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编辑推荐

本书主要介绍了纺织机械通用零件结构的知识，纺织机械的基本原理和结构。主要包括：纺织机械的常用材料、机构，摩擦润滑知识及整经、倍捻、浆纱等前道准备机械和织机的开口、引纬、打纬、卷取、送经等机构的基础内容。
本书可作为纺织工程专业的本科生的教材使用，还可作为纺织工程技术人员、管理人员及营销人员的参考书。

内容简介

　　本书主要介绍了纺织机械通用零件结构的知识，纺织机械的基本原理和结构。主要包括：纺织机械的常用材料、机构，摩擦润滑知识及整经、倍捻、浆纱等前道准备机械和织机的开口、引纬、打纬、卷取、送经等机构的基础内容。��
　　本书可作为纺织工程专业的本科生的教材使用，还可作为纺织工程技术人员、管理人员及营销人员的参考书。

作者简介

孟长明，绍兴文理学院，纺织工程系副教授。

目录

目录



第一章绪论

第一节我国古代纺织业和纺织设备的发展概况

第二节纺织机械分类


第二章纺织机械常见机构及传动原理

第一节有关机构的基本概念

一、构件

二、自由度和约束

三、运动链

第二节机构运动简图及自由度计算

一、机构运动简图画法

二、平面机构的自由度计算

第三节纺织机械常见机构

一、平面连杆机构

二、凸轮机构

三、齿轮机构

四、间歇运动机构


第三章纺织机械常用零件

第一节螺纹及连接

一、螺纹及基本参数

二、螺纹连接的类型和螺纹紧固件

三、螺纹连接的预紧和防松

第二节键连接

一、松连接

二、紧连接

第三节销连接

第四节轴连接

一、轴及轴承

二、联轴器及离合器

三、弹簧

四、弹簧变形能


第四章传动机构

第一节带传动

一、带的分类

二、带传动的张紧及维护

三、带传动的维护

四、同步齿形带传动

第二节链传动

一、链轮材料

二、链轮齿形

三、链轮结构

四、链传动的布置

五、链传动的张紧

六、链传动的润滑





�７闹�机械基础



目录��




第五章纺织机械零件的常用材料及润滑

第一节纺织机械零件的常用材料

一、金属材料

二、非金属材料

第二节纺织机械的润滑

一、摩擦

二、磨损

三、润滑


第六章纺部机械设备概论

第一节聚酯切片的干燥设备

一、干燥目的

二、干燥原理

三、干燥设备

第二节纺丝成型卷绕设备

一、熔体的制备与设备

二、纺丝成型与设备

三、冷却吹风成型

第三节纺丝卷绕设备

一、长丝纺丝卷绕设备

二、短纤维纺丝卷绕设备

第四节聚酯纤维后加工设备

一、牵伸加捻机

二、假捻变形与变形机构


第七章织造准备设备

第一节络丝机

一、络丝卷绕的原理

二、络丝卷绕机构

三、络丝成型机构

第二节捻丝机

第三节整经机

一、整经的作用

二、整经的分类

三、整经的工艺流程

四、整经机的主要装置

第四节浆丝机

一、浆纱机分类及工艺流程

二、浆纱机的主要机构

三、烘燥装置

四、车头部分的装置


第八章织造设备概论

第一节织机的开口机构

一、织机的开口机构的作用及分类

二、开口运动

三、凸轮、连杆开口机构

四、连杆式开口机构

五、多臂开口机构

六、提花开口机构

第二节织机的引纬机构

一、引纬的作用和方式

二、有梭引纬机构

三、剑杆引纬机构

第三节打纬机构

一、概述

二、四连杆打纬机构

三、六连杆打纬机构

四、共轭凸轮打纬机构

五、气缸驱动打纬机构

第四节卷取机构

一、间歇式卷取机构

二、连续式卷取机构

三、电子式卷取机构

四、送经机构


参考文献

精彩书摘

二、自由度和约束
两构件间所容许的独立相对运动的个数称为自由度。在平面内作自由运动的构件间具有3个独立的相对运动；在三维空间作自由运动的构件具有6个独立的相对运动。当两个构件可动地连接在一起，构成运动副以后，构件间的某些相对运动便会受到限制。这种运动副对构件间相对运动的限制作用称为约束。而且，这种对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。对构件施加的约束个数等于其自由度减少的个数。运动副的自由度f与运动副的类型有关，最少为1，最多为5，即1≤f≤5。

三、运动链
把由若干个构件通过运动副连接而成的相互间可做相对运动的系统称为运动链。若运动链的各构件的首尾封闭，则称闭式运动链，简称闭链。若运动链的各构件的首尾不封闭，则称开式运动链，简称开链，如图2-5所示。

