收卷机构的设计及关键零件的可靠性分析.doc

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1、第一章 国内外织机的发展概况及卷取机构的应用第一节 全球织机发展的几个阶段织布生产技术有着悠久的历史，其发展过程经历了原始手工织布、手工急切织布、普通机器织造、自动织机织造和无梭织机织造五个阶段！在原始手工织布阶段，人们采用简单的工具，将经、纬纱交织成织物，所采用的工具都由人工直接赋予动作。原始手工织布方法经历了漫长的历史演变后，出现了由原动机件、传动机件和工作机件三个部分组成的手织机，这种手织机为近代的传动机器进行大工业生产创造了条件。进入18世纪后，织布技术游乐较快的发展，1785年英国人卡特赖特制造出能完成开口、透梭和卷布三个基本动作的动力织机，这是第一台用动力传动的织机，从那时候起织布

2、技术进入了工业化织造时代。用动力传动的有梭织机可以分为两大类：一类是需要人工补纬的普通织机，另一类是由机构自动完成补纬的自动织机。人们为使普通织机的补纬自动化，经历了一个多世纪的努力，直到1892年，美国人诺斯勒普首先发明了自动换纡，当纬管上的纬纱用完时，通过换纡机构将满纡子换入梭内，同时排出空纬管。而自动换梭的补纬方法是在1926年由日本人韦田佐吉发明的，当自动换梭机纬管上的纬纱用完时，通过换梭机构将装有满纡子的梭子换入梭箱，同时排出纡子已空的梭子，至自动换梭织机问世，织造技术进入了自动织机织造的新时代。普通织机及其后来的自动织机所采用的引纬原理，在本质上与手工机器织布相同，即都是用传统的梭

3、子作载纬器。但凡采用传统梭子引纬的织机被成为有梭织机。有梭织机的引纬具有三个特征：一是引纬器为体积大、质量大的投射器，二是该投射器内容有纬纱卷装，三是引纬器被反复投射。有梭织机引纬的特征是梭口尺寸特别大，以避免梭子进出梭口时与经纱产生过分的挤压致使经纱受损。即使在较低的车速和入纬率下，投梭加速过程和制梭减速过程仍然十分激烈，因此，织机的零部件耗损多，机器震动大，噪音高达100-105DB，工人的劳动环境差，劳动强度大。有梭织机的这些缺点限制了车速和入纬率的进一步提高。从20世纪初开始，人们不再采用笨重梭子引纬的传动原理，提出了由引纬器直接从固定筒子上将纬纱引入梭口的新型引纬原理，并陆续获得成功

4、。但凡采用这种原理形成机织物的织机，统称为无梭织机或新型织机。目前，已经得到了广泛应用的无梭织机有片梭织机、剑杆织机、喷气织机和喷水织机四大类型。此外，还有一些新的织造技术问世，如多相织机，它可以取得更高的入纬率，但是所生产的织物品种有较大的局限性，故尚未在生产中得到大量应用。无梭织机飞速发展的20世纪，可以说是个辉煌的一百年，在这期间，织造技术 取得了飞速的发展。著名的krause教授把这方面的技术发展归纳为织机的生产率的极大提高。如今，无梭织机已经在世界范围内得到普遍应用，今后10年，世界纺织工业的原料结构将从以棉、毛、丝、麻等天然纤维为主，逐渐转化为以化纤为主。因此，将特别适宜织造化纤织

5、物的喷水织机将有更加广阔的应用前景。第二节 我国国产无梭织机发展现状随着我国纺织工业的水平提高和产品出口的增长，无梭织机的需求量与日俱增，仅今年上半年我国进口各类无梭织机就在18000台左右，这为我国纺织企业的技术升级和改造奠定了基础。从国外无梭织机技术发展看，在机电一体化、速度、选择等技术上，都发生了巨大变化，而国产设备与国外相比还有很大差距，还亟待提高。为此，专家就国外无梭织机的先进技术和我国无梭织机现状进行了阐述。近年来，我国国产无梭织机发展较快，初步形成了产业链，产品成本大幅下降，技术性能有所提高，但与国外同业相比，国产无梭织机总体技术水平、可靠性和品种适应性等方面还显不足。随着我国纺

