经编机梳栉摆动机构的运动设计

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On Designing the Movement of the Guide Bar Swinging Mechanism ona Warp-knitting MachineAbstract：Based 01 a high～speed warP-knitting lilachine with two guide bars this paper analyzed therequirements 0I1 the nlovenlent mode and size ot、the guide bars and their re1ationship with the lappingprocess.The principle of realizing the designed lnvelne!It by USing multi-stage serial planar linkage wasstudied.By using a practicaI example.the designing procoss was explained and the movement results of theguide bar swinging mechanisln Were analyzedKey words：warp-kniting machine；guide bar，linkage经编机中的梳栉通过其上的导纱针将纱线引导向织针针H，实现经编编织过程中的垫纱工艺。导纱针和织针之间须有相对运动才能完成垫纱。-般有两种相对运动形式，- 是梳栉运动，织针在垫纱过程中静止不动，也称这种方式为梳栉对织针主动垫纱；二是梳栉静止不动，织针在垫纱过程中主动沿排布的导纱针针孔轨迹运动，也称这种方式为梳栉对织针被动垫纱。

当梳栉数较少时，梳栉的质量和转动惯量均较小，-般采取第-种方式，这样的结构更利于整机高速，通常称这类经编机为高速机，如少梳栉拉舍尔单针床经编机 (少梳栉RS系列)。少梳栉特里科单针床经编机 (KS系列)等，在多轴向、双轴向经编机中，梳栉数-般为 2～4把，也采用这种方案。

多梳栉经编机中，由于梳栉数多，梳栉质量和转动惯量作者简介：曹清林，男，1963年生，教授，研究方向为纺织机械。

基金项 目：2011年江苏势技创新与成果转化 (重大科技成果转化)项目风电用碳纤，玻纤轴向经编系列装备的研发与产业化”(BA201 1053)；2012年江苏省高衅研成果产业化推进项目高性能拉含尔系列经编机动态优化设计及产业化”(JHB2012-64)。

60 I纺织导报 China Textile Leader-201 3 No.2大，花梳横移运动过程中不适宜沿机前、机后方向运动等原因，-般采用第二种方式。这时织针的运动除了原先自身的上下运动外，将第-种方式中梳栉须沿机前、机后方向的运动叠加到织针的运动中，-般在多梳栉经编机中将这种运动称为针床的摆动，所以，多梳栉经编机中织针的运动-般是由上下运动和针床摆动叠加而成。

对于少梳栉经编机，梳栉的主动垫纱过程，在很多情况下采取往复摆动的运动方式，其结构是：梳栉固定安装在梳栉吊架上，吊架又固定安装在摆轴上，摆轴由梳栉摆臂驱动实现往复摆动，而梳栉摆臂是多杆平面连杆机构的运动输出件。多杆平面连杆机构的主动件 (曲柄)安装在经编机的主轴上由主轴电机驱动，主动件曲柄的具体结构可以是偏心轮或曲轴。

对于少梳栉经编机，根据编织工艺分析梳栉运动要求，确定实现运动要求的多级平面连杆的结构类型，进而综合得出机构尺度是设计少梳栉经编机梳栉运动装置的基础，也是开发少梳栉经编机产品的重要-环。

已有的各类文献介绍了国内外经编机产品中梳栉运动装置的结构、运动特点及在成圈工艺中与其他成圈机件的运动配合问题，在经编机产品中设计出了这类运动装置，但大多采用国外同类产品的结构，各类研究均未涉及机构的结构。

1 运动要求图1 梳栉结构及其机构运动简图如图 1所示，7 是梳栉吊架，其上固定安装两把梳栉7-l和7-2，梳栉的末端安装导纱针，针孔分USbD HD 点。

梳栉吊架7 固定安装在D。点的摆动轴上，随摆动轴-起摆动，而D。点的摆动轴由梳栉摆臂7驱动，梳栉吊架7 、梳栉7-l和7-2、梳栉摆臂7为整体绕D 点摆动。

对于梳栉7-l上的导纱针孔D 点，其运动轨迹是以D。点为圆心，半径R的圆弧叩，为了保证梳栉7-2，1J梳栉7-1对织针有相同的垫纱深度，梳栉7-2：装时应保证D 点位于圆弧上。

