機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)縫紉機(jī)導(dǎo)針及緊線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目： 縫紉機(jī)導(dǎo)針及緊線機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)分析 學(xué)院： 汽車學(xué)院 專業(yè)： 班級(jí)： 設(shè)計(jì)者: 指導(dǎo)老師: 2011年6月8日 目錄1、機(jī)構(gòu)簡介（附示意簡圖）2、原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求3、設(shè)計(jì)方案及討論4、設(shè)計(jì)原理5、機(jī)構(gòu)尺寸確定及設(shè)計(jì)步驟6、分析與討論7、參考文獻(xiàn)8、心得與體會(huì) 一、 機(jī)構(gòu)示意圖：該機(jī)構(gòu)由o1軸上齒輪1驅(qū)動(dòng)齒輪2，o2軸上還固接有曲柄o2a和o2c，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)o2ab的滑塊為縫紉針桿，曲柄要干機(jī)構(gòu)o2o3dc的連桿上點(diǎn)e為緊線頭，針桿與緊線頭協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成縫紉和緊線過程。原始數(shù)據(jù)：齒輪轉(zhuǎn)數(shù) n1=200 rpm n2=260 rpm模數(shù) m 1.5 mm

2、中心距 o1o2 54 mm距離l 40mm針桿沖程 h 30mm角度 1 deg 35 2 deg 120 3 deg 145 deg 15 deg 75桿長 o2o3 38mm o3d 24mm桿長 de/dc 1.25 o2a/ab 0.25齒輪參數(shù)：壓力角=20。，齒輪高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25。桿o3d擺角范圍： 二、齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)分析a.按給定的原始數(shù)據(jù)，確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i，進(jìn)而確定齒輪的基本幾何參數(shù)，并確定齒輪機(jī)構(gòu) 的傳動(dòng)類型。b. 確定齒輪的其他參數(shù)，如變位系數(shù)x，中心距分離系數(shù)y，齒頂縮減系數(shù) 等，計(jì)算齒輪副的幾何尺寸：中心距a，齒輪分度圓直徑d，齒頂圓直徑da，

3、齒根圓直徑df 和基圓直徑db。c.計(jì)算機(jī)構(gòu)的重疊系數(shù) ，計(jì)算小齒輪齒頂圓齒厚 sa 。 因?yàn)閦1 和 z2 均為整數(shù)，所以取z1=39 ，z2=30所以： 無側(cè)隙嚙合方程：因?yàn)閦1>17, z2>17 xmin< 0, xmin< 0 ，即使齒輪采用正變位不會(huì)產(chǎn)生根切現(xiàn)象。故可取x1=1 , x2=0.69 所以中心距變動(dòng)系數(shù)齒頂縮減系數(shù)齒頂圓直徑：齒根圓直徑：基圓直徑：齒頂壓力角：重合度：齒頂圓齒厚：齒輪參數(shù)列表如下：參數(shù)齒輪1齒輪2齒數(shù) z3930變位系數(shù)x10.68中心距分高系數(shù)y1.48齒頂縮減系數(shù)0.21標(biāo)準(zhǔn)中心距a51.75實(shí)際中心距a54齒輪分度圓直徑d

4、 mm58.5 mm45 mm齒頂圓直徑da 63.86 mm49.42 mm齒根圓直徑df57.75 mm43.32 mm基圓直徑db54.98 mm42.28 mm機(jī)構(gòu)的重疊系數(shù)待添加的隱藏文字內(nèi)容31.83齒頂圓齒厚sa1.626 mm1.362 mm由上述計(jì)算可得到齒輪嚙合傳動(dòng)的重合的大于1，滿足連續(xù)傳動(dòng)要求，齒厚大于0.4m (m=1.5)，所以也滿足要求，所以設(shè)計(jì)的齒輪參數(shù)正確。三、連桿機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)分析 a.按給定的原始數(shù)據(jù)，確定機(jī)構(gòu)各桿尺寸，采用解析法計(jì)算時(shí)許列出計(jì)算過程和公式。 b.用解析法分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，列出機(jī)構(gòu)位置方程，位移分析，速度和加速度分析的運(yùn)動(dòng)方程。 c.編寫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

5、分析的計(jì)算機(jī)計(jì)算的通用源程序及原始數(shù)據(jù)文件。上機(jī)運(yùn)算，打印源程序和結(jié)果。 d.用圖解法分析機(jī)構(gòu)三個(gè)瞬時(shí)位置（輸出構(gòu)件的二個(gè)極限位置和一個(gè)任意位置）的運(yùn)動(dòng)，作出相應(yīng)機(jī)構(gòu)位置圖，速度和加速度圖。1. 用圖解法確定各桿的尺寸由題意得在滑塊的兩個(gè)極限位置處有(cd-o2c)2=o3d2+ o2o32-2o3d o2o3cos(15°+55°） (cd+o2c)2=o3d2+ o2o32-2o3d o2o3cos(75°+55°）聯(lián)立得 cd=46.9mm o2c=9.6mm de=1.25dc=58.6mme點(diǎn)位置分析：l1,l2,l3,l4,l5o2c,cd,

