机械原理课程设计缝纫机导针与紧线机构

实用文档一、设计要求设计题目缝纫机导针及紧线机构设计及其运动分析机构示意图L6B该机构由O轴上齿轮1驱动齿轮2,O轴上还固接有曲柄OA和OC。曲柄滑块机构OAB的滑块为缝纫机针杆，曲柄摇杆机构OODC的连杆上点E为紧线头，针杆与紧线头协调动作，完成协调和紧线过程。23原始数据pN1=200rmp，n2=270rpm，模数m=1.5mm，L=40mm，针杆冲程H=38mm， 1=30，Pp__a-a2=120，3=150，ai=10，2=75，OO=36mm，OD=28mm，DE/DC=1.35,OA/AB=0.3。23 3 2齿轮参数：压力角。二20、齿顶高系数K=1,顶隙系数一二0.25。杆。口摆角范围：aWaWa二机构设计与分析齿轮机构传动设计关于齿数选择的分析文案大全实用文档31=2nn/60=20.94rad/s132=2nn/60=28.27rad/s2假设这对齿轮标准啮合，就有O.SmgZ/Zjrq且31*z1=32*z2。但解得4=41.36,Z2=30.64均不是整数，所以重新考虑，设啮合角k，COSk=0.5m(Z+Z)COSa/OO由上式可以得到Z1/Z22=27/20,而齿数必须是整数，先假设Z1=27,Z2=20，可以解得COSk=0.6134,k=52.16。如果Z1，Z2更大，就只能有Z1=54,Z2=40，两者之和成倍增长，COSk将大于1，所以就只能有Z1=27，Z2=20。但是这样会造成啮合角过大，已经超过了50°，渐开线函数表都查不到其inv值，所以只能在20到40的范围内找一个合适的Z2值，使得Z1/Z2在误差范围内尽可能趋近于27/20=1.35。取Z2=20,21,22……，最终可以发现Z1=31，Z2=23；Z1=50，Z2=37两组数据误差最小，但后一组数据的COSk值超过了1，所以取4=31，Z2=23为佳，对应的k=45°11'20.68〃£X设变位系数X1，X2，由invk=艺/tana+inva可以解得X1+X2=15.06,这显然i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，果然Z2应该在30.64周围选取，发现当Z1=39，Z2=29(k=27°26;27〃)或Z1=42,Z2=31(k=17°41/4〃)比较合适，误差不大，分别解得变位系数和2.375和-0.4727,显然取后者更合适，所以得到齿数的最终方案4=42,Z2=31。分度圆直径d=mZ1=63d=mZ2=46.5机构传动比TOC\o"1-5"\h\zi=%=0.740712 32齿轮变位系数X>17—Z1h*=-1.4711 17 “X>17—Z2h*=-0.82352 17 a且x1+x2=-0.4727在满足上述要求下有无穷多组设定方案，为方便不妨取X1=-0.4727,X2=0，这样加工齿轮更节约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。齿轮机构的传动类型负传动实际啮合角文案大全实用文档K=17°41'4〃基圆直径d-dcosa=592bi 1d-dcosa=437b2 2齿根圆直径d于二d-2(c*+h*-x)m=57.83d于-d—2(c*+h*-x)m=42.75齿顶圆直径d=2(OO-d/2-c*m)=64.50TOC\o"1-5"\h\zai 12 于2d=2(O0-d/2-c*m)=49.4202 12f重合度1 d de-2—[Z(tanarccos才一tana)+Z(tanarccos-b2--tana)]=1.268>1符合要求a1 a2齿厚S 兀mS= +2xmtana=1.842 1S-心=2.3562S=S*-2r(inva-inva)=1.399>0满足要求1S=S--2r(inva-inva)=1.306>0满足要求2以上计算了齿轮机构的一些主要参数，设计算是完毕。曲柄滑块机构传动设计显然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毕了曲柄摇杆机构传动设计本可以直接解析或作图求解，但在这个高科技的时代我们可以直接用CAD精确地作图得到想要的结果，如下图是用CAD精确的作图，于是可以容易的得到DC+CO2=59.21,DC-CO2=37.29,解得DC=48.25,CO2=10.96,由于DE/DC=1.35,所以解得DE=65.14文案大全

实用文档下面计算一些四杆机构的主要参数，由图中已经得知极位夹角为25°行程速比系数K=(180+25)/(180-25)=1.32压力角由图中角度数据可以算得两极限位置D处的压力角aa1=90-65=25°a2=90-25=65°传动角丫1=65°1=25°死点显然无死点2.4机构总体设计基本数据表格(长度单位：mm)(机构将被下列参数所完全确定)分类数据值齿轮齿数Z42 1 齿数Z31 2 ■1^模数m1.5压力角a/°20中心距254齿轮转速n/rpm200文案大全

实用文档齿轮转速n/rpm 2 270分度圆直径d163.0分度圆直径d246.5基圆直径db159.2基圆直径db243.7分类数据值齿轮传动比i—： 一…12 0.7407变位系数乂 1 -0.4727变位系数乂 2 0啮合角a'（k）17°41’4〃分度圆齿厚s11.840分度圆齿厚s22.356重合度£121.268连杆OA19.002AB63.30OC—2 10.96CD48.25OOCO36.0023OD28.003DE65.14相对位置B130°B3150°L40运动特性曲柄摇杆机构极位夹角025°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①65°三机构运动分析3.1曲柄滑块机构运动分析如下图是从原机构中提取的曲柄滑块机构，现分析针杆（即B点）的运动特性，自变量为。。O点即是原图中的02点，为方便再设AB长m=63.3,AO长n=19文案大全实用文档（图中未画出）针杆位移分析设BO二S,AOB中用正弦定理m=——，易得s=mcosa-nsinacos0 sina=\，'m2-n2cos20-nsin0,带入数据得S=<4007一361cos20-19sin0,当。=90°S有最小值\=m-n=44.3,当。=-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二(4007-361*(cos(t/180*pi)).A2).八0.5-19*(sin(t/180*pi));plot(t,a);title(角度-位移图像’)；xlabel('/°');ylabel('/mm');holdon;文案大全

