家用縫紉機分析

1、免試題目四：家用縫紉機分析姓名：程旭 學(xué)號：2012010672 班級：熱動22完成日期：2014 12.28一、家用縫紉機的工程背景縫紉機作為匸業(yè)革命浪潮中誕生的偉大產(chǎn)物，距今已有160多年的歷史了。 1845年，美國人伊萊亞斯豪發(fā)明了第一臺縫紉機。當(dāng)時其結(jié)構(gòu)非常簡單，與 手工縫紉相似，只用一根線縫紉。后來乂經(jīng)過無數(shù)人的改進(jìn)，終于形成了今天我 們所能看到的縫紉機的結(jié)構(gòu)。根據(jù)驅(qū)動方式的不同，可分為手搖式、腳踏式和電 動式。根據(jù)用途的不同，縫紉機可分為工業(yè)用縫紉機和家用縫紉機。其中工業(yè)用 縫紉機更是現(xiàn)代高度門動化的紡織工業(yè)中所必不可少的重要組成部分，與人類的 日常生活息息相關(guān)。在本次實驗中，我們

2、所分析、研究的縫紉機是由上海生產(chǎn)的蝴蝶牌家用縫紉 機和飛人牌家用縫紉機。這兩種縫紉機的結(jié)構(gòu)基本一致，都能實現(xiàn)家用縫紉機的 基本功能。二、縫紉機機構(gòu)示意圖繪制1 機構(gòu)示意圖繪制B00握按二47©、殆*備叉t+龍5©“I*?2弋4$斗:(D®®(DO(9令向鳥®®詳細(xì)清晰示意圖參見紙板報告。2各執(zhí)行機構(gòu)的機構(gòu)運動簡圖(1)引線機構(gòu)白由度：F=3x32x4=1(2)挑線機構(gòu)777自由度:F=3x2-2x2-1=1(3)鉤線機構(gòu)自由度:3 X5-2x7=!(4)送布機構(gòu)自由度:F=3x8-2xl0-3=l3 機構(gòu)自由度計算自由度計算如下：為簡

3、單起見，不考慮針距調(diào)節(jié)器與壓布裝置的運動。自由度公式：F = (6-q)n-(5-q)P5-(4-q)P4其中q為公共約束的數(shù)目。在本縫紉機機構(gòu)中，我們町以發(fā)現(xiàn)，對于每個運動構(gòu)件，總能找 到一個平面，使得該構(gòu)件在該平面內(nèi)作二維運動。也就是說，對每一個構(gòu)件來說，公共約束的數(shù)最都為3,即q=3從而F=3n-2P5-P4.雖然該機構(gòu)是空間機構(gòu)，但自由度計算仍町等效為平面進(jìn)行計算。運動構(gòu)件：上主軸、大連桿、牙叉、牙叉滑塊、送布軸、下軸、擺軸、擺軸滑塊、抬牙軸、 牙架、針桿、小連桿、挑線桿，共計13個。5 級副：轉(zhuǎn)動副 Q、b、I、a> G、f、Al、O、dl、E、g、j、k、J 共計 14 個：

4、 移動副A2、d2、L共計3個。即5級副共17個。4級副：c、e、i、m共計4個。從而，自由度 F=3x13-2x17-4=1.4縫紉機的功能、組成與工作原理(1) 功能可實現(xiàn)自動引線、挑線、鉤線、送布等基本功能，并且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)針 距和送布距離。(2) 組成可以把縫紉機機頭劃分為引線機構(gòu)、鉤線機構(gòu)、挑線機構(gòu)、送布機構(gòu)四大機 構(gòu)。(3) 工作原理縫紉機的縫合方法與手工縫紉差異很大。在最簡單的手工縫合中，縫紉者在 針尾端的小眼中系上一根線，然后將針連帶線完全穿過兩片織物，從一面穿到另 一而，然后再穿回原先一面。這樣，針帶動線進(jìn)岀織物，把它們縫合在一起。雖然這對手匸來說非常簡單，但是要用機器進(jìn)

5、行牽拉卻極其困難。機器需要 在織物的一邊釋放針，然后在另一邊即刻再次抓住它。然后，它需要把松散的線 全部拉出織物，調(diào)轉(zhuǎn)針的方向，然后反方InJ-RU所冇步驟。這過程對一個簡單 的機器來說太復(fù)雜了，并且不實用，而且即使對手工來說，也只有用較短的線時 才好用。相反，縫紉機只需將針部分穿過織物。在機針上，針眼就在針尖的后面，而 不是在針的尾端。針固定在針桿上，針桿由主軸偏心輪牽引做上下運動。當(dāng)針的 尖端穿過織物時，它在一面向另一而拉出一個小線圈?？椢锵旅娴你^線機構(gòu)會鉤 住這個線圈，然后將其包住另一根線或者同一糧線的另一個線圈。這樣就能在織 物上“縫”出一針。如此，在送布機構(gòu)的配合下周而復(fù)始，便可以在

