⑴ 布線裝置的相關資料
概述
由於當今世界發展迅速，生活節奏日益增快。為了保持社會發展速度，更好的服務於人類，必須解放更多的生產力。實現社會的機械化、自動化是現在最好的解決方法，機械化、自動化應該是各個行業的全社會的機械化和自動化。布線裝置就是為了使紡織類企業實現線軸卷線的機械化和自動化而設計的一種裝置。
布線裝置是一種機械自動化的機器。它能在線軸卷線時使得纖維在線軸上均勻縝密的卷繞。
一、分析布線裝置應具有的功能
1、布線裝置需實現的功能
布線裝置的總功能應使纖維最大可能地在線軸寬度上均勻的卷繞。並使一根纖維按一定的規律的均勻的在線軸上卷繞。
裝置的功能應具有使卷繞在線軸上纖維美觀、縝密、結實。
2、布線裝置的功能分析
主要功能
應是線軸的外表面總是和布線裝置的空間無限接近，而不依賴於實際的線軸直徑。
纖維以近似常數的速度 在X方向上引導，纖維繞至線軸兩端時布線運動必須換向，此時制動和加速運動必須盡可能的小。
控制功能
控制功能是機械裝置實現自動化的靈魂，布線裝置的控制功能應該實現布線運動的連續和自動循環。控制可分為機械控制和人工控制，當兩者以有機的結合在一起時布線裝置才能正常、連續的工作。
以上功能相互配合，共同實現布線裝置的總功能。
二、裝置功能原理的設計
一部機器的質量基本上決定於設計的質量。製造過程對機器質量所起的作用，本質上就在於實現設計時所規定的質量。因此，機器的設計階段是決定機器好壞的關鍵。功能原理設計的重點在於提出創新構思，它是對產品的成敗起決定性的作用的工作。一個好的功能原理設計應該既有創新構思，又應同時考慮其市場競爭潛力。因為脫離市場需求的盲目創新是沒有意義的。
1、線軸的外表面總是和布線裝置的空間無限接近，而不依賴於實際的線軸直徑。此功能可分解成
1）、發生豎直軌跡的子功能。
2）、豎直軌跡生成時，於其它機構相配合的控制子功能。
實現子功能的機構選擇
（1）、曲柄滑塊機構。如圖1 a、b所示，a圖為無偏距的對心曲柄滑塊機構，b圖為具有偏距e的偏置曲柄滑塊機構。優點結構簡單、製造方便、容易達到設計要求。但不易實現自動化需要人工控制。
（2）、直動滑桿機構。如圖2所示，它是一個四桿機構。優點容易得到精確的直線軌跡，製造簡單。但動力提供不方便，同時也不容易實現自動化。
（3）、橢圓機構。如圖3所示，所生成的軌跡近似於直線。優點結構簡單、製造方便、容易控制，可實現自動化。但形成的直線軌跡不太精確。
（4）、凸輪直動推桿機構。如圖4 a、b所示，a圖為對心盤狀直動推桿機構，b圖為偏心為e的盤狀凸輪直動推桿機構。優點機構簡單、動力提供方便。但製造困難，成本較高。
豎直軌跡生成的控制機構
在以上4種實現豎直軌跡的機構中易實現自動化的只有3、4兩種機構，但由於4機構的凸輪機構的外輪廓設計復雜，凸輪製造生產困難。3機構形成的軌跡不太精確。綜合考慮，我選擇3機構的原理來實現此功能。
3機構的優化設計如右圖所示1桿的向
下運動由線軸的推力來實現，復位由彈簧5
的彈力來實現。4構件採用輪子而不用滑塊
是為了盡可能的減少摩擦力，彈簧5提供的
能量能使1構件完全的回到原來的位置。彈
簧5的選擇應是1構件在原位置時使彈簧5有一定的壓縮量，但這個壓縮量不宜過大。
1構件依靠線軸提供的推力向下運動，其頂端可
設計如右圖所示，兩個滾子中間由一根伸出來的細針，
針的頂端有一小孔可使纖維通過，細針要有大的剛度
不能受力彎曲，長度應略低於滾子。由於纖維有彈性，
根據經驗h可取4mm。滾子的直徑也不宜過大，由於
滾子直接與纖維接觸，並且兩者之間存在力的作用，
所以滾子的材料用合成的高分子有機物或橡膠比較好。
滾子的表面粗糙度要低，表面必須光滑。否則會使線
軸卷繞的纖維斷裂，對產品的有很大的影響。
2、纖維以近似常數的速度 在X方向上引導，纖維繞至線軸兩端時布線運動必須換向，此時制動和加速運動必須盡可能的小。
軌跡生成機構的選擇
（1）、圓柱凸輪機構。如圖5所示，它是一個移動從動件圓柱凸輪機構，它可實現將回轉運動轉換為按一定規律進行的大行程往復運動。優點運動規律穩定，換向時波動小。但製造生產困難。
