CN105420879A - 主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法 - Google Patents

Abstract

<b>本发明公开了一种主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法，从运动特性曲线、运动学尺寸、传动函数和高速适应性等方面，给出了具有相同形状主回凸轮的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法，适用于开口共轭凸轮机构的新设计。本发明根据开口共轭凸轮机构预定的运动规律并满足动力学要求，确定开口共轭凸轮机构的尺寸数据和杆件的动力学参数，以避免凸轮振动和摇杆腾跳，以及减小开口共轭凸轮构运动对机架的冲击。同时，本发明的尺度综合方法是从织机的高速出发，主回凸轮制作成形状对称相同，大大减小开口共轭凸轮的制造成本。</b>

Description

主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法

技术领域

本发明属于织机开口领域，具体涉及一种主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法。

背景技术

织机开口系统的振动产生的动载荷造成零部件的损坏，开口系统的零件故障率和损坏率在织机各部件中占第一位，对于高速喷气织机，从动杆腾跳和振动现象不仅存在且严重，这限制了消极式开口机构的使用范围，使得消极式开口机构无法适应高速织机。目前高速织机已广范使用积极式开口共轭凸轮机构。参见图2所示，现有的开口共轭凸轮机构一般采用双外缘共轭凸轮和双滚子摆动从动件机构，由主凸轮、回凸轮、双滚子和双摇杆组成。

将共轭凸轮应用在织机开口机构上，织机主轴转动带动共轭凸轮转动，转换成摇杆的摆动及吊综部件的往复运动，吊综部件带动上下层经纱的交替升降，完成一次开口运动。参见图1所示，图1表示一般的开口共轭凸轮的运动特性曲线。按织物组织的要求，每次开口运动可分成四个阶段，经纱提升阶段、经纱在最高位置的停顿阶段、经纱降落阶段和经纱在最低位置的停顿阶段。在经纱提升阶段，经纱从最低位置经平综位置上升到最高位置；在经纱降落阶段，经纱从最高位置经平综位置下跌到最低位置；在最高位置的停顿阶段和最低位置的停顿阶段，亦称停综阶段。

开口共轭凸轮机构采用形封闭，开口工作部件的受力是变化的，在经纱开口最高位置和最低位置时，工作部件受力最大。在受力最大的位置存在高副短时失效，在惯性力的作用下，滚子脱离凸轮轮廓，从滚子脱离到凸轮轮廓重新接触，从动杆件产生腾跳和强烈的振动。因此，实现形封闭的开口共轭凸轮的制造要求极高，是开口共轭凸轮机构设计的主要难点。

而且，共轭凸轮是双联凸轮，要求滚子在任何传动位置，两个滚子与凸轮都能无间隙啮合。无间隙啮合对加工误差和安装误差要求很高，尤其是安装的角误差，因为误差会导致滚子与凸轮之间产生间隙、推挤和撞击。

发明内容

为了满足上述需求，本发明旨在提供一种主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法，根据开口机构的使用要求和机构的动力学要求，确定共轭凸轮的尺寸数据和杆件的动力学参数。

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：

一种主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法，在所述开口共轭凸轮机构的主凸轮和回凸轮形状相同的情况下，根据其预定的运动规律和动力学要求，确定所述开口共轭凸轮机构的尺寸数据和杆件的参数，使其能够满足许可压力角，避免凸轮振动和摇杆腾跳，以及减小机构运动对机架的冲击；具体包括以下步骤：

