非織造用針刺機(jī)主針刺部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言1.1本研究工作在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的實(shí)用價(jià)值與理論意義針刺機(jī)作為在非織造布制造領(lǐng)域不可或缺的的設(shè)備，在最近的這些年越來(lái)越被國(guó)內(nèi)外廠家所關(guān)注。通過針刺機(jī)制造和生產(chǎn)的非織造布被廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域之中。國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)非織造布的要求愈來(lái)愈高，市場(chǎng)前景廣泛，但針刺領(lǐng)域的發(fā)展卻較為緩慢。我國(guó)在這樣的背景下，通過不斷地研發(fā)和投入，國(guó)內(nèi)針刺設(shè)備生產(chǎn)廠家便逐漸的發(fā)展了起來(lái)。但與國(guó)際針刺機(jī)廠商相比，國(guó)外針刺機(jī)在在針刺頻率和機(jī)械結(jié)構(gòu)上都要比國(guó)產(chǎn)機(jī)械更加先進(jìn)。因?yàn)閲?guó)外的針刺機(jī)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，國(guó)內(nèi)的非織造布廠家還大多處于引進(jìn)國(guó)外設(shè)備的狀態(tài)，而國(guó)內(nèi)的針刺機(jī)設(shè)計(jì)大都引進(jìn)和借鑒了Dilo和Fehrer公司的針刺設(shè)備結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)針刺機(jī)主流的設(shè)計(jì)理念是Fehrer公司的主軸箱式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)被大多數(shù)國(guó)產(chǎn)廠家所接受。對(duì)于國(guó)內(nèi)大多數(shù)非織造布廠家來(lái)說(shuō)針刺設(shè)備的技術(shù)發(fā)展實(shí)際上代表了國(guó)內(nèi)紡織業(yè)的發(fā)展，針刺頻率的高低代表了紡織機(jī)械的發(fā)展愿景。自國(guó)內(nèi)第一臺(tái)1200刺/min的針刺機(jī)誕生以來(lái)，其后的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在創(chuàng)新上并無(wú)多大的改進(jìn)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主軸箱設(shè)計(jì)并無(wú)多大不同。而在低端針刺機(jī)市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)600刺/min以內(nèi)的低速針刺機(jī)技術(shù)則相對(duì)成熟，低速針刺機(jī)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定，這類針刺機(jī)即可基本滿足部分非織造布廠商的對(duì)低端非織造布設(shè)備的需要。低端設(shè)備制造簡(jiǎn)單，機(jī)械結(jié)構(gòu)成熟，這就意味著產(chǎn)品的成本利潤(rùn)較低，面對(duì)日益激烈的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)只做低端產(chǎn)品的針刺機(jī)生產(chǎn)廠家的生存空間越來(lái)越小，改進(jìn)設(shè)計(jì)理念，研發(fā)新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是走出困境的不二法門。在國(guó)際上而言，雖然針刺機(jī)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，在機(jī)械機(jī)構(gòu)上已經(jīng)成熟，微小的改進(jìn)只能帶來(lái)輕量化的進(jìn)展，但國(guó)際針刺機(jī)生廠廠家依然走在前列。目前在針刺機(jī)制造領(lǐng)域領(lǐng)域Dilo公司處于國(guó)際先進(jìn)水平。其針刺機(jī)的針刺頻率已經(jīng)可以達(dá)到了3500刺/min。Hyperpunch針刺技術(shù)是Dilo公司的最為先進(jìn)的針刺技術(shù)。此技術(shù)是近十多年來(lái)在紡織機(jī)械和非織造布領(lǐng)域的重大突破。它創(chuàng)新的解決了是針刺機(jī)在工作時(shí)植針板上的斷針現(xiàn)象，對(duì)于非織造布而言，每一次斷針都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量下降，而且斷針現(xiàn)象也是制約無(wú)紡布機(jī)械發(fā)展的重要原因之一，斷針現(xiàn)象導(dǎo)致針刺機(jī)生產(chǎn)效率下降和非織造布質(zhì)量的惡化，而Hyperpunch橢圓形針刺技術(shù)很好的克服了這一現(xiàn)象。我國(guó)是紡織行業(yè)大國(guó)，幾千年來(lái)一直以紡織而聞名世界。針刺無(wú)紡布是紡織類大類品種之一，我國(guó)是非織造布生產(chǎn)大國(guó)，但在非織造布機(jī)械領(lǐng)域我國(guó)還不是強(qiáng)國(guó)，我們通過對(duì)針刺機(jī)的不斷研究，在不斷地實(shí)踐中我們提升針刺機(jī)的生產(chǎn)性能，通過對(duì)針刺機(jī)性能的提高我們將獲得更好的產(chǎn)品和開拓更大的市場(chǎng)，在走出一條特色的無(wú)紡布工業(yè)之路上，我國(guó)的生產(chǎn)廠家一定會(huì)越走越遠(yuǎn)。最終讓非織造布和絲綢一樣因?yàn)橹袊?guó)制造而聞名世界。1.2本文所要解決的問題本項(xiàng)目是在去年設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)教學(xué)用針刺機(jī)進(jìn)行仿形設(shè)計(jì)。（針刺機(jī)主針刺部分幅寬1m，針刺頻率200-300次/min）2針刺機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)2.1針刺機(jī)基本結(jié)構(gòu)針刺機(jī)種類數(shù)量眾多，按所加工種類的不同可以分為預(yù)針刺機(jī)和主針刺機(jī)；按結(jié)構(gòu)不同可分為單針梁式和雙針梁式；按傳動(dòng)形式不同可分為向上針刺和向下針刺等。在非織造布生產(chǎn)工作時(shí)，簡(jiǎn)單的說(shuō)一般要經(jīng)過預(yù)針刺機(jī)，倒針刺機(jī)，主針刺機(jī)三部分。預(yù)針刺機(jī)針刺頻率較低，對(duì)纖維網(wǎng)先做簡(jiǎn)單的針刺處理，纖維網(wǎng)在經(jīng)過預(yù)針刺機(jī)針刺后形成基礎(chǔ)的無(wú)紡布，但其厚度還遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求對(duì)非織造布的厚度和力學(xué)性能要求。倒針刺機(jī)是針刺生產(chǎn)的第二部，倒針刺機(jī)是將植針板放在纖維網(wǎng)下方，針刺向上刺，通過這一步的纖維網(wǎng)有了初級(jí)的力學(xué)性能，在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)向成品靠近。最后一步主針刺機(jī)是完成成品，主針刺后的纖維網(wǎng)緊致細(xì)密，力學(xué)性能好，厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。倒針刺機(jī)和主針刺機(jī)主要完成了對(duì)非織造布的生產(chǎn)制造過程，即上下針刺是無(wú)紡布?jí)簩?shí)，獲得良好的力學(xué)性能。送網(wǎng)機(jī)構(gòu)、針刺機(jī)構(gòu)和牽拉機(jī)構(gòu)等組成了針刺機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)。