shí)現(xiàn)。 具體研究內(nèi)容為： （1）三大運(yùn)動(dòng)部分的機(jī)械零部件設(shè)計(jì)?！? （2）傳動(dòng)方案的選定。　 （3）裝配圖的繪制使之能夠替代傳統(tǒng)的捻線機(jī)卷繞系統(tǒng)。 主要參數(shù)： 最高卷繞速度：80m/min； 錠速范圍：5000～13000r/min； 捻度范圍：200～2000捻/m； 捻向：Z或S向； 錠子傳動(dòng)方式：龍帶切向傳動(dòng) ； 卷取筒管角：0o，3o30′，4o20′，5o57′； 卷繞電機(jī)功率：2.2kw 2　倍捻機(jī)的工作原理 2.1 倍捻機(jī)捻線的工藝過程 倍捻機(jī)捻線的工藝過程與普遍使用的環(huán)錠捻線機(jī)工藝過程相比有很大的不同。環(huán)錠捻線機(jī)的工藝過程是自上而下地加捻，倍捻機(jī)的工藝過程是自下而上地加捻，紗線經(jīng)倍捻錠子加捻后，通過超喂羅拉、橫動(dòng)導(dǎo)紗器，按規(guī)定的形狀卷繞到筒子上。 待加捻的筒子放在固定的錠罐中，錠罐借助磁力保持在錠盤3的空心軸上，從筒管上退繞的紗線通過退紗器、張力裝置進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的空心錠子的中心孔，經(jīng)轉(zhuǎn)角后進(jìn)入錠盤。由錠子出口處經(jīng)儲(chǔ)紗區(qū)，到達(dá)導(dǎo)紗鉤并形成氣圈。紗線通過導(dǎo)紗鉤后，經(jīng)探紗桿、導(dǎo)紗羅拉組到達(dá)超喂羅拉，再經(jīng)繞尾裝置、橫向?qū)Ъ喥?、卷統(tǒng)羅拉,交叉卷繞在筒管上。 捻線機(jī)的基本任務(wù)是使紗線加上適當(dāng)?shù)哪矶龋砝@成合適的形狀，便于搬運(yùn)、貯存和后加工。 2.2 紗線的加捻運(yùn)動(dòng)與卷繞運(yùn)動(dòng) 倍捻機(jī)的運(yùn)動(dòng)主要有兩個(gè)，一是錠子的加捻運(yùn)動(dòng)，一是紗線的卷繞成形運(yùn)動(dòng)。 2.2.1 紗線的加捻運(yùn)動(dòng) 加捻的目的是使纖維、單紗在紗線中獲得一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)，使制品具有一定的物理機(jī)械性能和外觀結(jié)構(gòu)。加捻的實(shí)質(zhì)是紗線各截面間產(chǎn)生相對(duì)回轉(zhuǎn)角位移。捻度是單位長度紗線在截面上相對(duì)回轉(zhuǎn)的角位移大小，產(chǎn)生的角位移越大，捻度越大，反之，捻度越小。捻向則是角位移的旋轉(zhuǎn)方向。 由捻度的定義： 公式（2-1） 其中：為角位移；z為紗線長度；w為紗線回轉(zhuǎn)速度；V為紗線沿自身方向運(yùn)動(dòng)的速度。 2.2.2 紗線的卷繞運(yùn)動(dòng) 紗線的卷繞主要是便于制品(包括半制品)的存儲(chǔ)和運(yùn)輸，便于喂給下道工序進(jìn)行加工處理，因此必須把制品按一定規(guī)律繞成具有一定緊密度的卷裝形式。如果卷裝本身要進(jìn)行后處理，例如水洗、染色、烘干等，則必須做到卷繞結(jié)構(gòu)均勻，無重疊或凸邊等現(xiàn)象。如染色的卷裝最好是均勻小網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，使后處理時(shí)的工作介質(zhì)能夠順利而均勻地滲透到卷裝整體，保證后處理迅速和高效，處理質(zhì)量均勻而無疵點(diǎn)。 紗線卷繞運(yùn)動(dòng)的作用是將紡好的紗線以螺旋線的形式有規(guī)律地卷繞于筒管表面。紗線卷繞成規(guī)定形狀的紗筒(即卷裝)，以便儲(chǔ)存、搬運(yùn)或供給后道工序使用。卷裝形式主要有圓柱形卷裝、圓錐形卷裝、兩端圓錐形卷裝等多種形式，不同卷繞方式的本質(zhì)差別在于卷繞過程中卷繞轉(zhuǎn)速、導(dǎo)紗速度、導(dǎo)紗距離和位置之間的不同關(guān)系。但從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度來說，它們卷繞運(yùn)動(dòng)的原理是一致的，都是由往復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)和卷繞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)合成。卷裝成形的質(zhì)量取決于紗線卷繞密度分布及卷裝的形狀。密度分布視卷繞方式和卷裝邊緣形狀而定，卷裝的幾何形狀由紗管類型及卷裝的表面形狀而定。 卷繞張力是一個(gè)重要的工藝參數(shù)，過小的卷繞張力會(huì)降低卷繞密度，產(chǎn)生松軟的卷裝，成形不良，在運(yùn)輸和存儲(chǔ)中易松散變形，斷頭時(shí)紗頭易陷入內(nèi)層而發(fā)生斷頭或無法退繞，或在軸向退繞時(shí)會(huì)牽動(dòng)松弛的紗層，引起塌邊、脫圈、糾纏等現(xiàn)象。因此，一定的卷繞張力是十分必要的，以便使卷裝緊密堅(jiān)固。但如張力太大時(shí)，卻會(huì)使成紗產(chǎn)生永久性伸長變形，降低成紗的彈性伸長率，影響其機(jī)械物理性能不利于以后的織造過程，所以，必須根據(jù)實(shí)際情況合理調(diào)節(jié)張力大小，還必須注意減小張力的波動(dòng)幅度。 在卷繞過程中，有時(shí)會(huì)持續(xù)產(chǎn)生內(nèi)外層紗圈相互重疊的現(xiàn)象，使卷裝局部表面凸出起箍，形成明顯的條帶狀結(jié)構(gòu)，造成退繞困難，加劇退繞時(shí)的摩擦阻力，增加退繞張力，增加亂紗和斷頭率，斷頭后不易找頭。對(duì)于需要后處理的卷裝，更不能有不均勻的條帶結(jié)構(gòu)，故必須采取防疊措施。目前筒子的防疊方法主要有兩種方法:(1)周期性改變摩擦滾筒的轉(zhuǎn)速；(2)周期性改變導(dǎo)紗速度。 