擺布機構的一種優化設計方案

金 晶 郭照蘭 劉 燕

(江蘇連云港鷹游紡機有限責任公司，江蘇連云港 222062)

擺布機構的一種優化設計方案

金 晶 郭照蘭 劉 燕

(江蘇連云港鷹游紡機有限責任公司，江蘇連云港 222062)

擺布機構廣泛應用于紡織后整理設備中。此種機構主要用于將布料有序的疊放。此機構在設備中屬于一種往復運動結構，其產生的加速度不斷的變化，可以對機架部件產生不斷變化的作用力，導致整體機架的震動。本文主要通過減小力矩，進而減小設備震動和平衡往復時間來優化產品設計。

擺布機構；力矩；震動；平衡

1 設計背景

以往的擺布結構經常會引起整體機架的顫動，而且在往復的運動的過程中經常會由于時間差而導致相鄰兩次的落布長度不一致。

分析其導致的原因：

第一種震動的產生一個重要的原因就是圖中擺臂(3)的不平衡作用，導致了驅動偏心輪(1)力矩過大，因此考慮到通過合理的調整配重桿(4)的方式來減小擺臂(3)所需的驅動力矩。

第二種震動是由于運動產生的往復時間差造成的，原因是由于四桿結構的設計不合理，這種不合理主要存在于圖中標示的a、b、c、d的長度不合理所導致。

根據以上兩種情況分析，提出了兩條優化設計方案。

圖1 擺布機構示意圖

2 實施方案

筆者在做分析的時候假定驅動偏心輪做勻速的轉動，衡量是否達到平穩的依據主要是看偏心驅動輪的旋轉力矩隨時間的變化。

第一條：往復時間一致問題。由四桿機構的運行原理我們知道：如果需要擺臂的往復時間一致，則需要偏心驅動輪的極位夾角為0，需要達到這樣的條件，則需滿足的條件為：

其中的長度關系要滿足 為最長邊， 為最短邊。根據這樣的長度關系可是適當的調節b、c的長度，使之往復時間能夠一致。實際測得a=637.5、b假定為130、d=210。由此求的T4的合適連桿(2)長度為c=615.8。

第二條：擺布機構平衡問題。分析主要的不平衡因素是配重桿(4)和兩個出布羅拉(5)關于旋轉中心的不平衡造成的。在此我們假定配重桿的重量為T4，到旋轉中心距離為L4；兩個出布羅拉重量為T5，到旋轉中心距離為L5。為了盡可能達到平衡，理論上認為擺臂(3)、配重桿(4)、出布羅拉(5)的重心位置在擺臂的旋轉中心線上。實際實施中筆者取：

其中主要針對配重桿進行改變，改變配重鋼管的壁厚等方式來調整重量，最終確定了外徑 80，內徑為 50，基本滿足了平衡的要求。

3 結果對比

筆者選取了solidworks中的motion運動分析插件，進行設計的運動分析。假定偏心驅動輪是勻速運動的，轉速為15r/min。得出的運動力矩時間變化圖前后對比如右圖：

圖2 改變之前的力矩-時間變化曲線

圖3 改變之后的力矩-時間變化曲線

由以上的圖表對比，很容易看出經過調整極位夾角和合理平衡的機構，其旋轉力矩得到了很明顯的減小，完全達到了預期的效果。這對于降低整體機架的震動、穩定整體設備的運行、提升機器的整體品質有著現實的重要意義。

4 結束語

四連桿機構是一種非常常見的機械機構，此類結構通常用在往復的運動結構中。但是在高速運轉場合，或者較重的機構(如筆者優化前的案例)，如果得不到細致的研究分析和優化，往往會成為整個機器設備的一個振動源，影響整體運行。筆者通過此文，說明一種分析優化的方案，旨在減小震動、降低負載，穩定設備運行質量、提高設備品質。

Optimization Schemes of Swing - cloth Mechanism

Swing - cloth mechanism is widely used in textile finishing equipment. Such institutions are mainly used to orderly stacking fabric. This mechanism belongs to a reciprocating motion in the device structure, which produces a constant acceleration changes, the rack member can produce a changing force, resulting in the overall vibration of the rack. In this paper, by reducing the torque, thereby reducing equipment vibration and balance reciprocating time to optimize product design.

wing - cloth mechanism; torque; vibration; balance

TS190.41

A

投稿日期：2014-10-20