送網(wǎng)機(jī)構(gòu)是將纖維網(wǎng)等送入針刺工作區(qū)等待加工，同是保證針刺機(jī)在加工時(shí)對(duì)每一寸非織造布都能進(jìn)行相同次數(shù)的針刺穿透，保證針刺的均勻性；針刺機(jī)構(gòu)是利用刺針的穿刺作用，將十分蓬松的纖維網(wǎng)加固成具有一定強(qiáng)度性能的無(wú)紡布，通過大量的高頻率的針刺是纖維網(wǎng)按一定的方式纏結(jié)、交互，使之成為一個(gè)整體的過程；牽拉機(jī)構(gòu)是利用輥?zhàn)拥臓恳饔脤⑹茚槾套饔煤蟮睦w網(wǎng)從針刺區(qū)輸出，與送往機(jī)構(gòu)相配合保證非織造布針刺的均勻性。針刺機(jī)構(gòu)是針刺機(jī)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，它實(shí)際上可化簡(jiǎn)為一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，它由主軸、偏心軸承、連桿、針梁、針板、刺針、剝網(wǎng)板、拖網(wǎng)板等組成。偏心軸承的偏心距充當(dāng)曲柄，針梁為連桿機(jī)構(gòu)，連桿下的針梁、針板、刺針充當(dāng)為為滑塊。連桿主軸上安裝偏心軸承起到偏心輪的作用，通過曲柄帶動(dòng)針梁，針板作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),使針板上的刺針隨之反復(fù)穿刺纖網(wǎng)。偏心軸承偏心距的兩倍即為刺針的往復(fù)動(dòng)程。2.2本次設(shè)計(jì)針刺機(jī)的主要工藝參數(shù)由于本次設(shè)計(jì)的針刺機(jī)為主針刺機(jī)，用于學(xué)校教學(xué)使用，受場(chǎng)地和工作性質(zhì)的限制，對(duì)其主要規(guī)格設(shè)計(jì)如下：（1）工作幅寬:1000mm；（2）刺針往復(fù)動(dòng)程：44mm；針刺頻率：200—300次/min；針密：5000針/m；主電動(dòng)機(jī)為減速步進(jìn)電機(jī)。2.3本次設(shè)計(jì)的主針刺部分的設(shè)計(jì)方案在本次設(shè)計(jì)中，針刺機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是這次針刺機(jī)設(shè)計(jì)的主要機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵部分，纖維纖網(wǎng)的固結(jié)主要由這部分機(jī)構(gòu)完成。它由偏心軸承、軸承套、針梁、針板、刺針等組成。由所查資料可知主針刺部分的機(jī)構(gòu)一般為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在加工制造和安裝時(shí)較為簡(jiǎn)單。故本次設(shè)計(jì)的針刺機(jī)主針刺部分的機(jī)構(gòu)選用為一般的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。根據(jù)以上分析，提出方案如下：?jiǎn)屋S驅(qū)動(dòng)的偏心機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的工作原理是主軸帶動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)并通過連桿帶動(dòng)針梁和針板做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使針板上的刺針反復(fù)穿刺未加工的無(wú)紡布網(wǎng)。本方案中可能會(huì)存在柔性沖擊產(chǎn)生的震動(dòng)，故在本方案中用減輕運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量的方法來(lái)減少可能造成的震動(dòng)。在不降低推桿和導(dǎo)桿的剛度和強(qiáng)度的前提下，將它們做成空心的，然后用焊絲焊死，這樣可減輕桿的質(zhì)量，減小慣性力帶來(lái)的影響。針板通常采用45號(hào)鋼制的較多，這種結(jié)構(gòu)較重，工作時(shí)慣性力大。本次設(shè)計(jì)中采用輕質(zhì)材料即鋁鎂合金，以此來(lái)降低針板的質(zhì)量。2.4小結(jié)針刺頻率對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率有直接影響，所以在針刺機(jī)設(shè)計(jì)中針刺頻率是我做這次針刺機(jī)設(shè)計(jì)首先要考慮的先決條件。200—500針/min是設(shè)計(jì)任務(wù)書中對(duì)設(shè)計(jì)要求中提前給定好的。根據(jù)這個(gè)頻率我選用了單軸驅(qū)動(dòng)的偏心機(jī)構(gòu)來(lái)作為本次針刺機(jī)設(shè)計(jì)的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。輕質(zhì)合金的運(yùn)用降低了慣性力從而大大降低了機(jī)器的震動(dòng)，而且從加工和安裝的角度來(lái)看也比較容易實(shí)現(xiàn)，可大大提高設(shè)計(jì)方案的可行性和實(shí)際性。3針刺機(jī)構(gòu)中植針板的分析與設(shè)計(jì)3.1植針板的設(shè)計(jì)3.1.1概述在非織造布制造中針刺固網(wǎng)加工法在非織造工業(yè)中被經(jīng)常使用，針刺固網(wǎng)加固法是重要的紡織工業(yè)生產(chǎn)方法之一。針刺固網(wǎng)加固法在利用針刺法加工的的非織造布數(shù)量約占世界干法加工非織造布數(shù)量的40%，這一數(shù)字在我國(guó)還要更高，比重則超過50%。對(duì)于我國(guó)的非織造布行業(yè)而言針刺法是慣用的這制造不加固方法，它以其管用的制造方法被廣大廠家所接受，是在通用領(lǐng)域內(nèi)最為廣泛的制造方法。針刺生產(chǎn)的產(chǎn)品類型廣泛，產(chǎn)品特色明顯，應(yīng)用在很多工業(yè)領(lǐng)域，近年來(lái)在民用領(lǐng)域的使用也不斷提高。近來(lái)隨著非織造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，對(duì)非織造布產(chǎn)品的品種數(shù)量和結(jié)構(gòu)性能質(zhì)量提高的要越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)于針刺固網(wǎng)加工法加工的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)這點(diǎn)也不例外。在針刺固網(wǎng)法加工非織造布過程中植針板的規(guī)格和質(zhì)量是加工產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，植針板質(zhì)量的好壞將直接影響產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。植針板的規(guī)格包括針板的布針和針的選用，只有良好的布針方法和選用適合規(guī)格的植針，再結(jié)合紡織機(jī)械工藝的調(diào)整才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的非織造布的產(chǎn)品。對(duì)植針板的要求是每塊針板應(yīng)盡量多布針，使用時(shí)針密應(yīng)大才能使針板在加工非織造布時(shí)使非織造布有足夠的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)性能，針刺密度高即植針的密度要高，而且布針方式應(yīng)滿足雜亂排列的要求，在非織造布上產(chǎn)生的針眼應(yīng)該雜亂以保證非織造布的材料性能，應(yīng)該針刺成品的表面針眼分布均勻。3.1.2針刺機(jī)針板的結(jié)構(gòu)特性針板的一般寬度為260mm，長(zhǎng)度1100mm-1600mm，本次設(shè)計(jì)取針板長(zhǎng)度為1000mm，寬度250mm,厚度20mm，針板按布針設(shè)計(jì)鉆有植針孔，植針孔的目的是在上面安裝刺針，刺針孔徑和刺針針柄相配合針插入后不晃動(dòng)，工業(yè)上曾經(jīng)想過許多的辦法，采取了許多次的嘗試，最后人們決定使用針套加固，而且針套還可以減少為經(jīng)常換針對(duì)植針孔的磨損，因?yàn)樵诙鄶?shù)針板的植針孔中裝有針套，刺針被安裝在枕套的孔內(nèi)或插入針套孔內(nèi)，可以通過針套的更換來(lái)減輕對(duì)機(jī)器的拆裝，針套定期更換對(duì)于針刺而言是一個(gè)極大的進(jìn)步。