6、织机械的“机电一体化”目标的实现，将极大促进织机无梭化进程。从无梭织机发展趋势看，在关键技术和环节上都取得了突破性的发展，如：开口机构过去无梭织机配凸轮开口的多，配多臂机的数量不多(剑杆织机例外)，而现在很少有配凸轮开口装置的。以喷气为例，过去机构式多臂机只能在织机500rmin以下运转，大大限制了喷气织机高速性能的发挥，而凸轮开口可以开到8001000rmin，这就是过去喷气织机愿意配置凸轮开口而不愿意配置机械式多臂机的重要原因之一。现今电子式多臂机如STAUBLI2871型可以配置1000rmin以下喷气织机运转，而它的28 61型顺以配合800rmin以下的织机运转，它的2668型可以配

7、合550rmin以下的剑杆织机运转。织机除配置凸轮开口、多臂开口外，还有配置提花机的。过去无梭织机配的提花机全部是机械式的，而今都是电子提花机。它带来的好处与电子多臂一样，它可在最高织机速度1000rmin时正常运转，而过去的机械式提花机一般在250300rmin以下才正常运转。引纬机构近10年喷气引纬方面也有不少改进，如一个主喷嘴固定在机架上，另一主喷嘴固定在筘座上与筘座一起摆动，也有在纬纱出口端加装吸嘴的拉抻喷嘴等。近年用微机控制电磁阀的开启、闭合，电磁阀由每个控制四只辅助喷嘴改成控制二只辅助嘴，电磁阀数量几乎增加一倍，但是节约气耗是非常明显的，当然仍有的喷气织机坚持使用一只电 磁阀控制四

8、只辅助喷嘴。认为最理想的作法是一只电磁阀控制一只辅助喷嘴，而把辅助喷嘴之间的距离适当加大，也许这样做节能会更加明显。打纬机构打纬从一开始便采用曲柄连杆打纬机构与共轭凸轮打纬。剑杆织机开始采用曲柄连杆打纬机构，由于这种机构不太适应高速度运转，以后都转向共轭凸轮打纬了。共轭凸轮打纬在近10年中没有特别的改进，只不过在设计、制造上更精密，更适应高速运转。可以说至今共轭凸轮打纬已经非常成熟，它在高速剑杆、片梭、喷气织机上得到了广 泛使用，而且效果很不错。送经机构无梭织机在开始的时间仍然采用传统的有梭织机机械式送经，近10年来有许多织机制造厂商把电子送经由选购改为标准供应。在特宽织机上还配置左右两侧独立

9、的两套电子送经，取消了机械式差微运动调节两个织轴张力的装置。现在几乎没有高档无梭织机不配置电子送经的了。卷取机构无梭织机最初都是采用机械卷取，随着电子送经的普遍推广应用，人们把卷取由机械式改为电子式。近10年电子卷取由于微机监测、监控，不但做到了与送经配合默契，同步运行，而且可以做到在线变换纬密，使不同纬密在一块布上出现，大大扩展了制织的范围。选色(选纬)机构为了同时织多种颜色中不同纤维种类、不同支数的纬纱，无梭织机必须安装选色(选纬)机构，这个机构的功能相当于有梭织机的多梭箱的功能。一般多梭箱最多容纳7种纬纱，但在无梭织机中可有多达12种以上颜色的纬纱，使织出来的织物更加丰富多彩，最常用的是

10、4种、6种或8个颜色的纬纱。剑杆织机很早就配置了多色的纬 纱选择机构，现最多为12色；而片梭最多只能有4种颜色的纬纱选色机构；喷水织机至今仍只有2种颜色的选择机构；喷气织机现最多已达8色，且功能增加很多，品种适应性扩大了，又能做到高速、高产，操作也非常方便，这是用户买这种高性能喷气织机的主要原因之一。经停机构无梭织机投入生产时是使用有梭织机的机械式经停机构，随着织机速度的提高，这种机械式经停机构已经不能适应要求，现在开始使用电气的经停机构。纬停机构片梭及剑杆织机上个世纪50年代用的机械式纬停机构约在 1980年改为电气式纬停机构。199 0年以后剑杆才采用压电陶瓷的电子式的纬停；片梭至今仍保留

11、着电气的纬停；至于喷气织机从一开始就采用光电式纬停，近10年来没有重大改进。剪刀机构无梭织机由于每根纬纱都要剪断，所以多了这个剪刀机构。过去所有剪刀机构都是机械式的，现在是微机控制运动的电子式剪刀机械，目前这一技术又移植到某些喷气织机上。这一改进不仅节约了大量机械零件，而且动作更精确，更及时，无疑是技术进步的表现，是发展方向。但至今我国多数剑杆、片梭、喷气织机仍沿用旧的机械式剪刀， 预计不久企业会将机械式的剪刀改为电子式。绞边机构绞边机构是无梭织机所独有，有梭织机不需要这个机构。与剪刀机构一样开始也是机械式，从主轴等到动力，传链比较长，操作不方便。近12年某些剑杆织机上出现了电子式绞边机构比机

