机械原理课程设计-缝纫机导针机构设计及其运动分析资料.doc

目 录1 设计任务.................................................. ...21.1 设计题目............................................. ... 21.2 机构简介.......................................... ... .. 21.3 设计要求及原始数据.................... . ................ 32 设计方案及过程.............................. .......... ..... 42.1 设计选定数据......................... . ................. 42.2 机构各构件尺寸确定................... . ................ .62.3 机构两个位置的运动简图................... . ............ .62.4 对两个位置进行速度和加速度分析.......... . ........ ..... 62.5 B点的运动轨迹及位移、速度、加速度线图... . ............ 103 设计总结..................................... ............. 124 心得体会..................................... ........... ..12参考文献........................................ ..............121. 设计任务1.1 设计题目缝纫机导针机构设计及其运动分析1.2 机构简介 机构示意图：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，针杆与紧线头协调动作，完成缝纫和紧线过程。

1.3 原始数据方案号2齿轮转速n1/ rpm200齿轮转速n2/ rpm240模数m / mm1.5角度1/（度）432/（度）1203/（度）145/（度）15/（度）75中心距O2O3 / mm55距离L1 / mm40针杆冲程H / mm36杆长DE/DC1.35O2A/AB0.35杆长O3D/ mm25杆长O2O3 / mm35压力角，齿顶高系数，顶隙系数杆O3D摆角范围：2. 设计方案及过程1.2.2.1 设计选定数据齿轮设计由传动比公式得：可取z1=42 z2=35 则：⑴标准中心距 d=m（z1+z2）2=1.5（42+35）2=57.75 mm⑵齿轮正确啮合时的压力角 dŸcosα=d'Ÿcosá 即：á=arccosd cosαd'=arccos54xcos20°55=20.67°⑶分度圆直径d1=mz1=1.5 x 32 =63 mmd2=mz2=1.5 x 40 =52.5 mm ⑷基圆直径 db1=d1cosα=63 x cos20°=59.20064 mmdb2=d2cosα=52.5x cos20°=49.33386 mm⑸齿轮机构的传动类型 正传动⑹齿顶高 ha1= ha* m=1.5 x 1 =1.5 mm ha2=ha* m =1.5 x 1 =1.5 mm ⑺齿根高hf1=（ha*+c*）m = 1.5 x（1+0.25）=1.875 mmhf2=（ha*+c*）m = 1.5 x（1+0.25）=1.875 mm⑻齿顶圆直径da1=（z1+2 ha*）m=d1+ 2ha*=63+2=65 mmda2=（z2+2 ha*）m=d2+ 2ha*=52.5+2=54.5 mm⑼齿根圆直径df1=（z1+2ha*-2c*）m =（46-2x1-2x0.25）x1.5=59.3081 mmdf2=（z2+2ha*-2c*）m =（35-2x1-2x0.25）x1.5=49.2 mm⑽齿距P=πm =3.14 x 1.5 =4.71 mm⑾基圆齿距（法向齿距） Pb=pŸcosα=4.17 x cos20°=4.426 mm⑿齿厚S=πm/2 =3.14 x 1.5 x 0.5 =2.355 mm⒀齿槽宽e=πm/2 =3.14 x 1.5 x 0.5 =2.355 mm⒁顶隙c= c* m =0.25 x 1.5 =0.375 mm杆长计算对于杆AB： O2A = H2 = 362 =18 mm由杆长O2A/AB=0.35，得 AB = 180.35 =51.43 mm1.2.2.12.2 机构各构件尺寸确定齿轮参数列表如下：参数齿轮1齿轮2齿数 z4235齿轮转速/ rpm200240齿轮正确啮合时的压力角20.67°模数m / mm1.5标准中心距d /mm57.75模数m / mm1.5齿厚Sa/mm2.355基圆直径/mm59.249.3分度圆直径/mm6352.5齿根圆直径/ mm59.3149.2齿顶圆直径/mm6554.5齿顶高/mm1.51.5齿根高/mm1.8751.875齿距/mm4.71杆长O2A /mm18 杆长AB /mm51.43由上述计算可得到齿轮啮合传动的重合的大于1，满足连续传动要求，齿厚大于0.4m (m=1.5)，所以也满足要求，所以设计的齿轮参数正确。