倍捻機(jī)紗線的卷繞運(yùn)動(dòng)也是由往復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)和卷繞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)合成。卷裝由摩擦滾筒驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)卷繞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)紗桿由導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)往復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)。 2.3 本章小結(jié) 本章先介紹了倍捻機(jī)捻線的工藝過程，然后又簡單描述了倍捻機(jī)的兩個(gè)主要運(yùn)動(dòng)，即加捻運(yùn)動(dòng)和卷繞運(yùn)動(dòng)。最后簡述了在卷繞過程中產(chǎn)生的硬邊和重疊現(xiàn)象，及其相應(yīng)的解決方法。 3 倍捻機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)原理 3.1 傳統(tǒng)單電機(jī)機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng) 為了對(duì)比分析，下面簡要介紹傳統(tǒng)單電機(jī)機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)。圖3-1為R362/S倍捻機(jī)上具有代表性的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖。 圖3-1 單電機(jī)機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng) 如圖3-1所示，該傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)通過龍帶傳動(dòng)錠子和主軸皮帶輪， 再由一對(duì)圓錐齒輪(或)、帶動(dòng)捻度變換齒輪和過橋齒輪傳動(dòng)摩擦滾筒1，然后將來自錠子的紗線通過導(dǎo)紗桿卷繞在筒子上，變換的齒數(shù)可獲得不同捻度的紗線。 摩擦滾筒2軸的轉(zhuǎn)動(dòng)通過卷繞變換齒輪、,差微齒輪、、、等帶動(dòng)成形凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，成形凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)使三角形構(gòu)件23上的滑塊點(diǎn)的滑塊24沿導(dǎo)桿滑動(dòng);構(gòu)件23上的另一點(diǎn)在扇形蝸輪的槽中滑動(dòng);它的點(diǎn)通過小連桿25帶動(dòng)導(dǎo)紗桿往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)紗。、齒輪的變換可改變加捻后送出紗速與導(dǎo)紗桿往復(fù)移動(dòng)速度之比，因而改變筒子的卷繞角，差微齒輪、、、等的作用是使成形凸輪轉(zhuǎn)速作周期形的微小變化起到防疊作用。摩擦滾筒1的運(yùn)動(dòng)又通過蝸桿12,蝸輪13,齒輪14傳動(dòng)大齒輪15，大齒輪巧上加工有多個(gè)離軸線距離不等的小孔，其中某一孔中鉸接有G桿，G、H二桿鉸接，H桿的另一端與棘輪1b同軸線且空套在軸上，其上裝有棘爪，當(dāng)齒輪巧連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過G帶動(dòng)H桿往復(fù)擺動(dòng)從而使棘輪16作單向轉(zhuǎn)動(dòng)，與棘輪同軸的齒輪17通過齒輪18, 19，蝸桿20使扇形蝸輪傾斜，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)紗動(dòng)程的變化。 由圖3-1可知，傳統(tǒng)機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)采用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)紗成型凸輪機(jī)構(gòu)、捻度變換齒輪機(jī)構(gòu)、防疊、防凸邊機(jī)構(gòu)及錠子，實(shí)現(xiàn)對(duì)紗線的加捻卷繞，其主要的缺陷有:機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)路線長，調(diào)整、維護(hù)不方便。 3.2 倍捻機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 在本文研究的倍捻機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，錠子的加捻運(yùn)動(dòng)由主電機(jī)通過龍帶驅(qū)動(dòng)，該電機(jī)采用交流異步電動(dòng)機(jī)；卷繞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由卷繞電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)摩擦滾筒實(shí)現(xiàn)，該電機(jī)采用交流異步電動(dòng)機(jī)，并由一變頻器控制；往復(fù)導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)絲杠、導(dǎo)紗桿由程序控制實(shí)現(xiàn)。三電機(jī)的運(yùn)動(dòng)由微機(jī)協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)紗線加捻、卷繞的工藝目標(biāo)，使加工的紗線的捻度、卷繞角、卷裝成形符合工藝要求。系統(tǒng)原理示意圖如圖3-2所示。 