12、械式的有很多好处，特别是电子信息时代，用电子式绞边机构替代机械式是大势所趋。储纬器刚开始时无梭织机都不用储纬器，后来发现纬纱张力太大，纬纱断头很历害，于是都用上储纬器。如今的储纬器均为电子式，由微机监测、监控，并能自动调节纬纱张力，以适应织机高速化需要。传动机构一般无梭织机主传动采用高转矩的电动机驱动，通过三角皮带及离合器传动主轴，再传动其它机构。变速时更换皮带轮，停车时有刹车装置等零部件，大大简化了传动机构，提高了传动效率。有些厂在离合器、皮带轮、皮带传动的基础上增加变频调速装置，由微机进行调速操作，不必更换皮带轮。自动调整应是新型无梭织机最起码的要求， 深信不久定能实现这个目标(主要是指至

13、今仍使用皮带轮调带方案的厂家)。此外，各种机构由部分的独立电动机驱动，电动机的数量由过去的12台增加至710台，也是织机驱动的发展方向。第三节 卷取机构的应用按工作原理，织机应用的卷取机构可分为两类：1、积极式卷取机构在这种卷取机构中，卷取织物的动力，来自织机某一运动着的部件。每织入一根纬纱时，卷取的织物长度恒定不变，它用于纬纱粗细比较均匀的织物生产中。织物的纬密取决于每织一纬的卷取量。2、消极式卷取机构在这种卷取机构中，卷取织物的动力，一般是由重锤和杠杆系统获得的。每织入一根纬纱时，所卷取的织物长度是不恒定的，是随着纬纱的粗细而变化的。纬纱较粗时，卷取织物长度较大；纬纱较细时，卷取长度较小；

14、如没有纬纱引入梭口时，则不进行卷取动作。织物的纬密是随着纬纱粗细而变化的。另外，某些新型织机上已使用电子式卷取机构。新型织机通常采用积极式连续卷取机构，在织造过程中，织物的卷取工作连续进行。部分积极式连续卷取机构以改变齿轮齿数来调节加工织物的纬密，存在纬密控制不够精确的弊病。随着织机技术的发展，产生了以无级变速器来调节加工织物纬密的机构，使纬密的控制精确程度得以提高。电子式卷取机构的出现，不仅简化了机械结构，实现纬密精确控制，而且在织造过程中可以随时改变卷取量，调整织物的纬密电子式卷取装置一般应用在新型无梭织机上。下图为喷气织机上的电子卷取装置的原理框图。控制卷取的计算机与织机主控制计算机双向

15、通讯，获得织机状态信息，其中包括主轴信号。它根据织物的纬密（织机主轴每转的织物卷取量）输出一定的电压，经伺服电动机驱动器驱动交流伺服电动机转动，再通过变速机构传动卷取辊，按预定纬密卷取织物。测速发电机实现伺服电动机转速的负反馈控制，其输出电压代表伺服电动机的转速，根据同计算机输出的转速给定值的偏差，调节伺服电动机的实际转速。卷取辊轴上的旋转轴编码器用来实现卷取量的反馈控制。旋转轴编码器的输出信号经卷取量换算后可得到实际的卷取长度，与由织物纬密换算出的卷取量设定值进行比较，根据其偏差，控制伺服电动机的启动和停止。由于采用了双闭环控制系统，该卷取机构可实现卷取量精密的无级调节，适应各种纬密变化的要

16、求。电子卷取装置可以通过织机键盘和显示屏十分方便地进行纬密设置。在屏幕提示下，同时输入纬密值及相应的纬纱根数，在其一个循环中可设置100种不同的纬密。电子式卷取机构的优点在于：（1）不需要变换齿轮，省略了大量变换齿轮的储备和管理，同时翻改品种改变纬密变得十分方便；（2）纬密的变化是无级的，能准确地满足织物的纬密设计要求；（3）织造过程中不仅能实现定量卷取和停卷，还可根据要求随时改变卷取量，调整织物的纬密，形成织物的各种外观特色。如在织纹、产品颜色、织物手感及紧度等方面产生独特的效果。 图 电子卷取的原理框图第二章 传动方案的设计和选择第一节 传动方案的设计 在设计传动方案前，我们首先来参考各传

