基于ProE的绣花机的设计与运动仿真毕业论文

基于Pro/E的绣花机设计与运动仿真【摘要】：绣花机广泛应用于纺织行业。随着我国纺织工业的快速发展，绣花机市场将面临巨大的机遇，传统的设计方式已经不能满足市场的需求。为适应社会的发展，本文分析了绣花机的结构特点和原理，在Pro/E零件设计模块下建立了万能链缝机的所有零件，然后建立了连接和连接。机制模块下的部件。装配自由度，在输入轴上添加相应的电机，产生与实际情况相同的运动，然后分析样机的运动，在分析过程中观察并记录一些测量值，以改进和优化其结构.该设计可有效降低成本，缩短产品开发周期，提高设计效率，为开发新产品奠定基础。关键词：绣花机；设计方法；临/E；虚拟装配；运动模拟目录1简介11.1本研究背景11.2研究目的和意义31.3本研究课题的主要内容31.4章节总结32绣花机整体设计及3D零件建模42.1Pro/E在工业设计中的应用42.3绣花机的整体设计52.4绣花机零件3D设计52.4.1鼻架总成3D设计62.4.2转向机构部件的3D设计152.4.3活套曲柄总成的三维设计182.4.4机架20的3D设计2.4.5锥齿轮参数化设计212.4.6其他部分的3D设计262.5章节总结303绣花机整体组装313.1装配概述313.2绣花机的组装过程333.2.1头部组件的组装333.2.2转向机构总成343.2.3活套操作组件总成353.3大会363.4章节总结364绣花机运动仿真374.1运动仿真概述374.2绣花机运动仿真分析384.3绣花机运动干扰测试394.4伺服电机设置394.5运动模拟动画的制作394.6仿真分析414.7针迹模拟434.7.1矩形针迹模拟434.7.2圆针模拟444.8章节总结455本文总结46至47[参考文献]48附录491简介1.1本研究背景绣花机经历了从无到有、从简单到复杂的漫长过程，中国绣花机的发展现状是：中国既是世界最大的缝纫设备消费国，也是最大的生产国。目前，我国工业缝纫机产量已占世界总产量的40%，出口量占世界销售额的20%。其中高速平缝机、高速包缝机、圆头平缝机、电切机、电脑绣花机等产品可完全替代进口。如“上工”、“标准”、“华南”、“飞跃”、“台达”等品牌。它在外面享有很高的声誉。此外，合资公司的产品也已销往世界各国，这使我国有望发展成为世界缝制设备制造和销售中心。在绣花机领域，世界著名的电脑绣花机品牌有TAJIMA的TMEF-H620、BARUDAN的BEMRH-YS-20、日本BROTHER的BAS-423等。德国Zesk（ZSK）公司的174-12型，德国PFAFF（PFAFF）公司的KSM221\12/260型等。与这些国际大公司相比，我国的电脑绣花机与他们还有很大差距，尤其是机械加工方面，在结构、精度、寿命、噪音等方面都需要改进和提高。目前我国绣花机行业的现状是厂家多、标准不一致、生产混乱、竞争无序。这些主要表现在以下几个方面：一、企业组织上海有电脑绣花机生产企业80多家，主要分布在、、、、、、等地区，年产多头电脑绣花机1万台左右。在这些企业中，除了中国标准缝纫机公司、中国长城光学仪器厂、协昌缝纫机厂、电脑绣花机总厂、美佳服装机械厂等生产和发展规模较大的厂家外，还有很多简单的组装生产、技术和服务都难以保证，造成市场一定程度的混乱。2、在机械生产中，电脑绣花机是机电结合的高科技产品，其电路部分主要控制机械部分，因此产品精度很大程度上取决于机械生产和装配的精度。由于国内大部分绣花机生产厂家并不是直接生产全部零件，而是采取外购、向部分零件厂订购的方式，很难很好地控制零件的质量。在装配过程中，由于电脑绣花机对精度要求严格，难以实现装配的自动化，只能由熟练的装配人员手动操作。也就是说，装配的质量完全取决于装配工的技术水平，这种情况下装配的精度很难控制。3、电路控制部分绣花机的电路部分相当于人的大脑和神经，绣花机的很多功能很大程度上是由电路部分决定的。目前，能够开发电控零部件的国有厂商很少。其中以精达豪电脑控制设备的产品最多，其产品在国外处于比较先进的地位。