通過以上的描述我們知道針刺機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)針板的應(yīng)該有以下三點(diǎn)要求：3.2主要工藝參數(shù)及其對(duì)產(chǎn)品性能的影響3.2.1植針密度查非織造布手冊(cè)可知，植針密度N表示針板一米長(zhǎng)度上的植針數(shù)，它代表了針刺機(jī)加工的非織造布的材料性能和加工后能達(dá)到力學(xué)性能，植針密度是針刺機(jī)的重要參數(shù)，代表著針刺機(jī)的加工水平。一般預(yù)刺機(jī)的植針密度為2000-4000枚/m，主刺機(jī)的植針密度3000-10000枚/m，主針刺機(jī)作為非織造布制造中最重要的過程，主針刺機(jī)的針刺密度應(yīng)該高于預(yù)針刺機(jī)很多，所以在針刺機(jī)制造領(lǐng)域，主刺機(jī)植針密度的較高配置已達(dá)到20000枚/m。3.2.2針刺密度式中：針刺密度與非織造布產(chǎn)品性能的關(guān)系：3.2.3步進(jìn)量查非織造布手冊(cè)可知，在已知針刺機(jī)設(shè)備中在確定的情況下，我們應(yīng)該充分考慮到其他條件對(duì)于針刺設(shè)備的影響，是靠調(diào)節(jié)針刺頻率或出布速度控制的，針刺頻率與針刺機(jī)的針刺機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)，而輸出布速度在于輸出錕和輸入錕的速度，而這兩者的協(xié)調(diào)配合將涉及到一個(gè)重要的參數(shù)：，步進(jìn)量對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量將產(chǎn)生很大影響。步進(jìn)量S的概念是指針板每向上或向下刺一次時(shí)，纖維網(wǎng)在工作區(qū)域內(nèi)的前進(jìn)長(zhǎng)度。其表達(dá)公式如下：式中：由于針刺密度由上面的敘述和公式可知，在植針密度不變的前提下，步進(jìn)量的改變將對(duì)針刺機(jī)針刺密度產(chǎn)生巨大的影響，進(jìn)而對(duì)針刺機(jī)生產(chǎn)的非織造布的質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響。步進(jìn)量是我們考察針刺機(jī)針刺頻率的重要指標(biāo)之一，在實(shí)際進(jìn)行針刺機(jī)械操作時(shí)，步進(jìn)量將對(duì)產(chǎn)品的力學(xué)性能產(chǎn)生巨大影響，所以正確選擇步進(jìn)量的值將對(duì)針刺設(shè)備生產(chǎn)非織造布產(chǎn)品帶來(lái)良性且積極的意義。3.2.4布針方法通過對(duì)實(shí)際針刺機(jī)考察和非織造布學(xué)的了解和研究，我們發(fā)現(xiàn)不存在也沒有任何一種刺針在植針板上的布置方法具有完美的工作性能和完美的針刺軌跡，所以在不同的工作環(huán)境下我們應(yīng)對(duì)針刺機(jī)的布針方法采用不同的布置。3300枚/m4.6mm/次5.1mm/次5.6mm/次6.1mm/次7.1mm/次6100枚/m4.2mm/次4.4mm/次4.6mm/次4.8mm/次5.8mm/次6100枚/m4.2mm/次4.4mm/次4.6mm/次4.8mm/次5.8mm/次圖3-1布針方法圖3.3刺針的設(shè)計(jì)3.3.1概述刺針是針刺機(jī)上最重要的機(jī)件，它的好壞將對(duì)針刺機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的針刺鏟平帶來(lái)很大的影響，它的規(guī)格、質(zhì)量都根據(jù)材料的性能和對(duì)針刺產(chǎn)品非織造布的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的結(jié)果將對(duì)非織造布產(chǎn)品產(chǎn)生直接的影響。因此，對(duì)刺針的工作形狀，結(jié)構(gòu)性能，規(guī)格設(shè)計(jì)，材料的選用以及刺針的制造工藝都有一定的要求。按照規(guī)定進(jìn)行刺針的選用設(shè)計(jì)將保證非織造布產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求，取得我們所需要的非織造布，這樣的非織造布產(chǎn)品才能在國(guó)內(nèi)，國(guó)際商場(chǎng)上取得好的成績(jī)。對(duì)刺針的形狀要求是刺針的幾何形狀要正確，針桿設(shè)計(jì)要求要平直，刺針表面要光潔到到一定的加工精度，且針桿上要求無(wú)毛刺。對(duì)刺針的工作部分針尖的要求是針尖上應(yīng)該鋒利光滑，刺針的材料加工后的力學(xué)性能中的彈性要好，刺針加工后表面硬度要非常高高，且耐磨，這樣的刺針才能滿足針刺機(jī)在高速上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的很大的力。在這里，我們還應(yīng)該要求刺針要滿足“寧斷不彎”的要求，因?yàn)榇提槒澢鷷?huì)對(duì)非織造布產(chǎn)品的質(zhì)量帶來(lái)很大的影響，也就是說(shuō)如果刺針彎到一定程度，在穿刺時(shí)不一定能正確的進(jìn)行穿刺，所以在刺針收到很大的力時(shí)，針尖有輕微的彎曲傾向時(shí)，刺針最好能從針柄處斷裂，否則彎曲的刺針會(huì)損傷纖維網(wǎng)和拖網(wǎng)板或碰彎其他刺針。鑒于刺針以上的種種要求以及刺針在穿刺時(shí)要經(jīng)受較大的針刺阻力，刺針一般選用優(yōu)質(zhì)鋼絲經(jīng)成型模具沖壓并經(jīng)熱處理而成。刺針由帶彎頭的針柄，針腰，針葉和針尖組成。按針葉的截面形狀以及外觀形狀可將刺針分為四種，即普通刺針，單刺針，側(cè)開刺針，開叉刺針。普通刺針應(yīng)用最為廣泛，其針葉截面為三角形，三個(gè)棱邊一般各有三個(gè)相互錯(cuò)開的倒刺，主要用于預(yù)針刺或一般針刺氈的加工；單針刺，僅在一個(gè)棱邊上有一個(gè)構(gòu)刺，可用于成圈加工；側(cè)開叉針，集中了普通針和開叉針的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可用于長(zhǎng)絨毛型花色生產(chǎn)；開叉針，在針頭上有一倒叉，可沖壓大量纖維，使之成為毛圈。3.3.2刺針的選用原則從受力分析角度考慮針刺產(chǎn)品的受力程度取決于纖維網(wǎng)相互纏結(jié)的程度。一般來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)針適用于預(yù)針刺用；若希望針刺產(chǎn)品有更好的受力程度，可考慮使用中等型針，并將其排在主針刺機(jī)的前幾臺(tái)中；加密型針一般用作最后一臺(tái)針刺機(jī)中；高密型針在有限的針刺深度內(nèi)倒鉤刺1全部進(jìn)入纖維網(wǎng)中，它能以最小的針刺深度提供給非織造布以最大的纏結(jié)力，使布具有最好的力學(xué)性能。因此，特別適合極薄又需要極大受力情況下的非織造布。從纖維網(wǎng)厚度考慮在加工非織造布時(shí)，常常在需要保證用戶產(chǎn)品定量要求的前提下生產(chǎn)一定厚度的產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)從三方面著手考慮，即更換針種；提高或降低針刺密度；增加或縮短針刺深度。從透氣角度考慮對(duì)于土工布，過濾布，造紙毛毯等對(duì)于透氣度要求較高的產(chǎn)品，可以從以下四種刺針中選擇，即粗號(hào)針；具有較大鉤刺及較深鉤刺角度的針；鉤刺上彎較大的針；開放式鉤刺的針。從布面平滑度考慮對(duì)于汽車內(nèi)頂篷布，合成革基布，服裝面料等表面要求十分平滑，而且不許有針痕的布，選用標(biāo)準(zhǔn)針，細(xì)號(hào)針，三角針，鉤刺不上彎的針。3.3.2刺針的選用本機(jī)針刺方式為單向下刺式，針刺頻率為200次/min,針刺密度為30針/。選用刺針為普通刺針，刺針長(zhǎng)70mm；針柄長(zhǎng)度為15mm；針腰長(zhǎng)度為25mm；針葉長(zhǎng)度30mm。針葉截面形狀為三角形。針刺步進(jìn)量4mm/針，針刺深度在4-16mm之間，在確定針刺深度時(shí)應(yīng)遵循以下原則：3.4本章小結(jié)植針板是針刺機(jī)的關(guān)鍵部位，布針設(shè)計(jì)又是實(shí)現(xiàn)針板作用的前提，對(duì)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量均有著很大影響。在雜亂方法中采用首列和首行均雜亂的方法達(dá)到縱不成列橫不成行的最佳要求，效果最好，是雜亂布針的理想設(shè)計(jì)，在本設(shè)計(jì)中我將優(yōu)先選用這種雜亂方法進(jìn)行布針設(shè)計(jì)。