17、动类型的传动比范围：平带传动 5、V带传动 7；链传动6；摩擦轮传动 5；圆柱齿轮传动： 1）开式8 2）单级减速机46 3）单级外啮合行星减速器 39 圆锥齿轮传动： 1）开式 5 2）单级减速机 3 蜗杆传动： 1）开式 1560 2）单级减速 1040 在没有确定精确传动比之前，初步确定以下四种传动方案。方案一 带+多级齿轮 方案中涉及到带和齿轮，因此有必要分别来介绍下带和齿轮。带 （一）带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动

18、率在2%以下）；同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。 带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等。 (二）结构构成 带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。 （三）应力组成 带传动工作时所受的应力有：1、由紧边和松边拉力产生的应力；2、由离心力产生的应力；3、带在带轮上弯曲产生的弯曲应力。 （四）基本分类 根据用途不同，有一般工业用传动带、汽车用传动带、农业机械用传动带和家用电器用传动带。摩擦型传动带根据其截面形状的不同又分平带、V带和特殊带（多楔带、圆带）等。 传动带的种类通常是根据工作机的种类、用途、使用环境和各种带的特性等

19、综合选定。若有多种传动带满足传动需要时，则可根据传动结构的紧凑性、生产成本和运转费用，以及市场的供应等因素，综合选定最优方案。 （五）效率 带传动的功率损失有：（1）滑动损失 摩擦型带传动工作时，由于带轮两边的拉力差及其相应的变形差形成弹性滑动，导致带与从动轮的速度损失。弹性滑动率通常在1%2%之间。严重滑动，特别是过载打滑，会使带的运动处于不稳定状态，效率急剧降低，磨损加剧，严重影响带的寿命。滑动损失随紧、松边拉力差的增大而增大，随带体弹性模量的增大而减小。（2）内摩擦损失 带在运行中的反复伸缩，在带轮上的挠曲会使带体内部产生摩擦引起功率损失。 内摩擦损失随预紧力、带厚与带轮直径比的增加而增

20、大。减小带的拉力变化，可减小其内摩擦损失。（3）带与带轮工作面的粘附性以及V带楔入、退出轮槽的侧面摩擦损失。（4）空气阻力损失 高速运行时，运行风阻引起的功率损失。其损失与速度的平方成正比。因此设计高速带传动时，应减小带的表面积，尽量用厚而窄的带；带轮的轮辐表面应平滑（如用椭圆轮辐）或用辐板以减小风阻。 （5）轴承摩擦损失 轴承受带拉力的作用，是引起功率损失的重要因素之一。 综合上述损失，带传动的效率约在80%98%范围内，进行传动设计时，根据带的种类选取。 （六）特点 （1）优点：传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、 有良好的挠性和弹性、过载打滑。（2） 缺点：传动比不准确、带寿命低、

21、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。因此，带传动常适用于大中心距、中小功率、带速v =525m/s，i7的情况。 （七）使用维护注意事项 （1）安装：减小中心距，松开张紧轮，装好后再调整。（2）V带注意型号、基准长度。（3）两带轮中心线平行，带轮断面垂直中心线，主、从动轮的槽轮在同一平面内，轴与轴端变形要小。（4）定期检查。不同带型、不同厂家生产、不同新旧程度 的V带不易同组使用。（5）保持清洁，避免遇酸、碱或油污使带老化。齿轮齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。具有结构紧凑、效率高

22、、寿命长等特点。齿轮传动是指用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。在所有的机械传动中，齿轮传动应用最广，可用来传递相对位置不远的两轴之间的运动和动力。齿轮传动的特点是齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。该方案采用中，带和齿轮的传动效率和精度相差很大，因此齿轮没有发挥到它的优点，方案整体就相当于带传动，传动比不准确、传动装置外部尺寸大、效率低。方案二 带+自锁蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆 蜗轮蜗杆机构常用来传递两交

23、错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条,蜗杆又与螺杆形状相似。（一）基本参数模数m、压力角、蜗杆直径系数q、导程角、蜗杆头数 、蜗轮齿数、齿顶高系数（取1）及顶隙系数（取0.2）。其中，模数m和压力角是指蜗杆轴面的模数和压力角，亦即蜗轮端面的模数和压力角，且均为标准值；蜗杆直径系数q为蜗杆分度圆直径与其模数m的比值。 （二）正确啮合的条件1.中间平面内蜗杆与蜗轮的模数和压力角分别相等，即蜗轮的端面模数等于蜗杆的轴面模数且为标准值；蜗轮的端面压力角应等于蜗杆的轴面压力角且为标准值.。2.当蜗轮蜗杆的交错角为90时，还需保证，而且蜗轮与蜗杆螺旋线旋向必须相同。几何尺寸计算与