电脑绣花机厂家的大部分电控部件都是京大豪的产品。近年来，从国际大型展会上可以看出，国外电脑绣花机的品种和技术发展越来越快，质量水平越来越高，竞争也越来越激烈。随着加入WTO，日本、德国等国的电脑绣花机将对我国电脑绣花机的发展构成一定的威胁。如何定位我国的电脑绣花机行业，如何抓住发展机遇，缩短与国际水平的差距，都是我们当前面临的重大课题。在市场竞争中，如何规范国家的市场秩序，维护行业的整体利益，也需要我国电脑绣花机企业共同努力，通过有序竞争促进我国电脑绣花机行业的健康发展。总之，绣花机的发展趋势是高效、稳定、多功能。本样机取自美佳制衣机械有限公司生产的GY10-1万能链绣机，采用钩针和万能送布机构，单线形成链式线迹。该机具有结构合理、操作简便灵活、维修方便、润滑系统齐全等特点。适用于制造女式外衣和西服、女帽、制服、窗帘和帷幔。其图像如图1.1所示。图1.1GY10-1万能链绣机在本项目中，万能链式缝纫机的所有零件都将建立在Pro/E零件设计模块下，然后零件之间的连接和装配自由度将在Mechanism模块下建立，相应的电机将加到输入轴上产生与实际情况相同的情况。然后，分析机器零件的运动，最后分析原型的运动，观察并记录分析过程中的一些测量量，如位置、速度、加速度、力、测量图标等，从而建立运动零件和组件的行为。轨迹曲线、运动包络和运动干扰，以研究机构模型。这样可以很容易地得到准确的结果，并且可以灵活地改变运动方式以接近最佳运动效果，从而改进和优化其结构。1.2研究目的和意义随着我国纺织工业的快速发展，绣花机市场将面临巨大的机遇，传统的设计方式已经不能满足市场的需求。为了适应社会的发展，本课题分析了绣花机的结构特点和原理，应用Pro/E3D软件先进的建模技术和机构运动仿真功能，进行3D建模、虚拟装配和运动。绣花机仿真。然后对样机进行运动分析，在分析过程中观察并记录一些测量值，以改进和优化其结构。通过本课题的研究，可以全面、广泛地了解当前国外相关领域的最新动态，对所学知识有进一步的了解和认识。该设计可有效降低成本，缩短产品开发周期，提高设计效率，为开发新产品奠定基础。本课题的研究也具有一定的现实意义：1)培养学生的现代设计理念。2）提高学生的形象思维和创造性思维能力以及创新设计能力。3）有利于培养良好的工程质量。4）通过毕业论文的写作，提高学生独立完成任务的能力和自学能力，进一步提高文献检索和信息处理能力。1.3本研究的主要内容本课题以绣花机为研究对象，使用Pro/E软件完成绣花机各部分的设计，并使用Pro/E组装模块对各部分进行组装，并使用Pro/E运动仿真模块来组装零件。对组装好的机构进行仿真分析，模拟机构的实际运动，便于日后改进和结构优化，为新产品的开发奠定基础。题目的基本结构：(1)绣花机的整体结构设计。(2)绣花机主要部件的三维造型设计。(3)绣花机结构方案的优化设计。(4)绣花机的三维组装。(5)绣花机运动模拟1.4本章小结本章主要说明本课题的研究目的、意义和主要内容。通过对这些问题的分析和讨论，我们可以更深入地理解课题研究的必要性。2绣花机整体设计及3D零件建模2.1Pro/E在工业设计中的应用设计方法概述如今，产品的竞争越来越激烈。如何缩短产品的开发周期，推出适合市场的新产品，成为各大企业共同关心的问题。Pro/E软件以其强大的建模和结构设计功能，越来越广泛地应用于产品开发设计中，为有效缩短产品开发周期提供了条件。使用Pro/E软件进行虚拟产品设计一般有两种设计方法，即自下而上的产品设计和自上而下的产品设计。自下而上的产品设计是一种设计方法，首先设计产品的每个部件，然后将每个部件一个一个地组装成一个完整的产品。自下而上的产品设计方法是一种比较简单、低层次的方法。它的设计思路比较清晰，设计原则也比较容易被广大用户接受。但其设计理念不够先进，设计方法不够灵活，不能完全满足现代设计的基本要求。这种方法主要应用于一些成熟的产品设计流程中，可以获得较高的设计效率。自上而下的装配设计与自下而上的设计相反。