圖3-2 倍捻機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)示意圖 3.3 倍捻機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理 3.3.1 工藝作用的實(shí)現(xiàn) 1）加捻 加捻主要由錠子高速回轉(zhuǎn)完成，使紗線得到所需的捻度.由加捻基本理論知，紗線捻度T(捻/m)為(以倍捻機(jī)為例): 公式（3-1） 式中，分別為錠子轉(zhuǎn)速、卷繞軸轉(zhuǎn)速(rpm)；為紗線卷繞速度(m/min)；為摩擦滾筒直徑(m)。 可見，捻度大小與錠子轉(zhuǎn)速、卷繞轉(zhuǎn)速有關(guān)。換言之，在錠子速度選定后，捻度的變換可通過改變卷繞電機(jī)速度方便地實(shí)現(xiàn)，無需變換齒輪機(jī)構(gòu)。 2)卷繞成形 依據(jù)卷繞運(yùn)動(dòng)規(guī)律編制程序控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按所需規(guī)律運(yùn)動(dòng)，如要改變卷繞角、卷裝成型只需改變程序中相應(yīng)參數(shù)即可。 3.3.2 主要運(yùn)動(dòng)部件的傳動(dòng) (1)錠子 采用一臺(tái)獨(dú)立的交流異步電動(dòng)機(jī)，由變頻器控制，經(jīng)龍帶切向傳動(dòng)左右兩側(cè)錠子，依靠張緊輪和壓輪保持龍帶對(duì)錠盤有一定的壓力。 (2)橫動(dòng)導(dǎo)紗部件 導(dǎo)紗橫動(dòng)部分采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)絲桿導(dǎo)紗桿系統(tǒng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過帶動(dòng)導(dǎo)紗嘴，以完成往復(fù)導(dǎo)紗動(dòng)作，其傳動(dòng)精確，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，振動(dòng)沖擊小.橫動(dòng)次數(shù)可無級(jí)調(diào)節(jié)，最高可達(dá)60次/min，橫動(dòng)導(dǎo)程也可根據(jù)需求任意設(shè)置。在紗速一定的情況下，不同交叉角就決定了橫動(dòng)次數(shù)，這些參數(shù)都是通過微電腦來控制的，調(diào)節(jié)十分方便。 (3)卷繞軸 卷繞摩擦滾筒軸由一臺(tái)單獨(dú)電動(dòng)機(jī)通過同步帶傳動(dòng)，由變頻器控制，可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)出紗線速度。在錠速一定時(shí)，捻度的變換可通過改變卷繞速度方便實(shí)現(xiàn)，不需要更換齒輪。 3.4 本章小結(jié) 本章先介紹了傳統(tǒng)的單電機(jī)機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)倍捻機(jī)，總結(jié)出該系統(tǒng)的不足之處。然后又介紹了多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)倍捻機(jī)的組成和工作原理。 4 倍捻機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 擬定傳動(dòng)方案 合理的傳動(dòng)方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、成本低廉、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。本設(shè)計(jì)中，細(xì)紗機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要采用不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不同的組合和布局，從而滿足整體設(shè)計(jì)要求[4]?，F(xiàn)列出各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)如下： (1)齒輪傳動(dòng)具有承載能力大、效率高、允許速度高、尺寸緊湊、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，因此在傳動(dòng)裝置中一般應(yīng)首先采用齒輪傳動(dòng)。由于斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的承載能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動(dòng)好，故在高速級(jí)或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合，常采用斜齒輪傳動(dòng)。 (2)帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、吸振等特點(diǎn)，且能起過載保護(hù)作用，但由于它是靠摩擦力來工作的，在傳遞同樣功率的條件下，當(dāng)帶速較低時(shí)，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸較大。為了減小帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)將其布置在高速級(jí)。 (3)錐齒輪傳動(dòng)，當(dāng)其尺寸太大時(shí)，加工困難，因此應(yīng)將其布置在高速級(jí)，并限制其傳動(dòng)比，以控制其結(jié)構(gòu)尺寸。 (4)蝸桿傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，但其傳動(dòng)效率低，尤其在低速時(shí)，其效率更低，且蝸輪尺寸大、成本高。