機械原理課程設(shè)計縫紉機導(dǎo)針及緊線機構(gòu)

1、武漢工程大學(xué)機械原理課程設(shè)計說明書課題名稱：縫紉機導(dǎo)針及緊線機構(gòu)專業(yè)班級：2012級過控三班小組成員： 指導(dǎo)教師： 課題工作時間：2014.6.16至 2014.4.26 摘 要我們這次設(shè)計運用解析法建立了所設(shè)計的五桿機構(gòu)的運動特效數(shù)學(xué)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(shè)計運動仿真，繪出相應(yīng)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(jié)果與visual basic程序設(shè)計仿真運動值進行比較。進而對此次設(shè)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(shè)計的局限性，我們還運用solidwo

2、rks對機構(gòu)進行了三維實體模型設(shè)計，并進行了仿真運動。由于時間有限，設(shè)計中僅運用oncosmosmoti對機構(gòu)進行了仿真運動及動畫制作，而為對機構(gòu)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(guān)鍵字 ：齒輪連桿機構(gòu)，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 exerc

3、ise values. and thus the feasibility of the design were verified. 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 o

4、nly use cosmosmotion simulationexercise for institutions and animation, 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第一章 前言1.1. 機械原理課

5、程設(shè)計的目的 機械原理課程設(shè)計是使學(xué)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(xué)生“初步具有確定機械運動方案，分析和設(shè)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(shè)計與擬定為結(jié)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(xué)生所學(xué)的理論知識。 2) 使學(xué)生能受到擬定機械運動方案的訓(xùn)練，具有初步的機構(gòu)選型與組合和確定運動方案的能力。 3) 使學(xué)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(shè)計有一個較完整的概念。 4) 進一步提高學(xué)生運算、運用流行軟件編寫應(yīng)用程序和技術(shù)資料的能力。

6、5) 通過編寫說明書，培養(yǎng)學(xué)生表達、歸納、總結(jié)和獨立思考與分析的能力。6）通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，增強創(chuàng)新意識，培養(yǎng)綜合用機械設(shè)計課程和其他先修課程的理論與實際知識去分析和解決機械設(shè)計問題的能力。 7）學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法，掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律。 8）通過制定設(shè)計方案，合理選擇傳動機構(gòu)和零件類型，正確計算零件工作能力，確定尺寸和掌握機械零件，以較全面的考慮制造工藝，使用和維護要求，之后進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，達到了解和掌握機械零件，機械傳動裝置或簡單機械的設(shè)計過程和方法。 9）學(xué)習(xí)進行機械設(shè)計基礎(chǔ)技能的訓(xùn)練，例如：計算，繪圖，查閱設(shè)計資料和手冊，運用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。1.2. 機械原理課程

7、設(shè)計的任務(wù) 要達到課程設(shè)計的目的，必須配以課程設(shè)計的具體任務(wù)：按照選定的機械總功能要求，分解成分功能，進行機構(gòu)的選型與組合；設(shè)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(gòu)連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)，其他常用機構(gòu)，組合機構(gòu)等進行運動分析與參數(shù)設(shè)計；通過計算機編程，將機構(gòu)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(yīng)的運動參數(shù)值或繪制出三維零件圖、并進行裝配，完成三維動畫。1.3. 機械原理課程設(shè)計的方法機械原理課程設(shè)計的主要方法，是采用解析法建立求解問題的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上應(yīng)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(shè)計機構(gòu)的運動圖形、運動參

8、數(shù)值及機構(gòu)仿真。1.4. 機械原理課程設(shè)計的步驟功能原理方案的設(shè)計和構(gòu)思 根據(jù)所選機械所要實現(xiàn)的功能(功用)采用有關(guān)的工作原理，由工作原理出發(fā)設(shè)計和構(gòu)思出工藝動作過程。機械運動方案的設(shè)計機械運動方案通常用機械運動示意圖來表示，它是根據(jù)功能原理方案中提出的工藝動作過程及各個動作的運動規(guī)律要求，選擇相應(yīng)的若干個執(zhí)行機構(gòu)，并按一定的順序把它們組合成機械運動示意圖。這個機構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)能合理地、可靠地完成上述工藝動作。機械運動方案中所畫出的表示機構(gòu)結(jié)構(gòu)型式、機構(gòu)相互聯(lián)接情況的示意圖是進行機械運動簡圖設(shè)計尺度設(shè)計的依據(jù)。. 機械運動模型的建立 確定已知參數(shù)；作所選機構(gòu)的封閉矢量圖形，并建立相應(yīng)的機構(gòu)的位置矢量

9、多邊形方程；將矢量方程轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)方程，求出機構(gòu)各關(guān)鍵點的位置坐標(biāo)方程；將位置方程兩邊對時間分別求一次、二次導(dǎo)數(shù)，聯(lián)立求出機構(gòu)的速度和加速度方程。(或者根據(jù)機構(gòu)簡圖繪制三維零件圖并進行相應(yīng)的運動分析)根據(jù)所求出的位置、速度、加速度方程，應(yīng)用可視化編程語言編制可視化的計算和動畫顯示程序，上機調(diào)試、運行通過。（若進行了三維繪制及運動分析，則這一步可取消）編寫設(shè)計說明書。第二章 綜述2.1 設(shè)計題目及目的設(shè)計題目：縫紉機導(dǎo)線及緊線機構(gòu)設(shè)計及其運動分析機械原理課程設(shè)計主要目的是為學(xué)生在完成課堂教學(xué)基本內(nèi)容后提供一個較完整的從事機械設(shè)計初步實踐的機會。2.2 設(shè)計內(nèi)容介紹我們所設(shè)計的縫紉機導(dǎo)線及緊線機