24、圆柱齿轮基本相同，需注意的几个问题： 蜗轮蜗杆1.蜗杆导程角是蜗杆分度圆柱上螺旋线的切线与蜗杆端面之间的夹角,与螺杆螺旋角的关系为，蜗轮的螺旋角，大则传动效率高，当小于啮合齿间当量摩擦角时，机构自锁。2.引入蜗杆直径系数q是为了限制蜗轮滚刀的数目，使蜗杆分度圆直径进行了标准化m一定时，q大则大，蜗杆轴的刚度及强度相应增大；一定时，q小则导程角增大，传动效率相应提高。3.蜗杆头数推荐值为1、2、4、6，当取小值时，其传动比大，且具有自锁性；当取大值时，传动效率高。与圆柱齿轮传动不同，蜗杆蜗轮机构传动比不等于，而是，蜗杆蜗轮机构的中心距不等于，而是。4.蜗杆蜗轮传动中蜗轮转向的判定方法，可根据啮合

25、点K处方向、方向（平行于螺旋线的切线）及应垂直于蜗轮轴线画速度矢量三角形来判定；也可用“右旋蜗杆左手握，左旋蜗杆右手握，四指拇指”来判定。 （三）机构的特点1.可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑 。2.两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构。3.蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小。4.具有自锁性。当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。如在其重机械中使用的自锁蜗杆机构，其反向自锁性可起安全保护作用。5.传动效率较低，磨损较严重。蜗轮蜗杆啮合传动时，啮合轮齿间的

26、相对滑动速度大，故摩擦损耗大、效率低。另一方面，相对滑动速度大使齿面磨损严重、发热严重，为了散热和减小磨损，常采用价格较为昂贵的减摩性与抗磨性较好的材料及良好的润滑装置，因而成本较高。6.蜗杆轴向力较大。（四）应用蜗轮及蜗杆机构常被用于两轴交错、传动比大、传动功率不大或间歇工作的场合。 （五）蜗轮蜗杆减速机常见原因及解决方法常见问题及其原因：1减速机发热和漏油。为了提高效率，蜗轮减速机一般均采用有色金属做蜗轮，蜗杆则采用较硬的钢材。由于是滑动摩擦传动，运行中会产生较多的热量，使减速机各零件和密封之间热膨胀产生差异，从而在各配合面形成间隙，润滑油液由于温度的升高变稀，易造成泄漏。造成这种情况的原

27、因主要有四点，一是材质的搭配不合理；二是啮合摩擦面表面的质量差；三是润滑油添加量的选择不正确；四是装配质量和使用环境差。2蜗轮磨损。蜗轮一般采用锡青铜，配对的蜗杆材料用45钢淬硬至HRC4555，或40Cr淬硬HRC5055后经蜗杆磨床磨削至粗糙度Ra0.8m。减速机正常运行时磨损很慢，某些减速机可以使用10年以上。如果磨损速度较快，就要考虑选型是否正确，是否超负荷运行，以及蜗轮蜗杆的材质、装配质量或使用环境等原因。3传动小斜齿轮磨损。一般发生在立式安装的减速机上，主要与润滑油的添加量和油品种有关。立式安装时，很容易造成润滑油量不足，减速机停止运转时，电机和减速机间传动齿轮油流失，齿轮得不到应

28、有的润滑保护。减速机启动时，齿轮由于得不到有效润滑导致机械磨损甚至损坏。4蜗杆轴承损坏。发生故障时，即使减速箱密封良好，还是经常发现减速机内的齿轮油被乳化，轴承生锈、腐蚀、损坏。这是因为减速机在运行一段时间后，齿轮油温度升高又冷却后产生的凝结水与水混合。当然，也与轴承质量及装配工艺密切相关。 解决方法 ：1保证装配质量。可购买或自制一些专用工具，拆卸和安装减速机部件时，尽量避免用锤子等其他工具敲击；更换齿轮、蜗轮蜗杆时，尽量选用原厂配件和成对更换；装配输出轴时，要注意公差配合；要使用防粘剂或红丹油保护空心轴，防止磨损生锈或配合面积垢，维修时难拆卸。2润滑油和添加剂的选用。蜗齿减速机一般选用22

