摆布机构的一种优化设计方案

金 晶 郭照兰 刘 燕

(江苏连云港鹰游纺机有限责任公司，江苏连云港 222062)

摆布机构的一种优化设计方案

金 晶 郭照兰 刘 燕

(江苏连云港鹰游纺机有限责任公司，江苏连云港 222062)

摆布机构广泛应用于纺织后整理设备中。此种机构主要用于将布料有序的叠放。此机构在设备中属于一种往复运动结构，其产生的加速度不断的变化，可以对机架部件产生不断变化的作用力，导致整体机架的震动。本文主要通过减小力矩，进而减小设备震动和平衡往复时间来优化产品设计。

摆布机构；力矩；震动；平衡

1 设计背景

以往的摆布结构经常会引起整体机架的颤动，而且在往复的运动的过程中经常会由于时间差而导致相邻两次的落布长度不一致。

分析其导致的原因：

第一种震动的产生一个重要的原因就是图中摆臂(3)的不平衡作用，导致了驱动偏心轮(1)力矩过大，因此考虑到通过合理的调整配重杆(4)的方式来减小摆臂(3)所需的驱动力矩。

第二种震动是由于运动产生的往复时间差造成的，原因是由于四杆结构的设计不合理，这种不合理主要存在于图中标示的a、b、c、d的长度不合理所导致。

根据以上两种情况分析，提出了两条优化设计方案。

图1 摆布机构示意图

2 实施方案

笔者在做分析的时候假定驱动偏心轮做匀速的转动，衡量是否达到平稳的依据主要是看偏心驱动轮的旋转力矩随时间的变化。

第一条：往复时间一致问题。由四杆机构的运行原理我们知道：如果需要摆臂的往复时间一致，则需要偏心驱动轮的极位夹角为0，需要达到这样的条件，则需满足的条件为：

其中的长度关系要满足 为最长边， 为最短边。根据这样的长度关系可是适当的调节b、c的长度，使之往复时间能够一致。实际测得a=637.5、b假定为130、d=210。由此求的T4的合适连杆(2)长度为c=615.8。

第二条：摆布机构平衡问题。分析主要的不平衡因素是配重杆(4)和两个出布罗拉(5)关于旋转中心的不平衡造成的。在此我们假定配重杆的重量为T4，到旋转中心距离为L4；两个出布罗拉重量为T5，到旋转中心距离为L5。为了尽可能达到平衡，理论上认为摆臂(3)、配重杆(4)、出布罗拉(5)的重心位置在摆臂的旋转中心线上。实际实施中笔者取：

其中主要针对配重杆进行改变，改变配重钢管的壁厚等方式来调整重量，最终确定了外径 80，内径为 50，基本满足了平衡的要求。

3 结果对比

笔者选取了solidworks中的motion运动分析插件，进行设计的运动分析。假定偏心驱动轮是匀速运动的，转速为15r/min。得出的运动力矩时间变化图前后对比如右图：

图2 改变之前的力矩-时间变化曲线

图3 改变之后的力矩-时间变化曲线

由以上的图表对比，很容易看出经过调整极位夹角和合理平衡的机构，其旋转力矩得到了很明显的减小，完全达到了预期的效果。这对于降低整体机架的震动、稳定整体设备的运行、提升机器的整体品质有着现实的重要意义。

4 结束语

四连杆机构是一种非常常见的机械机构，此类结构通常用在往复的运动结构中。但是在高速运转场合，或者较重的机构(如笔者优化前的案例)，如果得不到细致的研究分析和优化，往往会成为整个机器设备的一个振动源，影响整体运行。笔者通过此文，说明一种分析优化的方案，旨在减小震动、降低负载，稳定设备运行质量、提高设备品质。

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