梳棉机大直径圈条器的设计毕业设计(论文)

毕业设计（论文）题目：梳棉机大直径圈条器的设计学院：机电工程学院专业班级：机械工程及自动化11级（8）班指导教师：王锦职称：副教授学生姓名：**学号：***********摘要圈条器是梳棉机的重要机构，它的主要作用是将大压辊输出的棉条按照一定的圈条轨迹，有条不紊地圈放在条筒内。

随着梳棉机的高速、高产化，大直径圈条器的设计日益引起人们的重视。

在本次毕业设计中，主要针对梳棉机的各种圈条器进行了深入的分析和比较，最后我选择了行星式圈条器，并初步确定了Ф800行星式圈条器的设计方案。

通过MATLAB建立数学模型,优化有关结构参数。

确定了部分零件的参数、加工工艺等。

使用SolidWorks软件绘制了零件图，使用AutoCAD软件绘制了装配图。

最终完成了Ф800行星式圈条器的设计。

关键词：梳棉机，圈条器，结构参数ABSTRACCoiler is an important part of carding machine,The main function of coiler mechanism is to place the silver that output from calendar rollers into a can with a way of striped uniform placement.With the high-speed and high-yield development of carding machines,the design of large diameter coiler has increasingly caused people’s attention.In this graduation design,this paper mainly conducts in-depth research on coiler of carding machine,my choice is planetary coiler, I designed the Ф800 planetary coiler. By using the software of MTLAB to establishing mathematical model and optimizing relevant structural parameters.Determine the parameters and the processing technology of ing the software of SolidWorks drawed some important parts,AutoCAD and using the software of AutoCAD assembly drawing.Then the Ф800 planetary coiler is completed.KEY WORDS: carding machine, coiler, structural parameter目录第1章概述 (1)1.1圈条器的作用及发展状况 (1)1.1.1圈条器的构成及作用 (1)1.1.2圈条器的发展状况 (1)1.2圈条器的工艺要求 (1)1.3圈条器的四种形式 (2)1.4圈条器的主要类型及各自特点 (2)1.4.1传统圈条器 (2)1.4.2行星式圈条器 (3)1.4.3偏心齿轮式圈条器 (4)1.4.4RTC圈条器 (6)1.4.5四种圈条器的比较 (6)第2章理论分析与计算 (7)2.1圈条平面轨迹和圈条传动比的计算 (7)2.2卷装容量优化计算 (10)2.2.1卷装容量（条子总长度L）计算 (11)2.3偏距比ε*的最优值计算 (14)第3章Ф800圈条器的结构设计 (16)3.1Ф800圈条器的设计方案 (16)3.1.1行星式圈条器的机构 (16)3.1.2 行星式圈条器传动系统简介 (17)3.1.3圈条形式的选择 (18)3.2偏心距e的确定 (18)3.2.1建立数学模型 (18)3.2.2利用MATLAB对偏心距e最优化 (19)3.3传动比的计算 (24)3.3.1主要参数 (24)3.3.2理论传动比的计算 (24)3.3.3实际传动比的计算 (25)3.3.4工艺上和结构上的差异 (26)3.5部分零件的设计尺寸 (26)3.6部分零件作用、加工工艺及安装 (27)参考文献 (32)致谢 (33)附录1 (34)附录2 (35)诚信声明第1章概述1.1圈条器的作用及发展状况1.1.1圈条器的构成及作用圈条器是梳棉机经道夫剥棉[1],压辊成条后圈到棉条筒的一种装置.供后道并条机工序使用。

在棉或毛条生产过程中，一般采用圈条器将条子有条不紊地圈放在条筒内。

条子在筒内须作有规律的圈放，一是为了增加条简的容量(或充分利用条筒的容积)，以延长换筒间隔时间；二是有利于后道工序加工，使筒内条子能被顺利引出而无意外牵伸或紊乱断裂之弊。

圈条器应用场合，见表1-1表1-1 圈条器应用场合1.1.2圈条器的发展状况在棉纺工序中，国内外广泛采用的圈条器形式为底盘转动式即传统圈条器。

但随着高速高产的要求，国外已有许多国家研制并使用了行星式圈条器、RTC圈条器。

例如：瑞士力达C1/3型、德国特吕茨施勒尔DK2型、梳棉机上均使用了行星式圈条器。

我国由于相对技术水平落后于国外，目前大多数厂家仍在广泛使用传统圈条器。

目前我国许多厂家在过去基础上除了引进使用行星式圈条器，还有其他几种新型圈条器正在研制试用中。

1.2圈条器的工艺要求生产中，为了提高劳动生产率和设备利用率，使用大直径的条筒，并要求在一定的卷装尺寸所构成的几何空间内能纳入最大容量的制品。

由于纤维间抱合力小，条子的强度低，条子在圈入或引出条筒时，如承受较大的拉力，便会产生意外牵伸或断头。

因此，除上述要求外，还要求圈条成形正确，层次分清，条子间不互相纠缠。

因此，梳棉机圈条机构的设计，应满足下列工艺要求：（1）随着车速的迅速提高，对机器防振设计要求很高故必须对悬吊式圈条机构的设计给以充分注意，以求运转稳定；（2）良好的圈条成行会大量减少棉条之间的粘连、乱条和皱折，这不仅给挡车工带来操作上的方便，还可以为下道工序的高产优质提供有利条件；（3）圈条牵伸的选择应使不同原料、号数的条子能顺利通过圈条斜管而不堵塞，且不恶化条干均匀度，故应提供一个可调范围，使工艺管理有多种选择；（4）条筒容量是提高劳动生产率的重要问题，故在设计时应选择合适的工艺参数，使在相同筒径内，能容纳较多条子；（5）应考虑各种工艺参数调整的方便以及机器维护看管上的方便，使能充分发挥机器效率；（6）圈条斜管齿轮每一回转的圈条轨迹长度应为小压辊在同期送出的棉条长度与圈条牵伸之积；斜管齿轮一转，底盘齿轮应转过一个恰当的角度，这一角度要使底盘齿轮在以偏心距为半径的圆周上转过的弧长与棉条直径相等，这样方可一圈圈紧密铺放[2]。

