CN104032441A

CN104032441A - 梭口最高最低位置有较长停顿角的开口机构的设计方法

Info

Publication number: CN104032441A
Application number: CN201410271110.1A
Authority: CN
Inventors: 周玉峰; 祝章琛
Original assignee: Wujiang Wan Gong Mechanical & Electronic Equipment Corp Ltd
Current assignee: Wujiang Wan Gong Mechanical & Electronic Equipment Corp Ltd
Priority date: 2014-06-18
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2034-06-18
Also published as: CN104032441B

Abstract

本发明公开了一种梭口最高最低位置有较长停顿角的开口机构的设计方法，在设计中使用曲柄摇杆机构的连杆曲线，利用一曲柄摇杆机构的第一连杆延伸面上一连杆点作卵形轨迹曲线运动，在所述连杆点串联一双杆组件，所述连杆点的平面运动经所述双杆组件的输入连杆带动开口臂作摆动，让所述开口臂的摆动点的摆动曲线位于所述连杆点卵形轨迹曲线的两段平行曲线的垂直平分线邻近区域，使得所述摆动点近似不动，实现了开口机构的所述开口臂在摆动极限位置的近似停顿和梭口最高最低位置具有停顿角度，而且本发明中的铰接连杆机构简单，转动副比低副受力小，转动副受力平滑、少冲击，这适用于织机开口机构的改造和设计，尤其是对于高速宽幅织机。

Description

梭口最高最低位置有较长停顿角的开口机构的设计方法

技术领域

本发明属于喷气织机领域，涉及一种开口机构设计方法，具体涉及一种梭口最高最低位置有较长停顿角的开口机构的设计方法。

背景技术

多数开口机构由凸轮摆杆机构和综框系统组成。凸轮摆杆机构的最大缺陷是凸轮与凸轮转子接触表面的压力很大，凸轮与凸轮转子摩擦表面因压力大产生磨损，磨损更加剧凸轮与凸轮转子之间的冲击。尤其是织机速度越来越高，冲击与磨损越来越大，消极式开口机构用回综弹簧作力封闭，当织机转速大于650转/分时，冲击大到损坏开口机构的所有另件。改变这种情况就是用共轭凸轮替代力封闭凸轮，但共轭凸轮的制造精度极高，一旦制造精度不能满足，同样产生强冲击和强振动。

织机主轴转360°，打纬机构曲柄转360°，而开口机构曲柄转180°。寻找用铰接连杆机构替代凸轮机构，用铰接连杆机构作为开口机构，碰到的第一个问题是开口机构的运动曲线要求对称，凸轮理论廓线按180°周期制造就很容易做到对称，连杆机构做不到完全对称，只能近似对称。因此要求连杆开口机构生成对称性好的位移曲线，若用连杆开口机构产生曲线的对称性差3°，开口臂角位移约相差0.01°，在使用上完全不影响开口机构的工艺性能。

第二个问题是凸轮理论廓线很容易做到某段廓线为圆弧，圆弧的半径不变相当于输出运动的角度不变，用连杆机构实现在最高最低位置有二段停顿比较困难，只能实现近似停顿。织造工艺要求开口机构完成梭口的构型，但完成动作的精度不高，每页综框的开口高度是可调的。综框在梭口最低位置的停顿时间长短可以用开口高度来替换，停顿时间若不够，开口高度调高。综框在梭口最高最低位置停顿是为了在这段时间内完成引纬动作，综框在梭口最高最低位置是一个区域，使用中的织机的综框在最高最低位置的振动超过3毫米，综框稍微有点动不影响纬纱在梭口内飞行和引纬动作的完成。

用连杆曲线再现给定轨迹,没有办法精确再现给定轨迹。在设计上使用连杆曲线逼近给定曲线，特点是近似，这适用于织机开口机构的设计，尤其是对于高速宽幅织机。铰接连杆机构简单，转动副比低副受力小，转动副受力平滑、少冲击。