6、織物上連續(xù) 縫紉。三新方案設(shè)計1送布機構(gòu)設(shè)計考慮到在原來的送布機構(gòu)設(shè)計中，使用了3個等寬凸輪機構(gòu)，且移動構(gòu)件數(shù) 目有8個之多，導(dǎo)致裝置過于復(fù)雜，不利于進(jìn)一步的分析，且高副過多會導(dǎo)致機 構(gòu)容易磨損?，F(xiàn)在在原來裝置的基礎(chǔ)上，對送布機構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計。新方案機構(gòu)運動簡圖上圖是針對原有機構(gòu)的一些不足，重新設(shè)計后的送布機構(gòu)。其中以凸輪1 為主動件。自由度：F=3x6-2x8-1=1.凸輪1在縫紉機靠近底座處，而凸輪需要做整周轉(zhuǎn)動，所以與凸輪1固聯(lián)一 個齒輪，并將該齒輪與主軸上的齒輪用鏈條聯(lián)接，實現(xiàn)鏈輪傳動。其送布分軌跡 大致為：針板平面我們可以看出，這個軌跡近似于矩形。只需再對機構(gòu)的尺寸，以及等寬凸輪 的

7、形狀加以進(jìn)一步設(shè)計，便可使其送布軌跡更接近于矩形，使得針板平面上方的 軌跡更平穩(wěn)。在原送布機構(gòu)中，有一個用于調(diào)節(jié)送布距離的裝置，就是針距座。在這個機 構(gòu)中，也有類似的裝置，就是滑塊3的導(dǎo)軌。通過調(diào)節(jié)這個導(dǎo)軌的角度，可以調(diào) 節(jié)送布距離，實現(xiàn)原裝置中針距座的功能。2 設(shè)計方案的評價自行設(shè)計的新方案與原方案相比，減少了凸輪的使用，即減少了高副的使用， 有利于避免過多的磨損。同時，將設(shè)計難度適當(dāng)?shù)慕档土?。新機構(gòu)使用了更少的 可動部件，使得裝置更加簡潔，利于維修、改進(jìn)。但不足之處在于主軸與凸輪軸 之間需要鏈條傳動，可能會造成機構(gòu)的噪音、振動變大。如果可以將鏈輪傳動改 為皮帶等傳動方式可能會對該情況有所改

8、善。四、思考題1 手工縫紉與縫紉機縫紉的區(qū)別手工線跡手丁縫針于匸縫紉時,針孔在針的尾部，針在縫料的兩側(cè)來回穿刺，形成的線跡是S形的。縫紉機的機針針孔靠近針尖，機針只在縫料的一側(cè)進(jìn)行穿刺?？p紉機的線跡 是由兩根線（面線利底線）像搓繩一樣絞合而成的8字形線跡。由于它像鎖環(huán)， 稱它為雙線鎖式線跡2 縫紉機線跡的形成要形成雙線連鎖線跡，首先要使縫紉機上輪旋轉(zhuǎn)一周，各機構(gòu)完成一個周期 的動作，從而形成一個線跡。下面通過擺梭鉤線形成一個線跡的過程來分析各機 構(gòu)的動作要求。（1）線環(huán)的形成：機針從最高位置向下運動，在縫針沒有接觸縫料之前， 挑線桿向上運動完成收緊上一個線跡的工作，并從線團(tuán)里拉出形成下一個線環(huán)

9、所 需的面線。與此同時，送布牙也完成向前推送縫料的動作，開始向針板下方運動。 此時擺梭已經(jīng)開始逆時針方向旋轉(zhuǎn)（面對擺梭而言），當(dāng)機針刺布、穿過縫料并 達(dá)到最低位置時，擺梭逆時旋轉(zhuǎn)也到極限位置。在這期間挑線桿是向下運動的， 以松馳面線，供機針向下引線用。接著機針開始冋升，由于機針短槽一側(cè)的縫料 對而線的阻力作用，此段面線滯留在縫料之下，加上梭床蓋對機針長槽一側(cè)而線 的阻攔作用，結(jié)果就在機針短槽一側(cè)形成了一個梨形的線環(huán)。在線環(huán)形成最佳狀 態(tài)時，挑線桿暫停向下運動，以免影響線環(huán)的形狀。這時送布牙在針板Z下向原 來位置退回，所以對線環(huán)和縫料均無影響。（2）鉤線和擴(kuò)大線環(huán)：在機針開始從最低位置向上回升時