4針刺機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，除了通過質(zhì)心，且做等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)外，其他所有的部件都將在回轉(zhuǎn)時(shí)都將產(chǎn)生慣性力。在其各運(yùn)動(dòng)副中產(chǎn)生壓力，增加運(yùn)動(dòng)副中的磨損，影響構(gòu)件的強(qiáng)度以及降低工作系統(tǒng)的效率；此外，因慣性力的大小和方向隨著機(jī)械動(dòng)作的循環(huán)而產(chǎn)生周期性變化，引起機(jī)械振動(dòng)，從而降低機(jī)器本身的工作精度和使可靠性降低，帶來(lái)零件內(nèi)部材料的疲勞損壞。因此，應(yīng)盡量消除內(nèi)在運(yùn)動(dòng)副壓力，減輕因機(jī)械振動(dòng)引起的不必要的損失，改善機(jī)器的工作性能，增加使用壽命，提高針刺頻率。4.1針刺機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能分析針刺機(jī)構(gòu)為曲柄連桿滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長(zhǎng)度相當(dāng)于偏心輪的偏心距，刺針運(yùn)動(dòng)可看做滑塊移動(dòng)，動(dòng)程相當(dāng)于兩倍的偏心距。該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程為：圖4-1運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)件圖如圖所示，e為曲柄長(zhǎng)度，l為連桿長(zhǎng)度，底部為針梁，用于安裝針板。4.2針刺機(jī)構(gòu)慣性力分析如圖4.1所示，為了使水平方向和鉛直方向都不要在產(chǎn)生過大的動(dòng)壓力，可采用較小的平衡重量和密度較小的材料。令。因此，除了力偶距沒有消除外，水平方向還有動(dòng)壓力未消除，所以會(huì)產(chǎn)生輕微震動(dòng)。5針刺機(jī)主針刺部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1電動(dòng)機(jī)的選擇和參數(shù)確定5.1.1主軸轉(zhuǎn)速確定針刺機(jī)中偏心軸承轉(zhuǎn)一周，針板就上下往復(fù)一次。因此，偏心軸承每分鐘轉(zhuǎn)速即為針板每分鐘的上下往復(fù)次數(shù)。偏心軸承轉(zhuǎn)速是針刺機(jī)主要性能參數(shù)之一，轉(zhuǎn)速直接影響生產(chǎn)率、比功耗以及無(wú)紡布產(chǎn)品的含量等，因此轉(zhuǎn)速是針刺機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的主要因素。由試驗(yàn)可知，轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)率、比功耗以及無(wú)紡布產(chǎn)品的含量之間的變化關(guān)系為：轉(zhuǎn)速越高生產(chǎn)率越大，但隨著電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速提高機(jī)械振動(dòng)也隨之提高，此時(shí)產(chǎn)品的生產(chǎn)率將下降此外，同時(shí)這樣生產(chǎn)的出的產(chǎn)品質(zhì)量也將下降。轉(zhuǎn)速越大時(shí)比功耗產(chǎn)生的變化不大，但在轉(zhuǎn)速慢慢提升至最大時(shí)，比功耗會(huì)突然出現(xiàn)大幅度增加的現(xiàn)象。所以針刺機(jī)偏心軸承的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)低于250r/min。5.1.2確定電動(dòng)機(jī)功率在通過對(duì)實(shí)際針刺機(jī)的觀察研究后，我發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中，針刺機(jī)消耗的功率，在很多方面上與理想的狀態(tài)下的設(shè)計(jì)功率有很大的不同，實(shí)際消耗功率與很多因素有關(guān)，在這里針刺機(jī)消耗功率主要有：喂入喂出錕子的寬度，喂入喂出錕子的高度，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，無(wú)紡布的尺寸和它的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)和材料性能等。通過觀察我們了解到在針刺機(jī)工作中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，且非織造布料的結(jié)構(gòu)尺寸越大，則針刺機(jī)功率的消耗就越發(fā)的嚴(yán)重起來(lái)，當(dāng)針刺機(jī)加工效率提高時(shí)，那么針刺機(jī)功率的消耗就將越來(lái)愈大。除此之外，我們通過資料查證得知，無(wú)紡布的物理機(jī)械性能才是功率消耗最大的地方，由于非織造布的材料性能好所以產(chǎn)生的針刺阻力更大，這使得針刺機(jī)需要消耗更多的功率才能在加工時(shí)生產(chǎn)出符合要求的非織造布產(chǎn)品。以上的一些因素只是主要因素，我們通過查證得知由于功率的消耗與多種因素有關(guān)，目前為止還沒有精確地公式能夠計(jì)算出針刺機(jī)功率的消耗，一般可根據(jù)實(shí)驗(yàn)理論得到針刺機(jī)功率。在此處，通過對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的實(shí)際觀察得出電動(dòng)機(jī)功率為P=3kw。5.1.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)要素，我們通過對(duì)非織造布的設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，由于針刺機(jī)工作時(shí)需要的扭矩很大，所以我們需要降低轉(zhuǎn)速來(lái)提高電動(dòng)機(jī)扭矩。所以在這里的電動(dòng)機(jī)輸出的的傳動(dòng)為同步帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為1:1，故電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)不超過250r/min。而為提高電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，故在此電動(dòng)機(jī)中采用10:1的減速器。電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速應(yīng)小于2500r/min。5.1.4電動(dòng)機(jī)的選擇查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，常用電動(dòng)機(jī)大致可分為同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)兩種，兩種電動(dòng)機(jī)在工作原理，適用場(chǎng)合，使用方法上有很大不同。同步電動(dòng)機(jī)在使用時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通電時(shí)，可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)功率。此時(shí)的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速同向等大小，故稱為同步電動(dòng)機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)之所以稱為同步電動(dòng)機(jī)是因?yàn)樗拇艌?chǎng)和電機(jī)同步。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子不通電且電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速要小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，故稱為異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)之所以稱為異步電動(dòng)機(jī)是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)磁場(chǎng)和電動(dòng)機(jī)不同步。