1.3圈条器的四种形式圈条器可分为同向大圈条，同向小圈条，异向大圈条，异向小圈条四种。

研究表明，在同一条筒直径的棉柱高度条件下，四种圈条器所能获得最大条桶容量有如下关系：而且，条筒直径越小，四种圈条器所能达到的最大条筒容量的差异越大，影响条筒容量的关键参数是偏心距e值。

1.4圈条器的主要类型及各自特点1.4.1传统圈条器这种圈条器是过去主要用的圈条器形式。

其工作原理是条子经一对小压辊紧压后输入圈条盘的斜管，再向下输出而被铺放在条筒内。

棉条随斜管作等速回转，输出的棉条在条筒空间成圆形。

由于圈条盘中心与条筒中心之间有一偏心距，圈条盘和条筒按同向(或异向)转动，条筒转速比圈条盘慢，这样棉条便在条筒内呈近似摆线轨迹铺放，且棉条在条筒内形成一个中央有气孔的圆柱形圈条卷装，棉条圈放成形必须由圈条器转动和底盘的回转两种运动同时完成。

如简图1－2所示。

图中偏心距e为一定值。

该圈条器利用圈条盘与条筒之间的相对运动完成圈条成形。

图1－2传统圈条器简图圈条轨迹方程为：（1－1）式中：e－圈条盘和条筒的中心距即偏心距。

r－圈条半径。

ω－条筒转动的角速度。

逆时针转动时取“－”值，顺时针转动时取“+”值。

i－圈条器与条筒之间的速比。

两者转向相同时取“－i”；两者转向相反时取“+i”。

生产实践说明：当采用底盘转动式圈条器时，棉条沿条筒直径方向的分布密度是不均匀的，气孔周围宽度为棉条直径的圆环内密度最大，稍远处密度逐渐降低，在筒边缘处，密度又有所加大，显然，条筒的容量利用率是不高的。

特点：这种传统的圈条器安装必须挖地坑，不易楼上安装。

但条筒直径小，容量较小，对工人来说操作方便。

因此，还被广泛使用。

但是这种圈条器铺放的条子在气孔和条筒壁附近形成局部密度很高的区域，使铺放的均匀程度很差，影响条筒容量。

1.4.2行星式圈条器行星式圈条器现被广泛使用。

其工作原理和回转式相类似，动力由梳棉机大压辊输入，经立柱内一对圆锥齿轮变换方向，然后再经减速器分别传动圈条部件中的上齿轮和下齿轮，使圈条盘进行自转和圈条盘底架相当于传统结构中的底盘公转，来完成卷绕运动。

如简图1－3。

图1－3行星式圈条器特点：行星式圈条器没有条筒盘，而是把条筒直接停放在地面上，换筒时很易被推走，并且车间的地面不需挖坑，可在楼上安装。

但是工人将棉条头插入小压辊钳口比较困难。

在空气中回转的棉条易发毛和破边,且易发生意外牵伸[3]。

关于行星圈条器的详细设计分析过程详见第3章此处不再赘述。

1.4.3偏心齿轮式圈条器其简图如图1－4所示：图1－4偏心齿轮式圈条器简图这种形式的圈条器是在传统圈条器的条筒与圈条盘的传动路线中引入了偏心齿轮对，且偏心齿轮的转速与圈条盘的转速相同，偏心齿轮对所产生的相反速度波动正好抵消了传统圈条器原来的速度波动，使圈条速度基本保持不变。

偏心齿轮结构如图1－5所示：图1－5 偏心齿轮结构 偏心齿轮对速比为：)(')cos(21)cos(21'11112111121φφφi e e e e i =ψ+•++ψ+•-+=式中：1e ＝/R ε 1ψ＝111sin [(sin )]e φ- 当1e 很小时， i'1≈，认为1di'()/dt=0φ条筒顺时针转动角速度ω，圈条盘逆时针方向转动。

圈条运动轨迹为：cos()cos[()(1')]sin()sin[()(1')]x e t r t ii y e t r t ii ωωωω=++⎧⎨=++⎩ （1－2）2222(/)(2/)('1)cos(')('1)v r e r e r i i tii ii y x ωω••=+≈+•+•++ 圈条速度v 为：当'tii ω＝2n π时，('1/)v r ii e r ω=++min 11'(')(1)/(1)i i e e ==-+当'tii ω＝（2n ＋1）π时，('1/)v r ii e r ω=+-max 11'(')(1)/(1)i i e e ==+- （n ＝0、1、2、…） 若要使圈条速度保持不变，则应使：1111[(1)/(1)]1(/)[(1)/(1)]1(/)i e e e r i e e e r -+++=+-+-1ir e e =-+经研究发现，这种圈条器大圈条时，圈条速度变化率v δ较小，采用偏心齿轮机构传动意义不大。