機械原理課程設計縫紉機導針及緊線機構設計及其運動分析

1、武漢工程大學機械原理課程設計說明書課題名稱：縫紉機導針及緊線機構設計及其運動分析 專業(yè)班級：2012級過控03班小組成員： 指導教師：_課題工作時間： 2014.6.16 至 2014.6.29目錄摘要3前言5第一章 綜述6 1.1設計題目及目的6 1.2 設計內容介紹6 1.3 設計機構6第二章 機械結構及運動8 2.1 機械系統(tǒng)方案的分析，比較與擬定8 2.1.1 方案一8 2.2 所選方案的實際應用9第三章 運動分析113.1 原動件速度的分析113.2 輪子軸心位置速度的分析133.3 輪子軸心位置加速度的分析14第四章 各連桿示意圖15第五章 仿真動畫的制作185.1 動畫制作18第

2、六章 體會小結20參考文獻21 摘 要 ：我們這次設計運用解析法建立了所設計的五桿機構的運動特效數(shù)學模型，利用matlab運動仿真求出各鉸接點和桿件的運動變化情況。然后基于visual basic程序設計運動仿真，繪出相應鉸接點運動特性曲線，并將用解析法基于matlab環(huán)境下運行的結果與visual basic程序設計仿真運動值進行比較。進而對此次設計的可行性進行了驗證。另外，基于visual basic在進行三維實體模型設計的局限性，我們還運用solidworks對機構進行了三維實體模型設計，并進行了仿真運動。由于時間有限，設計中僅運用oncosmosmoti對機構進行了仿真運動及動畫制作，

3、而為對機構中各零件進行軌跡跟蹤，以及對零件的速度、加速度進行分析。 關 鍵 字 ：齒輪連桿機構、解析算法、visual basicabstract： hinge point motion curve, and the analytic method is based on the results of running under matlab environment with the visual basic programming simulation exercise values. and thus the feasibility of the design were verified.

4、 in addition, the visual basic-based three-dimensional solid model during the design limitations, we use solidworks for the institutions of the three-dimensional solid model design and simulation exercise. due to time constraints, we only use cosmosmotion simulationexercise for institutions and anim

5、ation, but not in all parts of the body trajectory tracking, as well as parts of thevelocity, acceleration, force, reaction force, torque and finite elementanalysis. key words: gear linkage；parsing algorithm：visual basic 前言 機械原理課程設計的主要方法，是采用解析法建立求解問題的數(shù)學模型，在此基礎上應用目前流行的可視化編程語言（如：vb）編寫求解程序，顯示所設計機構的運動圖形

6、、運動參數(shù)值及機構仿真。 機械原理課程設計是使學生較全面、系統(tǒng)鞏固和加深機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生“初步具有確定機械運動方案，分析和設計機械的能力”及“開發(fā)創(chuàng)新能力”的一種手段。其目的是： 1) 以機械系統(tǒng)運動方案設計與擬定為結合點，把機械原理課程中分散于各章的理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深學生所學的理論知識。 2) 使學生能受到擬定機械運動方案的訓練，具有初步的機構選型與組合和確定運動方案的能力。 3) 使學生在了解機械運動的變換與傳遞及力傳遞的過程中，對機械的運動、動力分析與設計有一個較完整的概念。 4) 進一步提高學生運算、運用流行軟件編寫應用程序和技術

7、資料的能力。 5) 通過編寫說明書，培 養(yǎng) 學生表達、歸納、總結和獨立思考與分析的能力。 要達到課程設計的目的，必須配以課程設計的具體任務：按照選定的機械總功能要求，分解成分功能，進行機構的選型與組合；設計該機械系統(tǒng)的幾種運動方案，對各運動方案進行對比和選擇；對選定方案中的機構連桿機構、凸輪機 構 、齒 輪 機 構 ，其 他 常 用 機 構 ，組 合 機 構 等 進 行 運 動 分 析 與 參 數(shù) 設 計 ；通 過 計 算機編程，將機構運動循環(huán)圖在計算機屏幕上動態(tài)地顯示出來，并給出相應的運動參數(shù)值。第一章 綜述1.1 設計題目及目的設計題目：縫紉機導線及緊線機構設計及其運動分析機械原理課程設計