10、構(gòu)所用的為齒輪連桿機構(gòu)其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便2.3 設(shè)計機構(gòu) 原動機的運動形式的選擇：齒輪連桿機構(gòu)相對于簡單連桿機構(gòu)而言，使用齒輪連桿機構(gòu)可以達到以下這些目的：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、設(shè)計方便，可實現(xiàn)從動件任意預(yù)期運動第三章 機械結(jié)構(gòu)及運動3.1 結(jié)構(gòu)示意圖該機構(gòu)由o1軸上齒輪驅(qū)動齒輪2，o2軸上還固接有曲柄o2a和o2c，曲柄滑塊機構(gòu)o2ab的滑塊為縫紉針桿，曲柄搖桿機構(gòu)o2o3dc的連桿上點e為緊線頭，針桿與緊線頭協(xié)調(diào)動作，完成縫紉和緊線過程。圖3-1 結(jié)構(gòu)示意圖3.2 原始數(shù)據(jù)表3-1 構(gòu)件原始數(shù)據(jù)齒輪轉(zhuǎn)數(shù) rpm200齒輪轉(zhuǎn)數(shù) rpm230模 數(shù) mm 1.25中 心 距 mm54距 離

11、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第四章 所選機構(gòu)的運動分析與設(shè)計4.1導(dǎo)桿i參數(shù)確定圖4-1 導(dǎo)桿i參數(shù)導(dǎo)桿兩端外圓直徑15mm導(dǎo)桿兩端內(nèi)圓直徑8mm導(dǎo)桿兩端圓心距55mm4.2 導(dǎo)桿ii參數(shù)確定圖4-2導(dǎo)桿ii參數(shù)4.3導(dǎo)桿iii參數(shù)確定圖4-3導(dǎo)桿iii參數(shù)4.4滑塊參數(shù)的確定圖4-4 滑塊參數(shù)滑塊（正方體）邊長3mm4.5左齒輪尺寸確定圖4-5 左齒輪尺寸4.6右齒輪尺寸確定圖4-6 右齒輪尺寸第六章 仿真動畫制作我們運用solidworks對機構(gòu)進行了三維實體模型設(shè)計，

12、并進行了仿真運動模擬。圖5-1 運動模擬圖圖5-2 運動模擬圖心得體會機械設(shè)計課程設(shè)計是機械課程中一個重要的環(huán)節(jié)通過了幾個周的課程設(shè)計使我從各個方面都受到了機械設(shè)計的訓(xùn)練，對機械的有關(guān)各個零部件有機的結(jié)合在一起得到了深刻的認識。在此次課程設(shè)計過程中，大家一起設(shè)計這個雖然簡單卻很實用的五桿機構(gòu)，從中學(xué)到了很多東西。從剛開始對課程設(shè)計什么都不懂到學(xué)到一些基礎(chǔ)，并且完成所設(shè)計的課程內(nèi)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(shè)計，對指導(dǎo)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(shè)計，有些地方做的可能還不夠好，

13、但是學(xué)到了經(jīng)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(shè)計中來，收獲了了喜悅和成果。大家一起共同努力，也學(xué)到團隊合作的力量，把每個人不同的想法結(jié)合起來就能得到一些很不錯的經(jīng)驗。雖然不能夠做到最好，把所設(shè)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，不會的要去了解學(xué)習(xí)，可以向其他人學(xué)習(xí)請教，取長補短，時時刻刻去學(xué)習(xí)知識并在實踐中學(xué)以致用，還要有團隊意識，這樣我們才能把事情做的更好。這次做的是縫紉機機構(gòu)的設(shè)計，總的來說，這個課程設(shè)計的綜合性還是很強的，和平時課堂上的內(nèi)容相互補充，各有側(cè)重。平時我

14、們講課做題目都是以圖解法為基本方法，因為圖解法簡單直觀，易于掌握，且計算量比較小。解析法比較準(zhǔn)確但是計算量是很大的，所以要借助計算機來計算，這就對編程能力有一定的要求。不過還好，只要掌握matlab簡單的用法就可以了，可以借助matlab強大的繪圖功能生成所需的運動分析圖，簡化了解析法的工作。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)的計算，變位等。此外，還考察了平面連桿機構(gòu)和機構(gòu)的速度加速度分析。我覺得這是一次不錯的體驗，吧自己所學(xué)的知識綜合起來使用，達到對已有知識進一步鞏固的目的，更鍛煉了自己綜合運用知識的能力，總而言之，本次課設(shè)對我來說是一次很好的機會。 由

15、于在設(shè)計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學(xué)的不牢固，在設(shè)計中難免會出現(xiàn)問題，如：在選擇計算標(biāo)準(zhǔn)間是可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠準(zhǔn)確。課程設(shè)計運用到了很多知識，例如將理論力學(xué)，材料力學(xué)，機械設(shè)計，機械原理，互換性與測量技術(shù)等，是我對以前學(xué)習(xí)的知識有了更深刻的體會。通過課程設(shè)計，基本掌握了運用繪圖軟件制圖的方法與思路，對計算機繪圖方法有了進一步的加深，基本能繪制一些工程上的圖。 在設(shè)計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用機械設(shè)計課程及其他課程的理論知識和應(yīng)用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設(shè)計的過程中海培養(yǎng)出了我們的團隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應(yīng)用方面的不足，在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力和團結(jié)。參考文獻1.機械原理課