10、，擺梭也從逆時 針方向的極限位置開始向順時針方向轉(zhuǎn)動（此時而對擺梭，擺梭尖在機針左側(cè)）。 當(dāng)機針從最低位置回升時，線環(huán)的形狀完全滿足擺梭尖鉤線的要求，就在這一瞬 間，擺梭尖應(yīng)正好到達(dá)機針短槽線環(huán)處與機針重合。隨著擺梭繼續(xù)順時針方向轉(zhuǎn) 動，擺梭尖鉤住了而線的線環(huán)。擺梭繼續(xù)順時針旋轉(zhuǎn)，梭床蓋的分線斜面將線環(huán) 分到擺梭的兩側(cè)，使線環(huán)擴(kuò)大并繞過裝在擺梭內(nèi)的梭心套。在此期間，挑線桿迅 速下降，以供給擺梭擴(kuò)大線環(huán)所需的線段。機針繼續(xù)向上運動追出縫料。此時， 送布牙在針板下面也回到起始位置并向上運動。（3）收線和送料：當(dāng)擺梭把線環(huán)剛繞過梭心套中線時，挑線桿就開始向上 運動。由于夾線器對面線通過時產(chǎn)生的阻力，

11、在挑線桿向上運動，給面線線環(huán)造 成一個拉力，使之緊貼在梭心套外壁上。隨著擺梭到達(dá)順時針方向的極限位置和 挑線桿的向上運動，在面線的拉力的作用下，線環(huán)脫離擺梭義口處的斜面，向上 收縮。由于底線就繞在梭心中，當(dāng)線環(huán)繞過梭心套的時候，面線也就套住了底線。 就在線環(huán)收宿到接觸底線時，擺梭乂開始向逆時針方向旋轉(zhuǎn)。此時，由于挑線桿 迅速向上運動，把縮小了的線環(huán)從擺梭尾部與擺梭托的空隙中拉出來。此時，送 布牙已露出針板、機針也上升到最高位置。擺梭逆時針轉(zhuǎn)動時，利用其外側(cè)的克形斜面給底線一定的張力，此張力與梭皮對底線的壓力相配合，與面線對它的拉 力相對應(yīng)，以收緊底線和從梭心中拉出供下一個線跡使用的底線線段。隨

12、著挑線 桿的繼續(xù)上升，加上送布分向前送布時對縫線的作用力，使套住底線的而線環(huán)收 緊在兩層縫料的中間，形成了一個雙線連鎖線跡。隨著機針的向下運動，乂開始 下一個線跡的循環(huán)過程。3如何調(diào)節(jié)送布距離可通過調(diào)節(jié)針距扳手的角度來調(diào)節(jié)送布機構(gòu)的位形，從而調(diào)節(jié)送布距離。4 機構(gòu)運動循環(huán)圖家用縫紉機運動循環(huán)機針左最高位董0°挑線桿達(dá)到最高位置270。機針退岀縫料_勺王砒運動萬冋90針進(jìn)入縫料送布牙送料送布牙返回鉤住線壞206。擺梭鉤住線環(huán)180°機針到達(dá)最低位置五、收獲與體會本次實驗的內(nèi)容主要是對老式家用縫紉機進(jìn)行運動示意圖測繪。與前而的兒 次實驗相比，這次的動手部分就占到了更大的比重。在測繪過程中，我遇到了不 少的困難。因為對于兩年前學(xué)過的機械制圖感到比較生疏，所以在測繪上還是花 費了不少的時間。總體的結(jié)果還大體令自己滿意。其中最大的困難是用軸測圖繪 制運動示意圖。在以往的學(xué)習(xí)中，我所接觸到的都是繪制平面圖，繪制這樣復(fù)雜 的立體示意圖還是第一次。不過進(jìn)行這樣的嘗試還是對白己的空間理解能力有一 定的提升的。關(guān)于送布機構(gòu)的設(shè)計是另一個難點。因為原先的送布機構(gòu)就比較復(fù)雜，涉及 到了 3個等寬凸輪。這對送布牙運動軌跡的研尢帶來了不小的困難。在這種情況 下，我只能采取定性的分析方法來研究其軌跡。在重新設(shè)計的過程中，為了降低 設(shè)計難度，特意將凸輪數(shù)量減少為1個，增加了