机械原理课程设计-缝纫机导针机构设计及其运动分析复习过程

机械原理课程设计-缝纫机导针机构设计及
其运动分析
目录
目录 (1)
1.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O
1轴上齿轮1驱动齿轮2，O
2
轴上还固接有曲柄O
2
A
和O
2C，曲柄滑块机构O
2
AB的滑块为缝纫针杆，曲柄摇杆机构O
2
O
3
DC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
压力角︒=20α，齿顶高系数1*=a h ，顶隙系数25.0*=c 。

杆O 3D 摆角范围：。

2. 设计方案及过程
2.1 设计选定数据
齿轮设计 由传动比公式
8333.0240
200
//122112==
==Z Z n n i 得：可取z1=42 z2=35 则： ⑴标准中心距 d=
m （z 1+z 2）2
=
1.5（42+35）
2
=57.75 mm
⑵齿轮正确啮合时的压力角 d •cos α=d'•cosá 即：á=arccos d cos αd′
=arccos
54xcos20°
55
=20.67°
⑶分度圆直径
d 1=mz 1=1.5 x 32 =63 mm d 2=mz 2=1.5 x 40 =52.5 mm
⑷基圆直径
d b1=d 1cos α=63 x cos20°=59.20064 mm
d b2=d 2cos α=52.5x cos20°=49.33386 mm
⑸齿轮机构的传动类型 正传动 ⑹齿顶高
h a1= h a * m=1.5 x 1 =1.5 mm
h a2=h a * m =1.5 x 1 =1.5 mm ⑺齿根高
h f1=（h a *+c *）m = 1.5 x （1+0.25）=1.875 mm h f2=（h a *+c *）m = 1.5 x （1+0.25）=1.875 mm
⑻齿顶圆直径
d a1=（z1+2 h
a
*）m=d
1
+ 2h
a
*=63+2=65 mm
d a2=（z2+2 h
a
*）m=d
2
+ 2h
a
*=52.5+2=54.5 mm
⑼齿根圆直径
d f1=（z1+2h
a
*-2c*）m =（46-2x1-2x0.25）x1.5=59.3081 mm
d f2=（z2+2h
a
*-2c*）m =（35-2x1-2x0.25）x1.5=49.2 mm
⑽齿距
P=πm =3.14 x 1.5 =4.71 mm
⑾基圆齿距（法向齿距）
P
b
=p cosα=4.17 x cos20°=4.426 mm
⑿齿厚
S=πm/2 =3.14 x 1.5 x 0.5 =2.355 mm
⒀齿槽宽
e=πm/2 =3.14 x 1.5 x 0.5 =2.355 mm
⒁顶隙
c= c* m =0.25 x 1.5 =0.375 mm
杆长计算
对于杆AB：
O2A = H
2
=
36
2
=18 mm
由杆长O
2
A/AB=0.35，得
AB =
18
0.35
=51.43 mm
2.2机构各构件尺寸确定
齿轮参数列表如下：
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。

2.3机构两个位置的运动简图
见A2图纸
2.4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：
O 2A•COSψ= AB•Sin（3
2
π-θ）
即：
O
2
A•COSψ+ AB•COSθ= 0 对于B点：
y b =O
2
A•Sinψ- AB• COS（3
2
π-θ）= O
2
A•sinψ+ AB•Sinψ
COSθ= (O2A•cosψ）
AB
那么：
Sin θ=√1−[
((O 2A • cos ψ)2
AB ]
即：y b = O 2A •Sin ψ + AB •√1−[(O 2A×cos)2
AB 2
]
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°
V B
→ = V A
→ + V BA
→
大小: ？ ωO 2A ∗l O 2A ? 方向： B →A ⊥O 2A ⊥AB ωO 2A =
2πn 260=2∗3.14∗240
60
=25.12rad s ⁄ V A =ωO 2A *l O 2A =452.16 mm/s
取比例尺为μv =V
A
→
Pa =5
则 Pa =452.16/5=90.432
1.取一点p ，过p 点作pa 防线垂直于O 2A 向上
2.过a 作ab 方向垂直AB 向上 （见附纸图1-2）
得：V B
→ =μv ∗Pb V AB
→ =μv ∗ab ωAB =
V AB AB
=
μv ∗ab AB
解得：
V B =5*15=75 mm/s V AB =5*85=425 mm/s ωAB =425/51.43=8.26rad s ⁄ (2)加速度分析
a B
→ = a A
→ + a BA
τ→ + a BA
n
→ 大小： ？ ωO 2
A 2∗l O 2A ? ωA
B 2
∗AB 方向： B →A A →O 2 ⊥AB B →A
代入已知得 a A =25.122*18=11358.25 mm/min 2
a BA n =8.262*51.43=3508.95 mm/min 2
取比例尺为μa =a
A
→
Pa =1000
则Pa A≈11.36 mm Pa BA≈n 3.5 mm
1.取一点p ，过p 作pa ，方向沿A 指向O 2
2.过a 作a ba τ，方向上垂直AB 向上
3.过a 作a ba n ，方向沿B 指向A
（见附纸图1-3）
则：a B =U a ∗l 14=1000*8.4=8400 mm/min 2 （1） 当针杆位于位置时
即 此时φ=295°
V B
→ = V A
→ + V BA
→
大小: ？ ωO 2A ∗l O 2A ? 方向：B →O 2 ⊥O 2A ⊥AB ωO 2A
=2πn 2=2∗3.14∗240
=25.12rad s ⁄
V A =ωO 2A *l O 2A =452.16 mm/s
取比例尺为μv =V
A
→
Pa =5
则 Pa =452.16/5=90.432
1. 取一点p ，过p 点作pa 防线垂直于O 2A 向上
2. 过p 做直线l ，方向沿BO 2
3. 过点a 作直线交l 于b （见附纸图2-2）
得：V B
→ =μv ∗Pb V AB
→ =μv ∗ab ωAB =
V AB AB
=
μv ∗ab AB
由已知解得：
V B =5*47=235 mm/s V AB =5*73=365 mm/s ωAB =365/51.43=7.1rad s ⁄
(2)加速度分析
a B
→ = a A
→ + a BA
n → + a BA
τ
→ 大小： ？ ωO 2A
2∗O 2A ωAB 2
∗AB ？ 方向：B →A A →O 2 B →A ⊥AB
取比例尺为: μa =a
A
→
Pa =1000
代入已知得 a A =25.122*18=11358.25 mm/min 2
a BA n
=7.12*51.43=2592.59 mm/min 2
1.取一点p ，过p 作pa ，方向沿A 指向O 2
2.过a 作a ba τ
，方向上垂直AB 3.过a 作a ba n ，方向沿AB 方向
4.过p 做直线与a ba τ和a ba n 两线矢量和直线交于b
（见附纸图2-3） 则：a B
→ =U a ∗Pb
Pa A≈11.36 mm Pa BA≈n
2.6 mm
则：a B =U a ∗l 13=1000*8=8000 mm/min 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
2
O
A
B
X Y
ϕ
θ
θ
对应的加速度曲线图如下。