畢業(yè)設計——紗線卷繞機設計說明書

1、<p><b>　　編號 </b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設計</b></p><p><b>　　紗線卷繞機設計</b></p><p>　　Design of yarn coiling machine</p><p>　　學 生:

2、 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　學 院: </p><p><b>　　目 錄</b></p&

3、gt;<p>　　第一章 引言- 1 -</p><p>　　第二章 設計方案及原理- 3 -</p><p>　　2.1 原理的設計方案- 3 -</p><p>　　2.1.1 重疊現(xiàn)象的分析及設計方案- 3 -</p><p>　　2.1.2 差微機構的工作原理- 4 -</p><p>

4、　　2.2 結構的設計方案- 6 -</p><p>　　2.3 特點評述- 7 -</p><p>　　第三章 結構設計- 8 -</p><p>　　3.1皮帶傳動的設計- 8 -</p><p>　　3.1.1電動機的選擇- 9 -</p><p>　　3.1.2皮帶的設計- 9 -</p&g

5、t;<p>　　3.1.3 V帶輪設計- 10 -</p><p>　　3.1.4 V帶傳動的張緊裝置- 11 -</p><p>　　3.2 齒輪傳動設計- 12 -</p><p>　　3.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)- 12 -</p><p>　　3.2.2 按齒面接觸強度設計- 12 -&l

6、t;/p><p>　　3.2.3 按齒根彎曲強度設計- 14 -</p><p>　　3.2.4 幾何尺寸計算- 15 -</p><p>　　3.2.5 驗算- 15 -</p><p>　　3.2.6 結構設計及繪制齒輪零件圖（見零件圖）- 16 -</p><p>　　第四章 分析校核- 16 -</

7、p><p>　　第五章 總結- 29 -</p><p>　　參考文獻- 30 -</p><p><b>　　致謝- 31 -</b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　紗線卷繞機是一種重要的紡織機械。卷繞方法是化纖長絲生產中的一項關鍵

8、技術，在分析化纖生產工藝和卷繞運動規(guī)律中起到重要作用，為在生產過程中靈活實施提供了依據(jù)和手段,對提高化纖裝備現(xiàn)代化水平具有實用價值。</p><p>　　在現(xiàn)有的紡織業(yè)中，紗線卷繞的過程中不可避免地出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，特別在化纖、毛紗等短纖維材料的卷繞中這種現(xiàn)象表現(xiàn)得尤為突出。目前采用的是單電動機或雙電動機防疊，單電動機防疊的工作原理是利用電動機的斷續(xù)啟停（30次/min）來達到防疊的目的。電動機的斷續(xù)啟停耗能較多，對

9、電動機的工作壽命影響較大。雙電動機的工作原理是：一個電動機正常轉動，另一個電動機通過附加運動來改變往復運動的頻率，以達到防疊的目的。這種方法機構復雜、維修不便。</p><p>　　鑒于以上情況，我們開發(fā)了新型紗線卷繞防疊試驗機。該試驗機設計了一種機械的差微機構。這種機構設計巧妙、結構緊湊，采用零件數(shù)目少，運動和機構參數(shù)選擇合理，運行可靠，壽命長，且造價低廉，達到了防疊目的，在提高生產效率的同時顯著降低了成本，并

10、可容易地實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應用。</p><p>　　卷繞機是化纖紡絲設備中的關鍵部分，占到化纖紡絲設備總投資的50%-60%，技術上涉及到絲條的卷繞原理、機械振動理論、自動控制技術等，必須精心設計和制造，才能生產出高性能的化纖卷繞機。目前，國內有關企業(yè)對卷繞機的研發(fā)工作，與化纖紡絲設備中的紡絲機整機研發(fā)相比，顯得投入不足，長期以來主要依賴于進口，停留在為進口卷繞機配套的“嫁接”階段，這就制約了我國化纖工業(yè)的創(chuàng)新、