1）限定所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的运动曲线，并满足如下要求：

1.1在经纱的最高位置的停顿角度等于在经纱的最低位置的停顿角度；

1.2经纱提升阶段的角度等于降落阶段角度；

2）限定所述开口共轭凸轮机构的运动学和几何尺寸，并满足如下要求：

2.1双滚子的直径相等，Φ_R1=Φ_R2；

2.2主凸轮和回凸轮对应的摇杆长度，即双摇杆的杆长L_AB相等，L_AB=L_AB1=L_AB2；

2.3主凸轮和回凸轮的理论廓线的基圆半径R_Bmin相等，R_Bmin=R_B1min=R_B2min；

2.4主凸轮和回凸轮的理论廓线的最大半径R_Bmax相等，R_Bmax=R_B1max=R_B2max；

2.5主凸轮和回凸轮的中心距L_AO相等，L_AO=L_AO1=L_AO2；

2.6双摇杆的夹角∠B₁AB₂=arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmax ²)/(2*L_OA*L_AB))+arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmin ²)/(2*L_OA*L_AB))；

2.7双摇杆的摆动角∠B₂AB₂′=arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmax ²)/(2*L_OA*L_AB))-arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmin ²)/(2*L_OA*L_AB))；

3）限定所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的传动函数，并满足如下要求：

3.1降落阶段的传动函数与提升阶段的传动函数相同，均采用S=S(Φ)；

3.2主回凸轮的总动程为H，在提升阶段的起始位置，当主回凸轮从转角0°转过Φ₁，从动件的位移H₁；在降落阶段的起始位置，当主回凸轮从降落起始转角转过Φ₂，从动件的位移H₂；则成立下式：

当Φ₁=Φ₂时，则H₁=H₂；

3.3主回凸轮的总动程为H，当满足下列两个条件时，主凸轮和回凸轮不仅形状相同，而且形状完全对称：

当Φ=Φ_AB/2，则从动件位移=H/2；

主回凸轮从提升阶段起始位置转过Φ₃，从动件的位移为H₃；主回凸轮从提升阶段终点位置反转转过同样角度Φ₄，从动件的位移相同H₄；则成立下式：

当Φ₃=Φ₄时，则H₃=H₄；

4）限定所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的无量纲速度和无量纲加速度，并满足下列要求：

4.1无量纲速度Vm<1.5；

4.2无量纲加速度Am<0.5。

本发明的有益效果如下：

本发明从运动特性曲线、运动学尺寸、传动函数和高速适应性等方面，给出了具有相同形状主回凸轮的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法，适用于开口共轭凸轮机构的新设计。本发明根据开口共轭凸轮机构预定的运动规律并满足动力学要求，确定开口共轭凸轮机构的尺寸数据和杆件的动力学参数，以避免凸轮振动和摇杆腾跳，以及减小机开口共轭凸轮构运动对机架的冲击。同时，本发明的尺度综合方法是从织机的高速出发，主回凸轮制作成形状对称相同，大大减小开口共轭凸轮的制造成本。

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为一般开口共轭凸轮机构的凸轮的运动曲线；

图2为开口共轭凸轮机构的结构示意图；

图3为具有相同形状的主回凸轮的运动曲线；

图4为具有完全对称形状的主回凸轮的运动曲线；

图5为主回凸轮的无量纲速度曲线；

图6为主回凸轮的无量纲加速度曲线。

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。

一种主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法，在所述开口共轭凸轮机构的主凸轮和回凸轮形状相同的情况下，根据其预定的运动规律和动力学要求，确定所述开口共轭凸轮机构的尺寸数据和杆件的参数，使其能够满足许可压力角，避免凸轮振动和摇杆腾跳，以及减小机构运动对机架的冲击。

参见图2所示，开口共轭凸轮机构一般采用双外缘共轭凸轮和双滚子摆动从动件机构，由主凸轮、回凸轮、双滚子和双摇杆组成。共轭凸轮必须加工两个盘形凸轮，高精度凸轮制造成本很高，导致经济性缺陷。所以将两个盘形凸轮做成形状一样的，这样经济性好，可以减少制造成本。