图2-5运动链


第二节机构运动简图及自由度计算

一、机构运动简图画法
机械运动简图是用运动副符号和简单线条来反映机构运动关系的简单图形。机构运动简图中只反映机构中构件的数目、运动副的类型和数目、各构件运动副的相对位置，而不考虑构件的外形、横截面尺寸。要强调的是，机构运动简图需要按原机构连接点的一定比例进行绘制，使之具有原机构相同的运动特性。也就是机械运动简图要与原机构具有相同的运动特性，就须按一定的比例尺来画，比例尺通常采用如下的形式：



μi=运动尺寸的实际长度图上所画的长度mmm或mmmm
（2-1）


纺织机械大多具有运动复杂、应用的机构种类多、各机构之间的运动配合要求高等特点，使用运动简图来反映织造机械的内部构造、运动特性、传动方式等，可以做到简单明了，如图2-6所示。

图2-6织机打纬机构
1—曲轴2—连杆3—筘座4—床身


按照比例尺寸画出的机构运动简图，可作为图解运动分析的工具。如果不严格按比例尺绘制的图形，只表明机构构成情况或说明其动作原理的，只能叫示意图。

二、平面机构的自由度计算
设平面机构除机架外，共有n个运动构件，当该机构的各个构件不相互联结构成运动副时，共有3n个自由度，当各个构件用运动副连接后，由于联结后运动副产生的约束作用，使系统的自由度数目减少。若该机构共有PL个低副，PH个高副，则引入的约束个数为（2PL+PH），即自由度减少（2PL+PH）个，这时，平面机构的自由度为：



F=3n-2PL-PH
（2-2）


这个公式就是平面机构自由度的计算公式，式中n为活动构件数。
例：试计算图示剑杆织机打纬机构和牛头刨床的机构自由度。
解：图2-7（a）中：F=3n-2PL-PH=3×3-2×4=1

图2-7机构自由度计算


图2-7（b）中：F=3n-2PL-PH=3×3-2×8-1=1
在应用式（2-2）计算平面机构的自由度时，往往会出现计算出的自由度与机构的实际情况不相符合的现象，其原因是还有某些应注意的事项未予以考虑，现将这些注意事项简述如下。
1�本植孔杂啥�
在某些机构中，某个构件所产生的相对运动并不影响其他构件的运动，把这种不影响其他构件运动的自由度称为局部自由度。
图2-8(a)所示的凸轮机构，在按式(2-2)计算自由度时，


F=3n-2PL-PH=3×3-2×3-1=2



图2-8局部自由度


但是，实际上并不需要2个原动件。稍加观察就会发现，滚子2′绕其自身轴线转动的自由度，并不影响其他构件的运动，因而该处是局部自由度。与其相似，图2-8(b)中的圆滚子也是局部自由度。
对于局部自由度的处理方法是，假想地将滚子2′和构件2刚性固接在一起，即把2′和2看做1个构件，然后按式(2-2)计算，图2-8(a)所示凸轮机构的自由度为：


F=3n-2PL-PH=3×2-2×2-1=1


2�备春辖铝�
2个以上的构件在同一处以转动副连接，则构成复合铰链。图2-9(a)所示就是3个构件在A处以转动副连接而构成的复合铰链。而由图2-9(b)可以清楚地看出，此3个构件共构成2个转动副，而不是1个。同理，若由m个构件（含机架在内）在同一处构成转动副（在机构运动简图上显现为1个转动副），但该处的实际转动副数目为（m-1）个。在计算机构的自由度时，应注意观察机构运动简图中是否存在复合铰链，以免把转动副的数目搞错。

图2-9复合铰链


3�毙樵际�
对机构运动实际上不起限制作用的约束称为虚约束。
图2-10(a)实线所示的平行网边形机构，其自由度F=1。若在构件2和机架4之间与AB，或CD平行地铰接一构件5，则不难理解构件5并没有对机构运动起到实际的限制作用，显然是虚约束。但当按式(2-2)计算该机构的自由度时，其结果为：

图2-10虚约束
（a）AB、CD、EF平行且相等；（b）平行导路多处移动副；
（c）同轴多处转动副；（d）AB=BC=BD，
且A是D、C轨迹交点；
（e）两构件上两点始终等距；（f）轨迹重合；（g）相同的多个行星轮；

