機(jī)械原理課程設(shè)計縫紉機(jī)導(dǎo)針與緊線機(jī)構(gòu)

1、一、設(shè)計要求1.1設(shè)計題目縫紉機(jī)導(dǎo)針及緊線機(jī)構(gòu)設(shè)計及其運動分析該機(jī)才由O軸上齒輪1驅(qū)動齒輪2,Q軸上還周接有曲柄QA和QC。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)QAB的滑塊為縫紉機(jī)針桿，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)QQDC的連桿上點E為緊線頭，針桿與緊線頭協(xié)調(diào)動作，完成協(xié)調(diào)和緊線過程。1.3原始數(shù)據(jù).一一一P,一N1=200rmpn2=270rpm,模數(shù)m=1.5mmL=40mm針桿/中程H=38mm1=30,PPca.ot_2=120,3=150,1=10,2=75,QQ=36mmQD=28mmDE/DC=1.35,OA/AB=0.3。齒輪參數(shù)：壓力角0 衰,齒頂高系數(shù)=頂隙系數(shù)1=。25。桿QD擺角范圍：a10ct0a2二機(jī)構(gòu)設(shè)

2、計與分析2.1齒輪機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計關(guān)于齒數(shù)選擇的分析1=2 冗ni/60=20.94rad/s2=2兀應(yīng)60=28.27rad/s假設(shè)這對齒輪標(biāo)準(zhǔn)嚙合，就有0.5m*(Zi+Z)=OiQ且%*Zi=02*Z2。但解得ZI=41.36,乙=30.64均不是整數(shù)，所以重新考慮，設(shè)嚙合角k,COSk=0.5m(Z1+Z2)COS/OiQ由上式可以得到Z1/Z2=27/20,而齒數(shù)必須是整數(shù)，先假設(shè)Z1=27,Z2=20,可以解得COSk=0.6134k=52.16o如果Zi,乙更大，就只能有Zi=54,乙=40,兩者之和成倍增長，COSk等大于1,所以就只能有Zi=27,乙=20。但是這樣會造成嚙合角過

3、大，已經(jīng)超過了50,漸開線函數(shù)表都查不到其inv值，所以只能在20到40的范圍內(nèi)找一個合適的乙值，使得Z1/Z2在誤差范圍內(nèi)盡可能趨近于27/20=1.35。取乙=20,21,22，最終可以發(fā)現(xiàn)Zi=31,乙=23;Zi=50,1=37兩組數(shù)據(jù)誤差最小，但后一組數(shù)據(jù)的COSK超過了1,所以取Zi=31,乙=23為佳，對應(yīng)的k=451120.68.”X；設(shè)變包系數(shù)Xi,%,由invk=,、乙較不合常理，綜合考慮變位比較常理化以及齒數(shù)之比標(biāo)準(zhǔn)化，果然乙應(yīng)該在30.64周圍選取，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Zi=39,Z2=29(k=272627)或Zi=42,乙=31(k=17414)比較合適，誤差不大，分別解得變位系

4、數(shù)和2.375和-0.4727,顯然取后者更合適，所以得到齒數(shù)的最終方案Zi=42,Z2=31O分度圓直徑di=mZi=63d2=mZ2=46.5機(jī)構(gòu)傳動比i12=上=0.74072齒輪變位系數(shù)17-Zi*i一ha=-1.47117X2一17一7ha=-0.823517且xi+X2=-0.4727在滿足上述要求下有無窮多組設(shè)定方案，為方便不妨取Xi=-0.4727,X2=0,這樣加工齒輪更節(jié)約時間且兩齒輪變位系數(shù)與最小變位系數(shù)的差值都差不多，比較合理。齒輪機(jī)構(gòu)的傳動類型負(fù)傳動實際嚙合角K=17414基圓直徑db=d1cos：=59.2Xtana+inva可以解得X+X=15.06,這顯然比db

5、2=d2cos1=43.7齒根圓直徑.*、dfl=di-2(cha-xi)m=57.83df2=d2-2(cha-x2)m=42.75齒頂圓直徑dai=2(。1。2-df/2-Cm)=64.50f2.*、da2-2(OQ2-df/2-Cm)=49.42重合度1_ dbdb,樂2=Z1(tanarccostana)+Z2(tanarccostana)=1.2681符合要求2二da1da?齒厚S=m2Kmtan：=1.842S-=2.3562raS=S21(invaa1-inva)=1.3990輛足要求r1Sa2=S2*2ra2(invsa2invu)=1.3060滿足要求以上計算了齒輪機(jī)構(gòu)的一些