所述主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法的具体包括以下步骤：

1）限定所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的运动曲线，并满足如下要求：

1.1主凸轮和回凸轮形状相同的情况下，要求在经纱的最高位置的停顿角度等于在经纱的最低位置的停顿角度。

对于非共轭凸轮，不要求两段停顿角度相等，而是根据织物经纬密，要求在经纱最低位置的停顿角度长，在最高位置的停顿角度短，甚至停顿角度为零。

1.2由于经纱提升阶段完全与经纱降落阶段在几何上对称，所以要求经纱提升阶段的角度等于降落阶段角度。

由于织物风格的需求，升降角度可以不相等，如降落阶段的下降角度=（1±0.05）提升阶段的上升角度。凸轮开口机构都采用滚子摇杆，共轭凸轮开口机构则采用双滚子摇杆形式，两摇杆做成一个整体。

2）参见图2所示，限定所述开口共轭凸轮机构的运动学和几何尺寸，并满足如下要求：

2.1双滚子的直径相等，ΦR₁=ΦR₂。

2.2主凸轮和回凸轮对应的摇杆长度，即双摇杆的杆长L_AB相等，L_AB=L_AB1=L_AB2。

2.3主凸轮和回凸轮的理论廓线的基圆半径R_Bmin相等，R_Bmin=R_B1min=R_B2min。

2.4主凸轮和回凸轮的理论廓线的最大半径R_Bmax相等，R_Bmax=R_B1max=R_B2max。

2.5主凸轮和回凸轮的中心距L_AO相等，L_AO1=L_AO2=L_AO。

滚子摆动从动件机构的压力角是衡量凸轮机构工作性能的主要参数，压力角的大小主要取决于凸轮的基圆半径，前面的基本尺寸确定以后，检验下式：滚子摆动从动件机构的许用压力角=38°~42°。

2.6双摇杆的夹角∠B₁AB₂=arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmax ²)/(2*L_OA*L_AB))+arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmin ²)/(2*L_OA*L_AB))。

2.7双摇杆的摆动角∠B₂AB₂′=arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmax ²)/(2*L_OA*L_AB))-arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmin ²)/(2*L_OA*L_AB))。

主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的加工精度由凸轮理论廓线和各杆件的公差组成，各杆件的公差就是中心距、双摇杆的杆长、双摇杆的夹角、共轭凸轮的安装角等杆件的公差。这些公差决定了滚子与凸轮轮廓之间的间隙，间隙大小决定了开口共轭凸轮机构的动力学性能。

3）限定所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的传动函数，并满足如下要求：

3.1降落阶段的传动函数与提升阶段的传动函数相同，均采用S=S(Φ)。

3.2图3表示具有相同形状的主回凸轮的运动曲线，主回凸轮的总动程为H，参见图3所示，在提升阶段的起始位置，当主回凸轮从转角0°转过Φ₁，从动件的位移为H₁；在降落阶段的起始位置，当主回凸轮从降落起始转角转过Φ₂，从动件的位移为H₂；则成立下式：

当Φ₁=Φ₂时，则H₁=H₂。

3.3图4表示具有完全对称形状的主回凸轮的运动曲线，主回凸轮的总动程也为H，当满足下列两个条件时，主凸轮和回凸轮不仅形状相同，而且形状完全对称：

参见图4所示，当Φ=Φ_AB/2，则从动件位移=H/2；

参见图4所示，主回凸轮从提升阶段起始位置转过Φ₃，从动件的位移为H₃；主回凸轮从提升阶段终点位置反转转过同样角度Φ₄，从动件的位移相同H₄；则成立下式：

当Φ₃=Φ₄时，则H₃=H₄。

采用完全对称形状的主回凸轮，简化加工过程，用一个凸轮程序可以制造也相同的盘形凸轮，完全对称更便于主凸轮和回凸轮组装成整体共轭凸轮。在多臂机和提花机等开口机构上，盘形凸轮用得很多，常用到完全对称形状的盘形凸轮和完全相同形状的共轭凸轮。

4）开口机构是中高速重载机构，所以所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的无量纲速度和无量纲加速度需满足下列要求：

