基本信息
- 项目名称：
- 经编机成圈运动装置的设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品通过研究经编成圈工艺，分析出成圈机构的类型属于多自由度速度轨迹机构，研究了这类机构的结构类型、运动分析及机构尺度综合理论和设计方法。现已具体应用到常州市润源经编运用工程技术研究中心有限公司43/1型高速经编机的研发上，机器运转良好，最高转速达到700转/分，为国内同类机型的最高转速，得到同行的高度评价，填补了国内在经编机研究领域的空白。
- 详细介绍：
- 随着技术的进步，经编机已由传统的机械产品成为光机电结合的具有很高技术含量的机电产品，附加值较高。但是，国内生产的经编机与国外同类产品在性能和价格上都存在着较大差距。分析其原因，一是经编机的运动比较复杂，相应实现机构的设计比较困难，二是运动准确性要求高，特别是高速经编机，设计和制造水平都提出了较高的技术要求。德国Karl Mayer公司在世界经编机的研制和生产方面占主导地位，其产品在世界上占到85%以上。在九十年代之前国内经编机的使用主要依靠进口，随着中国作为世界纺织品主要生产基地的建立，中国也就成为了世界经编机使用的主要市场。近几年，国内经编机生产得到较大发展，但主要是靠测绘和模仿国外产品为主，没有形成自我研发能力和具有自主知识产权的技术及产品。而外国公司一般都对自己的产品进行了专利保护，因此，国内厂家常因为仿制而侵犯专利权成为被告。另一方面，由于是仿制，所以，影响到机器的性能，比如，成圈机构中的凸轮的制造只能靠模加工，而靠模加工则很难很控制其加工的精度，特别是对于内外缘共轭凸轮的加工更是如此。 基于上述原因，本作品结合国内经编机的主要生产企业开展经编机成圈运动机理分析、实现机构优化选型和机构尺度综合，探索出一整套经编机成圈运动机构的分析和设计理论与方法，形成自主研发能力，当编织的品种和花色改变时，可以自主研发出新的机型以满足需要，彻底摆脱依靠国外产品进行测绘仿制的发展模式，在消化吸收的基础上进行创新，研发出具有自主专利技术、自主知识产权的成圈运动装置，进一步提升国内经编机的设计技术水平。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的 通过经编机成圈运动机理分析、实现机构优化选型和机构尺度综合，探索出一整套经编机成圈运动机构的设计理论与方法，形成自主研发。 作品设计的基本思路 设计成圈运动装置时，分别设计满足槽针（针芯）摆动运动要求、槽针上下运动要求和针芯相对槽针运动要求的三组机构，构成经编机的成圈装置。 作品的创新点 1. 将经编机成圈运动的槽针和针芯的运动分解为摆动、槽针上下运动和针芯相对槽针的运动三个运动，简化了设计方法和过程。 2. 探索出多自由度轨迹机构尺度综合理论与方法。根据槽针针尖、针芯针尖的逆解求出凸轮轮廓线。 3. 通过三维软件SOLIDWORKS装配出经编机成圈运动装置，生成槽针针尖的运动轨迹，检查针芯与槽针的配合情况。 作品的技术关键 1. 成圈运动机构的型选择和尺度综合。为了满足槽针和针芯的运动要求，型选择的结果为连杆凸轮组合机构，连杆机构各部分的结构尺度与槽针针尖的运动轨迹及针芯与槽针之间的相对运动有关，应根据它们之间的关系综合出连杆机构部分的尺度。 2. 凸轮机构的设计。利用离散值坐标表示运动轨迹要求上任意一点的位置，分析与凸轮轮廓线位置（点坐标）之间的对应关系，从而设计出凸轮轮廓线。 作品的主要技术指标 1.偏心轮、槽针凸轮和针芯凸轮三者之间有相位要求，分别是：偏心轮和槽针凸轮29.4度 ，偏心轮和针芯凸轮15度。 2. 机器幅宽134”，槽针机号E24，主轴最大转速700转/分。
科学性、先进性
- 对于平面连杆机构，由于连杆平面上不同点产生的连杆曲线的形状及其丰富，当需要实现某种轨迹要求时，从大量的已有曲线中找到一条合适的轨迹线并不是一件容易的事情。为了解决这一问题，产生了各种轨迹机构的尺度综合方法。利用计算机提取轨迹线的特征参数 进行轨迹机构综合，不仅提高了效率，而且，可以排除人为因素，避免了图谱法的缺点，是一种行之有效的方法。
获奖情况及鉴定结果
- 无。
作品所处阶段
- 生产阶段。
技术转让方式
- 研究成果已在常州市润源经编运用工程技术研究中心有限公司实施，已产品化，不转让。
作品可展示的形式
- 图片。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品的技术特点和优势 1. 为满足经编机成圈运动要求，机构尽可能为低副结构，组成简单成本低，只在主动部分有凸轮高副实行成圈运动要求复杂的特点。 2．首次提出速度轨迹的概念，利用两自由度平面连杆机构实行槽针针尖的运动轨迹形状要求，利用凸轮机构实行轨迹的运动速度要求。 3．对多自由度平面连杆凸轮组合机构从理论上研究出尺度综合方法并应用于经编机成圈运动机构的设计实践，实际机器运转结果表明，方法可行正确，填补了国内机构学研究和经编机设计领域的空白。 4．按照该方法研制的43/1型高速经编机，最高转速达700转/分，在国内同机型中为最高转速。 推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测 本作品的研究成果于2010年应用于常州市润源经编运用工程技术研究中心有限公司43/1型高速经编机的研制，2010年7月份样机参加了上海国际纺织展览会得到了一致好评。2010年8月份该机型正式投入生产，至今已累计销售10多台，产值2000多万元。
同类课题研究水平概述
- 德国Karl Mayer公司在经编机研发和生产方面处于世界领先位置，其产品市场占有率达到60%以上，垄断了高速、高档经编机的研发和生产技术，国内经编机生产厂家主要模仿该公司的产品和技术。通过不断努力，国内经编机的生产水平与国外产品的差距不断缩小，但仍有一定差距，具体体现在，速度只有国外同类产品的三分之二左右，产品的价格只有国外同类产品的一半左右。为了追赶国外产品的技术水平，提高我们自己经编机的速度和档次，本项目拟通过新型成圈装置，提升经编机的速度和对花型的适应性，通过创新，研制具有自主知识产权的成圈装置和经编机，走自主开发的发展路子。 Karl Mayer公司各种型号的产品，其成圈装置一直保持使用了机械式多连杆机构，共轭凸轮或偏心连杆机构驱动的结构。 经纬纺机常德纺织机械有限公司在国内经编机生产方面处于领先位置，但也主要模仿国外产品，最近开发的KS3B-180型特里科经编机，速度达1800 r/min，但该产品的成圈装置仍然沿用了机械式多连杆机构，共轭凸轮机构驱动的结构。 本作品在研究过程中与常州市相关经编机厂家进行合作，开展了现代高速经编机成圈装置的研究，从2009年开始课题“43/1型经编机槽针针芯运动凸轮连杆机构设计”，至今已开展了7项这方面的横向课题的研究工作。本作品的研究方法和成果已具体应用到常州市润源经编运用工程技术研究中心有限公司43/1型高速经编机的研发上，机器运转良好，最高转速达到700转/分，为国内同类机型的最高转速，该机型在2010年上海国际纺织展览会上引起轰动，得到同行的高度评价。本作品的研究成果在国际上处于先进水平，在国内处于领先水平，填补了国内在经编机研究领域的空白。