電動(dòng)機(jī)作為工業(yè)上最常使用的動(dòng)力源之一，有著大量廣泛的適用場(chǎng)合。在某些需要大功率電動(dòng)機(jī)的工作場(chǎng)合。我們常常選用同步電動(dòng)機(jī)。在大功率機(jī)械使用的場(chǎng)合，使用同步電動(dòng)機(jī)可保證電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的大小以此來(lái)保證大功率情況下電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)保證了在有差速運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且同步電動(dòng)機(jī)的占用場(chǎng)地也小節(jié)約空間，節(jié)省材料費(fèi)用，同步電機(jī)操作簡(jiǎn)便，對(duì)于使用用戶來(lái)說(shuō)操作會(huì)更簡(jiǎn)單。電動(dòng)機(jī)兩大類中異步電動(dòng)機(jī)與同向電動(dòng)機(jī)都是交流電動(dòng)機(jī)。現(xiàn)如今同步電動(dòng)機(jī)也再慢慢發(fā)生著改變，隨著磁勵(lì)電源的廣泛使用和異步啟動(dòng)法被廣大電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家所接受，同步電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)部件不斷更新畫袋，同步電動(dòng)機(jī)隨著時(shí)代的進(jìn)步而原來(lái)越先進(jìn)，本來(lái)在市場(chǎng)上處于弱勢(shì)的同步電機(jī)現(xiàn)在也和異步電動(dòng)機(jī)也在電動(dòng)機(jī)市場(chǎng)上分庭抗禮。即使是同步電機(jī)在不斷進(jìn)步，但實(shí)際上同步電機(jī)的運(yùn)用領(lǐng)域還是不如異步電動(dòng)機(jī)，隨著社會(huì)的進(jìn)步和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，同步電動(dòng)機(jī)的使用越來(lái)越少于異步電動(dòng)機(jī)，但在壓縮機(jī)，球磨機(jī)和水泵等這些功率大而又不方便調(diào)速的機(jī)械上同步電動(dòng)機(jī)依然不可替代。而異步電動(dòng)機(jī)則廣泛運(yùn)用于各種大小型的機(jī)械上。通過對(duì)大量數(shù)據(jù)分析對(duì)比，根據(jù)對(duì)同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)劣比較分析算出電動(dòng)機(jī)的功率，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以及對(duì)電動(dòng)機(jī)工作環(huán)境的了解，為了滿足生產(chǎn)的目的，選擇安全的電動(dòng)機(jī)，因此，本設(shè)計(jì)選擇三相異步電動(dòng)機(jī)，選擇的型號(hào)為10:1減速的Y100L1-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，為了生產(chǎn)的安全，應(yīng)將電動(dòng)機(jī)的功率提高1.1-1.5倍。所以P×1.25=3.75kw。查表5-1機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)10:1減速的Y100L1-4型三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表5-1所示：表5-110:1減速的Y100L1-4型三相異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kw）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y100L1-4314402.22.25.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，而打滑和疲勞壞這兩點(diǎn)賦予了帶傳動(dòng)不同于鏈傳動(dòng)的地方，因?yàn)榇蚧推谄圃捹x予了帶傳動(dòng)過載保護(hù)的作用。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在不打滑的條件下，帶傳動(dòng)應(yīng)該具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命來(lái)保證運(yùn)轉(zhuǎn)工作的可靠性。皮帶輪與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)皮帶輪旋轉(zhuǎn)，皮帶輪帶動(dòng)皮帶運(yùn)動(dòng)，由此通過上述計(jì)算已知。傳動(dòng)比的公式：,取I=1，則5.2.1確定計(jì)算功率其中，-工作狀況系數(shù)，查表8-7,=1.4；P-皮帶輪的額定功率。5.2.2帶型的選擇帶傳動(dòng)在工業(yè)設(shè)計(jì)中被廣泛使用，以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緩沖吸震性能好而著稱。在過載保護(hù)方面遠(yuǎn)勝于鏈傳動(dòng)機(jī)其他傳動(dòng)方式。在帶傳動(dòng)中有同步帶和非同步帶兩種，同步帶是指兩帶輪之間的傳動(dòng)比為1:1的帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，非同步帶是指帶轉(zhuǎn)動(dòng)兩帶輪之間的傳動(dòng)比不為1:1的帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)而言帶傳動(dòng)的兩中心距可以較長(zhǎng)，且是一種繞行傳動(dòng)，比鏈傳動(dòng)在大型機(jī)械中的運(yùn)用要多，且費(fèi)傳動(dòng)可傳遞能量和傳遞實(shí)際物體，而鏈傳動(dòng)只能傳遞能量。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，帶傳動(dòng)按照工作原理不同帶傳動(dòng)可分為摩擦性帶傳動(dòng)和嚙合型帶傳動(dòng)兩種。這兩種帶傳動(dòng)即組成帶傳動(dòng)的所有類型。摩擦型帶傳動(dòng)可分為平帶傳動(dòng)，圓帶傳動(dòng)，v帶傳動(dòng)，多挈帶傳動(dòng)。平帶傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)速度較低，因?yàn)槠綆鲃?dòng)時(shí)帶和帶輪間的摩擦力較小，而且需要較大的預(yù)緊力才能保證帶傳動(dòng)工作的正常運(yùn)行。平帶、圓帶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平帶傳動(dòng)效率高，常在中心距較大的情況下使用。圓帶多用于小功率傳動(dòng)。V帶傳動(dòng)時(shí)帶傳動(dòng)中最常使用的方法，以其工作效率高而著稱。V帶的橫截面形狀為等腰梯形，對(duì)應(yīng)帶輪上有相應(yīng)的輪槽。輪槽和帶的兩側(cè)面相配合，而槽底與帶間應(yīng)保留間隙，因?yàn)榈酌娌皇菐鲃?dòng)的工作部分。兩槽面的摩擦可提供給帶傳動(dòng)更大的摩擦力，使其具有更大的工作能力。通過我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的查閱，我了解到大多數(shù)v帶已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。因?yàn)橐陨线@些特點(diǎn)使v帶得到了最廣泛的應(yīng)用。多楔帶兼具了v帶和平帶的特點(diǎn)，平帶的柔性，v帶的大摩擦力這兩者被多楔帶所綜合，還創(chuàng)新的解決了V帶的缺點(diǎn)。所以多楔帶多用于傳遞功率較大且結(jié)構(gòu)緊湊的場(chǎng)合，但多楔帶的制造成本要高于其他幾種帶型，所以在不重要的場(chǎng)合一般不用這種多挈帶傳動(dòng)來(lái)作為傳動(dòng)組件。