4.1无量纲速度Vm<1.5；Vm=（ds/dΦ）max*（Φ/H），速度曲线没有突变。

在凸轮运转时，凸轮轴对凸轮产生扭矩，扭矩的幅度与凸轮角速度的平方成正比，扭矩过大是滚子跳动或浮动的主要原因，因此高速凸轮机构必须限制无量纲速度的数值。

另外，图5表示主回凸轮的无量纲加速度曲线，参见图5所示，速度曲线必须保持连续，若不连续，凸轮运转时从动件会产生硬冲击，这不符合高速凸轮机构的使用条件。

4.2无量纲加速度Am<0.5；Am=（d2s/dΦ2）max*（Φ2/H）。

图6表示主回凸轮的加速度曲线，在凸轮运转时，加速度曲线要尽量连续，参见图6所示，加速度曲线的突变尽可能小，以避免杆件的惯性力产生激振。

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)

1.主回凸轮形状相同的开口共轭凸轮机构的尺度综合方法，其特征在于，在所述开口共轭凸轮机构的主凸轮和回凸轮形状相同的情况下，根据其预定的运动规律和动力学要求，确定所述开口共轭凸轮机构的尺寸数据和杆件的参数，使其能够满足许可压力角，避免凸轮振动和摇杆腾跳，以及减小机构运动对机架的冲击；具体包括以下步骤：

1）限定所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的运动曲线，并满足如下要求：

1.1在经纱的最高位置的停顿角度等于在经纱的最低位置的停顿角度；

1.2经纱提升阶段的角度等于降落阶段角度；

2）限定所述开口共轭凸轮机构的运动学和几何尺寸，并满足如下要求：

2.1双滚子的直径相等，Φ_R1=Φ_R2；

2.2主凸轮和回凸轮对应的摇杆长度，即双摇杆的杆长L_AB相等，L_AB=L_AB1=L_AB2；

2.3主凸轮和回凸轮的理论廓线的基圆半径R_Bmin相等，R_Bmin=R_B1min=R_B2min；

2.4主凸轮和回凸轮的理论廓线的最大半径R_Bmax相等，R_Bmax=R_B1max=R_B2max；

2.5主凸轮和回凸轮的中心距L_AO相等，L_AO=L_AO1=L_AO2；

2.6双摇杆的夹角∠B₁AB₂=arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmax ²)/(2*L_OA*L_AB))+arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmin ²)/(2*L_OA*L_AB))；

2.7双摇杆的摆动角∠B₂AB₂′=arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmax ²)/(2*L_OA*L_AB))-arccos((L_OA ²+L_AB ²-R_Bmin ²)/(2*L_OA*L_AB))；

3）限定所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的传动函数，并满足如下要求：

3.1降落阶段的传动函数与提升阶段的传动函数相同，均采用S=S(Φ)；

3.2主回凸轮的总动程为H，在提升阶段的起始位置，当主回凸轮从转角0°转过Φ₁，从动件的位移H₁；在降落阶段的起始位置，当主回凸轮从降落起始转角转过Φ₂，从动件的位移H₂；则成立下式：

当Φ₁=Φ₂时，则H₁=H₂；

3.3主回凸轮的总动程为H，当满足下列两个条件时，主凸轮和回凸轮不仅形状相同，而且形状完全对称：

当Φ=Φ_AB/2，则从动件位移=H/2；

主回凸轮从提升阶段起始位置转过Φ₃，从动件的位移为H₃；主回凸轮从提升阶段终点位置反转转过同样角度Φ₄，从动件的位移相同H₄；则成立下式：

当Φ₃=Φ₄时，则H₃=H₄；

4）限定所述开口共轭凸轮机构主回凸轮的无量纲速度和无量纲加速度，并满足下列要求：

4.1无量纲速度Vm<1.5；

4.2无量纲加速度Am<0.5。