29、0#齿轮油，对重负荷、启动频繁、使用环境较差的减速机，可选用一些润滑油添加剂，使减速机在停止运转时齿轮油依然附着在齿轮表面，形成保护膜，防止重负荷、低速、高转矩和启动时金属间的直接接触。添加剂中含有密封圈调节剂和抗漏剂，使密封圈保持柔软和弹性，有效减少润滑油漏。3减速机安装位置的选择。位置允许的情况下，尽量不采用立式安装。立式安装时，润滑油的添加量要比水平安装多很多，易造成减速机发热和漏油。4建立润滑维护制度。可根据润滑工作“五定”原则对减速机进行维护，做到每一台减速机都有责任人定期检查，发现温升明显，超过40或油温超过80，油的质量下降或油中发现较多的铜粉以及产生不正常的噪声等现象时，要立即

30、停止使用，及时检修，排除故障，更换润滑油。加油时，要注意油量，保证减速机得到正确的润滑。该方案在传动效率和精度方面同方案一相似，同时又具备有了自锁特点，适合有自锁要求的传动。方案三 链+自锁蜗轮蜗杆 链传动传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。 链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性

31、差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪声，不宜用在急速反向的传动中。(一)基本结构链传动是啮合传动，平均传动比是准确的。它是利用链与链轮轮齿的啮合来传递动力和运动的机械传动。 链条链条长度以链节数来表示。链节数最好取为偶数，以便链条联成环形时正好是外链板与内链板相接，接头处可用弹簧夹或开口销锁紧。若链节数为奇数时，则需采用过渡链节。在链条受拉时，过渡链节还要承受附加的弯曲载荷，通常应避免采用。 齿形链由许多冲压而成的齿形链板用铰链联接而成，为避免啮合时掉链，链条应有导向板(分为内导式和外导式)。齿形链板的两侧是直边，工作时链板侧边与链轮齿廓相啮合。铰链可做成滑动副或滚动副，滚柱式可减少摩擦

32、和磨损，效果较轴瓦式好。与滚子链相比，齿形链运转平稳、噪声小、承受冲击载荷的能力高；但结构复杂、价格较贵、也较重，所以它的应用没有滚子链那样广泛。齿形链多用于高速(链速可达40m/s)或运动精度要求较高的传动。 国家标准仅规定了滚子链链轮齿槽的齿面圆弧半径 、齿沟圆弧半径 和齿沟角 的最大和最小值(详见GB1244-85)。各种链轮的实际端面齿形均应在最大和最小齿槽形状之间。这样处理使链轮齿廓曲线设计有很大的灵活性。但齿形应保证链节能平稳自如地进入和退出啮合，并便于加工。符合上述要求的端面齿形曲线有多种。最常用的齿形是“三圆弧一直线”，即端面齿形由三段圆弧( )和一段直线( )组成。 链轮链轮

33、轴面齿形两侧呈圆弧状，以便于链节进入和退出啮合。齿形用标准刀具加工时，在链轮工作图上不必绘制端面齿形，但须绘出链轮轴面齿形，以便车削链轮毛坏。轴面齿形的具体尺寸见有关设计手册。链轮齿应有足够的接触强度和耐磨性，故齿面多经热处理。小链轮的啮合次数比大链轮多，所受冲击力也大，故所用材料一般应优于大链轮。常用的链轮材料有碳素钢(如Q235、Q275、45、ZG310-570等)、灰铸铁(如HT200)等。重要的链轮可采用合金钢。小直径链轮可制成实心式；中等直径的链轮可制成孔板式；直径较大的链轮可设计成组合式，若轮齿因磨损而失效，可更换齿圈。链轮轮毂部分的尺寸可参考带轮。 （二）基本类型按照用途不同，

34、链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度v0.25m/s；牵引链主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度v4m/s；传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度v15m/s。传动链有齿形链和滚子链两种。齿形链是利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的，如图9-2所示。齿形链传动平稳，噪声很小，故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。 用于动力传动的链主要有套筒滚子链和齿形链两种。套筒滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子组成。外链板固定在销轴上,内链板固定在套筒上，滚子与

35、套筒间和套筒与销轴间均可相对转动，因而链条与链轮的啮合主要为滚动摩擦。套筒滚子链可单列使用和多列并用,多列并用可传递较大功率。套筒滚子链比齿形链重量轻、寿命长、成本低。在动力传动中应用较广。 齿形链是用销轴将多对具有60角的工作面的链片组装而成。链片的工作面与链轮相啮合。为防止链条在工作时从链轮上脱落，链条上装有内导片或外导片。啮合时导片与链轮上相应的导槽嵌合(图1)。齿形链传动平稳，噪声很小，故又名无声链，常用于高速传动。套筒滚子链和齿形链链轮的齿形应保证链节能自由进入或退出啮合，在啮入时冲击很小，在啮合时接触良好。 （三）基本特点特点与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均