6、o3d,o2o3,de的長度 aoa與水平線的夾角 bo3d與水平線的夾角 ccd與o3o2的夾角 (xe,ye)e 點(diǎn)的坐標(biāo)matlab程序如下：clear;l1=9.6;l2=46.9;l3=24;l4=38;l5=58.6;b1=35;b2=120;b3=145;for i=0:0.5:360; a=i; x1=subs(-l4*sin(b3)/180*pi)+l1*cos(b3-a)/180*pi);y1=subs(l1*sin(b3-a)/180*pi)+l4*cos(b3)/180*pi);z1=subs(l12+l32+l42-l22-2*l1*l4*sin(a)/180*pi)

7、;b=subs(acos(z1/(2*l3*sqrt(x12+y12)-atan(y1/x1);x2=subs(-l1*sin(a)/180*pi)+l4);y2=subs(l1*cos(a)/180*pi);z2=subs(l12+l22+l42-l32-2*l1*l4*sin(a)/180*pi); c=subs(acos(z2/(2*l2*sqrt(x22+y22)-atan(y2/x2);xe=subs(l3*cos(b)-l4*sin(b3)/180*pi)-l5*sin(b2-b3)/180*pi-c);ye=subs(l3*sin(b)-l4*cos(b3)/180*pi)+l5

8、*cos(b2-b3)/180*pi-c); fprintf('b=%.2f,c=%.2f,xe=%.2f,ye=%.2fn',subs(b)/pi*180),subs(c)/pi*180),subs(xe),subs(ye);plot(subs(xe),subs(ye),'-');hold onend作的e的軌跡如下所示：2. 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)b點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析當(dāng)o2a和ab共線時(shí)存在兩個(gè)極限點(diǎn)。所以滑塊的行程h=2 *o2a。所以，o2a=h/2=15mm. 因?yàn)閛2a/ab=0.25 所以ab=60mm.解析法分析b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)： 用matlab分析得到b點(diǎn)位移，速度，

9、加速度圖像。其中，r為oa與水平線夾角，y,v,a分別是b點(diǎn)的位移，速度，加速度。程序如下：for i=0:540;r=i/180*pi;y=15*sin(r)-15*sqrt(15+sin(r)*sin(r); v=(15*cos(r)-15/(sin(r)2+15)(1/2)*sin(r)*cos(r)*(260*2*pi)/60);a=(-15*sin(r)-(30*cos(2*r)*(1-(cos(r)/4)2)-(15/32)*(sin(2*r)2)/(8*(1-(cos(r)/4)2)(3/2)*(260*2*pi/60)2);fprintf('y=%.2f,v=%.2f,

10、a=%.3fn',y,v,a);plot(r,y,'b-',r,v,'y-',r,a,'r-');hold on;end繪制圖形如下所示：以o2a和水平線夾角r為很坐標(biāo)，其中藍(lán)色線條為b點(diǎn)位移圖像，黃色線條為b點(diǎn)速度圖像，紅色線條為b點(diǎn)加速度圖像。3. b點(diǎn)速度加速度圖解法分析 詳見附后方格圖紙（共3頁）,通過比較解析法和圖解法的數(shù)據(jù)可知，兩種方法結(jié)果相差不大。四、分析討論這次做的是縫紉機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，總的來說，這個(gè)課程設(shè)計(jì)的綜合性還是很強(qiáng)的，和平時(shí)課堂上的內(nèi)容相互補(bǔ)充，各有側(cè)重。平時(shí)我們講課做題目都是以圖解法為基本方法，因?yàn)閳D解法簡單直觀，易于掌握，且計(jì)算量比較小。解析法比較準(zhǔn)確但是計(jì)算量是很大的，所以要借助計(jì)算機(jī)來計(jì)算，這就對(duì)編程能力有一定的要求。不過還好，只要掌握matlab簡單的用法就可以了，可以借助matlab強(qiáng)大的繪圖功能生成所需的運(yùn)動(dòng)分析圖，簡化了解析法的工作。此外，單從理論的角度而言，其綜合考查的范圍是比較廣的，包括齒輪的各種參數(shù)的計(jì)算，變位等。此外，還考察了平面連桿機(jī)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的速度加速度分析。我覺得這是一次不錯(cuò)的體驗(yàn)，吧自己所學(xué)的知識(shí)綜合起來使用，達(dá)到對(duì)已有知識(shí)