发明内容

为了满足上述需求，本发明旨在提供一种梭口最高最低位置有较长停顿角的开口机构的设计方法，实现了开口机构的开口臂在梭口最高最低位置均具有停顿角度。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种梭口最高最低位置有较长停顿角的开口机构的设计方法，利用一曲柄摇杆机构的第一连杆延伸面上一连杆点作卵形轨迹曲线运动，在所述连杆点串联一双杆组件，所述连杆点的平面运动经所述双杆组件的输入连杆带动开口臂作摆动；让所述开口臂的摆动点的摆动曲线位于所述连杆点轨迹曲线的垂直平分线邻近区域，使得所述摆动点近似不动，从而实现了所述开口臂在摆动极限位置的近似停顿，即所述开口机构在梭口最高最低位置均具有较长停顿角度；具体设计步骤如下：

步骤1）设计并构建所述曲柄摇杆机构；

设曲柄和机架的几何尺寸已知，设计任务是求所述第一连杆和摇杆的长度，满足如下条件：

1.1 LAB + LAD ＜ LBC + LCD ；

1.2 LAB + LCD ＜ LBC + LAD ；

1.3 LBC ＞ 3.2 × LAB ；

1.4 180°＞θ₁₂＞179.7°；

式中，LAB、LBC、LCD分别表示所述曲柄、所述第一连杆、所述摇杆的长度，LAD表示第一铰接点与第二铰接点之间机架的长度，θ₁₂表示所述曲柄的极位夹角；

根据上述4个条件，得出所述第一连杆和所述摇杆的长度；将所述第一连杆的两端分别与所述曲柄和所述摇杆的一端铰接，再将所述曲柄的另一端铰接在机架的第一铰接点上，将所述摇杆的另一端铰接在机架的第二铰接点上；

步骤2）选取连杆曲线；

2.1 在所述第一连杆BC延伸面上任取一所述连杆点，构成连杆三角形，先取LCF = LBF ；

式中，LCF 、LBF分别表示所述连杆三角形的第三连杆和第二连杆的长度；

2.2 选取所述连杆点的轨迹曲线为厚度小的卵形轨迹曲线；　　　

步骤3）构建所述双杆组件；

将一输入连杆的一端接在所述连杆点上，将所述输入连杆的另一端与一开口臂的一端铰接，再将所述开口臂的另一端交接在机架的第三铰接点上，构成所述双杆组件,在所述卵形轨迹曲线两段平行曲线的垂直方向作所述输入连杆的轨迹曲线，取所述输入连杆的长度足够长；

变动机架的所述第三铰接点的位置，变动所述开口臂的杆长，改变了所述摆动点的位置，调节了所述连杆点和所述摆动点的轨迹曲线的相对位置，每次变动求出所述开口臂的角位移曲线；让所述摆动点的摆动曲线位于所述连杆点轨迹卵形轨迹曲线的垂直平分线邻近区域内；

步骤4）用所述开口臂的角位移曲线和角速度曲线检验对称性和停顿角度；

变动所述输入连杆的杆长，变动所述第三连杆的杆长，使所述开口臂的角位移曲线和角速度曲线满足下列条件：

所述开口臂的角速度曲线两个零点对应的曲柄角度差的绝对值 -180°＜3.2°；

所述开口臂的角位移曲线在最高位置的停顿角＞40°；

所述开口臂的角位移曲线在最低位置的停顿角＞40°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在设计开口机构时使用了曲柄摇杆机构的连杆曲线，使曲柄摇杆机构牵手延伸面上的一连杆点做卵形连杆曲线，并在该连杆点接一双杆组件，让双杆组件的摆动点的摆动曲线位于连杆点卵形连杆曲线两段平行曲线的垂直平分线邻近区域，双杆组件的开口臂的摆动点近似不动，实现了一种开口臂在梭口最高最低位置具有停顿角度的开口机构，而且本发明中的铰接连杆机构简单，转动副比低副受力小，转动副受力平滑、少冲击，这适用于织机开口机构的改造和设计，尤其是对于高速宽幅织机。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明设计的六杆开口机构的运动原理图；