6、主要參數(shù)，設(shè)計算是完畢。2.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計顯然AB+AO(AB-AO2)=H,解得AO=19,由QA/AB=0.3知AB=63.3,這樣曲柄滑塊機(jī)構(gòu)就算設(shè)計完畢了2.3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計本可以直接解析或作圖求解，但在這個高科技的時代我們可以直接用CADB確地作圖得到想要的結(jié)果，如下圖是用CA所確的作圖，于是可以容易的得到DC+CO59.21,DC-C837.29,解得DC=48.25,CO=10.96,由于DE/DC=1.35,所以解得DE=65.14下面計算一些四桿機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)，由圖中已經(jīng)得知極位夾角為25行程速比系數(shù)K=(180+25)/(180-25)=1.32壓力角由圖中角

7、度數(shù)據(jù)可以算得兩極限位置D處的壓力角%=90-65=252=90-25=65傳動角1=652=25死點顯然無死點2.4機(jī)構(gòu)總體設(shè)計基本數(shù)據(jù)表格(長度單位：mm(機(jī)構(gòu)將被下列參數(shù)所完全確定)分類數(shù)據(jù)值齒輪齒數(shù)Z142齒數(shù)Z231模數(shù)m1.5壓力角a/。20中心距a54齒輪轉(zhuǎn)速m/rpm200齒輪轉(zhuǎn)速n2/rpm270分度圓直徑di63.0分度圓直徑d246.5基圓直徑dbDl59.2基圓直徑dD43.7分類數(shù)據(jù)值齒輪傳動比i120.7407變位系數(shù)Xi-0.4727變位系數(shù)X20嚙合角a(k)17。4i4分度圓山厚S1.840分度圓齒厚S22.356重合度的21.268連桿1OA19.00FAB

8、63.30OC10.96CD48.25OQ36.00OD28.00DE65.14相對位置Pi30P3150L40運動特性曲柄搖桿機(jī)構(gòu)極位夾角025曲柄搖桿機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)k1.32滑塊沖程H38曲柄搖桿機(jī)構(gòu)搖桿擺角中650三機(jī)構(gòu)運動分析3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運動分析如下圖是從原機(jī)構(gòu)中提取的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，現(xiàn)分析針桿（即B點）的運動特性，自變量為8。O點即是原圖中的Q點，為方便再設(shè)AB長m=63.3,AO長n=19（圖中未畫出）針桿位移分析設(shè)BO=SAOB用正弦定理m=n,易得s=mcosa-nsin民cossin-=Jm2-n2cos2日nsin日,帶入數(shù)據(jù)得S=J4007-361cos2日-19s

9、in9,當(dāng)0=90S有最小值S=m-n=44.3,當(dāng)9=-90時S有極大值&=m+n=82.3,導(dǎo)程38Matlab程序代碼t=0:0.001:360;%t代表角度a代表距離Sa=(4007-361*(cos(t/180*pi).A2).A0.5-19*(sin(t/180*pi);plot(t,a);title(角度-位移圖像)；xlabel(/0);ylabel(/mm);holdon;針桿速度分析對上述求得的位移式求導(dǎo)，就能得到速度表達(dá)式、/n2sin2-361sin2-V=-ncos=-19cos 二2、m2-n2co嫉12、，4007-361cos2u在兩個極限位置的速度Vi

10、=V2=0,至于速度的極值，可再對V求導(dǎo)得其加速度值4n2cos2(m2-n2cos2)-n4sin22a=4(m2-n2cos21)21444cos21(4007-361cos2)-130321sin22若令a=0,方程仍不好解，故稍后采用作圖法求解源程序代碼：t=0:0.001:360;%t代表角度a代表速度va=361*sin(t/90*pi)./(2*(4007-361*(cos(t/180*pi)A2)A0.5)-19*cos(t/180*pi);plot(t,a);nsin-19sin-34(4007-361cos2u)Wtitle(角度-速度圖像)；xlabel(/0);ylab

11、el(Zmm);holdon;3.13針桿加速度分析由上面的分析已經(jīng)得到a=4n2cos2i(m2-n2cos2)-n4sin223nsin-4(m2-n2cos21)21444cos2(4007-361cos2)-130321sin2234(4007-361cos2u”19sin-代入3=90以及e2=-90可得兩極限位置的加速度a1=13.3mm/S,2a2=-24.7mm/s當(dāng)然方向是向右為正的。源程序代碼t=0:0.001:360;%t代表角度a代表加速度ab=t/180*pi;a=(1444*cos(2*b).*(4007-361*(cos(b)A2)-130321*(sin(2*b