因此，它常用于中小功率、間歇工作或要求自鎖的場(chǎng)合。為了提高傳動(dòng)效率、減小蝸輪結(jié)構(gòu)尺寸，通常將其布置在高速級(jí)。 (5)鏈傳動(dòng)，由于工作時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比呈周期性變化、運(yùn)動(dòng)不均勻、沖擊振動(dòng)大，為了減小振動(dòng)與沖擊，故應(yīng)將其布置在低速級(jí)。 (6)開式齒輪傳動(dòng)，由于潤滑條件差和工作環(huán)境惡劣，磨損快，壽命短，故應(yīng)將其布置在低速級(jí)。 根據(jù)各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和上述選用原則及對(duì)傳動(dòng)方案的要求，結(jié)合本設(shè)計(jì)的工作條件，初步擬定倍捻機(jī)的傳動(dòng)方案如圖4-1所示。 圖4-1 倍捻機(jī)多電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 4.2 電機(jī)的選擇 電機(jī)的選擇應(yīng)遵循以下要點(diǎn)： (1)根據(jù)機(jī)械負(fù)載特性、生產(chǎn)工藝、電網(wǎng)要求、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用等綜合指標(biāo)拍，合理選擇電動(dòng)機(jī)類型； (2)根據(jù)機(jī)械負(fù)載所要求的負(fù)載能力、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、工作制及工況條件，合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率，使功率匹配合理，并且有適當(dāng)?shù)膫溆霉β剩η筮\(yùn)行安全，可靠而經(jīng)濟(jì)； (3)根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境，選擇電動(dòng)機(jī)的防護(hù)等級(jí)和結(jié)構(gòu)形式； (4)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高機(jī)械轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的要求，選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； (5)根據(jù)使用環(huán)境溫度，檢修維護(hù)方便、安全可靠等要求，選擇電動(dòng)機(jī)的絕緣等級(jí)和安裝方式； (6)根據(jù)電網(wǎng)電壓、頻率，選擇電動(dòng)機(jī)的額定電壓和頻率。 總結(jié)：在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，要努力執(zhí)行國家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，積極采用節(jié)能產(chǎn)品和新產(chǎn)品，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。 綜上所述，選擇電動(dòng)機(jī)如下： 用于帶動(dòng)錠子轉(zhuǎn)動(dòng)的三相異步交流電機(jī)一臺(tái)，型號(hào)為：Y系列（IP44）132S，同步轉(zhuǎn)速 3000r/min，功率 7.5kW，極數(shù) 2。 用于帶動(dòng)卷繞滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)的三相異步交流電機(jī)一臺(tái)，型號(hào)為：Y系列（IP44）112M，同步轉(zhuǎn)速 1000r/min，功率 2.2kW，極數(shù) 6。 用于帶動(dòng)導(dǎo)紗桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)一臺(tái)：三洋 103H8222-5241 DC 6A 1.8DEG 4.3 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.3.1 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用 鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。它是由鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成(圖4-2)。鏈輪上制有特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 圖 4-2 鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)。與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；在同樣使用條件下．鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時(shí)鏈傳動(dòng)能在高溫及速度較低的情況下工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本低廉：在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)(中心距最大可達(dá)十多米)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便得多。 鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。 鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其它不需采用齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。在本設(shè)計(jì)中兩軸相距較遠(yuǎn)，而且載荷變化不大，也沒有急速反向，所以可以選擇鏈傳動(dòng)。 4.3.2 滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 鏈輪是鏈傳動(dòng)的主要零件，鏈輪齒形已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。鏈輪設(shè)計(jì)主要是確定其結(jié)構(gòu)及尺寸，選擇材料和熱處理方法。 (1) 鏈輪的結(jié)構(gòu) 小直徑的鏈輪可制成整體式(圖4-3a)；中等尺寸的鏈輪可制成孔板式(圖4-3b)；大直徑的鏈輪，常采用可更換的齒圈用螺栓聯(lián)接在輪芯上(圖4-3c)： 圖 4-3 鏈輪的結(jié)構(gòu) (2) 鏈輪的材料 鏈輪的材料應(yīng)能保證輪齒具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。出于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)多，所受沖擊也較嚴(yán)重，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。 4.3.3 滾子鏈鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)鏈輪齒數(shù) 小鏈輪齒數(shù)Z1=21 大鏈輪齒數(shù)Z2=40 (2)實(shí)際傳動(dòng)比 i=Z2/Z1=1.90 (3)計(jì)算功率 PC=KAP/KZ=0.18KW/0.66=0.27KW KA-工況系數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取為1 KZ-齒數(shù)系數(shù)，=0.66 公式（4-1） (4)鏈條節(jié)距 由計(jì)算功率和n1查設(shè)計(jì)手冊(cè)得鏈條節(jié)距P=9.525mm （No08A） (5)初定中心距 按要求取=490mm，，在30-50之間，合適。 (6)鏈條節(jié)數(shù) 取 公式（4-2） (7)鏈條長度 公式（4-3） (8)理論中心距 =498mm KL由手冊(cè)查得為0.24552 公式（4-4） (9)實(shí)際中心距 a1= a-Δa=498-0.004498 =495mm 公式（4-5） (10)鏈速 m/s 公式（4-6） (11)潤滑方式 根據(jù)P及v查手冊(cè)應(yīng)采用滴油潤滑。 (12)鏈條的標(biāo)記 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，應(yīng)選用單排08A滾子鏈，節(jié)距為12.7mm，節(jié)數(shù)92。標(biāo)記為08A-192 GB1243.1-83 (13)鏈輪主要尺寸 分度圓直徑： 公式（4-7） 齒頂圓直徑： 公式（4-8） 齒根圓直徑： 公式（4-9） 4.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 4.4.1 同步帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用 同步帶傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)： （1）傳動(dòng)準(zhǔn)確，工作時(shí)無滑動(dòng)，具有恒定的傳動(dòng)比； （2）傳動(dòng)平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低； （3）傳動(dòng)效率高，可達(dá)0.98，節(jié)能效果明顯； （4）維護(hù)保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護(hù)費(fèi)用低； （5）速比范圍大，一般可達(dá)10，線速度可達(dá)50m/s，具有較大的功率傳遞范 圍，可達(dá)幾瓦到幾百千瓦； （6）可用于長距離傳動(dòng)，中心距可達(dá)10m以上。 同步帶傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。同步帶傳動(dòng)由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，故帶與帶輪間無相對(duì)滑動(dòng)，能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。同步帶通常以鋼絲繩或玻璃纖維繩為抗拉體，氯丁橡膠或聚氨酯為基體,這種帶薄而且輕，故可用于較高速度。傳動(dòng)時(shí)的線速度可達(dá)50m/s，傳動(dòng)比可達(dá)10，效率可達(dá)98％。傳動(dòng)噪音比帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)小，耐磨性好，不需油潤滑，壽命比摩擦帶長。其主要缺點(diǎn)是制造和安裝精度要求較高，中心距要求較嚴(yán)格。所以同步帶廣泛應(yīng)用于要求傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率傳動(dòng)中，如家用電器、計(jì)算機(jī)、儀器及機(jī)床、化工、石油等機(jī)械。 同步帶有單面有齒和雙面有齒兩種，簡稱單面帶和雙面帶。雙面帶又有對(duì)稱齒型（DI）和交錯(cuò)齒型（DII）之分。同步帶齒有梯形齒和弧形齒兩類。同步帶型號(hào)分為最輕型MXL、超輕型XXL、特輕型XL、輕型L、重型H、特重型XH、超重型XXH七種。 在規(guī)定張緊力下，相鄰兩齒中心線的直線距離稱為節(jié)距，以p表示。節(jié)距是同步帶傳動(dòng)最基本的參數(shù)。