（2）、凸輪機構與搖桿滑塊機構的組合。如圖6所示，它是擺動從動件盤狀凸輪機構與搖桿滑塊機構的組合。優點結構簡單，成本叫上一種較低。但動力提供不易。
為使機構最簡單，傳動鏈最短。從原動件到執行件之間，機構數量應盡量的少，從主動件到從動件的運動鏈應盡可能短，運動副數目要盡量少，這樣不僅可以減少製造和裝配的困難，減輕質量、縮小尺寸、降低 成本，而且還可以減少機構的積累運動誤差，提高機器的效率和工作的可靠性。
使機構有盡可能好的動力性能。在x方向上的運動應該使高速的，所以在這個機構中，為了使動載荷最小，選用機構時要盡量的使其對稱。對機構或回轉構件進行平衡，使其質量分布合理，對於傳動力的機構則要盡量增大機構的傳動角，以防止機構自鎖，增大機器的傳動效率，減少原動機的功率及其損耗。
綜合以上因素，選擇移動從動件圓柱凸輪機構。
圓柱凸輪的設計
已知運動速度 線軸寬度b
圓柱凸輪的長度L應稍大於線軸寬度b，根據經驗取L=b+20 mm
圓柱凸輪的輪槽直徑d，根據物理關系，建立以下等式
經過化簡得圓柱圖輪的輪槽的直徑
圓柱凸輪的旋轉頻率 f1與f相同，故可算得圓柱凸輪的轉速
由此可以設計出圓柱凸輪的結構，但圓柱凸輪輪槽的輪廓曲線十分復雜，必須經過大量的計算才可以設計出符合機構運動軌跡的輪廓曲線。
凸輪機構是整個布線裝置的原動件，必須由外界提供動力。根據圓柱凸輪的轉速來選擇電動機的型號，如果沒有相匹配的電動機，則需要為此專門設計一款減速器或通過合適鏈輪、V帶輪的傳動比來實現圓柱凸輪的旋轉。
3、控制功能原理的實現簡述
機構3由機構本身存在彈簧，可以實現機械控制，不再需要人為地控制或加電子控制。
圓柱凸輪機構使原動件，與減速器連接或直接與電動機相連。它的控制可有電動機的控制來實現。電動機的控制只需在電動機電路中接入控制電路即可實現，在這里我們選擇電動機連續運轉的互鎖控制電路。
三、實現產品的實用化、商業化
在世界性的經濟競爭中，真正的戰場使市場，要佔領市場就要有具有競爭力的產品，有競爭力的產品是在幾個方面體現的。首先是產品功能原理的新穎性，這是競爭的核心因素。其次是產品技術性能的先進性，優良的技術性能是產品競爭力的基礎要素。為適應市場需求，迎合顧客心理，提高產品的吸引力，還必須具備產品的競爭力的心理要素。布線裝置是面向紡織類企業的產品，功能原理並不是很新穎，但結構簡單、控制方便、外觀美觀、噪音小，同時滿足生產要求。
布線裝置是為了解決紡織類企業生產線軸而設計的。它能使企業減少人力的浪費，提高生產效率。單個的布線裝置對大型化企業的生產來說，起不到什麼有利的地方。但當布線裝置成組的出現在現在紡織類工廠里時，不僅可以節省人力和財力同時還可以提高效率。成組的布線裝置是5個、10個或20個布線裝置由一個電動機通過聯軸器來提供動力在同一生產線同時作業的機器。
四、裝配
裝配是每一個機構和機器都需要的進行的，裝配精度的高低直接影響著機構和機器的工作效率，甚至是使機構和機器不能正常工作。
布線裝置是一種比較精密的機構，它的裝配要有較高的精度。尤其是滾子和細針的安裝不能有任何的誤差，否則線軸卷繞的纖維會有誤差，從而影響產品的質量。
總裝配示意圖見附錄
小結
機械工業的生產水平是一個國家現代化建設水平的主要標志之一。人們所以要廣泛使用機器是由於機器既能承擔人力所不能或不便進行的工作，又能較人工生產改進的質量，能夠大大提高勞動生產率和改善勞動條件。同時，不論是集中進行的大量生產還是多品種、小批量生產，都只有使用機器才便於實現產品的標准化、系列化和通用化，實現產品的高度機械化、電氣化和自動化。因此，布線裝置就是為了紡織類企業的機械化和自動化而設計的。
參考文獻
機械原理第七版 高等教育出版社 主編 孫恆 陳作模
機械設計第八版 高等教育出版社 主編 濮良貴 紀名剛
機械設計學第三版 機械工業出版社 主編 高志 陳祝林
附錄 圖請於新疆農業大學 2#233 聯系