嚙合型帶傳動(dòng)通過帶傳動(dòng)表面上等距分布的齒和相對(duì)用的輪槽配合來(lái)傳遞功率，這使得嚙合型帶傳動(dòng)成為一種與摩擦性帶傳動(dòng)不同的帶傳動(dòng)，它的效率更高但卻減少了緩沖吸震的能力，它的類型與鏈傳動(dòng)相類似，但在傳動(dòng)緩沖上要優(yōu)于鏈傳動(dòng)，摩擦性帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)比不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，嚙合型帶傳動(dòng)很好的解決了這一點(diǎn)。但這種傳動(dòng)方式對(duì)工作場(chǎng)合的要求更高，尺寸穩(wěn)定性，中心距同樣是嚙合型帶傳動(dòng)要求的重點(diǎn)，在使用這種帶傳動(dòng)時(shí)我們應(yīng)該注意它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)使用這種嚙合型帶傳動(dòng)。在摩擦型帶傳動(dòng)中v帶傳動(dòng)是最常用的一種，V帶分為普通V帶和窄V帶兩種。普通V帶具有對(duì)稱的梯形橫截面，普通V帶與窄V帶在結(jié)構(gòu)上相似，但窄V帶的寬度更低，雖然在寬度上較窄，但窄V帶的抗拉體承載能力更大，使之在傳遞能力上要好于普通V帶，所以窄V帶適用于傳遞功率大又要求外形尺寸較小的場(chǎng)合。通過以上對(duì)傳動(dòng)帶的了解，本設(shè)計(jì)針刺機(jī)在工作的時(shí)候會(huì)受到比較大的載荷變動(dòng)和脈動(dòng)循環(huán)，所受到的載荷可以大致分為兩種，即脈動(dòng)載荷和沖擊載荷，由于這些原因，導(dǎo)致傳動(dòng)時(shí)，皮帶輪和飛輪傳動(dòng)較大，這就導(dǎo)致在設(shè)計(jì)的時(shí)候，傳動(dòng)軸之間的距離也要適當(dāng)遠(yuǎn)一些，另外，針刺機(jī)的工作環(huán)境比較差，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的磨損比較大，又受到多種力的影響，這樣對(duì)傳動(dòng)部件及整個(gè)系統(tǒng)的損耗就會(huì)比較大。綜合以上所有原因，在本設(shè)計(jì)中選用傳動(dòng)帶進(jìn)行傳動(dòng)。用皮帶進(jìn)行傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)有：傳動(dòng)帶具有一定的彈性，能夠?qū)ζ扑闄C(jī)工作過程中所受到的力進(jìn)行一定緩沖和吸收，能夠使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)更加的平穩(wěn)，避免針刺機(jī)受到?jīng)_擊破壞，也達(dá)到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的，皮帶傳動(dòng)在受到摩擦阻力比較大時(shí)，皮帶會(huì)在皮帶輪上打滑，通過這種方式也可以對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)起到過載保護(hù)的作用，也可以用中心距較大的傳動(dòng)節(jié)省制造加工成本，并且?guī)鲃?dòng)對(duì)安裝精度要求較高，適合在紡織行業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)。V帶選型圖如圖5-1所示:圖5-1普通V帶選型圖通過計(jì)算功率和電動(dòng)機(jī)小帶輪的轉(zhuǎn)速n=200r/min查機(jī)械設(shè)計(jì)第九版表8-8(即文中),選擇B型V帶進(jìn)行傳動(dòng)。5.2.3計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)直徑選取小帶輪的直徑查圖5-1可以查出小帶輪推薦直徑為100-215mm,查機(jī)械設(shè)計(jì)第九版表8-8初選小帶輪的直徑=150mm.則=1×150=150mm查機(jī)械設(shè)計(jì)第九版表8-8選取大帶輪直徑=150mm.驗(yàn)算帶速V查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，當(dāng)皮帶傳動(dòng)功率一定時(shí)，可以提高速度，這樣就可以減少傳動(dòng)帶的有效壓力和相應(yīng)的減少帶根數(shù)或V帶的橫截面面積，減小皮帶傳動(dòng)的整體尺寸，同時(shí)提高了V帶的離心應(yīng)力，增加單位時(shí)間周期，但不利于提高傳動(dòng)帶的疲勞強(qiáng)度和壽命。減少皮帶速度的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的對(duì)面。。由此可見，帶速不宜過高或過低，一般推薦V=3-23m/s。最高帶速＜30m/s。傳動(dòng)帶的帶速一般介于5-25m/s之間，因此本設(shè)計(jì)計(jì)算出的帶速V=11.3m/s在此范圍內(nèi)，此帶速符合設(shè)計(jì)要求。5.2.4計(jì)算中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度計(jì)算中心距a根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知帶傳動(dòng)的中心距與帶輪包角有關(guān)，可增加帶輪包角，減少單位時(shí)間內(nèi)行程距離，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，改善帶輪的中心地帶，但如果距離太大，波動(dòng)性增加帶，傳動(dòng)帶的穩(wěn)定性降低，而總大小的帶距太小，則各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。一般初選帶傳動(dòng)的中心距為：即0.7×（150+150）≦≦2×（150+150）210≦≦600初選=500mm計(jì)算相應(yīng)的帶長(zhǎng)L（3）確定長(zhǎng)度根據(jù)L的長(zhǎng)度和V帶的型號(hào)，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，則取值=1500mm。確定實(shí)際中心距a=514.5mm(5)驗(yàn)算小帶輪上包角所以符合包角要求。5.2.5確定帶的根數(shù)Z=:單根V帶額定功率。：?jiǎn)胃鵙帶基本功率增量。：包角系數(shù)。：長(zhǎng)度系數(shù)。查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4a,取值=7.04查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4b,取值=0.83查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-5,取值=0.95查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2,取值=1.04查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-7,取值=1.4則：==4取Z=4，即帶的根數(shù)為4根。5.2.6確定帶的預(yù)緊力預(yù)緊力的計(jì)算，皮帶驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，合理的緊固力使皮帶驅(qū)動(dòng)的工作能力可以保證皮帶特定的疲勞強(qiáng)度和壽命，確保了。預(yù)圧載荷太大，所以皮帶穿著應(yīng)力增加，皮帶的壽命短。預(yù)圧力太小，傳輸容量的力的大小和皮帶輪強(qiáng)度計(jì)算和皮帶輪軸承的壽命計(jì)算的基礎(chǔ)預(yù)緊力的計(jì)算?，F(xiàn)有的v皮帶傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)理論計(jì)算式的預(yù)載荷不足，予圧值小，高速公路上，小小的，更多的比。在本文中，預(yù)圧力的準(zhǔn)確的計(jì)算式賜予，高速v皮帶驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算的理論為提供依據(jù)。查表機(jī)械原理表8-3,得V帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量q=0.2=550.16N5.2.7計(jì)算V帶對(duì)軸的壓力計(jì)算軸上壓力的目的是為了選取軸承，通過計(jì)算選取的軸承更具有可靠性和耐用性，軸上的壓力最終需要通過軸承傳遞到軸承座上，軸承受力情況是選擇軸承型號(hào)、計(jì)算軸承壽命的重要參數(shù)之一。