设计时，先画出产品的整体结构关系或制作装配的二维零件布局关系图，然后根据这些关系或布局，逐一设计产品的零件模型。在现代虚拟产品设计中，往往先设计整个产品的外在概念和功能概念，然后再将产品逐步细化为单一的部分。2.Pro/E设计工作流程机构整体分析根据机构的功能参数进行产品的整体设计。创建零件模型使用各种特征实体工具来创建所需的零件模型。修改零件的基本特征，检查零件型号是否符合要求。如果不是，它将被更改。装配零件模型使用装配命令装配零件模型以创建连接。用于设计计算、有限元分析、优化设计、仿真分析、材料分析等的产品机理仿真设计。如果产品更改设计不符合要求，则需要重新修改设计并组装组件。输出结果。2.3绣花机的整体设计绣花机主要由机头总成、转向机构、弯针操作总成、机架、滑轮轴、滑轮、滑轮滑轴套、上轴、弯针驱动凸轮、弯针操作连杆、穿线机旋转齿轮轴、两对与穿线机旋转齿轮轴组装的锥齿轮、机针驱动凸轮、机针驱动凸轮球和球销、弯针驱动球和球组件、机头定位销、机头固定螺钉、压脚杆由连接件组成轴螺丝、针板、机头衬套等零件。本机采用上钩针、下弯针成圈，万能上送机构，单向链式线迹成圈。针杆机构由曲柄滑块机构组成，将主轴的旋转运动转变为针杆的上下往复运动。主要完成刺料、勾线等工作。弯针机构由曲柄连杆机构组成，将主轴的旋转运动转化为弯针的摆动，主要完成弯针的工作。送料提升机构由曲柄滑块机构组成，主要完成缝料的输送。万向送布机构由5组锥齿轮组成，负责改变缝料输送方向。图2.1绣花机样机总图2.4绣花机零件的3D设计绣花机的零件很多，主要由机头总成、弯针传动总成和转向机构总成、机架、皮带轮、齿轮等近百个零件组成。Pro/E的各种基本特性的创建方法得到了充分的应用。2.4.1主轴箱总成的3D设计机头主要由：机头支架、针杆套轴、送料导向轴、压脚升降杆、针座压紧调节螺丝、压脚压杆、压脚压力调节螺丝、针杆套轴齿轮、送料轴组成,送料轴前齿轮,压脚杆连接轴,送料导向支架,针杆驱动滑套,送料架,压脚扳手,送料曲柄,针杆曲柄,压脚升降曲柄,针夹,针架升降导轨,送料导向支架、导向块盖、压脚等零件。一、鼻架总成主要部件结构设计(1)机头支架使用拉伸、剪切和倒角等命令完成3D建模。其结构图2.2如下：图2.2头架结构图(2)持针器提升导板使用拉伸、剪切和倒角等命令完成3D建模。其结构图2.3如下：图2.3持针器升降导杆结构示意图(3)压脚提升导板采用拉伸、剪切、倒角完成3D建模，其结构图如下2.4：图2.4抬压脚导轨结构示意图(3)针杆驱动滑套使用挤压、圆角和剪切完成3D建模。其结构图2.5如下：图2.5针杆驱动滑套结构图(4)进料架通过旋转、挤压、镜像和倒角完成3D建模。其结构图2.6如下：图2.6上料架结构示意图(5)送料导向轴使用拉伸和剪切来完成3D建模。其结构图2.7如下：图2.7送料导轴结构示意图(6)送料导头架通过挤压、剪切和倒角完成3D建模。其结构图2.8如下：图2.8送料导头架结构示意图(7)针杆曲柄通过挤压、剪切和倒圆完成3D建模。其结构图2.9如下图2.9针杆曲柄结构示意图(8)压脚使用拉伸、剪切、倒角等命令完成3D建模：其结构如图2.10所示：图2.10压脚结构(9)针夹通过挤压、剪切和倒圆完成3D建模。其结构图2.11如下：图2.11针夹(10)针杆套轴使用旋转和剪切来完成3D建模。其结构图2.12如下：图2.12针杆套轴(11)针杆夹套通过挤压、剪切和倒角完成3D建模。其结构图2.13如下：图2.13针杆夹套(12)针杆提升导板通过挤压、剪切和倒圆完成3D建模。其结构图2.14如下图2.14针杆提升导板(13)持针器升降导杆罩通过挤压、剪切和倒角完成3D建模。其结构图2.15如下图2.15持针器提升导杆盖(14)压脚杆连接轴通过挤压、剪切和倒角完成3D建模。其结构图2.16如下：图2.16压脚杆连接轴(15)送料导块通过挤压、剪切和倒角完成3D建模。其结构图2.17如下：图2.17送料导块2.