8、主要目的是為學生在完成課堂教學基本內容后提供一個較完整的從事機械設計初步實踐的機會。1.2 設計內容介紹 我們所設計的縫紉機導線及緊線機構所用的為齒輪連桿機構其優(yōu)點是結構簡單，制造方便1.3 設計機構 原動機的運動形式的選擇：齒輪連桿機構 相對于簡單連桿機構而言，使用齒輪連桿機構可以達到以下這些目的： 結構簡單、緊湊、設計方便，可實現(xiàn)從動件任意預期運動第2章 機械結構及運動結構示意圖:該機構由o1軸上齒輪驅動齒輪2，o2軸上還固接有曲柄o2a和o2c，曲柄滑塊機構o2ab的滑塊為縫紉針桿，曲柄搖桿機構o2o3dc的連桿上點e為緊線頭，針桿與緊線頭協(xié)調動作，完成縫紉和緊線過程。 第三章 運動分析

9、原始數(shù)據方案號 一齒輪轉數(shù) rpm200齒輪轉數(shù) rpm230模 數(shù) mm 1.25中 心 距 mm54距 離 mm40針桿沖程 mm36桿 長 mm34桿 長 mm29角 度 deg42 deg120 deg144 deg10 deg80桿 長 1.3 0.3齒輪設計由傳動比公式知可取，。1，標準中心距 2，齒輪嚙合時的壓力角 由 得 3，分度圓直徑 4，基圓直徑 5，變位系數(shù)由 即 得 取 6，中心距變動系數(shù) 7，齒高變動系數(shù) 8，齒輪機構的傳動類型 正傳動9，齒頂高 10，齒根高 11，齒頂圓直徑 12，齒根圓直徑 13，齒頂圓壓力角 14，分度圓上的齒厚15，齒頂厚 經檢驗 16，重合

10、度 經檢驗4 桿件長度計算 由針桿沖程可得 由 得 設的兩個極限位置為d1d2 所以，在中 由余弦定理得所以，有以上兩方程得由于 所以 主要計算結果計算項目結果6 用解析法對滑塊進行運動分析 所以 由以上兩式可得 對應的位移曲線如下 對上式求導得 對應的速度曲線如下再對上式求導得對應的加速度曲線圖如下7 用圖解法對兩個極限位置和一個一般位置對應的速度加速度計算，并將結果與解析法的結果比較1 極限點一：1.1速度分析速度比例尺： 大?。?方向： 由圖可得（圖見坐標紙） 1.2加速度分析加速度比例尺： 大小： ？ ？ 方向： 由圖可得（圖見坐標紙） 方向水平向右 由解析法得到的結果如下 方向水平向

11、右 2極限點二： 2.1速度分析速度比例尺： 大?。?？ ？ 方向： 由圖可得（圖見坐標紙） 2.2加速度分析加速度比例尺 ： 大?。?？ ？ 方向： 由圖可得（圖見坐標紙） 方向水平向左 由解析法得到的結果如下 方向水平向左 3 一般位置 3.1速度分析速度比例尺： 大?。?？ ？ 方向： 由圖可得（圖見坐標紙） 3.2加速度分析加速度比例尺： 大小 ？ ？ 方向 由圖可得（圖見坐標紙） 方向水平向右由解析法得到的結果如下 方向水平向右8，e點的運動軌跡點坐標為點坐標 三角形中，由余弦定理可得 由正弦定理有所以 由余弦定理得所以所以 所以并且，聯(lián)立以上各方程可以畫出點軌跡如下9， matla

12、b程序代碼位移曲線x=0:0.0001:2*pi;y1=18*sin(x);y2=60*sqrt(1-0.09*(cos(x).2);y=y1-y2;plot(x,y); 速度曲線a=0:1:360x=a*pi./180;y1=18*cos(x);y2=2.7*sin(2*x);y3=sqrt(1-0.09*(cos(x).2);y=(y1-y2./y3)*24.08554plot(x,y);加速度曲線a=0:0.0001:360;x=a.*pi./180;y1=18.*sin(x);y2=5.4.*(cos(2*x);y3=(1-0.09.*(cos(x).2);y4=0.1215.*(si

13、n(2*x).2;y5=(1-0.09*(cos(x).2).1.5;y=(0-y1-(y2.*y3-y4)./y5).*24.085542;plot(x,y);點的運動軌跡曲線a=10.*pi./180:0.0001:80.*pi./180;b=54.*pi./180;o3x=-34.*cos(b);o3y=34.*sin(b);dx=o3x+29.*cos(a);dy=o3y+29.*sin(a);o2d=sqrt(34.*34+29.*29-2.*34.*29.*cos(a+b);r1=asin(34.*sin(a+b)./o2d);r2=acos(o2d).2+45.83891.2-1