11、發(fā)展和技術進步。因此，為了提高卷繞機的技術含量、降低卷繞機的制造成本、提升卷繞機的國際競爭力，必需加大創(chuàng)新和研發(fā)及化纖卷繞新工藝及其機電一體化新技術的力度，通過核心技術的國產化，為實現(xiàn)具有自主知識產權的高性能卷繞機提供技術保證。</p><p>　　根據(jù)統(tǒng)計，2000年的世界纖維產量為5000萬噸，其中合成纖維約為3000萬噸，合成纖維中僅滌綸就達到1800萬噸，而滌綸長絲占到800萬噸，預計僅將以每年7.8%左

12、右的速度繼續(xù)增長。再加上錦綸和丙綸，每年約有超過800萬噸的長絲需要用到化纖卷繞機，這足以說明卷繞機在化纖生產中所占重要地位。</p><p>　　化纖長絲開始生產以來，一直用紡絲和拉伸加捻兩步法，紡絲卷繞速度低于1000米/分。在紡絲工藝理論上存在著一個似是而非的誤區(qū)：認為只能在低速下紡成的低取向絲才可以在后道工序上順利地制成性能良好的成品絲；紡絲卷繞速度一高，長絲的取向度、結晶度提高，卷繞機在技術上跨出了一大

13、步，紡絲卷繞速度由1000米/分提高到4000米/分，而此時在工藝上也發(fā)現(xiàn)，適當提高紡絲卷繞速度不僅可以提高生產能力，而且所紡成的預取向絲，纖維結構穩(wěn)定，可以長期存放，能夠制成性能很好的成品絲。也正是由于卷繞速度的提高、拉伸倍數(shù)的減少，拉伸和變形加工兩個工序才有可能合在一起，制成拉伸變形絲，縮短了工藝流程。</p><p>　　20世紀70年代以來，化纖卷繞機的技術發(fā)展在紡織機械工業(yè)中是最迅速、最活躍的，可以說是

14、“一年一個樣，三年大變樣”，作為卷繞機中核心部分的卷繞頭在這方面體現(xiàn)得最為充分。</p><p>　　第二章 設計方案及原理</p><p>　　2.1 原理的設計方案</p><p>　　2.1.1 重疊現(xiàn)象的分析及設計方案</p><p>　　在紗線交叉卷繞的過程中（如圖1），筒子（套裝）由滾筒摩擦帶動。如滾筒轉速不變，則筒子轉速隨卷繞直

15、徑的增大而降低。若到某一時期，在一個或幾個導紗的往復周期中，筒子轉速恰好為整數(shù)，及卷繞比出現(xiàn)整數(shù)時，筒子上的紗線就會前后重疊起來，這就是重疊現(xiàn)象。重疊現(xiàn)象會持續(xù)相當長的時間，結果在筒子表面形成凸起條紋，使筒子與滾筒接觸不良，不僅使部分紗線受到過大的摩擦，而且會使筒子的跳動或作軸向竄動，以致在筒子表面形成蜘蛛網(wǎng)，兩端滑邊，甚至造成脫圈、糾纏、斷頭等嚴重后果，嚴重影響后工序的退繞。</p><p>　　我們設計開發(fā)的

16、新型紗線卷繞防疊試驗機，采用差微式的變頻防疊機構。靠這套差微機構來改變導紗器往復運動的頻率，從而防止產生紗線在卷繞時形成的重疊現(xiàn)象。</p><p>　　圖1 交叉卷繞工作原理</p><p>　　2.1.2 差微機構的工作原理</p><p>　　如圖2所示，齒輪Z41和Z38固定在驅動軸上，它們?yōu)橥螨X輪，同轉速旋轉，分別與齒輪Z119和Z122嚙合，齒輪Z

17、119和Z122空套在圓柱凸輪軸的右端軸上。搖板空套在銷1上，并可繞銷1擺動，銷1以過盈配合固定在齒輪Z119的銷孔中，右端空套弧形滑塊，弧形滑塊安裝在Z122的偏心圓槽中?；瑝K安裝在搖板上端的缺口槽中，通過撥桿帶動圓柱凸輪轉動。Z41和Z38同軸同向轉動，由于它們的齒數(shù)不等，故它們相嚙合的齒輪Z119和122轉速不同，既Z119的轉速大于Z122的轉速。這樣，搖板一方面通過銷1隨Z119一起轉動，另一方面通過銷2和弧形滑塊隨Z122偏