鼻架总成中其他零件的3D设计图2.19持针器压杆图2.20针座压缩调节螺钉图2.21针座移动螺钉销图2.22抬压脚导轨图2.23送料导向架导向块图2.24曲柄偏心销图2.25抬压脚曲柄图2.26垫板图2.27针杆提升导向螺丝图2.28机针图2.29送布导向支架导向块盖图2.30压脚盖图2.31压脚垫圈2.32送料曲柄滚珠丝杠送图2.33压料杆图2.34脚踏扳手2.4.2转向机构部件的3D设计转向机构由线机旋转齿轮架、送料曲轴、线机转轴齿轮、线机转杆、齿轮、固定螺钉等组成。转向机构主要部件结构设计：(1)线材机回转齿轮架通过挤压、剪切和倒角完成3D建模。其结构图2.35如下：图2.35螺纹机旋转齿轮架结构示意图(2)固定螺丝使用旋转、倒角和剪切来完成3D建模。其结构图2.36如下：图2.36固定螺钉结构示意图(3)螺纹机转轴齿轮其结构图如图2.37所示：图2.37螺纹机转轴齿轮结构示意图(4)穿线机旋转杆通过挤压、剪切和倒角完成3D建模。其结构图2.38如下：图2.38螺纹机转杆结构图2.4.3活套操作曲柄总成的设计弯针槽由：弯针槽座曲柄架、弯针槽座曲柄、下轴导套、下轴齿轮、下轴导块、下轴、弯针槽座曲柄滑块、弯针架、针定位板、弯针传动螺旋齿轮弹簧、轴颈环、活套驱动斜齿轮。主要部件建模：Looper套筒曲柄支架通过拉伸、剪切、倒角、倒圆等完成三维造型，结构图2.39如下：图2.39弯针槽座曲柄架结构图活套曲柄使用拉伸、剪切、倒角完成3D建模，其结构图2.40如下：图2.40活套操作曲柄结构示意图(3)弯针架通过拉伸、剪切、倒角等完成3D建模，其结构如图2.41所示，如下图2.41弯针架结构图(4)下轴导杆通过拉伸、剪切、倒角等完成3D建模。其结构如图2.42所示图2.42下轴导杆结构示意图2.4.4机架的3D设计绣框是绣花机的主要部件。它通过轴和连杆连接机头总成、转向机构、弯针操作总成等部件，主要起固定作用。正面设计为用于装配轴、连杆、齿轮等零件的凹槽，下表设计为主要操作区域。其结构和建模过程如图2.43所示。工程图如图2.44所示。图2.43机架结构图2.44机架工程图2.4.5锥齿轮的参数化设计由于上述零件的设计过程中多次使用锥齿轮，所以现在重点介绍设计过程。其模型树如下图2.45所示：图2.45锥齿轮1.设置锥齿轮的设计参数主要设置8个独立参数作为驱动参数来控制3D模型的几何尺寸。参数如下表所示：参数表2.46锥齿轮参数设置姓名数值米模量1Z齿数20Z_ASM与之啮合的齿轮的齿数20乙齿宽20Α压力角20哈克斯附录高度因子1CX水头间隙系数0.25X修正系数02.增加齿轮几何尺寸的关系HA=(HAX+X)*MHF=(HAX+CX-X)*MH=(2*HAX+CX)*MDELTA=ATAN(Z/Z_ASM)D=M*ZDB=D*COS(阿尔法)DA=D+2*HA*COS(Δ)DF=D-2*HF*COS(DELTA)DDA=(DA/2)*COS(DELTA)DD=(D/2)*COS(DELTA)DDF=(DF/2)*COS(DELTA)DDB=(DB/2)*COS(DELTA)3.创建齿轮的基本圆曲线(1)在正面绘制草图1，如图2.47所示。图2.47草图1Pro/E的“工具/关系”中，角度尺寸：90-DELTA，四个直线尺寸从大到小分别为：DDA、DD、DDB、DDF，顶角为直角。(2)在Front面和Top面的两个参考平面的交点上建立旋转中心线。(3)建立一个垂直于Front曲面并通过红色曲线的法向剖面。它的图2.48如下所示：图2.48基准平面的建立图2.49基准点的建立(4)上图(Sketch1)中的线段在Top在曲面的交点处添加两个基准点（PNT0和PNT1），如图2.49所示：截面上画出齿轮的基本圆曲线，如图2.50所示画出2：图2.50草绘2在法向剖面上画出四个基本圆，点击“工具/关系”直接添加参数关系，确定齿轮的基本圆尺寸。直径从大到小依次为：DA、D、DB、DF。4.创建齿槽的轮廓曲线(1)将渐开线坐标系CS0添加到PNT1中，如图2.51（笛卡尔）。准备以后用方程式绘制渐开线齿廓。