图2为本发明设计的六杆开口机构的开口臂角位移曲线；

图3为本发明设计的六杆开口机构曲柄的极位夹角示意图；

图4为本发明设计的六杆开口机构曲柄极位夹角与连杆第一、摇杆长度选取的关系示意图；

图5为本发明设计的六杆开口机构连杆点的卵形轨迹曲线轨迹示意图；

图6为本发明设计的六杆开口机构连杆点和摆动点的轨迹曲线及其相对位置示意图；

图7为本发明设计的六杆开口机构的开口臂角位移曲线示意图；

图8为本发明设计的六杆开口机构的开口臂角速度曲线示意图；

图9为本发明设计的六杆开口机构的构型图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1、图9所示，一种梭口最高最低位置有较长停顿角的开口机构的设计方法，利用一曲柄摇杆机构ABCD的第一连杆BC延伸面上一连杆点F作卵形轨迹曲线运动，在所述连杆点F串联一双杆组件FGE，所述连杆点F的平面运动经所述双杆组件FGE的输入连杆FG带动开口臂GE作摆动；让所述开口臂GE的摆动点G的摆动曲线位于所述连杆点F轨迹曲线的垂直平分线邻近区域，使得所述摆动点G近似不动，从而实现了所述开口臂GE在摆动极限位置的近似停顿，即所述开口机构在梭口最高最低位置均具有较长停顿角度。

参见图2所示，图2表示开口臂GE的角位移曲线，横坐标表示曲柄AB转角，纵坐标表示开口臂GE的角位移。曲线在梭口最高和最低位置区存在一个停顿区，从开口臂的最大和最小摆角减去或加上1°，1°称波动角度δ称为小摆角，波动角度δ所在的区域称为停顿区。1 °线与角位移曲线相交两点，两点对应曲柄转角θ₁、θ₂，θ=θ₂-θ₁，θ称为停顿角。如图，在梭口最低位置的停顿角θ=138°- 85°=53°。

由图2所示曲线可见，曲柄AB作360°回转，摆角的角位移曲线基本对称，梭口最高最低位置的长度接近。如曲线所表示，在梭口最高最低位置区都存在一段近似停顿，停顿角θ>50°。

打纬机构曲柄转360°，开口机构曲柄转过720°，在梭口最高和最低位置区都对应引纬过程。纬纱从引纬侧的喷嘴飞出，越过梭口飞向捕纬侧，完成引纬动作。纬纱飞越梭口化费数十毫秒，高速开口机构因此要求引纬过程对应曲柄转过较长的角度，开口臂近似停顿，即要求开口臂在梭口最高和最低位置位置近似停顿时间长，停顿角大。

开口机构的停顿区只是在梭口最高和最低位置摆动速度低，角位移变化慢。最大开口区的停顿角θ>50°，等同于打纬曲柄θ>100°。　　

本发明的具体设计步骤如下：

步骤1）设计并构建所述曲柄摇杆机构ABCD；

曲柄摇杆四杆机构ABCD最短杆件是曲柄AB，最长杆件是第一铰接点A和第二铰接点D之间的机架AD。曲柄摇杆机构ABCD成立的条件是最短杆件曲柄AB与最长杆件机架AD的长度之和小于第一连杆BC与摇杆CD长度之和，曲柄AB与摇杆CD的长度之和小于第一连杆BC与机架AD的长度之和；

设曲柄AB和机架AD的几何尺寸已知，设计任务是求第一连杆BC和摇杆CD的长度，满足如下4个条件：

1.1 LAB + LAD ＜ LBC + LCD ；

1.2 LAB + LCD ＜ LBC + LAD ；

式中，LAB、LBC、LCD分别表示曲柄AB、第一连杆BC、摇杆CD的长度，LAD表示第一铰接点A与第二铰接点D之间机架AD的长度；

曲柄摇杆机构是六杆开口机构的基础，第一级机构设计要求运动上对称，开口曲柄转180°，织机主曲柄转360°，每360°对应一次打纬，因此要求曲柄摇杆机构往复两过程对称，连杆越长，摇杆角位移曲线对称性越好，因此：