18、心圓槽的轉動而附加擺動。當搖板的擺動方向與Z119的轉動方向相同時圓柱凸輪轉速加快，頻率增加；與之轉動方向相反時圓柱凸輪轉速減慢，頻率降低。這樣由圓柱凸輪輸出給導紗器的往復移動的速度始終是一個時快時慢，不斷變化的量，正是這個不斷變化的移動速度實現(xiàn)了紗線的有效防疊。</p><p>　　圖2 差微機構的工作原理</p><p>　　根據(jù)一般工藝要求，防疊機構圓柱凸輪的轉速為80~120r/m

19、in?，F(xiàn)以齒輪Z119的轉速=80r/min為例計算防疊周期。</p><p><b>　　齒輪Z41的轉速為</b></p><p>　　==232.195 r/min</p><p>　　齒輪Z122的轉速為</p><p>　　===72.323 r/min</p><p>　　齒輪Z122

20、滯后于齒輪Z119的轉速為</p><p>　　= -=-7.677 r/min</p><p><b>　　變換角速度為</b></p><p>　　==-0.803 rad/s</p><p>　　齒輪Z122相對于Z119反方向轉動一圈的周期T為</p><p>　　T==7.8158 s&

21、lt;/p><p>　　其中T即為搖板擺動的周期。在搖板擺動一個周期T的時間內，圓柱凸輪應轉過的圈數(shù) 為</p><p>　　=T/60=10.4208</p><p>　　由于搖板通過撥桿帶動圓柱凸輪轉動，使圓柱凸輪在10.4208轉內轉速一直發(fā)生變化。在下一個周期（即轉過10.4208轉）中又重復上述的轉速變化。但要使導紗器完全恢復初始運動狀態(tài)，必須使搖板位置在初始

22、位置，而且齒輪Z122的位置也恰好在初始位置。此時的最小周期，即圓柱凸輪的變頻周期T為</p><p>　　T==10.4208=</p><p>　　即圓柱凸輪轉25014轉，搖板擺動240次，運動恢復到原來的狀態(tài)。圓柱凸輪轉一轉往復導紗器完成一個往復運動。所以導紗器在完成2501次往復運動后，才恢復到原來的運動狀態(tài)。這樣周而復始，從而有效地達到了防疊的目的。</p>&l

23、t;p>　　2.2 結構的設計方案 </p><p>　　圖3 紗線卷繞機的整體結構</p><p>　　本文設計的紗線卷繞機整體結構如圖3所示。</p><p>　　紗線卷繞機由左右兩個部分組成，由兩個電機提供動力源實現(xiàn)其運轉。左半部分由電機帶動皮帶傳動，使卷筒作勻速轉動，卷筒通過摩擦力帶動筒子同樣作勻速轉動。右半部分由電機帶動皮帶傳動，給齒輪以動力，使圓

24、柱凸輪做轉動運動，圓柱凸輪在轉動時，一方面隨著齒輪119一起勻速轉動，另一方面隨著圖中1（搖板）中的偏心圓槽的轉動而附加擺動，這樣圓柱凸輪的速度始終是一個時快時慢、不斷變化的量。在圓柱凸輪上采用左右封閉的雙頭螺旋線，兩端用圓弧過渡，導紗器就是隨著這個螺旋線槽作往復運動，這樣導紗器的速度也是時快時慢、不斷變化的量，正是這個不斷變化的移動速度實現(xiàn)了紗線的有效防疊。</p><p>　　在設計中，圓柱凸輪是比較復雜的一

25、個零件，它的三維圖如圖4所示。</p><p><b>　　圖4 圓柱凸輪</b></p><p><b>　　2.3 特點評述</b></p><p>　　相對于現(xiàn)有紗線卷繞機，本設計有以下優(yōu)點：</p><p>　　在大幅降低成本的情況下，有效地達到了防疊的目的