當(dāng)同步帶垂直其底邊彎曲時(shí)，在帶中保持原長度不變的周線，稱為節(jié)線，節(jié)線長以LP表示。同步帶帶輪的齒形推薦采用漸開線齒形，可用范成法加工而成。也可以使用直邊齒形。 4.4.2 同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)計(jì)算功率 公式（4-10） P-傳遞的功率；-工況系數(shù)為1.9 (2)選擇帶型（節(jié)距） 根據(jù)和查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取，為小帶輪的轉(zhuǎn)速，應(yīng)選用L型 （輕型） (3)選取小帶輪齒數(shù) >,查手冊(cè)得，取 (4)小帶輪節(jié)徑 公式（4-11） (5)大帶輪齒數(shù) 公式（4-12） (6)大帶輪節(jié)徑 mm 公式（4-13） (7)求帶速 公式（4-14） (8)初定中心距 取 (9)選用帶長及齒數(shù) 公式（4-15） 查表選用 (10)求理論中心距 采用中心距可調(diào) 公式（4-16） (11)求基本額定功率 公式（4-17） 查手冊(cè)得 (12)帶寬 公式（4-18） 查手冊(cè)選取標(biāo)準(zhǔn)帶寬 4.5 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.5.1 齒輪設(shè)計(jì)分析 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s，齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有： （1）效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。 （2）結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。 （3）工作可靠、壽命長 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。 （4）傳動(dòng)比穩(wěn)定，傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。 4.5.2 齒輪的材料及其選擇原則 1）常用的齒輪材料 （1）鋼 鋼材的韌性好，耐沖擊，還可通過熱處理或化學(xué)熱處理改善其力學(xué)性能及提高齒面的硬度，故最適于用來制造齒輪。鋼又分為鍛鋼和鑄鋼。 （2）鑄鐵 灰鑄鐵性質(zhì)較脆，抗沖擊及耐磨性都較差，但抗膠合及抗點(diǎn)蝕的能力較好。灰鑄鐵齒輪常用于工作平穩(wěn)，速度較低，功率不大的場(chǎng)合。 （3）非金屬材料 對(duì)高速、輕載及精度不高的齒輪傳動(dòng)，為了降低噪聲，常用非金屬材料做小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點(diǎn)蝕的能力，齒面的硬度應(yīng)為250-350HBS。 2）齒輪材料的選擇原則 （1）齒輪材料必須滿足工作條件的要求。 （2）應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成形方法及熱處理和制造工藝。 （3）正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。 （4）合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。 （5）飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。 （6）金屬制的軟齒面齒輪，配對(duì)兩齒輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30-50HBS或更多。 4.5.3 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）齒輪設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于高速大功率的齒輪傳動(dòng)，還要保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。 齒輪1與齒輪2相互嚙合，初定其模數(shù)，齒數(shù)分別為 ，則有： 公式（4-19） mm 公式（4-20） mm 公式（4-21） 公式（4-22） （2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核： 強(qiáng)度條件： 計(jì)算應(yīng)力N/mm2： 公式（4-23） -接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)，查手冊(cè)為0.85 KA-使用系數(shù)，查手冊(cè)為1.25； KV-動(dòng)載系數(shù)，查手冊(cè)為1.08 KHβ-齒向載荷分布系數(shù)，查手冊(cè)為1.6 b-齒寬，為25mm KHα-齒間載荷分配系數(shù)，查手冊(cè)為1.1 d1=138.10mm =1015.6N/mm2 許用應(yīng)力：=ZHZLVRZWZX/SHmin 公式（4-24） -試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，查手冊(cè)為600N/mm2 ZH-節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，為1.9 ； ZLVR-潤滑油膜影響系數(shù)，為0.95 ZW-工作硬化系數(shù)，為1.125 ； ZX-接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，查得1.0 SHmin-接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，查得為1 