图2.51渐开线坐标系(2)绘制齿槽1的轮廓曲线选择基准曲线的约束选项：Equation/Complete/Cartesian，系统会弹出记事本。输入以下渐开线参数方程：r=db/2θ=t*45x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*(pi/180)y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*(pi/180)z=0(3)过渐变圆与渐开线齿廓相交形成啮合点(PNT2)，如图2.52所示：图2.52啮合点(4)创建一个通过啮合点和旋转中心线的基准平面。(5)镜像上一步得到的参考平面，将“通过啮合点的平面”绕“旋转中心线”旋转90/Z度。(6)使用镜像参考平面镜像渐开线轮廓2。5.创建齿轮的齿特征(1)绘制齿轮体，如图2.53所示：图2.53齿轮体点击“工具/关系”，直接添加参数之间的关系，确定大小关系。三种尺寸分别是：B在上面，0.8*H在左边，H在右边。然后拉伸实体并使用旋转命令将其旋转360度。（2）创建齿槽。使用“扫描混合/剪切”实现。(3)阵列齿槽。以“旋转中心线”为阵列中心，阵列齿轮槽数，角度为360/Z6、锥齿轮参数菜单设计由于锥齿轮需要多次调用，希望能做成模板提高效率。现在介绍一下它的设计过程：点击“工具/程序/编辑程序”，在弹出的记事本中，“INPUT”和“ENDINPUT”添加如下程序：M号码“米：”Z编号“Z：”Z_AMNUMBER“Z_AM：”B号码“乙：”字母数字“Α：”HAX号码“哈克斯：”客户编号“CX：”C号“C：”7.齿轮的调用与辅助功能的创建调用锥齿轮时，只需点击“RegenerateModel/Input”选择需要修改的参数，完成参数修改后，即可生成需要的锥齿轮模型，然后轴孔、倒角等特征即可被执行。2.4.6其他部分的3D设计1、滑轮三维设计滑轮的设计主要是使用旋转命令来实现的。其结构和建模过程如图2.54所示。工程图如图2.55所示：图2.54滑轮结构图图2.55滑轮工程图2.连杆3D设计连杆的三维设计是通过拉伸、剪切和修圆完成的。建模过程如图2.56所示，工程图2.57所示：图2.56连杆结构图2.57连杆工程图3、活套驱动凸轮三维设计其结构和建模过程如图2.58所示。工程图如图2.59所示：图2.58弯针驱动凸轮结构图图2.59弯针驱动凸轮工程图4、带轮轴的三维设计建模过程如图2.60和工程图2.61所示：图2.60滑轮结构图图2.61带轮轴的3D设计5.针驱动凸轮通过拉伸、剪切完成三维设计，其结构图和工程图2.62如下：图2.62针驱动凸轮6、活套驱动球总成其结构图2.63和工程图2.64如下：图2.63弯针驱动球总成结构图2.64图2.64弯针驱动球总成工程图7.活套驱动球其建模过程及工程图2.65如下：图2.65弯针驱动球的结构2.5章节总结本章是PRO/E3D建模功能工具的综合应用。确定如何创建实体特征是创建实体特征的先决条件。设计者通过分析模型结构来选择创建实体特征的方法，然后考虑如何创建实体特征。选择创建实体特征的方法是否正确，直接关系到模型设计的复杂性、可修改性的好坏，甚至设计的装配形状。3绣花机总装3.1装配概述机构的装配过程主要分为两类：装配有约束条件的固定原件和装配有连接条件的活动原件。1.用约束组装固定的原件：组装机构原件时，如果待组装原件为固定原件，操作者直接在现有部件和待组装原件上选取点、线、面等几何元素，Pro/E系统为将自动给出诸如装配、对齐和插入等约束，以将原件固定在现有装配上。此外，操作员还可以指定固定组件的约束条件。有11种类型的约束。在这些约束中，只需单击命令图标即可组装固定和默认组件。坐标系只需要一个约束来组装组件，其余的2个或更多约束就可以完成组件的组装。这些还包括约束，例如自动、匹配、对齐、插入、坐标系、切线、线上点、面上点、面上边、固定、默认等。2、组装有连接条件的可动原件：在装配部件的过程中，如果这些部件是机构中的可移动部件，则应设置适当的“连接条件”，使该部件与现有总成上的部件连接起来。