26、 </p><p>　　新型紗線卷繞防疊機的主要機構——差微機構簡單，在Z41/Z119的正常減速運動中，只增加了Z38/Z122、搖板、銷1、銷2和弧形華快就實現(xiàn)了有效的防疊功能。該機構也可以單獨作為國產信捻機的防疊機構使用，實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應用。</p><p>　　新型紗線卷繞防疊機的往復移動機

27、構由圓柱凸輪和滑梭組成。圓柱凸輪采用左右封閉的雙頭螺旋線，兩端用R30圓弧過渡；滑梭的形狀為菱形，滑梭的長度大于圓柱凸輪交叉處螺紋溝槽的寬度，不會出現(xiàn)亂扣，可保證滑梭的正常運動軌跡，結構簡單可靠。</p><p>　　可根據(jù)紗線的材質、混合比和粗細圈定最佳的工藝參數(shù)</p><p>　　由于材料（羊毛、羊絨、兔毛、晴綸……）、混合比、粗細不同的紗線的牽伸和卷繞速度是不同的，其最佳工藝參數(shù)也

28、不同。本實驗機用變頻器和高頻開關（PWM）為電動機提供穩(wěn)定準確的調速，這樣就可以方便地為不同材質、混合比和粗細的紗線找到最佳的工藝參數(shù)。</p><p><b>　　造價低廉、應用廣泛</b></p><p>　　本設計即可作為國產新型信捻機的防疊機構使用，又可作為紡織工廠實驗是獲取工藝參數(shù)的設備使用，亦可作為紡織院校的教學設備使用。</p><p

29、><b>　　第三章 結構設計</b></p><p>　　3.1皮帶傳動的設計</p><p>　　3.1.1電動機的選擇</p><p>　　按照皮帶傳動要求，電機的功率為1.5KW，輸出小帶輪的轉速為900——1000 r/min，所以按《新編機械設計手冊》，選擇小型三項異步電動機，型號為Y100L-6，該電機的功率為1.5KW，輸

30、出轉速為940 r/min</p><p>　　3.1.2皮帶的設計</p><p><b>　　1.確定計算功率</b></p><p>　　計算功率是根據(jù)傳遞的功率P，并考慮到載荷性質和每天運轉時間長短等因素的影響而確定的。即</p><p><b>　　=p</b></p>&l

31、t;p>　　式中：——計算功率，單位為KW；</p><p>　　P ——傳遞的額定功率（例如電動機的額定功率），單位為KW；</p><p><b>　　——工作情況系數(shù)。</b></p><p>　　其中P取1.5KW，取1（查表），所以=p=1.5KW1=1.5KW</p><p><b>　　2.

32、選擇帶型</b></p><p>　　根據(jù)計算功率和小帶輪轉速，按《新機械設計手冊》查表選擇普通V帶Z型。</p><p>　　3.確定帶輪的基準直徑和</p><p>　　1）初選小帶輪的基準直徑 根據(jù)V帶截型，參考《新機械設計手冊》中=50~71，為了提高V帶壽命，宜選取較大直徑，最后取=63。</p><p>　　2）計

33、算從動輪的基準直徑 =i==148.05，并按照V帶輪的基準直徑系列表加以適當圓整。所以取=140</p><p>　　4.確定中心矩a和帶的基準長度</p><p>　　根據(jù)傳動的結構的需要初定中心矩，取</p><p>　　0.7（+）<<2(+)</p><p>　　142.1<<406</p>

34、<p><b>　　取=300</b></p><p>　　根據(jù)帶傳動的幾何關系，按下式計算所需要的基準長度：</p><p><b>　　2+（+）+</b></p><p>　　2300+203+=923.65</p><p>　　根據(jù)《新機械設計手冊》中選取和相近的V帶基準長度=10