36、传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。 与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动结构简单。瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大。 由于链节是刚性的，因而存在多边形效应（即运动不均匀性），这种运动特性使链传动的瞬时传动比变化并引起附加动载荷和振动，在选用链传动参数时须加以考虑。链传动广泛用于交通运

37、输、农业、轻工、矿山、石油化工和机床工业等。 （四）主要参数 链轮齿数 为提高链传动的运动平稳性、降低动载荷，小链轮齿数多一些为好。但小链轮齿数也不宜过多，否则 =i 会很大，从而使链传动较早发生跳齿失效。链条工作一段时间后，磨损使销轴变细、使套筒和滚子变薄，在拉伸载荷F的作用下，链条的节距伸长。链条节距变长后、链绕上链轮时节圆d向齿顶移动。 一般链条节数为偶数以避免使用过渡接头。为使磨损均匀，提高寿命，链轮齿数最好与链节数互质，若不能保证互质，也应使其公因数尽可能小。 链的节距 链的节距越大，理论上承载能力越高。但如上节所述：节距越大，由链条速度变化和链节啮入链轮产生冲击所引起的动载荷越大，

38、反而使链承载能力和寿命降低。因此，设计时应尽可能选用小节距的链，重载时选取小节距多排链的实际效果往往比选取大节距单排链的效果更好。 中心距和链长 链传动中心距过小，则小链轮上的包角小，同时啮合的链轮齿数就少；若中心距过大，则易使链条抖动。一般可取中心距a=(3050)p，最大中心距 80p。链条长度用链的节数 表示。按带传动求带长的公式可导出由此算出的链节数 须圆整为整数，最好取为偶数。 运用上式可解得由 求中心距a的公式：为便于安装链条和调节链的张紧程度，一般应将中心距设计成可调节的；或者应有张紧装置。 （五）失效形式链传动的失效形式主要有以下几种：(1) 链板疲劳破坏链在松边拉力和紧边拉力

39、的反复作用下，经过一定的循环次数，链板会发生疲劳破坏。正常润滑条件下，链板疲劳强度是限定链传动承载能力的主要因素。(2) 滚子、套筒的冲击疲劳破坏链传动的啮入冲击首先由滚子和套筒承受。在反复多次的冲击下，经过一定循环次数，滚子、套筒可能会发生冲击疲劳破坏。这种失效形式多发生于中、高速闭式链传动中。(3) 销轴与套筒的胶合润滑不当或速度过高时，销轴和套筒的工作表面会发生胶合。胶合限定了链传动的极限转速。(4) 链条铰链磨损铰链磨损后链节变长，容易引起跳齿或脱链。开式传动、环境条件恶劣或润滑密封不良时，极易引起铰链磨损，从而急剧降低链条的使用寿命。(5) 过载拉断这种拉断常发生于低速重载的传动中。

40、在一定的使用寿命下，从一种失效形式出发，可得出一个极限功率表达式。方案平均传动比恒定但瞬时传动比不恒定，传动效率低，寿命短，有自锁功能。方案四 齿轮+自锁蜗轮蜗杆该方案整体尺寸精度、材料要求都很高，传动比恒定，尺寸小，有自锁功能；但成本较高，寿命短，因此适合在特殊要求的场2合下使用。根据收卷机构的要求：有自锁功能和一定的张力。无疑方案四 齿轮+自锁蜗轮蜗杆是最优方案。第三章 卷取机构的结构设计第一节 基本参数的确定（一）传动比的确定1摩擦辊的扭矩根据摩擦滚体的参数 ：D=163mm、d=146mm、L=1900mm、密度为7.85g/cm3可计算： G（重量）=0.253.1415（D2-d2

41、）L7.85=61.53kg。自身产生的扭矩T1=KGgD2=0.461.539.810.1632=6.414;布附加力产生的扭矩TT2=300*9.81*0.163/2=239.855。总扭矩：T=T1+T2=246.27。2.传动比的确定已知T（电机）=2，再考虑到齿轮、蜗杆、联轴的传动效率计算出：传动比i= T0.952(0.9820.50.95)=257。（二）传动比的分配在分配传动比时，首先考虑到蜗轮蜗杆应优先选用传动比的公称值：5，7.5,10,12.5,15,20,25,40等，再根据总传动比i=M/ M（电机）=257，选取蜗轮蜗杆的传动比为i杆=40，推出二级齿轮传动比i齿=

