机械原理课程设计缝纫机导针与紧线机构

一、设计要求1.1设计题目缝纫机导针及紧线机构设计及其运动剖析1.2机构表示图该机构由O1轴上齿轮1驱动齿轮2，O2轴上还固接有曲柄O2A和O2C。曲柄滑块机构O2AB的滑块为缝纫机针杆，曲柄摇杆机构O2O3DC的连杆上点E为紧线头，针杆与紧线头协调换作，达成协调解紧线过程。1.3原始数据N1=200rmp，n2=270rpm，模数m=1.5mm，L=40mm，针杆冲程H=38mm，1=30，=120，3=150，1=10，2=75，O2O3=36mm，O3D=28mm，DE/DC=1.35,O2A/AB=0.3。齿轮参数：压力角，齿顶高系数，顶隙系数。杆O3D摆角范围：1≤≤2二机构设计与剖析2.1齿轮机构传动设计对于齿数选择的剖析=2πn1/60=20.94rad/s=2πn2/60=28.27rad/s假定这对齿轮标准啮合，就有0.5m*(Z1+Z2)=O1O2且1*Z1=2*Z2。但解得Z1，2=30.64均不是整数，因此从头考虑，设啮合角，=41.36ZkCOSk=0.5m（Z1+Z2）COS/O1O2由上式能够获得Z1/Z2=27/20,而齿数一定是整数，先假定Z1=27，Z2=20，能够解得COSk=0.6134，k=52.16。假如Z1，2更大，就只好有1，2，二者ZZ=54Z=40之和成倍增加，COSk将大于1，因此就只好有Z1，2。=27Z=20可是这样会造成啮合角过大，已经超出了50°，渐开线函数表都查不到其inv值，因此只好在20到40的范围内找一个适合的Z2值，使得Z1/Z2在偏差范围内尽可能趋近于27/20=1.35。取Z2=20,21,22，最后能够发现Z1=31，Z2=23；Z1=50，Z2=37两组数据偏差最小，但后一组数据的COSk值超出了1，因此取Z1=31，Z2=23为佳，对应的k=45°11′20.68″设变位系数X1，X2，由invkXitaninv能够解得X12，这明显Zi+X=15.06比较不合常理，综合考虑变位比较常理化以及齿数之比标准化，果真Z2应当在30.64四周选用，发现当Z=39，Z=29（k=27°26′27″）或Z=42，Z=31（k=17°121241′4″）比较适合，偏差不大，分别解得变位系数和2.375和-0.4727，明显取后者更适合，因此获得齿数的最后方案Z1，2。=42Z=31分度圆直径11d=mZ=63d2=mZ2=46.5机构传动比i12=1=0.74072齿轮变位系数X117Z1ha*=-1.47117X217Z2ha*=-0.823517且x1+x2=-0.4727在知足上述要求下有无量多组设定方案，为方便不如取X1=-0.4727，X2=0，这样加工齿轮更节俭时间且两齿轮变位系数与最小变位系数的差值都差不多，比较合理。齿轮机构的传动种类负传动实质啮合角K=17°41′4″基圆直径dbd1cos=59.21d2dcos=43.72b齿根圆直径df1d12(c*ha*x1)m=57.83df2d22(c*ha*x2)m=42.75齿顶圆直径df/2cm)da12(OO=64.50122*da22(OOdf/2*m=49.422c)11重合度1db1tan)Z2db2tan)]=1.268>1切合要求122[Z1(tanarccos(tanarccosda1da2齿厚S1m2x1mtan=1.842S2m=2.3562SSra11inv)=1.399>0知足要求a112ra(inva1r1Sa2S2ra22ra2(inva2inv)=1.306>0知足要求r2以上计算了齿轮机构的一些主要参数，设计算是完成。2.2曲柄滑块机构传动设计明显AB+AO2-(AB-AO2)=H，解得AO2=19，由O2A/AB=0.3知AB=63.3，这样曲柄滑块机构就算设计完成了2.3曲柄摇杆机构传动设计本能够直接分析或作图求解，但在这个高科技的时代我们能够直接用CAD精准地作图获得想要的结果，以以下图是用CAD精准的作图，于是能够简单的获得DC+CO2=59.21，DC-CO2=37.29，解得DC=48.25，CO2=10.96，因为DE/DC=1.35，因此解得DE=65.14下边计算一些四杆机构的主要参数，由图中已经得悉极位夹角为25°行程速比系数K=(180+25)/(180-25)=1.32压力角由图中角度数据能够算得两极限地点D处的压力角=90-65=25°=90-25=65°传动角=65°=25°死点明显无死点2.4机构整体设计基本数据 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 （长度单位：mm）（机构将被以下参数所完整确立）分类数据值齿数Z142齿数Z231模数m1.5压力角/°20齿轮中心距a54齿轮转速n1/rpm200齿轮转速n2/rpm分度圆直径d1分度圆直径d2基圆直径db1基圆直径db2分类数据传动比i12变位系数X1变位系数X2齿轮啮合角'（k）分度圆齿厚S1分度圆齿厚S2重合度12O2AABO2C连杆CDO2O3O3DDE相对1地点3L运动曲柄摇杆机构极位夹角特征27063.046.559.243.7值0.7407-0.4727017°41′4″1.8402.3561.26819.0063.3010.9648.2536.0028.0065.1430°150°4025°曲柄摇杆机构行程速比系数k1.32滑块冲程H38曲柄摇杆机构摇杆摆角65°三机构运动剖析3.1曲柄滑块机构运动剖析以以下图是从原机构中提取的曲柄滑块机构，现剖析针杆（即长B点）的运动特征，自变量为θ。O点即是原图中的O2点，为方便再设AB，长n=19m=63.3AO（图中未画出）3.11针杆位移剖析设BO=S，AOB顶用正弦定理mn，易得ααcossins=mcos-nsin=m2n2cos2nsin，带入数据得S=4007361cos219sin，当θ=90°S有最小值S1=m-n=44.3，当θ=-90°时S有极大值S2=m+n=82.3，导程38Matlab程序代码t=[0:0.001:360];%t代表角度a代表距离Sa=(4007-361*(cos(t/180*pi)).^2).