35、00。再根據(jù)來計算實際中心距。</p><p>　　由于V帶傳動的中心距一般可以調整的，故可采用下式作近似計算，即</p><p><b>　　=300+=319</b></p><p>　　考慮安裝調整和補償欲緊力（如帶伸長而松弛后的張緊）的需要，中心距的變動范圍為：</p><p>　　=319-0.0151000=

36、304</p><p>　　=319+0.031000=289</p><p>　　5.驗算主動輪上的包角</p><p><b>　　=180-=</b></p><p><b>　　6.確定代的根數(shù)</b></p><p><b>　　==3</b>

37、</p><p>　　式中：——考慮包角不同時的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)，查表得0.96；</p><p>　　——考慮帶的長度不同時的影響系數(shù)，簡稱長度系數(shù)，查表得1.06；</p><p>　　——單根V帶的基本額定功率，查表得0.18；</p><p>　　——單根V帶額定功率的增量，查表得0.02。</p><p&g

38、t;　　3.1.3 V帶輪設計</p><p>　　1）V帶輪設計的要求</p><p>　　設計帶輪時應滿足的要求有:質量小；結構工藝性好；無過大的鑄造內應力；質量分布均勻，轉速調時要經(jīng)過動平衡；輪槽工作面要精細加工，以減少帶的磨損；各槽的尺寸和角度應保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等。</p><p><b>　　2）帶輪的材料 </b&g

39、t;</p><p>　　帶輪的材料主要采用鑄鐵，常用材料的牌號為HT150或HT200轉速較高時宜采用鑄鋼；小功率時可用鑄鋁或塑料。本設計因功率較小，所以采用鑄鋁。</p><p><b>　　3）結構尺寸</b></p><p>　　帶輪的典型結構有以下幾種:1 實心式； 2 腹板式；3孔板式；4 橢圓輪輻式</p><

40、p>　　本設計采用第一種結構實心式。圖見零件圖</p><p>　　3.1.4 V帶傳動的張緊裝置</p><p>　　各種材質的帶都不是完全的彈性體，在預緊力的作用下，經(jīng)過一定時間的運轉后，就會由于塑性變形而松弛，使預緊力降低。為了保證帶傳動的能力，應定期檢查預緊力的數(shù)值。如發(fā)現(xiàn)不足時，必須重新裝緊，才能正常工作。常用的張緊裝置有以下幾種:1 定期張緊裝置；2 自動裝緊裝置；3

41、采用張緊輪的裝置。本設計采用定期裝緊裝置。</p><p>　　定期張緊裝置:采用定期改變中心距的方法來調節(jié)帶的預緊力，使帶重新張緊。在水平或傾斜不大的傳動中，將裝有帶輪的電動機安裝在制有滑道的基板1上。要調節(jié)帶的預緊力時，松開基板上各螺栓的螺母2，旋轉螺釘3，將電動機向右推移到所需為止，然后擰緊螺母2。如圖3</p><p>　　圖3 帶的滑道式定期張緊裝置</p><

42、;p>　　3.2 齒輪傳動設計</p><p>　　3.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)</p><p>　　1）按下圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　2）卷繞機位一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。</p><p>　　3）材料選擇。查表選擇小齒輪材料為40（調質），硬

43、度為280HBS，大齒輪材料為45剛（調質）硬度為240HBS。</p><p>　　4）選擇小齒輪齒數(shù)=41，大齒輪齒數(shù)=119。</p><p>　　3.2.2 按齒面接觸強度設計</p><p>　　由設計公式進行試算，即</p><p>　　1. 確定公式內的各計算數(shù)值</p><p>　　試選載荷系數(shù)=1.3

44、</p><p>　　計算小齒輪傳遞的轉距</p><p>　　查表選取齒寬系數(shù)=0.3</p><p>　　查表得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　　按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限=550MPa；</p><p><b>　　計算應力循環(huán)次數(shù)</b><

45、/p><p>　　查表得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90；=0.95</p><p>　　計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為，安全系數(shù)S=1,由公式得 </p><p><b>　　2. 計算</b></p><p>　?。?）試算小齒輪分度園直徑，代入中較小的值</p>