不同的连接条件提供了不同的自由度和不同的运动功能，使部件在机构运行时具有正确的运动方式。组装组件时，按图标可将组件添加到主窗口右侧的组件中。打开零件或组件时，可以在仪表板的“连接条件”选项中显示多个连接条件，总共有11个连接条件。.它们描述如下：刚性、销、滑块、圆柱、平面、球、焊接、轴承、通用、6DOF、槽（槽）等连接条件。这些命令如下表3.1所示：表3.1连接类型连接类型连接符号自由程度脚步运动的旋转平底锅刚性（死板的）00按组件和组件选择几何，直到完全约束将两个部分粘合在一起形成一个圆柱体，其作用类似于将元素固定到位的约束别针（别针）10选择两个轴，然后选择两个平面元素围绕轴旋转滑动条（滑块）01选择两条边或轴，然后选择两个平面组件沿边（或轴）平移圆柱11选择两个轴元素沿轴平移并围绕该轴旋转平坦的（平面）12选择两架飞机元素沿平面移动并绕平面垂直方向旋转球（球）30选两点元素围绕一个点向任意方向旋转焊接（焊接）00选择两个坐标系将组件粘合在一起轴承（轴承）31选择一个点和一个轴元素围绕点沿任意方向旋转并沿轴平移传统的（总则）自由度与所选元素有关选择任意两个图元组件的移动与所选元素有关六自由度33选择两个坐标系元素可以在任何方向平移和旋转槽（投币口）元素沿线移动选择组件的点，然后选择组件的线元素沿线移动3.2绣花机的组装过程在零件组装之前，要遵循一定的规则来确定组装路径，即在组装完一个部件后，根据组装好的组件的特性和需要进一步组装的零件来确定其组装路径。由此，我们对复杂组件的组装形成了以下思路：首先确定要组装的第一个零件作为基础零件，它将作为后续零件组装到它的基础零件。绘制要在基准零件中装配的零件n（n>1；其中n为零件数量）的装配路径草图。将零件组装到具有所需自由度的构件上。以此类推，直到所有要组装的零件都正确组装在组件上。绣花机主要由机头总成、转向机构、弯针操作总成、机架、滑轮轴、滑轮、滑轮滑轴套、上轴、弯针驱动凸轮、弯针操作连杆、穿线机旋转齿轮轴、两对与穿线机旋转齿轮轴组装的锥齿轮、机针驱动凸轮、机针驱动凸轮球和球销、弯针驱动球和球组件、机头定位销、机头固定螺钉、压脚杆由连接件组成轴螺丝、针板、机头衬套等零件。每个零件确定一个参考零件，其他零件通过自下而上的组装路径顺序组装到框架上。3.2.1头部组件的组装在组装头架的过程中，首先组装头架，选择“自定义”组装，其他部件按照下表编号顺序组装，约束类型见表3.2：表3.2手机组件的组装一对齿轮啮合实现反向运动，针杆升降导向架与针杆曲柄之间采用凸轮连接，将摆动运动反转为垂直运动。下图显示了如图3.3所示的头部组件的组装：图3.3头部组件组装图3.2.2转向机构总成先安装线机旋转齿轮架固定部分，然后使用“pin”指令安装线机转轴，使其可以在齿轮架上旋转，用同样的方法安装线机旋转齿轮架轴，两个齿轮，螺纹机旋转杆和七个螺丝都使用“用户定义”和“插入”组装，最后使用“销”组装手柄，组装如图3.4所示：图3.4转向机构装配图3.2.3活套操作组件总成在弯针操作组件的组装过程中，还需要先固定弯针操作曲柄架。弯针操作曲柄采用“销”使其摆动，下轴导套轴与弯针操作曲柄架之间也使用“销”。下轴采用“气缸”带动弯针曲柄摆动，两个弯针曲柄滑块和弯针斜齿轮弹簧由“销”约束，弯针架采用“气缸”约束，及其组装如图3.5所示：图3.5转向机构总成3.3大会上述大多数命令都在程序集中使用。先组装机架固定件，再安装机头总成，再固定转向机构总成和弯针操作曲柄机架总成。滑轮轴与机架用“销钉”连接，然后将滑轮和滑轮轴固定，上轴也要用“销钉”连接，活套驱动凸轮固定在上轴上，然后连杆和弯针驱动凸轮要用“销”连接，而穿线机转动齿轮轴也是用“销”与机架连接，两个轴的端部固定有四个齿轮，插入滚针驱动凸轮滚珠销，滚珠之间通过销连接，也使用弯针驱动球组件和弯针操作组件。销连接、弯针驱动球采用“球连接”，机头定位销、机头固定螺钉、压脚杆连接轴螺钉、针板均采用“自定义”组装。虚拟转向轴使用销，布料使用平面连接，鼻衬套使用用户定义和插入命令组装。