1.3 LBC ＞ 3.2 × LAB ；

式中，LAB、LBC分别表示曲柄AB、第一连杆BC的长度；

参见图3所示，图3表示曲柄摇杆机构ABCD的运动特性，曲柄AB作360 °回转，摇杆CD作摆角为Ф₁₂的摆动；摇杆CD的两个极限位置C₁D和C₂D，第一极限位置C₁D出现在曲柄AB₁和第一连杆B₁C₁成为一条直线时，第二极限位置C₂D出现在曲柄AB₂和第一连杆B₂C₂成为一条直线时，共线时曲柄AB的转角分别为θ₁和θ₂，与总摆角Ф₁₂对应的是曲柄AB的转角θ₁₂=θ₂-θ₁，θ₁₂表示曲柄摇杆机构ABCD的极位夹角，曲柄AB与第一连杆BC两次共线位置之间的所夹角为锐角，因此：

1.4 180°＞θ₁₂＞179.7°；

根据上述条件1.4，选取成对的第一连杆BC和摇杆CD的长度；参见图4所示，图4表示θ₁₂与第一连杆BC、摇杆CD长度的选取的关系，当第一连杆BC长度选定，通过θ₁₂=180°，可以确定摇杆CD的长度，由图4曲线可见，对于一定角度的θ₁₂，可以寻找到一对第一连杆BC和摇杆CD的长度（图4的纵横坐标同图1的YX坐标）；如图，LBC=98，LCD≈85.8；

根据上述4个条件，得出第一连杆BC和摇杆CD的长度；将第一连杆BC的两端分别与曲柄AB和摇杆CD的一端铰接，再将曲柄AB的另一端铰接在机架的第一铰接点A上，将摇杆CD的另一端铰接在机架的第二铰接点D上。

步骤2）选取连杆曲线；

2.1 在第一连杆BC延伸面上任取一连杆点F，构成连杆三角形△BCF，先取LCF = LBF ；

式中，LCF、LBF分别表示所述连杆三角形△BCF的第三连杆CF和第二连杆BF的长度；

2.2 选取所述连杆点F的轨迹曲线为厚度小的卵形轨迹曲线；

参见图5所示，作出随曲柄AB运动的连杆点F的轨迹曲线,图5表示为卵形连杆曲线，属于厚度小、长度长的卵形轨迹曲线（图5的纵横坐标同图1的YX坐标），其曲线形态不存在尖点，轨迹曲线走向是逆时针方向，曲线为一封闭图形；

　　利用卵形轨迹曲线上80°-136°和277°-317°两段曲线，形似两段平行的直线，用这两段曲线对应梭口最高最低位置。　

步骤3）构建所述双杆组件FGE；

将一输入连杆FG的一端接在所述连杆点F上，将所述输入连杆FG的另一端与一开口臂GE的一端铰接，再将所述开口臂GE的另一端交接在机架的第三铰接点E上，构成所述双杆组件FGE,在所述卵形轨迹曲线两段平行曲线的垂直方向作所述输入连杆FG的轨迹曲线，取所述输入连杆FG的长度足够长；

参见图6所示，图6表示连杆点F和摆动点G的轨迹曲线及其相对位置（图6的纵横坐标同图1的YX坐标），从图6可见输入连杆FG的摆动点G位于连杆点F轨迹曲线的垂直平分线邻近区域；变动机架的所述第三铰接点E的位置，变动所述开口臂GE的杆长，改变了所述摆动点G的位置，调节了所述连杆点F和所述摆动点G的轨迹曲线的相对位置，每次变动求出所述开口臂GE的角位移曲线，直到所述摆动点G的摆动曲线位于所述连杆点F轨迹卵形轨迹曲线的垂直平分线邻近区域内。

步骤4）用所述开口臂GE的角位移曲线和角速度曲线检验对称性和停顿角度；

对称性180o；用开口臂GE角速度曲线的零点检验六杆机构输出曲线的对称性，参见图8所示，图8表示开口臂GE角速度曲线，角速度曲线有两个零点，零点对应的曲柄AB角度分别是108°和286°，角度差286°-108°=178°；若角度差为180°，表明输出曲线完全对称；现在角度差为178°，输出曲线不完全对称；

参见图7所示，图7表示开口臂GE角位移曲线，在角位移曲线的最高最低位置附近曲线变化平缓，平缓变化对应的曲柄AB转角称作停顿角度，最高位置停顿角=312°-261°=51°，最低位置停顿角=130°-86°=44°。