（h）、（i）等径、等宽凸轮机构的两处高副





F=3n-2PL-PH=3×4-2×6=0



很明显，以上计算结果与实际情况是不相符的，这说明虚约束会影响使用式(2-2)计算自由度的正确性。作为处理手段是将机构中构成虚约束的构件连同其所附带的运动副一概扣除不计。
机构中引入虚约束，主要是为了改善机构的受力情况或增加机构的刚度。虚约束类型较多，比较复杂，在自由度计算时要特别注意。为便于判断，将常见的几种形式简述如下。
(1)若两构件在互相平行的导路上几处接触而组成移动副，则有效约束只有一处，其他处均为虚约束，如图2-10(b)中的虚线所示。
(2)若两构件在同一轴线的几处组成转动副，则有效约束只有一处，其他处均为虚约束，如图2-10(c)中的虚线所示。
(3)若构件上某点在引入运动副后的轨迹与未引入运动副时的轨迹完全重合，则构成虚约束，如图2-10(d)中的虚线所示，当AB=BC=CD成立时，D处（或C处）为虚约束。
(4)若两构件上两点间的距离在运动过程中始终保持不变，当用运动副和构件连接该两点时，则构成虚约束，如图2-10(e)中的虚线所示。
另外，图2-10(f)、(g)、(h)、(i)所示的虚线部分也是虚约束。
第三节纺织机械常见机构
纺织机械中运动比较复杂，各个运动之间时间上要相互配合，应用了多种机构原理，如连杆机构、齿轮机构、凸轮机构等。

一、平面连杆机构
最常见的平面连杆机构是四杆机构。在如图2-11所示的连杆机构中，其固定不动的构件4称为机架；与机架相连的构件称为连架杆；其中能做整周转动的连架杆1称为曲柄；杆2称为连杆，不能做整周转动的连架杆3称为摇杆，构件4则称为机架。

图2-11平面四杆机构


图2-12双摇杆机构


四杆机构的常用形式有以下五种：
（一）曲柄摇杆机构
在曲柄摇杆机构中，两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆。如图2-11所示曲柄和摇杆可分别作为主动件和从动件。当曲柄为主动件，摇杆为从动件时，可将曲柄的连续转动变成摇杆的往复摆动。
（二）双摇杆机构
在双摇杆机构中，两连架杆均为摇杆，如图2-12所示。








（三）曲柄滑块机构
曲柄滑块机构如图2-13、图2-14所示，从原理上说，曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的一种演化，当曲柄摇杆机构中的摇杆的长度趋于无穷时，曲柄摇杆机构就变成了曲柄滑块机构。曲柄滑块机构可以把曲柄的旋转运动变换成滑块的往复直线运动。

图2-13对心曲柄滑块机构


图2-14偏置曲柄滑块机构


（四）偏心轮机构
偏心轮机构也是曲柄摇块机构和曲柄滑块机构的一种演化。当曲柄很短时，在曲柄上要做出两个转动副非常困难，往往采用转动中心与几何中心不重合的偏心轮来代替曲柄。两中心之间的距离e称为偏距，其值即为曲柄长度。这种将偏心轮代替曲柄的四杆机构一般称为偏心轮机构（图2-15）。

图2-15偏心轮机构


图2-16急回特性


(五)四杆机构的基本特性
1�奔被靥匦�
如图2-16所示，当曲柄匀速转动时，由于摇杆处于两极限位置时，曲柄的转角不同，因此摇杆向左和向右的速度就不相等，形成速度差。这个特性一般叫做急回特性。当从动摇杆处于左、右极限位置时，主动曲柄两位置所夹的锐角θ称为极位夹角，从动摇杆两极限位置间的夹角φ称为摇杆的摆角。
为了表明急回特性的相对程度，通常用v2与v1的比值K来衡量，K称为行程速比系数，即：


K=v2v1=C2C1/t2C1C2/t1=t1t2=φ1φ2=180°+θ180°-θ
（2-3）

当给定行程速比系数K后，机构的极位夹角可由下式算出：


θ=180°K-1K+1
（2-4）

由上式分析可知，平面连杆机构有无急回运动取决于有无极位夹角θ。不论是曲柄摇杆机构或者其他类型的平面连杆机构，只要机构的极位夹角θ不为零，则该机构就有急回运动，其行程速比系数K仍可用式（2-3）计算。
2�毖沽�角
如图2-17所示，连杆推动摇杆摆动时，连杆作用于摇杆的力方向，与摇杆连接点的运动方向之间的夹角α称为压力角。其值的大小与力的作用效果有关，其值越小，效果就越好。