如果有多把梳栉，安装时同样应使每把梳栉的导纱针孔均位于圆弧叩上。根据上述分析，整个梳栉可以简化为图中的直线D D ND。D，，且它们与梳栉摆臂7为-整体-起摆动。

如图2所示，所有梳栉对织针垫纱时，织针静止不动，由导纱针#LD，I3D：构成的圆弧扇面分别顺时针和逆时针摆动经过织针，以分别对织针进行针背垫纱和针前垫纱。用表示导纱针孔D 和D 点在圆弧叩上的弧长，为了保证可靠垫纱，导纱针针孔最汹动弧长PS2r。式中，为导纱针圆弧状针头半径，实际情况取PS2，2×(3～4)mm，导纱针在机前或机后离织针的安全距离是 3～4 mm，考虑到机前和机后，乘以系数 2。设圆弧叩的半径为R，则J[)oD- p和.DoD。的摆动范围角lf，：古，也即摆臂7的摆动角度。

前图 2 梳栉对织针垫纱位置关系针织技术应用技术K niting Technology 。。。

导纱针完成对织针垫纱后，织针下降实现套圈和脱圈，导纱针摆动到机前停歇直至下-个周期，再向机后摆动对织针进行针背垫纱。若以摆臂 7的最高摆动位置为其摆角的 0点位置，逆时针摆动方向为正方向建立图示坐标系，则可以拟定出梳栉摆动的运动要求曲线 (图 3)。在主轴转角0。～ 1范围内，梳栉从机后向机前摆动，实现对织针的针前垫纱；在主轴转角 1～ 2范围内，梳栉位于机前位置停歇；在主轴转角 2～360。范围内，梳栉从机前向机后摆动，实现对织针的针背垫纱。

图3 梳栉运动要求曲线2 实现机构的运动设计2.1 机构结构组成原理图 3所示的运动要求在机构学中属于在极限位置具有停歇的往复摆动，可以选用wATT型平面六连杆机构近似实现。如图 1所示，构件 1、2、3和 8构成初级曲柄摇杆机!fkjAoABB ，在其摇杆 3上串接第二组由构件3、4、5和 8组成的双摇杆机构 oRCCO，两组平面四连杆机构串接构成了WATT型平面六连杆机构。

如图4(a)所示，当第二组机JBoBCCo的构件 3运动至与构件 4成- 耋线时，机构处于B ㈦ C㈦ Co位置，称该机构处于外死点位置，摆杆 5摆动至最低点 C f1：1且有瞬时停歇，相应曲柄摇杆机构4o，4BB。处于Ao/4 B ：)Bo位置。

当曲柄 1由A。点逆时针转动 RI角到达A 点位置时，第二组机构口oBCCo的构件 3与构件 4再次成直线，即机构再次处于外死点位置BoB㈦ C( 2Co，摆杆 5再次摆动至最低点Cf1l：1并再次有瞬时停歇。在此期间，当曲柄 1与连杆 2重合时，即图4(b)中的 、B 位置时 (称第-组曲柄摇杆机构AoABB。的内死点位置)，摆杆 5的位置 c 为在转角 时间内摆杆 5由摆动极限位置CoC[1l )回摆的最远位置，在该位置，摇杆 3处于摆动的极限位置B ，有瞬时停歇。

由于机构处于极限位置时从动件运动速度较慢，而摆杆 5在Cnc f1：)位置附件运动时分别经过了第-组和第二组机构的极限位置，所以，在该时间内从动摆杆 5的摆动速度较慢，可以近似认为该时间内从动件运动出现停歇，摆杆5th极限位置CoC( )回摆的最大量为 ( -2)与 G之间的夹角 ，该偏离量很小，图6是具体的运动曲线。