^0.5-19*(sin(t/180*pi));plot(t,a);title('角度-位移图像');xlabel('/');°ylabel('/mm');holdon;3.12针杆速度剖析对上述求得的位移式求导，就能获得速度表达式V=n2sin2ncos=361sin22m2n2cos219cos24007361cos2在两个极限地点的速度V1=V2=0，至于速度的极值，可再对V求导得其加快度值a=4n2cos2(m2n2cos2)3n4sin22nsin=4(m2n2cos2)21444cos2(4007361cos2)130321sin2219sin4(4007361cos23)2若令a=0，方程仍不好解，故稍后采纳作图法求解源程序代码：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)).^2).^0.5)-19*cos(t/180*pi);plot(t,a);title('角度-速度图像');xlabel('/');°ylabel('/mm');holdon;3.13针杆加快度剖析由上边的剖析已经获得a=4n2cos2(m2n2cos2)3n4sin22nsin=4(m2n2cos2)21444cos2(4007361cos2)130321sin22319sin4(4007361cos2)2代入1=90°以及2=-90°可得两极限地点的加快度a1=13.3mm/s2，a2=-24.7mm/s2自然方向是向右为正的。源程序代码t=[0:0.001:360];%t代表角度a代表加快度ab=t/180*pi;a=(1444*cos(2*b).*(4007-361*(cos(b)).^2)-130321*(sin(2*b)).^2)./(4*(4007-361*(cos(b)).^2)).^1.5;plot(t,a);title('角度-加快度图像');xlabel('/');°ylabel('mm/s^2');holdon;3.2曲柄摇杆机构运动剖析以以下图，EO2长S，以O2为原点成立坐标系（图中未标明）3.21紧线头位移剖析L1cosL2cosL3cosL4L1sinL2sinL3sin消去β得(2L1L3cos2L3L4)cos2L1L3sinsinL22L32L42L122L1L4cos代入cos1sin2，并令ML22L23L42L122L1L4cos2L1L3cos2L3L42L1L3sin=L1sin（由已知条件已知分母不行能为0）NL1cosL42L1L3cos2L3L4于是原式化为(N21)sin22MNsinM210，解得acrsinMNN21M2N21于是D点可确立，进而紧线头E点可确立，其坐标（X，Y）：L4ScosYSsin源程序：%t代表角度αb为其弧度制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+(N.^2+1-M.^2).^0.5)./(N.^2+1);%p=sinθq=(1-p.^2).^0.5;%q=cosθx=36-93.14*q;y=93.14*p;plot(x,y);title('紧线头运动轨迹');xlabel('mm');ylabel('mm');holdon3.22紧线头速度剖析由上述的位移式L1cosL2cosL3cosL4和L1sinL2sinL3sin两边求导能够获得速度关系式L1sin1L2sin2L3sin30L1cos1L2cos2L3cos31是齿轮2的角速度，为已知常数，消去2，于是解得(costansin)L1sin()L13(costansin)L31=sin()L31于是紧线头的速度V=S3sin()L1S1sin()L3源程序：%t代表角度αb为其弧度制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+(N.^2+1-M.^2).^0.5)./(N.^2+1);%p=sinθq=(1-p.^2).^0.5;%q=cosθc=(36-10.96*cos(b)-28*q)/48.25;%c=cosβd=(28*p-10.96*sin(b))/48.25;%d=sinβV=(d.*cos(b)-sin(b).*c)./(p.*c+d.*q)*1031.4;plot(t,V);title('紧线头速度');xlabel('α/°');ylabel('V/mm/s');holdon;3.22紧线头加快度剖析加快度一个是相信加快度，这点由V就能够确立，对于切向加快度能够对3求导获得3来进行计算，得(21)cos()sin()(23)sin()cos()L13sin2()1L2于是aetS3(21)cos()sin()(23)sin()cos()L1S1sin2()L2而aenV2sin2()2Ssin2(S1)源程序代码：%t代表角度αb为其弧度制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+(N.^2+1-M.^2).^0.5)./(N.^2+1);%p=sinθq=(1-p.^2).^0.5;%q=cosθc=(36-10.96*cos(b)-28*q)/48.25;%c=cosβd=(28*p-10.96*sin(b))/48.25;%d=sinβV=(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);a1=((w2-28.3).*(c.*cos(b)+d.*sin(b)).*(p.*c+d.*q)-(w2+w3).*(d.*cos(b)-sin(b).*c).*(q.*c-p.*d))./((p.*c+d.*q).^2)*1031.4;%a1切向加快度a2=V.^2/93.14;%a2法向加快度holdon;plot(t,a1,'r',t,a2,'g',t,(a1.^2+a2.^2).^0.5,'b');legend('切向加快度','法向加快度','总加快度',0);title('紧线头加快度');xlabel('α/°');ylabel('a/mm/s^2');holdoff;图解法部分详见附页