46、<p><b>　　81.39mm</b></p><p><b>　　(2)計算圓周速度</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　(3）計算齒寬b</b></p><p><b>　　b=</

47、b></p><p>　　(4)計算齒寬與齒高之比</p><p>　　模數(shù) </p><p>　　齒高 h=2.25</p><p>　　(5) 計算載荷系數(shù)</p><p>　　根據(jù)v=4.22,7級精度，查表得動載系數(shù)；</p><p>　　直齒輪，假設。由

48、表查得</p><p><b>　　由表查得使用系數(shù)；</b></p><p>　　由表查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，</p><p><b>　　將數(shù)據(jù)代入后得</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　由，查表得

49、；故載荷系數(shù)</p><p>　　（6）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得</p><p><b>　?。?）計算模數(shù)m</b></p><p>　　3.2.3 按齒根彎曲強度設計</p><p>　　彎曲強度的設計公式為</p><p>　　1）確定公式內的各計算數(shù)值</p>

50、<p>　?。?）由表查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限=380MPa;</p><p>　　(2)由表查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；</p><p>　　(3)計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4,</p><p>　　(4)計算載荷系數(shù)K</p><p>&

51、lt;b>　　K=</b></p><p>　　(5) 查取齒形系數(shù)</p><p><b>　　由表查得；。</b></p><p>　　(6)查取應力校正系數(shù)</p><p><b>　??；。</b></p><p>　　(7)計算大、小齒輪的并加以比較

52、</p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大。</b></p><p><b>　　2）設計計算</b></p><p>　　對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面結出疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的

53、乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.976病就近圓整為標準值m=2mm,接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪數(shù)</p><p>　　大齒輪齒數(shù) ，取</p><p>　　這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。</p><p>　　3.2.4 幾何尺寸計算</p><p>&

54、lt;b>　　1）計算分度圓直徑</b></p><p><b>　　2）計算中心距</b></p><p><b>　　3）計算齒輪寬度</b></p><p><b>　　取，。</b></p><p><b>　　3.2.5 驗算</b&

55、gt;</p><p><b>　　，合適</b></p><p>　　3.2.6 結構設計及繪制齒輪零件圖（見零件圖）</p><p><b>　　第四章 分析校核</b></p><p>　　1. CATIA軟件概述</p><p>　　CATIA（Computer-gr

56、aphics Aided Three-dimensional Interactive Application）是法國Assault公司于1957年起開始發(fā)展的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一體化軟件。它的內容涵蓋了產品從概念設計、工業(yè)設計、三維建模、分析計算、動態(tài)模擬仿真、工程圖生成到生產加工成產品的全過程，其中還包括了大量的電纜和管道布線、各種模具設計于分析、人機交換等實用模塊。CATIA不但能夠保證企業(yè)內部設計部門之間的協(xié)同

57、設計功能而且還可以提供企業(yè)整個集成的設計流程和端對端的解決方案。CATIA大量用于航空航天、汽車及摩托車行業(yè)、機械、電子、家電于3C產業(yè)、NC加工等各方面。</p><p>　　由于其功能強大而完美，CATIA已經(jīng)幾乎成為三維CAD/CAM領域的一面旗幟和爭相遵從的標準，特別是在航天航空、汽車及摩托車領域，CATIA一直居于領先地位。</p><p>　　2. 有限元分析理論基礎</

58、p><p>　　有限元分析FEA(Finite Element Analysis)也叫有限單元法，是機械設計工程師需要掌握的重要工具。有限單元法就是用一種離散化的方法來描述數(shù)學表述中的連續(xù)提問題。根據(jù)離散的觀念，將連續(xù)體劃分成若干小的單元，利用單元的特性，經(jīng)過數(shù)學規(guī)劃后得到一個表征整個求解域的線形方程組，借助計算機來得到數(shù)值解答。</p><p>　　3. 有限單元法建立離散方程的方法大致有以