变动所述输入连杆FG的杆长，变动所述第三连杆CF的杆长，使所述开口臂GE的角位移曲线和角速度曲线满足下列条件：

所述开口臂GE的角速度曲线两个零点对应的曲柄角度差的绝对值 -180°＜3.2°；

所述开口臂GE的角位移曲线在最高位置的停顿角＞40°；

所述开口臂GE的所述角位移曲线在最低位置的停顿角＞40°。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims

1.梭口最高最低位置有较长停顿角的开口机构的设计方法，其特征在于，利用一曲柄摇杆机构（ABCD）的第一连杆（BC）延伸面上一连杆点（F）作卵形轨迹曲线运动，在所述连杆点（F）串联一双杆组件（FGE），所述连杆点（F）的平面运动经所述双杆组件（FGE）的输入连杆（FG）带动开口臂（GE）作摆动；让所述开口臂（GE）的摆动点（G）的摆动曲线位于所述连杆点（F）轨迹曲线的垂直平分线邻近区域，使得所述摆动点（G）近似不动，从而实现了所述开口臂（GE）在摆动极限位置的近似停顿，即所述开口机构在梭口最高最低位置均具有较长停顿角度；具体设计步骤如下：

步骤1）设计并构建所述曲柄摇杆机构（ABCD）；

设曲柄（AB）和机架的几何尺寸已知，设计任务是求所述第一连杆（BC）和摇杆（CD）的长度，满足如下条件：

1.1 LAB + LAD ＜ LBC + LCD ；

1.2 LAB + LCD ＜ LBC + LAD ；

1.3 LBC ＞ 3.2 × LAB ；

1.4 180°＞θ₁₂＞179.7°；

式中，LAB、LBC、LCD分别表示所述曲柄（AB）、所述第一连杆（BC）、所述摇杆（CD）的长度，LAD表示第一铰接点（A）与第二铰接点（D）之间机架的长度，θ₁₂表示所述曲柄（AB）的极位夹角；

根据上述条件，得出所述第一连杆（BC）和所述摇杆（CD）的长度；将所述第一连杆（BC）的两端分别与所述曲柄（AB）和所述摇杆（CD）的一端铰接，再将所述曲柄（AB）的另一端铰接在机架的第一铰接点（A）上，将所述摇杆（CD）的另一端铰接在机架的第二铰接点（D）上；

步骤2）选取连杆曲线；

2.1 在所述第一连杆（BC）延伸面上任取一所述连杆点（F），构成连杆三角形（△BCF），先取LCF = LBF ；

式中，LCF 、LBF分别表示所述连杆三角形（△BCF）的第三连杆（CF）和第二连杆（BF）的长度；

2.2 选取所述连杆点（F）的轨迹曲线为厚度小的卵形轨迹曲线；　　　

步骤3）构建所述双杆组件（FGE）；

将一输入连杆（FG）的一端接在所述连杆点（F）上，将所述输入连杆（FG）的另一端与一开口臂（GE）的一端铰接，再将所述开口臂（GE）的另一端交接在机架的第三铰接点（E）上，构成所述双杆组件（FGE）,在所述卵形轨迹曲线两段平行曲线的垂直方向作所述输入连杆（FG）的轨迹曲线，并选取最长所述输入连杆（FG）的长度；

变动机架的所述第三铰接点（E）的位置，变动所述开口臂（GE）的杆长，改变了所述摆动点（G）的位置，调节了所述连杆点（F）和所述摆动点（G）的轨迹曲线的相对位置，每次变动求出所述开口臂（GE）的角位移曲线；让所述摆动点（G）的摆动曲线位于所述连杆点（F）轨迹卵形轨迹曲线的垂直平分线邻近区域内；

步骤4）用所述开口臂（GE）的角位移曲线和角速度曲线检验对称性和停顿角度；

变动所述输入连杆（FG）的杆长，变动所述第三连杆（CF）的杆长，使所述开口臂（GE）的角位移曲线和角速度曲线满足下列条件：

所述开口臂（GE）的角速度曲线两个零点对应的曲柄角度差的绝对值 -180°＜3.2°；

所述开口臂（GE）的角位移曲线在最高位置的停顿角＞40°；

所述开口臂（GE）的角位移曲线在最低位置的停顿角＞40°。