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、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　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 </p><p>　　學(xué)院： 汽車學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)： </p>&l

2、t;p>　　班級(jí)： </p><p>　　設(shè)計(jì)者: </p><p>　　指導(dǎo)老師: </p><p><b>　　2011年6月8日</b></p><p><b&g

3、t;　　目錄</b></p><p>　　1、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介（附示意簡(jiǎn)圖）</p><p>　　2、原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　3、設(shè)計(jì)方案及討論</b></p><p><b>　　4、設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　5、機(jī)構(gòu)尺寸確定及設(shè)

4、計(jì)步驟</p><p><b>　　6、分析與討論</b></p><p><b>　　7、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　8、心得與體會(huì)

5、 </p><p><b>　　機(jī)構(gòu)示意圖：</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)：</b>

6、</p><p>　　齒輪轉(zhuǎn)數(shù) n1=200 rpm n2=260 rpm</p><p>　　模數(shù) m 1.5 mm</p><p>　　中心距 O1O2 54 mm</p><p>　　距離L

7、 40mm</p><p>　　針桿沖程 H 30mm</p><p><b>　　角度 </b></p><p>　　β1 deg 35</p><p>　　β2 deg 120</p>

8、<p>　　β3 deg 145</p><p>　　α’ deg 15</p><p>　　α’’deg 75</p><p>　　桿長 O2O3 38mm</p><p>　　O3D

9、 24mm</p><p>　　桿長 DE/DC 1.25</p><p>　　O2A/AB 0.25</p><p>　　齒輪參數(shù)：壓力角α=20。，齒輪高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25。桿O3D擺角范圍： α’《α《 α’’</p>&

10、lt;p>　　二、齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)分析</p><p>　　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。</p><p>　　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) σ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，齒根圓直徑df 和基圓直徑db。</p><

11、p>　　c.計(jì)算機(jī)構(gòu)的重疊系數(shù) ε，計(jì)算小齒輪齒頂圓齒厚 Sa 。</p><p>　　因?yàn)閆1 和 Z2 均為整數(shù)，所以取Z1=39 ，Z2=30</p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　無側(cè)隙嚙合方程：</b></p><p>　　因?yàn)閆1>17,

12、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。</p><p>　　故可取x1=1 , x2=0.69 </p><p><b>　　所以中心距變動(dòng)系數(shù)</b></p><p><b>　　齒頂縮減系數(shù)</b></p><p>&

13、lt;b>　　齒頂圓直徑：</b></p><p><b>　　齒根圓直徑：</b></p><p><b>　　基圓直徑：</b></p><p><b>　　齒頂壓力角：</b></p><p><b>　　重合度：</b></

14、p><p><b>　　齒頂圓齒厚：</b></p><p><b>　　齒輪參數(shù)列表如下：</b></p><p>　　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。</p><p>　　三、連桿機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)分析&

15、lt;/p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　c.編寫機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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。</p><p>　　d.用圖

16、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。</p><p>　　用圖解法確定各桿的尺寸</p><p>　　由題意得在滑塊的兩個(gè)極限位置處有</p><p>　　(CD-O2C)2=O3D2+ O2O32-2O3D O2O3COS(15°+55°）</p><p

17、>　　(CD+O2C)2=O3D2+ O2O32-2O3D O2O3COS(75°+55°）</p><p><b>　　聯(lián)立得 </b></p><p>　　CD=46.9mm O2C=9.6mm DE=1.25DC=58.6mm</p><p><b>　　E點(diǎn)位置分析：</b>&

18、lt;/p><p>　　MATLAB程序如下：</p><p><b>　　clear;</b></p><p>　　L1=9.6;L2=46.9;L3=24;L4=38;L5=58.6;b1=35;b2=120;b3=145;</p><p>　　for i=0:0.5:360;</p><p>&

19、lt;b>　　a=i; </b></p><p>　　X1=subs(-L4*sin((b3)/180*pi)+L1*cos((b3-a)/180*pi));</p><p>　　Y1=subs(L1*sin((b3-a)/180*pi)+L4*cos((b3)/180*pi));</p><p>　　Z1=subs(L1^2+L3^2+L4^2-

20、L2^2-2*L1*L4*sin((a)/180*pi));</p><p>　　b=subs(acos(Z1/(2*L3*sqrt(X1^2+Y1^2)))-atan(Y1/X1));</p><p>　　X2=subs(-L1*sin((a)/180*pi)+L4);</p><p>　　Y2=subs(L1*cos((a)/180*pi));</p>

21、;<p>　　Z2=subs(L1^2+L2^2+L4^2-L3^2-2*L1*L4*sin((a)/180*pi)); c=subs(acos(Z2/(2*L2*sqrt(X2^2+Y2^2)))-atan(Y2/X2));</p><p>　　Xe=subs(L3*cos(b)-L4*sin((b3)/180*pi)-L5*sin((b2-b3)/180*pi-c));</p>&

22、lt;p>　　Ye=subs(L3*sin(b)-L4*cos((b3)/180*pi)+L5*cos((b2-b3)/180*pi-c)); fprintf('b=%.2f,c=%.2f,Xe=%.2f,Ye=%.2f\n',subs((b)/pi*180),subs((c)/pi*180),subs(Xe),subs(Ye));</p><p>　　plot(subs(Xe),subs(

23、Ye),'-');</p><p><b>　　hold on</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　作的E的軌跡如下所示：</p><p>　　曲柄滑塊機(jī)構(gòu)B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　當(dāng)O2A和AB共線時(shí)存在兩個(gè)極限

24、點(diǎn)。所以滑塊的行程H=2 *O2A。</p><p>　　所以，O2A=H/2=15mm. 因?yàn)镺2A/AB=0.25 所以AB=60mm.</p><p>　　解析法分析B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)：</p><p>　　用MATLAB分析得到B點(diǎn)位移，速度，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：</p>

25、<p>　　for i=0:540;</p><p>　　r=i/180*pi;</p><p>　　y=15*sin(r)-15*sqrt(15+sin(r)*sin(r));</p><p>　　v=(15*cos(r)-15/(sin(r)^2+15)^(1/2)*sin(r)*cos(r))*((260*2*pi)/60);</p>

26、<p>　　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);</p><p>　　fprintf('y=%.2f,v=%.2f,a=%.3f\n',y,v,a);</p><p>　　

27、plot(r,y,'b-',r,v,'y-',r,a,'r-');</p><p><b>　　hold on;</b></p><p><b>　　end</b></p><p>　　繪制圖形如下所示：以O(shè)2A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

28、點(diǎn)速度圖像，紅色線條為B點(diǎn)加速度圖像。</p><p>　　B點(diǎn)速度加速度圖解法分析</p><p>　　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。</p><p><b>　　四、分析討論</b></p><p>　　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

29、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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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

30、，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)進(jìn)一步鞏固的目的，更鍛煉了自己綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，總而言之，本次課設(shè)對(duì)我來說是一次很好的機(jī)會(huì)。</p><p><b>　　五、附件：</b></p><p>　　1.圖解法分析機(jī)構(gòu)的位置速度和加速度圖。</p><p>　　2.