59、下3種方式。</p><p><b>　　1）直接法</b></p><p>　　根據(jù)單元的物理意義，建立有關場變量的單元性質方程，再利用虛功原理等方法直接將這些單元方程集合而形成整個求解域的控制方程。這種方法的優(yōu)點是推導直觀，易于理解，廣泛引用于固體力學求解運算中。但是在單元化分中要引入節(jié)點力的概念及節(jié)點平衡條件，不易推廣到流場，溫度場等非結構問題之中。</p

60、><p><b>　　變分法</b></p><p>　　變分法是基于變分原理的。變分法對復雜求解域可以以單元的簡單形狀集合而成，所以它可以解決實際工程中提出的各類復雜問題。</p><p><b>　　加權余量法</b></p><p>　　對于某些問題，相應的泛函難以找到，或者根本不存在相應的泛函時

61、，則無法采用變分法。加權余量法是直接從控制方程得到有限元方程的一種近似解法。加權余量法基本上包括兩個解題步驟。首先設定一個近似函數(shù)，使它的性態(tài)近似滿足給定的微分方程和邊界條件。把該近似函數(shù)帶入原始微分方程和邊界條件，這樣產生一個誤差，稱該誤差E為余量。令該余量在整個求解域上的平均值為零，即選取一組線性獨立的余量加權函數(shù)i，使其在整個求解域上滿足=0</p><p>　　4. 有限元法分析的一般過程</p&g

62、t;<p>　　有限單元法分析步驟一般如下所述</p><p><b>　　物體的離散化</b></p><p>　　將求解域或連續(xù)體劃分成以單元表示的組合體，這一過程稱之為物體的離散化。離散后的單元和單元之間以結點想連接，單元中的任一點的特性都可以用單元結點的特性來表達。單元結點的設置、數(shù)目、性質等應當視所研究的對象的要求而定。由于有限元分析的結構是實

63、際物理模型的某種近似，用有限元計算的結果也是近似的。一般情況下，如果劃分的網(wǎng)格越密，計算的精度也就越高，所獲得的結果也與實際更加接近，但計算所花費的時間也越長。因此，在保證工程計算精度要求的前提下，單元網(wǎng)格的數(shù)目應當盡量少，單元的形態(tài)比要適當，以避免單元畸變影響計算精度。</p><p><b>　　選擇適當?shù)牟逯岛瘮?shù)</b></p><p>　　選擇適當?shù)牟逯岛瘮?shù)以

64、表達單元內的場變量的變化規(guī)律。常用多項表達式作為插值函數(shù)的近似表達式。多項式的階數(shù)取決于單元的結點數(shù)，結點的自由度以及單元間邊界的協(xié)調性等。</p><p><b>　　推導單元剛度矩陣</b></p><p>　　應用彈性力學中的幾何方程和物理方程來建立力和位移的方程式，推導出單元的剛度矩陣。</p><p><b>　　單元合成&

65、lt;/b></p><p>　　利用結構力的平衡條件和邊界條件把各個單元按照原來的結構重新連接起來，形成整體的單元方程</p><p><b>　　Kq=f</b></p><p>　　式中，K為整體結構的剛度矩陣；q為節(jié)點整體結構位移列陣；f為整體結構的載荷列陣。</p><p><b>　　5. 軸

66、的校核</b></p><p><b>　　Analysis1</b></p><p><b>　　MESH:</b></p><p>　　ELEMENT TYPE:</p><p>　　Materials.1</p><p>　　Static Case</

67、p><p>　　Boundary Conditions</p><p>　　STRUCTURE Computation</p><p>　　RESTRAINT Computation</p><p>　　Name: RestraintSet.1</p><p>　　Number of S.P.C : 1764</p&

68、gt;<p>　　LOAD Computation</p><p>　　Name: LoadSet.1</p><p>　　Applied load resultant : </p><p>　　STIFFNESS Computation</p><p>　　SINGULARITY Computation</p>

69、<p>　　Restraint: RestraintSet.1 </p><p>　　CONSTRAINT Computation</p><p>　　Restraint: RestraintSet.1</p><p>　　FACTORIZED Computation</p><p>　　DIRECT METHOD Computat