作用力F与分力Fn间所夹的锐角γ称为传动角。由图2-17可以看出，α+γ=90°，故α与γ互为余角。由于传动角γ可以从机构运动简图上直接观察来表示，故通常用γ值来衡量机构的传力性能。γ值越大，则α值越小，机构的传力性能就越好。
在机构运动过程中，传动角γ的大小是随机构位置的改变而改变的。为了确保机构能正常工作，应使一个运动循环中最小传动角γmin为40°~50°,具体数值可根据传递的功率而定。
3�彼赖阄恢�
如图2-18所示，曲柄摇杆机构中，当摇杆作为主动件，并且摇杆在两个极


图2-17压力角


图2-18死点位置




限位置时，由于摇杆作用于连杆的力的方向通过了曲柄的转动中心，这时摇杆就无法推动曲柄转动，这个位置叫做死点位置。


就传动机构而言，机构存在死点是不利的，应该采取措施使机构能顺利通过死点位置。对于连续运转的机械，可以利用从动件的惯性来通过死点位置。
机构的死点位置并非总是起消极作用。在工程实际中，不少场合也利用机构的死点位置来实现一定的工作要求。
4�逼矫嫠母嘶�构的设计
平面四杆机构的设计的主要任务是根据给定的运动条件，用图解法、解析法或实验法来确定机构运动简图的尺寸参数。有时，为了使设计更为合理，还需考虑几何条件和动力条件（最小传动角γmin）等。
（1）按给定的行程速比系数设计四杆机构：
在设计该类的四杆机构时，通常按实际需要先给定行程速比系数K值，然后根据机构在极限位置时的几何关系，结合有关的辅助条件来确定机构运动简图的尺寸参数。
①曲柄摇杆机构：已知摇杆的长度lCD,摇杆的摆角φ和行程速比系数K值，然后根据机构在极限位置时的几何关系，结合有关辅助条件来确定机构运动简图的尺寸参数。
设计的实质是确定固定铰链中心A的位置，定出其他三个构件的尺寸lAB、lBC和lAD。其设计步骤如下：
a�庇筛�定的行程速比系数K，计算出极位夹角θ。


θ=180°K-1K+1


b�比窝∫还潭ń铝吹鉊，选取长度比例尺μl并按摇杆长lCD和摆角φ作出摇杆的两个极限位置C1D和C2D，如图2-19所示。

图2-19按K值设计曲柄摇杆机构


c�绷�接C1、C2，并自C1作C1C2的垂直线C1M。
d�弊鳌螩1C2N=90°-θ，则直线C2N与C1M相交于P点。由三角形的内角和等于180°可知，直角三角形△C1PC2中的∠C1PC2=θ。
e�币訡2P为直径作直角三角形△C1PC2的外接圆，在圆周C1PC2上任选一点A作为曲柄AB的机架铰链点，并分别与C1、C2相连。则∠C1AC2=∠C1PC2=θ（同一圆弧所对的圆周角相等）。
f�庇赏�2-19可知，摇杆在两极限位置时曲柄和连杆共线。故有AC1=BC-AB和AC2=BC+AB。解此两方程可得：


AB=AC2-AC12

BC=AC2+AC12

上述均系图上量得长度，故曲柄、连杆和机架的实际长度分别为：


lAB=μlAB
lBC=μlBC
lAD=μlAD


由于A点可在△C1PC2的外接圆周C1PC2上任选（C1C2及φ角反向对应的圆弧除外），故在满足行程速比系数K的条件下可有无穷多解。如前所述，A点位置不同，机构传动角大小也不同。为了获得较好的传力性能，可按最小传动角或其他辅助条件来确定A点位置。
②曲柄滑块机构：
已知曲柄滑块机构的行程速比系数K，冲程H和偏距e，试设计该曲柄滑块机构。
作图方法与上题类似，先根据行程速比系数K，计算出极位夹角θ。然后如图2-20所示，作一直线C1C2=H，由点C1作C1C2的垂线C1M，再由点C2作一直线C2N与C1C2呈90°-θ的夹角，此两线相交于点P。过P、C1及C2三点作圆。则此圆的弧C1PC2上任一点A与C1C2两点连线的夹角∠C1AC2都等于极位夹角θ，所以曲柄AB的机架铰链点A应在此圆弧上。
再作一直线与C1C2平行，使其间的距离等于给定偏距e，则此直线与上述圆弧的交点即为曲柄AB的机架铰链点A的位置。当A点确定后，如前所述，根据机构在极限位置时曲柄与连杆共线的特点，即可求出曲柄的长度lAB及连杆的长度lBC。
（2）按给定的连杆位置设计四杆机构。
①给定连杆两个位置设计四杆机构：
图2-21所示为铸工车间用的翻台振实式造型机的翻转机构。它是应用一铰链四杆机构A、B、C、D来实现翻台的两个工作位置的。在图中

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