軸上壓力的大小，影響軸承使用的情況，從而產(chǎn)生對(duì)帶傳動(dòng)的影響。（為小帶輪的包角）5.2.8主要設(shè)計(jì)結(jié)論選用B型普通v帶4根，帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度1471mm,中心距控制在500-550之間，帶輪的基準(zhǔn)直徑,。5.3主軸設(shè)計(jì)對(duì)于針刺機(jī)的研究，它是一個(gè)兩端對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，兩根軸相對(duì)布置，中間用聯(lián)軸器連接，兩軸的左右兩端由軸承進(jìn)行支撐，這個(gè)轉(zhuǎn)軸起到一個(gè)傳遞扭矩的作用，對(duì)于主軸的設(shè)計(jì)，首先可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要先按照確定的直徑，并使其滿足強(qiáng)度和剛度的要求，在滿足要求的前提下，也要滿足便與生產(chǎn)加工，節(jié)約成本提高軸的可靠性等要求。5.3.1主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸是組成針刺機(jī)機(jī)的重要零部件之一。一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)零件，都必須裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞，同時(shí)它又通過軸承和機(jī)架進(jìn)行連接，由此形成一個(gè)以軸為基準(zhǔn)的組合體--軸系部件。主軸工作時(shí)輸入?yún)?shù)的確定：一般V型帶的傳動(dòng)效率為0.92--0.97，這里取值η=0.95.則軸的輸入功率為：=4.2×0.95=3.99kw軸的輸入轉(zhuǎn)矩為：=264614.5計(jì)算軸的最小直徑其中，A：與軸材料有關(guān)的系數(shù)，取值A(chǔ)=110.P:傳遞功率。n：軸的轉(zhuǎn)速。=31.5mm在右邊軸的軸端位置，安裝有帶輪，因此偏心軸上存在鍵槽，由于鍵槽的存在，會(huì)在一定程度上降低軸的強(qiáng)度，如果為單鍵，則軸的直徑應(yīng)增大百分之五左右，若為雙鍵，軸的直徑應(yīng)增大百分之十左右，此處，按照設(shè)計(jì)要求，選擇單鍵就滿足要求，則軸的最小直徑為d=35mm。5.3.2軸的各段長(zhǎng)度及直徑主軸分為兩軸用聯(lián)軸器連接，左右兩軸結(jié)構(gòu)對(duì)稱，尺寸相同。即軸段與軸承配合，此時(shí)軸段的長(zhǎng)度為mm軸段mm軸段與偏心軸承配合，充當(dāng)偏心輪使用。此時(shí)mm軸段充當(dāng)配重塊使用，此時(shí)mm軸段與聯(lián)軸器配合，此時(shí)mm一般軸肩高h(yuǎn)確定經(jīng)驗(yàn)公式為：h≥0.07d。段充當(dāng)配重塊使用，故此處軸肩不采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。故左右兩軸結(jié)構(gòu)示意如圖5-2綜上所述左邊軸長(zhǎng)等于右邊軸軸長(zhǎng)圖5-2主軸結(jié)構(gòu)示意圖5.4軸承的選擇要求和設(shè)計(jì)使用壽命針刺機(jī)主軸上面裝有一對(duì)軸承，在機(jī)械設(shè)計(jì)中我們通常將滾動(dòng)軸承安裝在軸與箱體之間，由箱體與軸承外圈相配合，這里箱體與軸承結(jié)合的部位充當(dāng)軸承座的作用。在這里我們通常將之稱為機(jī)架軸承。在此處機(jī)架軸承不需要安轉(zhuǎn)軸承座即可正常工作。這對(duì)軸承同時(shí)也是針刺機(jī)重要的零部件之一。通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中手冊(cè)的理解，我了解到軸承是各類機(jī)械裝備在運(yùn)轉(zhuǎn)中的重要基礎(chǔ)零部件，它的機(jī)械精度、使用性能、工作壽命和機(jī)械可靠性對(duì)機(jī)械的精確可靠運(yùn)轉(zhuǎn)起著決定性的作用。在機(jī)械零件中，軸承屬于高精密度產(chǎn)品，不僅需要靠數(shù)學(xué)、物理等諸多領(lǐng)域的理論計(jì)算的綜合支持，而且需要在金屬材料學(xué)、熱處理技術(shù)、超精密加工和電子測(cè)量技術(shù)、CNC數(shù)控技術(shù)和行之有效的數(shù)值分析方法及計(jì)算仿形功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)技術(shù)等諸多理論，操作，運(yùn)用學(xué)科為之服務(wù)，因此軸承的科技水平又是一個(gè)國(guó)家科技實(shí)力的綜合體現(xiàn)。在這里為了針刺機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅要求軸承的制造質(zhì)量要好。而且，針刺機(jī)的軸承選擇必須要符合使用要求，軸承的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須準(zhǔn)確合理，軸承的裝配和使用必須符合國(guó)家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。軸承類型軸承是機(jī)械常用零件之一，一般裝在軸上，保證軸的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。軸承包括滾動(dòng)體，保持架，內(nèi)圈，外圈等。大多數(shù)軸承都為標(biāo)準(zhǔn)件，在機(jī)械設(shè)計(jì)中軸承被分為兩大類，滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承是指在內(nèi)圈和外圈間沒有滾動(dòng)體的軸承，而滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈和外圈之間存在保持架。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，大多數(shù)軸承已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)件，可以根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際需要查表選用?；瑒?dòng)軸承滑動(dòng)軸承是機(jī)械設(shè)計(jì)中的一大類，在實(shí)際機(jī)械中起著不可或缺的作用，特別是在大型重載荷的機(jī)械中，滑動(dòng)軸承在其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)越性使它被廣泛運(yùn)用。它的類型很多，根據(jù)受力方向不同可分為徑向軸承和止推軸承。根據(jù)滑動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)不同可分為流體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，非液體潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承，自潤(rùn)滑軸承。滑動(dòng)軸承是一種在使用時(shí)一般加裝軸承座使其承受力的能力更強(qiáng)，在實(shí)際加工中滑動(dòng)軸承對(duì)加工精度的要求更高，一般需達(dá)到5級(jí)甚至更高。這就要求在滑動(dòng)軸承加工時(shí)需要對(duì)其內(nèi)外表面有更好的設(shè)計(jì)要求，一般剖分式軸承比整體式軸承的要求低。但剖分式滑動(dòng)軸承具有更簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)，更已安裝?；瑒?dòng)軸承的主要失效形式是磨損和膠合。這是因?yàn)榛瑒?dòng)軸承的承載能力大，在受載情況下，軸承的內(nèi)外圈表面受載荷較大會(huì)產(chǎn)生大量的熱，在高速條件下，軸承散熱不良，主要承載載荷的部分便會(huì)出現(xiàn)磨損和膠合，使軸承失效。滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承同樣也是機(jī)械設(shè)計(jì)中被重要介紹的零件，它依靠滾動(dòng)體實(shí)現(xiàn)內(nèi)外圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，與滑動(dòng)軸承不同是的是滾動(dòng)軸承大多數(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。常用滾動(dòng)軸承可分為調(diào)心球軸承；調(diào)心滾子軸承，推力調(diào)心滾子軸承；圓錐滾子軸承；推力球軸承，雙向推力球軸承；深溝球軸承；角接觸球軸承；外圈無(wú)檔邊的圓柱滾子軸承，內(nèi)圈無(wú)檔邊的圓柱滾子軸承，內(nèi)圈有檔邊的圓柱滾子軸承；滾針軸承等。這些滾動(dòng)軸承被廣泛運(yùn)用于高精尖技術(shù)領(lǐng)域，大小型工業(yè)化生產(chǎn)和我們的日常生活中。在這些類型的滾動(dòng)軸承中，以深溝球軸承，圓錐滾子軸承和角接觸球軸承應(yīng)用最為廣泛，對(duì)于日常的工業(yè)生產(chǎn)和簡(jiǎn)單的軸系部件中，這三類軸承已經(jīng)可以基本滿足我們對(duì)軸承的要求。當(dāng)基本軸承不能滿足我們對(duì)軸系部件的要求時(shí)，可以根據(jù)需要采取軸承組合式安裝的方法。如向心軸承和退力軸承的組合就可以合理分配軸向力和徑向力對(duì)周造成的影響。對(duì)于軸承而言，軸承轉(zhuǎn)速也是一個(gè)值得注意的方面，在軸承高速工作時(shí)，球軸承要比滾子軸承具有更高的工作轉(zhuǎn)速，而滾子軸承則具有比滾針軸承更高的轉(zhuǎn)速。小號(hào)軸承要比大號(hào)軸承具有更快的轉(zhuǎn)速，因?yàn)閷挾仍叫〉妮S承在工作時(shí)受到的摩擦力更小。使用良好的材料也可以提高軸承的轉(zhuǎn)速。合理的潤(rùn)滑方式也是提高軸承工作轉(zhuǎn)速的辦法之一。在這次設(shè)計(jì)中，我考慮到針刺機(jī)作為紡織機(jī)械的一種，在參考了大量的圖庫(kù)和文獻(xiàn)資料后，我覺得采用滾動(dòng)軸承的的設(shè)計(jì)比較合理，因?yàn)樵卺槾虣C(jī)設(shè)計(jì)中，針刺頻率不高但存在由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的一些微小的震動(dòng)。這時(shí)就需要在軸兩端安裝軸承來(lái)支撐軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)的軸承需要具備以下的特點(diǎn)：能主要承受徑向載荷的特點(diǎn)。在經(jīng)濟(jì)性上分析還要價(jià)格便宜。制造公益性上講應(yīng)該制造簡(jiǎn)單，方便替換。綜合以上對(duì)軸承的了解和概述，現(xiàn)選擇的軸承如下表5-2所示：表5-2所選軸承類型表所選軸承型號(hào)dDB深溝球軸承6007356214當(dāng)量動(dòng)載荷為：滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算：Lh=式中Lh:基本額定壽命(h)n:軸承轉(zhuǎn)速C:基本額定動(dòng)載荷(N)C=16.2kNε:指數(shù)對(duì)球軸承ε=3L的壽命為：L==8263.4hLh≧8000h因此，軸承選擇合適。5.5偏心軸承的選用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用曲軸作為偏心機(jī)構(gòu)來(lái)完成針刺機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，但曲軸制造麻煩，精度誤差大。在對(duì)曲軸的研究中我意外發(fā)現(xiàn)了偏心軸承這種可簡(jiǎn)便制造和安裝零件。故采用偏心軸承替代曲軸作為偏心機(jī)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供偏心距。偏心軸承是一種非常用的軸承類型，雖然并不為大多數(shù)人所熟知，但卻在減速機(jī),石油化工.紡織,冶金,礦山.鋼廠等等機(jī)械或行業(yè)應(yīng)用廣泛。通過對(duì)行業(yè)選型標(biāo)準(zhǔn)的查詢，與普通軸承相同是偏心軸承同樣包括外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體花籃、滾動(dòng)體等。偏心軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，在不需要偏心軸的情況下輕易就能實(shí)現(xiàn)偏心功能，降低了偏心機(jī)構(gòu)的制造成本。與此同時(shí)在裝配和維修更換時(shí)也具有曲軸所不具有的便捷功能。偏心軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，使偏心機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，同時(shí)使偏心機(jī)構(gòu)的機(jī)械加工省工、省時(shí)、裝配容易。在偏心軸承設(shè)計(jì)中我參考了南京哈寧軸承有限公司生產(chǎn)的全系列偏心軸承的型號(hào)資料，在選用軸承的過程中我通過對(duì)偏心量和偏心距不同的選取最終確定出軸承外形和所需要的偏心量。所以在本次設(shè)計(jì)中我們選用偏心量為22mm偏心軸承作為本次設(shè)計(jì)選用的偏心軸承替代偏心輪，以此來(lái)簡(jiǎn)便機(jī)械結(jié)構(gòu)。5.6聯(lián)軸器的選用通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的查閱，我了解到目前我們常用的聯(lián)軸器大多已處于標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，在機(jī)械設(shè)計(jì)中通常我們只需要正確選擇聯(lián)軸器的類型、確定聯(lián)軸器的型號(hào)及尺寸。在必要時(shí)，應(yīng)該對(duì)其易受損的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行負(fù)荷能力的校核計(jì)算。在兩軸間轉(zhuǎn)速較高時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算聯(lián)軸器外緣的離心拉應(yīng)力和彈性元件的受力變形，同時(shí)進(jìn)行平衡檢驗(yàn)等。所以在選擇聯(lián)軸器類型時(shí)，應(yīng)考慮：聯(lián)軸器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)，對(duì)緩沖、減振功能的要求以及是否可能發(fā)生共振等。在制造和裝配中由于存在不可避免的誤差、被連接的兩軸在受載荷和受熱變形時(shí)存在會(huì)產(chǎn)生兩軸線位置發(fā)生偏移。被允許使用的外形尺寸和安裝方法，在裝配、調(diào)整和維修時(shí)所必需的操作空間。在面向大型聯(lián)軸器時(shí)，應(yīng)能在軸不需作軸向移動(dòng)的條件下實(shí)現(xiàn)自由裝拆。此外，還應(yīng)考慮聯(lián)軸器的工作環(huán)境、使用壽命以及潤(rùn)滑和密封以及經(jīng)濟(jì)性等外在條件，再參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中對(duì)各類聯(lián)軸器特性的描述，在眾多聯(lián)軸器中選擇一種合用的類型。在本次設(shè)計(jì)中針刺機(jī)的轉(zhuǎn)矩變化不大，兩軸之間沒有太大的位移和沖擊，故采用凸緣聯(lián)軸器。根據(jù)聯(lián)軸器與之配合的軸段直徑，選擇YL14作為本次設(shè)計(jì)使用的聯(lián)軸器。載荷計(jì)算公稱轉(zhuǎn)矩：故計(jì)算轉(zhuǎn)矩：由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表17-2得[T]=因?yàn)樗詾楸敬吾槾虣C(jī)設(shè)計(jì)選取的聯(lián)軸器符合設(shè)計(jì)要求。5.7鍵強(qiáng)度計(jì)算查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1可選擇鍵的尺寸為：b×l×h=14×25×9則該鍵的強(qiáng)度條件：查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表6-2取=110MPa因此，鍵的選擇合理。5.8機(jī)架的設(shè)計(jì)針刺機(jī)機(jī)架是整個(gè)針刺機(jī)零部件的安裝基礎(chǔ)。它在工作中承受很大的沖