12、)A2)./(4*(4007-361*(cos(b)A2)A1.5;plot(t,a);title(角度-加速度圖像,);xlabel(/0);ylabel(mm/sA2);holdon;3.2曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運動分析如下圖，EO長S,以。為原點建立坐標(biāo)系（圖中未標(biāo)注）N=-2LlL3sin=L1sin（由已知條件已知分母不可能為 0）2LiL3cos 二-2L3L4Licos：-L4于是原式化為（N2+i）sin2e+2MNsin日+M2-i=o,解得3.21緊線頭位移分析L1cos 二：；L2cos:L3cos 二-L4L1sin工LL2sin:=L3sin消去（Li:-2L3代入cos日=J

13、i-sin2日,并令ML2-LjL24+2LiL4Cosa2L1L3cos：-2L3L4于是D點可確定，從而緊線頭E點可確定，其坐標(biāo)（X,Y）:=acrsin-MNN2i-M2N2iX=L4-ScosiY=Ssini源程序：%1代表角度ab為其弧度制t=0:0.001:360;b=t/180*pi;M=(789.12*cos(b)+128)./(613.76*cos(b)-2016);N=(10.96*sin(b)./(10.96*cos(b)-36);p=(-M.*N+(NA2+1-MA2)A0.5)./(NA2+1);%p=sinq=(1-pA2)A0.5;x=36-93.14*q;y=9

14、3.14*p;plot(x,y);title(,緊線頭運動軌跡,);xlabel(mm);ylabel(mm);holdonFiFi1 1 號 EditEditV VL LewInsertToolsWindowHelpewInsertToolsWindowHelp緊線頭運動軌跡緊線頭運動軌跡3.22緊線頭速度分析由上述的位移式 L1cosa+L2cosB+L3cos=L4和 L1sina+L2sinB=L3sin9 兩邊求導(dǎo)可以得到速度關(guān)系式L1sin:L2sin一：2L3sinu3=0L1COS-1L2cosI，2=L3cosu3%q=cos儲是齒輪2的角速度，為已知常數(shù)，消去隈于是解得(c

15、os.：:tan:sin_3)L|sin(l：,、工)L1M=0(cos【tan:sin【)L31sin(1)L31于是緊線頭的速度V=S3=sin()L1S1sinC-)L31源程序：%1代表角度ab為其弧度制t=0:0.001:360;b=t/180*pi;M=(789.12*cos(b)+128)./(613.76*cos(b)-2016);N=(10.96*sin(b)./(10.96*cos(b)-36);p=(-M.*N+(NA2+1-MA2)A0.5)./(NA2+1);%p=sin9q=(1-p.A2).A0.5;%q=cos0c=(36-10.96*cos(b)-28*q)/

16、48.25;%c=cos0d=(28*p-10.96*sin(b)/48.25;%d=sin0V=(d.*cos(b)-sin(b).*c)./(p.*c+d.*q)*1031.4;plot(t,V);title(,緊線頭速度,);xlabel(a/);ylabel(V/mm/s);holdon;加速度一個是相信加速度， 這點由V就可以確定， 對于切向加速度可以對切3求導(dǎo)得到%來進(jìn)行計算，得(2-i)cos(:)sin(1-)-(-2-3)sin(-二)cos()Li一3二sin2(，一：)口1于是(-2-i)cos(:一:)sin(F：)_(，2，3)sin(:-:)cos(u：)L1aet

17、=S-3=FI丁S1sin(.)L21sin2(-：)S.2sin2(；：)1源程序代碼：%1代表角度ab為其弧度制t=0:0.001:360;b=t/180*pi;M=(789.12*cos(b)+128)./(613.76*cos(b)-2016); ileEditVie*InsertileEditVie*Insert 工。通導(dǎo) WindowHelpWindowHelpDoSH膏膏 A/您月您月? ?00o oL Lo o_u_u而Henv2S200照線頭速度照線頭速度1003.22緊線頭加速度分析oILIL50000攻0。5 51500N=(10.96*sin(b)./(10.96*cos(b)-36);p=(-M.*N+(NA2+1-MA2)A0.5)./(NA2+1);%p=sin9q=(1-p.A2).A0.5;%q=cos0c=(36-10.96*cos(b)-28*q)/48.25;%c=cos0d=(28*p-10.96*sin(b)/48.25;%d=sin0V=(d.*cos(b)-sin(b).*c)./(p.*c+d.*q)*1031.4;w3=(d.*cos(b)-sin(b).*c)./(p.*c+d.*q)*11;w2=(28*q.*w3-310*cos(b)./(48.25*c);