1.2.2.12.22.3 机构两个位置的运动简图见A2图纸1.2.2.52.62.722.12.22.32.4 对两个位置进行速度和加速度分析滑块B运动分析由已知条件和相关数据得：O2AŸCOSψ= ABŸSin（32π-θ）即：O2AŸCOSψ+ ABŸCOSθ= 0对于B点：yb=O2AŸSinψ- ABŸ COS（32π-θ）= O2AŸsinψ+ ABŸSinψCOSθ= (O2AŸcosψ）AB 那么：Sinθ=1-[((O2AŸ cosψ)2AB2] 即：yb = O2AŸSinψ + ABŸ1-[(O2A×cos)2AB2] 即 为B点的位置纵坐标针杆运动分析1速度分析因为取缝纫机针杆在下极限位置是对应的曲柄位置为起始位置即 此时φ=110° VB = VA + VBA大小: ？ ωO2A*lO2A ?方向： B→A ⊥O2A ⊥ABωO2A=2πn260=2*3.14*24060=25.12radsVA=ωO2A*lO2A=452.16 mm/s取比例尺为μv=VAPa=5 则 Pa=452.16/5=90.4321.取一点p，过p点作pa防线垂直于O2A向上2.过a作ab方向垂直AB向上（见附纸图1-2）得：VB=μv*Pb VAB=μv*ab ωAB=VABAB=μv*ab AB解得：VB=5*15=75 mm/s VAB=5*85=425 mm/s ωAB=425/51.43=8.26rads(2)加速度分析aB = aA + aBAτ + aBAn大小： ？ ωO2A2*lO2A ? ωAB2*AB方向： B→A A→O2 ⊥AB B→A代入已知得 aA=25.122*18=11358.25 mm/min2 aBAn=8.262*51.43=3508.95 mm/min2取比例尺为μa=aAPa=1000则PaA≈11.36 mm PaBA≈n3.5 mm 1.取一点p，过p作pa，方向沿A指向O22.过a作abaτ，方向上垂直AB向上3.过a作aban，方向沿B指向A（见附纸图1-3）则：aB=Ua*l14=1000*8.4=8400 mm/min2（1） 当针杆位于位置时即 此时φ=295°VB = VA + VBA大小: ？ ωO2A*lO2A ?方向：B→O2 ⊥O2A ⊥ABωO2A=2πn260=2*3.14*24060=25.12radsVA=ωO2A*lO2A=452.16 mm/s取比例尺为μv=VAPa=5 则 Pa=452.16/5=90.4321. 取一点p，过p点作pa防线垂直于O2A向上2. 过p做直线l，方向沿BO23. 过点a作直线交l于b（见附纸图2-2）得：VB=μv*Pb VAB=μv*ab ωAB=VABAB=μv*ab AB由已知解得：VB=5*47=235 mm/s VAB=5*73=365 mm/s ωAB=365/51.43=7.1rads(2)加速度分析aB = aA + aBAn + aBAτ 大小： ？ ωO2A2*O2A ωAB2*AB ？方向：B→A A→O2 B→A ⊥AB取比例尺为: μa=aAPa=1000代入已知得 aA=25.122*18=11358.25 mm/min2 aBAn=7.12*51.43=2592.59 mm/min21.取一点p，过p作pa，方向沿A指向O22.过a作abaτ，方向上垂直AB 3.过a作aban，方向沿AB方向4.过p做直线与abaτ和aban两线矢量和直线交于b（见附纸图2-3）则：aB=Ua*PbPaA≈11.36 mm PaBA≈n2.6 mm 则：aB=Ua*l13=1000*8=8000 mm/min21.2.2.5 B点的运动轨迹及位移、速度、加速度线图对应的速度曲线如下再对上式求导得 对应的加速度曲线图如下 12 / 12。