42、6.425=2。（三）电机的校核根据上章计算出的总传动比i=257，就可以校核电机的其它参数。1.1送经电机脉冲数的要求织机的设计最大纬密是300根/英寸（2.54cm）。已知电机最大脉冲数2500，送经电机的脉冲数=15.84（脉冲/转）。1.2电机功率的要求织机可织造的最小纬密是25根/2.54cm（津田驹提供）,织机的最大转速是3000r/min。即织轴最大送经量=3000/60/25*2.54=5.08cm,取蜗轮箱的传动效率=50%，二级传动齿轮的传动效率= 98%。已知电机功率750W， 得P M /=319.67 W。1.3电机的转速要求已知转速N= MAX3000rpm =76

43、4.95rpm。第二节 蜗轮蜗杆的设计(一)蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀(齿面接触疲劳破坏)、齿根折断、曲面胶合及过度磨损等。由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上。因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。由于蜗杆与蜗轮齿面间有较大的相对滑动，从而增加了产生胶合和磨损失效的可能性，尤其在某些条件下(如润滑不良),蜗杆传动因齿面胶合而失效的可能性更大。因此，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为开式传动的主要设计

44、准则。在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外，闭式蜗杆传动，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。由上述蜗杆传动的失效形式可知，蜗杆、蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr，并经渗碳淬火；也可用40、45号钢或40Cr并经淬火。这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蜗杆淬火后的硬度为4055HRC，经氮化处理后的硬度为5562HRC。一般不太重要的低速中载的蜗杆，可采用40或45号钢，并经调质处理，其硬度为2203

45、00HBS。常用的蜗轮材料为铸造锡青铜(ZCuSnlOPl，ZCuSn5Pb5Zn5)、铸造铝铁青铜(ZCuAl10Fe3)及灰铸铁(HTl5O、HT2OO)等。锡青铜耐磨性最好，但价格较高，用于滑动速度Vs3m/s的重要传动；铝铁青铜的耐磨性较锡青铜差一些，但价格便宜，一般用于滑动速度Vs4m/s的传动；如果滑动速度不高(Vs2m/s)，对效率要求也不高时，可采用灰铸铁。为了防止变形，常对蜗轮进行时效处理。本文中，蜗杆类型选用常见的渐开线圆柱蜗杆，材料为45钢表面淬火、表面硬度为4550HRC；蜗轮材料为铸锡青铜、砂模铸造。（二）、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸1. 蜗轮蜗杆基本参数的确定蜗轮

46、轴的扭矩及蜗杆轴的扭矩=总扭矩M=233.96N.M，=11.70N.M使用参数的确定参照现代机械传动手册表2.2-40，选择=1.15。接触系数的确定参照现代机械传动手册图2.5-9，试选用/a=0.5、=2.6。的确定材料的弹性影响系数，青铜或铸铁蜗轮与钢蜗杆配对时，取=160 。寿命系数根据公式=,=25000h,得=1。的确定由=可确定恒定转速的转速系数，但蜗轮的转速为不定值。因此取的最大值0.82。一般取11.3，选取=1.10。蜗轮轮齿材料的接触疲劳极限，查表得=265。2. 中心距a及蜗杆分度圆直径的确定已知接触强度验算公式a，将数值代入得a104.6mm，取a=125；利用估计

47、公式=0.68,求得=46.5mm，取=50mm。由于蜗轮蜗杆要求具有自锁功能，可参照现代机械传动手册第二版表2.5-4 蜗杆、蜗轮参数匹配来选取试选取中心距a=125mm、=40,得出m=5=50q=10.000。圆柱蜗轮蜗杆的基本参数中心距a=125蜗轮变位为系数=0.0000蜗杆头数蜗杆直径系数q=10.000蜗轮齿数蜗杆轴向齿径=15.7080齿型角=蜗杆导程=15.7080模数m=5蜗杆齿顶圆直径蜗杆分度圆直径=50顶隙C=1蜗轮分度圆直径=200蜗杆齿根顶圆直径传动比=40蜗杆分度圆柱导程角=蜗杆齿宽80蜗杆节圆柱导程角=蜗轮中圆直径=200渐开线蜗杆基圆导程角=20.76蜗轮中圆螺旋角=渐开线蜗杆基圆直径=13.19蜗轮喉圆直径=210蜗杆齿顶高=5蜗轮齿根圆直径=188蜗杆齿根高=6蜗轮顶圆直径=215蜗杆齿高=11蜗轮齿宽38蜗轮齿宽角=98.92蜗轮齿根高=6蜗轮分度圆螺旋角=蜗轮齿高=11蜗杆节圆直径=50蜗轮齿顶高=5蜗轮节