其总装图3.6如下：图3.6总装图3.4章节总结本章的主要内容是组件之间的组装。零件的装配取决于选定的面和特征来约束空间。在开始装配之前，您应该决定将哪个零件用作装配的基础零件。不应从装配中删除该零件。绣花机的装配式将装配分为三个子装配，然后将三个子装配生成一个总装配。如何正确选择装配的参考零件和装配关系是装配过程的关键。通过组装，可以及时发现设计问题，优化系统结构。4绣花机运动仿真4.1运动仿真概述机构运动分析模块（mechanism）是Pro/E中集运动模拟和机构分析于一体的强大模块。各部件通过装配模块组装成一个完整的机构后，可以在PRO/E中直接激活机构的运动分析模块，可以根据设计者的设计意图定义机构中的连接，伺服电机可以设置，可以分析机制，可以观察机制。整体运动轨迹和零件之间的相对运动，检测机械干涉，还可以进行各种测量，最后以影片的形式保存分析结果。在PRO/E中创建机械设备的机械运动模拟的一般步骤如下：1、新建一个装配文件，选择“组件”，输入文件名，点击“确定”按钮。2.进入装配模块，创建装配模型文件。模型组装完成后，点击菜单栏中的“应用”-“机构”，进入机械运动仿真模块：这时，菜单栏中出现“组织”选项，右侧工具栏中出现新工具图标。机构运动仿真模块的大部分功能都是由它们实现的。定义组织中的连接。在机构中添加伺服电机。创建机构分析、保存分析结果并创建运动模拟。观察机构中的轨迹曲线和运动包络线。测量运动中的关键物理量。运动分析不考虑力，它模拟运动的所有方面，除了质量和力。运动分析忽略模型中的所有动态基元，如弹簧、阻尼器、重力、力/扭矩和执行器电机等。所有动态基元不影响运动分析结果。使用运动分析获得以下信息：机构运动的位置、速度和轨迹曲线与几何基元和连接的加速度元素的干涉通过机构仿真，在整体设计和零件设计完成后，可以对各个零件组装后的机构运动进行仿真，从而检查机构的运动是否符合设计要求，各运动部件之间是否有发生在机构的运动中划桨。同时，可以直接分析各运动副和部件在某一时刻的位置和运动量，各运动副之间的相互运动关系以及关键部件的受力。这样就可以将整机设计中可能存在的问题排除在萌芽状态，降低样机试制成本，大大缩短机械产品的开发周期。整个装配模拟操作的大致流程如图4.1所示：图4.1仿真流程图4.2绣花机运动仿真分析机构组装完成后，可以进入机构仿真模块，点击“机构”，结果如图4.2所示。图4.2绣花机运动仿真分析图图中显示了“Pin”、“Cylinder”和“SlideRod”等连接符号和伺服电机符号，这些结构之间的连接是可移动连接。4.3绣花机运动干涉检查干涉检测是机构运动仿真中最重要的检测环节。如果有干扰，可以将整机设计中可能存在的问题排除在萌芽状态，及时发现问题，降低试制成本，大大降低样机成本。缩短机械产品的开发周期。干扰测试图如图4.4所示：图4..3干扰检查图通过选择手动拖动按钮，可以直观的显示所设计的绣花机是否有干扰。4.4伺服电机的设置伺服电机提供机构运动所需的动力源。我们可以直接将电机设置在“销”、“滑杆”、“气缸”、“平面”、“轴承”等连接副的轴上，为部件提供平移或旋转所需的动力；您还可以指定驱动实体和参考实体来设置组件之间的相对运动来设置电机的驱动轴。按“伺服电机定义”对话框的“轮廓”选项卡，描述伺服电机的轮廓，包括电机位置、速度或加速度规格及其方程的图表。点击伺服电机图标，然后点击两部分匹配的运动轴，设置电机。本文有四个电机，主轴上的主轴电机，转向机构上的换向电机，布上的X电机和Y电机，分别控制X和Y方向的运动。(ServoMotor1反转电机；ServoMotor2主轴电机；ServoMotor3X电机；ServoMotor4Y电机)4.5运动模拟动画的制作一、仿真分析的定义定义好部件之间的连接条件并设置好电机后，可以按主窗口右侧的图标进行机构分析。机构分析可分为位置分析、运动分析、静力分析、动力分析和力平衡分析。位置分析的目的是获取机构运动中各元件的位置、元件之间的干涉以及元件之间的轨迹曲线。