实用文档-FWiFvT口,LJ.人|PilaEd£tViewInsertToolsWindowHelpDBa-A4/@巨；针杆速度分析对上述求得的位移式求导，就能得到速度表达式n2sin20 361sin20V=——, -ncos0=——: -19cos02\:m2-n2cos20 24007-361cos20在两个极限位置的速度\二V00，至于速度的极值，可再对V求导得其加速度值4n2cos20(m2-n2cos20)-n4sin220 .0a= +nsin0=34(m2-n2cos20)21444cos20(4007-361cos20)-130321sin220+19s诂034(4007-361cos20)2若令a=0，方程仍不好解，故稍后采用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)).A2).A0.5)-19*cos(t/180*pi);plot(t,a);title(角度-速度图像')；文案大全

实用文档xlabel('/°');ylabel('/mm');holdon;针杆加速度分析由上面的分析已经得到4n2cos20(m2—n2cos20)-n4sin220 .fia= +nsin0=34(m2—n2cos20)21444cos20(4007—361cos20)-130321sin220+19s诂034(4007—361cos20)2代入0「90°以及02=-90°可得两极限位置的加速度a1=13.3mm/s2,a2=-24.7mm/s2当然方向是向右为正的。文案大全实用文档源程序代码t=[0:0.001:360];%t代表角度a代表加速度ab=t/180*pi;a二(1444*cos(2*b).*(4007-361*(cos(b)).A2)-130321*(sin(2*b)).A2)./(4*(4007-361*(cos(b)).A2)).A1.5;plot(t,a);title(角度-加速度图像’)；xlabel('/°');ylabel('mm/sA2');holdon;3.2曲柄摇杆机构运动分析如下图，EO2长S，以O2为原点建立坐标系（图中未标注）文案大全实用文档etet3.21紧线头位移分析Lcosa3.21紧线头位移分析Lcosa+LcosP+Lcos0=L消 去Lsina+LsinP=Lsin0B(2LLcosa-2LL)cos0-2LLsinasin0=L-L-L-L+2LLcosa代入cos0代入cos0=+'1—sin20,并令M-L—L—L—L+2LLcosa

2L1L3cosa—2L3L4N2N2LLsina Lsina2LLcosa—2LL Lcosa—L（由已知条件已知分母不可能为0）于是原式化为(N2+1)sin20+2MNsin0+M2—1-0，解得0—acrsin-MN土、'N2+1-m2N2+1于是D点可确定，从而紧线头E点可确定，其坐标（X，Y）：文案大全实用文档X=Lq—SCOS0Y=Ssin0源程序：%t代表角度。b为其弧度制仁[0:0.001:360];b=t/180*pi;M二(789.12*cos(b)+128)./(613.76*cos(b)-2016);N二(10.96*sin(b))./(10.96*cos(b)-36);p=(-M.*N+(N.A2+1-M.A2).A0.5)./(N.A2+1);%p=sinOq=(1-p.A2).A0.5; %q=cos0x=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紧线头速度分析由上述的位移式Lcosa+LcosP+Lcos0=L和Lsina+Lsin0=Lsin0两边文案大全

实用文档求导可以得到速度关系式Lsina①+lsin0①+Lsin0①=0LCOSa&+Lcos0d=Lcos0⑥3(cosatan0-sina)L3(cos3(cosatan0-sina)L3(cos0tan0+sin0)L3于是紧线头的速度V=S3PilaEditVig*InsertToolsWindowHelp15001000实用文档50jrl-5onoojrl&ono9ju4□53n-30,u52IjuPilaEditVig*InsertToolsWindowHelp15001000实用文档50jrl-5onoojrl&ono9ju4□53n-30,u52Iju尸2a50JulDor实用文档N二(10.96*sin(b))./(10.96*cos(b)-36);p=(-M.*N+(N.A2+1-M.A2).A0.5)./(N.A2+1);%p=sinOq=(1-p.A2).A0.5; %q=cos0c=(36-10.96*cos(b)-28*q)/48.25; %c=cos「d=(28*p-10.96*sin(b))/48.25; %d=sin「V=(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).A2)*1031.4;%a1切向加速度a2=VC2/93.14; %a2法向加速度holdon;plot(t,a1,'r',t,a2,'g',t,(a1.A2+a2.A2).A0.5,'b');legend(切向加速度','法向加速度','总加速度',0);title('紧线头加速度’)；xlabel('a/°');ylabel('a/mm/sA2');holdoff;图解法部分详见附页n紧线头加速度PileEditViewInsertToolsWindowHelp-Rylabel('a/mm/sA2');holdoff;图解法部分详见附页n紧线头加速度PileEditViewInsertToolsWindowHelp-R文案大全3_sin(P-a)L1①1sin(0+0)L*1*3二sin(0-a)LS33 sin(0+0)L 13源程序：%t代表角度。b为其弧度制t=[0:0.001:360];b=t/180*pi;M二(789.12*cos(b