則=1218.4N/mm2 滿足接觸疲勞強(qiáng)度要求 （3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核 強(qiáng)度條件： 計(jì)算應(yīng)力： 公式（4-25） KA-使用系數(shù)，查手冊(cè)為1.25； KV-動(dòng)載系數(shù)，查手冊(cè)為1.08 KFβ-齒向載荷分布系數(shù)，查得1.6 KFα-齒間載荷分配系數(shù)，為1.1 YFS-復(fù)合齒形系數(shù)，查得為4.0 -彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺 則 σF= 596.56N/mm2 旋角系數(shù)，查得為0.7 許用應(yīng)力： 公式（4-26） σFE-齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值400N/mm2 YN-彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)2.5 -相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù)，查手冊(cè)為0.95 -相對(duì)表面狀況系數(shù)，查手冊(cè)為0.9 YX-彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，查手冊(cè)為1.0 SＦmin－彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，查手冊(cè)為1.4 則σFP=610.71N/mm2 滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求 4.6 軸的設(shè)計(jì) 4.6.1 軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 軸的設(shè)計(jì)也和其它零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)利工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等：因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。 軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方向的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸(如車床主軸)和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸．還應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。 4.6.2 軸的材料選擇 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼．鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 由于碳鋼比合合鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感件較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 必須指出：在一般工作溫度下(低于200℃)，各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度與耐磨性，而不是軸的彎曲或扭轉(zhuǎn)剛度。但也應(yīng)當(dāng)注意，在既定條件下．有時(shí)也可選擇強(qiáng)度較低的鋼材，而用適當(dāng)增大軸的截面面積的辦法來提高軸的剛度。 各種熱處理(如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等)以及表面強(qiáng)化處理(如噴九、滾壓等)對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度都有著顯著的效果。 高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵容易作成復(fù)雜的形狀．且具有價(jià)廉、良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外形復(fù)雜的軸。 下表中列出了軸的常用材料及其主要力學(xué)性能 表 4-1 軸常用材料及其主要力學(xué)性能 4.6.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 如下圖所示，以鏈輪軸的設(shè)計(jì)為例。 （1）軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅（或主要）承受扭矩的軸，應(yīng)按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。此鏈輪軸主要承受扭矩作用，所以可以按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件進(jìn)行計(jì)算。 軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 公式（4-27） 式中：-扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； n-軸的轉(zhuǎn)速，r/min T-軸所受的扭矩，Nmm； P-軸傳遞的功率，KW WT-軸的抗扭截面系數(shù)，mm3 d-計(jì)算截面處軸的直徑，mm -許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa 查手冊(cè)得，該軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 計(jì)算應(yīng)力=10.53MPa 滿足強(qiáng)度條件。 （2）軸的剛度校核計(jì)算 軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作件能。例如，安裝齒輪的軸，若彎曲則度(或扭轉(zhuǎn)剛度)不足而導(dǎo)致?lián)隙?或扭轉(zhuǎn)角)過大時(shí)，將影響齒輪的正確嚙合，使齒輪沿齒寬和齒高方向接觸不良，造成載荷在齒面上嚴(yán)重分布不均。又如采用滑動(dòng)軸承的軸，若撓度過大而導(dǎo)致軸頸偏斜過大時(shí)，將使軸頸和滑動(dòng)軸承發(fā)生邊緣接觸，造成不均勻磨損和過度發(fā)熱。因此，在設(shè)計(jì)有剛度要求的軸時(shí)，必須進(jìn)行剛度的校核計(jì)算。 軸的彎曲剛度以撓度或偏轉(zhuǎn)角來度量；扭轉(zhuǎn)剛度以扭轉(zhuǎn)角來度量。軸的剛度校核計(jì)算通常是計(jì)算出軸在受載時(shí)的變形量，并控制其不大于允許值。 （3）軸的彎曲剛度校核計(jì)算 常見的軸大多可視為簡支梁。若是光軸，可直接用材料力學(xué)中的公式計(jì)算其撓度或偏轉(zhuǎn)角；若是階梯軸，如果對(duì)計(jì)算精度要求不高，則可用當(dāng)量直徑法作近似計(jì)算。即把階梯軸看成是當(dāng)量直徑為dv的光軸，然后再按材料力學(xué)中的公式計(jì)算。當(dāng)量直徑dv(單位為mm)為： 公式（4-28） 式中：li-階梯軸第i段的長度，mm； L-階梯軸的計(jì)算長度，mm； di-階梯軸第i段的直徑，mm； z-階梯軸計(jì)算長度內(nèi)的軸段數(shù)。 當(dāng)載荷作用于兩支承之間時(shí)，L=l(l為支承跨距)；當(dāng)載荷作用于懸臂端時(shí)，L=l+K(K為軸的懸臂長度，mm)。 由此可得dv= 21.63mm 軸的彎曲剛度條件為： 撓度 y 偏轉(zhuǎn)角 -軸的允許撓度，mm -軸的允許偏轉(zhuǎn)角，rad y== -0.04mm =-0.00085rad 查手冊(cè)得允許撓度為0.02-0.06mm 允許偏轉(zhuǎn)角為0.001rad 所以該軸滿足彎曲剛度要求 （4）軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角來表示。圓軸扭轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為 階梯軸 =0.65°/m 公式（4-29） 式中：T-軸所受的扭矩，Nmm； G-軸的材料的剪切彈性模量，MPa，對(duì)于鋼材，G=8.1； -軸截面的極慣性矩，，對(duì)于圓軸，； L-階梯軸受扭矩作用的長度，mm； -分別代表階梯軸第i段上受的扭矩、長度和極慣性矩， 單位同前； Z-階梯軸受扭距作用的軸段數(shù)。 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為 查手冊(cè)得=（0.5-1）°/m。 因?yàn)? 所以滿足扭轉(zhuǎn)剛度要求。 4.7 本章小結(jié) 本章首先擬定了倍捻機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方案，然后對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了選擇，最后對(duì)卷繞系統(tǒng)各個(gè)零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、驗(yàn)算和校核。 5 設(shè)計(jì)小結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來工作或繼續(xù)深造的重要一步。從最初的選題，開題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料，老師指導(dǎo)，與同學(xué)交流，反復(fù)修改圖紙，每一個(gè)過程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。 通過這次實(shí)踐，我了解了倍捻機(jī)的用途及牽伸及加捻卷繞部分的工作原理，熟悉了倍捻機(jī)主要部分的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是在繼續(xù)深造前的一次熱身。 畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找與倍捻機(jī)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的CAD繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時(shí)，仍有許多地方需要去完善。 但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料和公差方面的的不熟悉，等等。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。 參考文獻(xiàn) [1] 王應(yīng)銓.國外倍捻機(jī)的優(yōu)勢(shì)及我國的發(fā)展對(duì)策.絲綢技術(shù)[J]，1995（2）：40—42 [2] 陳笠.國內(nèi)外倍捻機(jī)性能分析.紡織器材[J]，1995，（5）：34—36 [3] 裘愉發(fā).倍捻生產(chǎn)技術(shù).國外絲綢[J]，2003（5）：9—13 [4] DAEN.TWO FOR ONE TWISTER WITH HEAT SETTING [DWTO-230H][EB].unicom.com.pk/email/twoforone/DAEN.htm，2004.4.19 [5] 周炳榮. 紡紗機(jī)械[M]. 北京：中國紡織出版社，1999.10. 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