14、2.18580.2)./(2.*(o2d).*45.83891);ex=dx+59.59058.*cos(120.*pi./180+a+r1+r2-pi);ey=dy+59.59058.*sin(120.*pi./180+a+r1+r2-pi);plot(ex,ey);11. 點的位移、速度、加速度數(shù)據角度（）位移（mm)速度（mm/s)加速度 （*10000mm/s2)0-57.2364433.5397-0.32845-55.3960419.5697-0.356210-54.1960403.6721-0.488515-54.2640382.6548-0.532620-51.4101363.8

15、259-0.604025-4902235334.6655-0.645230-48.9396317.1352-0.678435-47.8654285.2145-0.693240-46.8239266.3064-0.719745-45.9654235.3256-0.723550-45.0851213.4059-0.737255-44.2852183.2654-0.738660-43.7327159.8069-0.740465-43.1235135.2356-0.739670-42.7689106.2564-0.737075-42.532686.2354-0.736880-42.192053.011

16、2-0.732785-42.086525.1254-0.731590-42.00000-0.730995-42.0980-25.1256-0.7315100-42.1920-53.0112-0.7327105-42.4562-86.2354-0.7331110-42.7689-106.2564-0.7370115-42.7523-135.2356-0.7395120-43.7327-159.8069-0.7404125-44.0567-183.2654-0.7386130-45.0851-213.4059-0.7372135-45.1254-235.3256-0.7245140-46.8239

17、-266.3064-0.7197145-47.3265-285.2145-0.6923150-48.9396-317.1352-0.6784155-49.2464-334.6655-0.6523160-51.4101-363.8259-0.6040165-52.1656-382.6548-0.5324170-54.1960-403.6721-0.4885175-56.2354-419.5697-0.4256180-57.2364-433.5397-0.3284185-59.0123-445.3566-0.2456190-60.4473-450.2344-0.1259195-61.2395-45

18、0.56840.0025200-63.7229-450.96220.1103205-64.2354-443.25460.2354210-66.9396-433.77760.3658215-68.2546-413.65920.4562220-69.9643-397.91500.6227225-71.2356-375.36540.7562230-72.6627-343.94200.8626235-73.5656-300.24680.9654240-74.9096-273.73281.0682245-75.2114-293.26541.1235250-76.5978-190.30221.225425

19、5-77.0123-100.26651.2986260-77.6451-97.55551.3239265-77.9654-46.55661.3452270-78.000001.3575275-77.965446.55661.3698280-77.645197.55551.3239285-77.0123100.26651.3211290-76.5978190.30221.2254295-75.2114293.26541.1235300-74.9096273.73281.0682305-73.5656300.24680.9654310-72.6627343.94200.8626315-71.235

20、6375.36540.7562320-69.9643397.91500.6227325-68.2546413.64920.5241330-66.9396433.77760.3658335-64.2354443.25960.2415340-63.7229450.96220.1103345-61.2395450.56840.0025350-60.4473450.2344-0.1259355-59.0123443.2546-0.2456360-57.2364433.5397-0.328412. 點的坐標數(shù)據（與對應）a(）ex(mm)ey(mm)1066.066148.21981561.077162

21、.15532057.819668.97522554.820174.35533051.922178.90573549.061182.86784046.205986.36194543.343389.45335040.472292.17725537.603194.54946034.75996.56996531.982598.21987029.356399.44457527.0864100.07878027.230298.1607第六章 體會小結在此次課程設計過程中，大家一起設計這個雖然簡單卻很實用的五桿機構，從中學到了很多東西。從剛開始對課程設計什么都不懂到學到一些基礎，并且完成所設計的課程內容，一步步做到最后。雖然這個過程中遇到了不少困難，但是在小組成員的討論下，把自己能解決的問題弄清楚搞明白，與老師交流我們的設計，對指導老師所提出的問題及不足之處進行完善修改。 對于這次的課程設計，有些地方做的可能還不夠好，但是學到了經驗，在不同的方案中我們沒能做到最好卻得到了不一樣的體會，有失敗有成功，把理論用到實際的設計中來，收獲了了喜悅和成果。大家一起共同努力，也學到團隊合作的力量，把每個人不同的想法結合起來就能得到一些很不錯的經驗。雖然不能夠做到最好，把所設計的裝置所有的問題都很好的解決，但是每一件事都有其不足之處，那就需要我們認真的去發(fā)現(xiàn)改進，把做得到的做好，不會的要去了解