位置分析如图4.4所示：图4.4运动分析图单击“运行”以执行组织的位置分析。2.模拟动画制作运动分析的结果可以通过Pro/E记录为动画。即点击“回放”选项中的“捕捉”按钮，将分析结果记录为动画。如图4.5所示：图4.5运动仿真制作4.6仿真分析本部分主要是对机针进行仿真分析。对以上零件，抽出比较重要的零件（如针尖、压脚、针夹、弯针驱动斜齿轮弹簧等）进行分析。分析以直针不反转，主轴转速720度/秒，分析时间4.5秒。首先，针尖压脚曲线4.6和针夹位置曲线4.7如下：图4.6针尖、压脚位置曲线图4.7针夹位置曲线从分析结果可以看出，当机针处于较低位置（即机针刺入缝料）时，压脚位置应较高（即抬压脚）)，并且纸平面上应该有位移才能完成压脚。重置。当机针在较高位置（即机针离开缝料）时，压脚位置应较低（即压脚下压），在平面上有位移纸完成缝纫材料的推进。针夹的位置曲线接近压脚的位置曲线，但只需要提前一段时间才能保证下针时缝料处于静止状态。以下是弯针驱动斜齿轮弹簧的位置曲线4.8：图4.8弯针驱动斜齿轮弹簧的位置曲线从图4.8可以看出，弯针带动斜齿轮弹簧摆动一定角度，形成线环。起始循环完成一针刺绣。图4.9针尖、压脚、针夹和弯针驱动斜齿轮弹簧的轨迹曲线图4.9是针尖、压脚、针夹、弯针传动斜齿轮弹簧相对于机架的轨迹曲线（倒置）：从图4.9可以看出，压脚有比较大的推动动作缝料下压后，针轨迹上下运动时，弯针带动斜齿轮弹簧的轨迹为摆动曲线。由于视角的原因，在图中显示为一条直线。4.7针迹模拟下面详细介绍了两个特定针迹的运动模拟：矩形运动和圆周运动。4.7.1矩形针迹模拟运动分析：给定的运动周期为20秒。在整个运动过程中，反转机构的运动在前5秒内保持90°不变。到达第5秒时，换向机构移动90°，并在5秒到10秒之间保持90°不变。到达第10秒时，换向机构再移动90°，并在10到15秒之间保持180°不变。到达第15秒时，换向机构再移动90°，并在15秒和20秒之间保持180°不变。这样就完成了一个循环。下表4.10是电机的定义（位置）：表4.10换向电机定义价值表达时期00<=t<=5300*(t-5)5<t<=5.3905.3<t<=1090+300*(t-10)10<t<=10.318010.3<t<=15180+300*(t-15)15<t<=15.327015.3<t<=20由于压脚推动缝料涉及动态分析，这里暂不研究。缝料的平面运动由XY电机控制，因此两个电机必须配合换向机构的角度变化（即压脚推动方向的变化）。在整个运动过程的前5秒，X电机匀速运动，停5-10秒，以与前5秒相同的速度返回，反方向返回10-15秒，并再次停止15-20秒。Y电机的运动形式与X电机相同，只是运动时间延迟了5秒，即X电机运动时Y电机静止，当X电机运动时Y电机运动X电机静止。两种电机的定义如表4.11所示：表4.11XY电机定义（速度）X电机定义Y电机定义价值表达时期价值表达时期200<=t<=500<=t<=520-200*(t-5)5<t<=5.1200*(t-5)5<t<=5.105.1<t<=10205.1<t<=10-200*(t-10)10<t<=10.120-200*(t-5)10<t<=10.1-2010.1<t<=15010.1<t<=15200*(t-15)-2015<t<=15.1-200*(t-5)15<t<=15.1015.1<t<=20-2015.1<t<=20主轴电机转速恒定，Q=720deg/s。在缝纫材料上模拟的针迹曲线如下：图4.12矩形针迹曲线4.7.2圆形针迹模拟运动分析：给定的运动周期为10秒。在整个运动过程中，换向机构以恒定的角速度连续运行，取Q=36deg/s（画一个圆）。圆周运动的定义比较简单。X方向和Y方向电机同时执行余弦运动。Y电机比X电机相位落后900。定义如下（圆的直径为2*80）：X方向：Q=80*cos(36*t)Y方向：Q=80*cos(36*t+90°)主轴电机仍以Q=720deg/s的速度运行。定义好四个电机后，