70、ion</p><p>　　Name: StaticSet.1</p><p>　　Restraint: RestraintSet.1</p><p>　　Load: LoadSet.1</p><p>　　Strain Energy : 2.723e-004 J</p><p>　　Equilibrium </

71、p><p>　　Static Case Solution.1 - Deformed Mesh.2</p><p>　　On deformed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Von Mises Stress (nodal values).2&

72、lt;/p><p>　　3D elements: : Components: : All</p><p>　　On deformed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Deformed Mesh.1</p><p>　　

73、On deformed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Von Mises Stress (nodal values).1</p><p>　　3D elements: : Components: : All</p><p>　　On d

74、eformed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Translational displacement vector.1</p><p>　　3D elements: : Components: : All</p><p>　　On def

75、ormed mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Static Case Solution.1 - Stress principal tensor symbol.1</p><p>　　3D elements: : Components: : All</p><p>　　On deformed

76、 mesh ---- On boundary ---- Over all the model</p><p>　　Global Sensors</p><p><b>　　第五章 總結</b></p><p>　　本次設計的紗線卷繞機主要是解決紗線卷繞過程中出現(xiàn)的重疊的問題，我們采用差微機構來防止出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。紗線卷繞防疊試驗機主要有兩個傳動系

77、統(tǒng)，第一個是電機帶動帶輪的皮帶傳動系統(tǒng)，第二個是齒輪傳動。經(jīng)過兩個傳動系統(tǒng)和差微機構使導紗器的往復移動的速度始終是一個時快時慢、不斷變化的量，正是這個不斷變化的移動速度實現(xiàn)了紗線的有效防疊。</p><p>　　總之，本社及基本完成了初始目的，達到了設計要求。但是該設計也從在很多不足，有以下幾點：</p><p>　　1.本設計采用的是用機械機構解決防疊現(xiàn)象，如采用PLC控制系統(tǒng)會更加簡單

78、。</p><p>　　2.紗線卷繞機應向高速化、智能化、高產化發(fā)展，本設計還沒做到。</p><p>　　隨著時代的發(fā)展和科學的進步，我相信必將有更優(yōu)秀的人才投身其中，繼續(xù)本設計沒有達到的技術，是紗線卷繞機更完善，為我國的紡織機械做出巨大的貢獻。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]

79、 成大先.機械設計手冊(單行本)機械傳動[M].北京:化學工業(yè)出版社,2004</p><p>　　[2] 濮良貴,紀名剛.機械設計(第七版)[M].北京:高等教育出版社,2001</p><p>　　[3] 劉鴻義.材料力學(第三版 上、下冊)[M].北京:高等教育出版社,1991</p><p>　　[4] 章日晉.機械零件的結構設計[M].北京

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83、6 , (2) :28 - 31.</p><p>　　[15] 楊建成. TW—710 型高速卷繞機導絲機構的探討[J ] . 紡織機械,1999 , (2) :41 - 43.</p><p>　　[16] 廖林清,等. 機械設計方法學[M] . 重慶:重慶大學出版社,2000.</p><p>　　[17] 黃靖遠. 機械設計學[M] . 北京:機械工業(yè)

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85、　　[20] Kuehnle M R. Toroidal Drive Combines Concepts. Product Engineering. Aug. 1979</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本設計是在老師的悉心指導下完成的。*老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和對事業(yè)的執(zhí)著追求精神，對我影響至深，在此，我向*老師表達最誠摯的感謝

86、和敬意，您的言傳身教，將使我一生受用不盡的寶貴財富。</p><p>　　在論文的設計過程中，同學給了我熱心的幫助，使我可能順利地完成了設計。轉眼畢業(yè)設計就要結束了，這半年我過的充實而愉快，通過畢業(yè)設計我認真復習了四年來的學業(yè)，這將在我以后的學習和工作中起到巨大的作用。</p><p>　　感謝我生活了四年的母校，為學子創(chuàng)造的良好的環(huán)境和學術氛圍！感謝機械工程學院和教導過我的各位老師。&l