1～应用技术 l 针织技术 Kniting TechnologyIR(a) (b)图 4 WATT型平面六连杆机构近似实现原理图 1中摆杆 5上串接由构件5、6、7和 8组成的第三组平面四连杆机构CoCDD ，该机构的作用是将位于油箱内的摆杆 5的运动较长距离传动到梳栉吊架摆动轴上，另-个作用是对摆杆 5的摆动角度大续行适当调整，以满足梳栉7-1和7-2的摆动动程大小要求。

2.2 机构尺度综合先按照停歇时间要求设计由构件1、2、3、4、5和 8构成的wATT型平面六连杆机构AoABB CCo。如图 5所示，根据机器的结构可能性选取固定支AA。、B。和 点的位置。设初级曲柄摇杆机构AoABB。的活动构件 1、2、3的长度分别为 f 、如、如，机架线A 。的长度为f8 。确定f 、12、13Nl8 的合适长度，为了使机构具有较好的运动学和动力学效果，将其设计为无偏置曲柄摇杆机构，即杆长之间满足产 尸 12： 。

当曲柄摇杆机构运动到曲柄 1和连杆 3分别重叠和拉直共线时，是机构运动的两个极限位置，也是摇杆 3的两个摆动极限位置，如图5(a)epA 。P.AoA 。，即机构的内、外死点位置。

RIR(a)图5 机构尺度综合原理62 I纺织导报 China Textile Leader.201 3 No.2图5(a)中，在内死点A 点位置附件作出给定的停歇角oA R，分别以A I：A'D点为圆心，杆长f 为半径作圆，交点为 B'a点，以A。点为圆心通过 。B'I点的圆交B点轨迹圆于B B 点，等分圆弧B 得点B )。再以B㈦点为N，O，杆长Z 为半径作圆，交构件 1轨迹圆于4。和A 两点，并设 A AoA 2 。在 0、B(1I2]点连线B (1-2]的延长线上任取-点C( 2为构件 5上的-点， C( -2]为构件 5的杆长f ，B( -2]C(，l2)为构件 4的杆长f ，并可以作出构件 5的另-个摆动极限位置 ，如图5(b)所示。

再设计第 3组平面四连杆机构CoCDD 的尺度。如图5p(b)所示，设根据 ÷ 确定了梳栉摆臂7的两个摆动极限位置fjDoD(1l：)和D ，这两个位置对应构件 5的两个运动位置C0C 和CoC )，属于平面四连杆机构中两连杆架两个对应位置的运动学问题。连接 、D 点，将机构CoCDD。

的运动位置CoCaD D。视为-N体绕D。点转动，并使DoD线与J[)。D(。-2线重合，得Nc 点新位置c 点，连接c )和点，直线C(1l2)C 的中垂线为c (1 2)在其上任泉点D(1 2)l则D ( l2)为构件7的杆长 ，C( 。)D(1l2)为构件6的杆长 。图5(b)中粗实线所示机构为设计结果。

上述设计过程的结果有无穷多解，具体设计过程还应考虑机构运动中传动角变化合理性、机器结构实现的可能性等，以选择最佳结果。

3 设计示例某-经编机共有两把梳栉，结构参数为：R 169mm，，1 mm，S3.51 mm，PS2r2×(3-4)mm3.512×12×3312.11 mm。摆臂 7的摆角范围P 。

i 4·1u。按照上述方法设计出机构尺度并对其运动分析，得到梳栉摆臂 7的摆角 的变化曲线如图6所示。在曲线中， IR96。是指两个最高点之间所对应的主动件转角，也即图4(a)中摆杆 5两次处于机JBoBCCo的外死点位置，主动曲柄 1 EhA 点位置逆时针转动NA 点位置对应的转角；在两个最高点之间有-个回摆点，过该回摆点与横坐标 平行的直线与摆角 变化曲线有两个交点，对应主动件转角 141.3。为摆臂 7的停歇时间，显然，在该时间段内从动件是近似停歇。回摆的最大量 0.53。，也即图 4中 c ：)与 G之间的夹角。

对于wATT型平面六连杆机构，要求的停歇时间 越长，从动件在近似停歇阶段的回摆最大量 就越大，停歇质量就越差∩以用相对误差 y 7t x 100%表示停歇质量，本设计示例中512.9。，其相对误差较大，这是由于停歇时