机械原理课程设计--缝纫机导针及紧线机构设计及运动分析.doc

机械原理课程设计说明书 设计题目： 缝纫机导针及紧线机构设计及运动分析 学院： 汽车学院 专业： 班级： 设计者: 指导老师: 2011年6月8日 目录1、机构简介（附示意简图）2、原始设计数据和设计要求3、设计方案及讨论4、设计原理5、机构尺寸确定及设计步骤6、分析与讨论7、参考文献8、心得与体会 一、 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，曲柄要干机构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。原始数据：齿轮转数 n1=200 rpm n2=260 rpm模数 m 1.5 mm中心距 o1o2 54 mm距离l 40mm针杆冲程 h 30mm角度 1 deg 35 2 deg 120 3 deg 145 deg 15 deg 75杆长 o2o3 38mm o3d 24mm杆长 de/dc 1.25 o2a/ab 0.25齿轮参数：压力角=20。，齿轮高系数ha*=1，顶隙系数c*=0.25。杆o3d摆角范围： 二、齿轮机构的传动分析a.按给定的原始数据，确定机构传动比i，进而确定齿轮的基本几何参数，并确定齿轮机构 的传动类型。b. 确定齿轮的其他参数，如变位系数x，中心距分离系数y，齿顶缩减系数 等，计算齿轮副的几何尺寸：中心距a，齿轮分度圆直径d，齿顶圆直径da，齿根圆直径df 和基圆直径db。c.计算机构的重叠系数 ，计算小齿轮齿顶圆齿厚 sa 。 因为z1 和 z2 均为整数，所以取z1=39 ，z2=30所以： 无侧隙啮合方程：因为z117, z217 xmin 0, xmin 0 ，即使齿轮采用正变位不会产生根切现象。故可取x1=1 , x2=0.69 所以中心距变动系数齿顶缩减系数齿顶圆直径：齿根圆直径：基圆直径：齿顶压力角：重合度：齿顶圆齿厚：齿轮参数列表如下：参数齿轮1齿轮2齿数 z3930变位系数x10.68中心距分高系数y1.48齿顶缩减系数0.21标准中心距a51.75实际中心距a54齿轮分度圆直径d mm58.5 mm45 mm齿顶圆直径da 63.86 mm49.42 mm齿根圆直径df57.75 mm43.32 mm基圆直径db54.98 mm42.28 mm机构的重叠系数1.83齿顶圆齿厚sa1.626 mm1.362 mm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。三、连杆机构及运动分析 a.按给定的原始数据，确定机构各杆尺寸，采用解析法计算时许列出计算过程和公式。 b.用解析法分析机构的运动，列出机构位置方程，位移分析，速度和加速度分析的运动方程。 c.编写机构运动分析的计算机计算的通用源程序及原始数据文件。上机运算，打印源程序和结果。 d.用图解法分析机构三个瞬时位置（输出构件的二个极限位置和一个任意位置）的运动，作出相应机构位置图，速度和加速度图。1. 用图解法确定各杆的尺寸由题意得在滑块的两个极限位置处有(cd-o2c)2=o3d2+ o2o32-2o3d o2o3cos(15+55） (cd+o2c)2=o3d2+ o2o32-2o3d o2o3cos(75+55）联立得 cd=46.9mm o2c=9.6mm de=1.25dc=58.6mme点位置分析：l1,l2,l3,l4,l5o2c,cd,o3d,o2o3,de的长度 aoa与水平线的夹角 bo3d与水平线的夹角 ccd与o3o2的夹角 (xe,ye)e 点的坐标matlab程序如下：clear;l1=9.6;l2=46.9;l3=24;l4=38;l5=58.6;b1=35;b2=120;b3=145;for i=0:0.5:360; a=i; x1=subs(-l4*sin(b3)/180*pi)+l1*cos(b3-a)/180*pi);y1=subs(l1*sin(b3-a)/180*pi)+l4*cos(b3)/180*pi);z1=subs(l12+l32+l42-l22-2*l1*l4*sin(a)/180*pi);b=subs(acos(z1/(2*l3*sqrt(x12+y12)-atan(y1/x1);x2=subs(-l1*sin(a)/180*pi)+l4);y2=subs(l1*cos(a)/180*pi);z2=subs(l12+l22+l42-l32-2*l1*l4*sin(a)/180*pi); c=subs(acos(z2/(2*l2*sqrt(x22+y22)-atan(y2/x2);xe=subs(l3*cos(b)-l4*sin(b3)/180*pi)-l5*sin(b2-b3)/180*pi-c);ye=subs(l3*sin(b)-l4*cos(b3)/180*pi)+l5*cos(b2-b3)/180*pi-c); fprintf(b=%.2f,c=%.2f,xe=%.2f,ye=%.2fn,subs(b)/pi*180),subs(c)/pi*180),subs(xe),subs(ye);plot(subs(xe),subs(ye),-);hold onend作的e的轨迹如下所示：2. 曲柄滑块机构b点的运动分析当o2a和ab共线时存在两个极限点。所以滑块的行程h=2 *o2a。所以，o2a=h/2=15mm. 因为o2a/ab=0.25 所以ab=60mm.解析法分析b点运动： 用matlab分析得到b点位移，速度，加速度图像。其中，r为oa与水平线夹角，y,v,a分别是b点的位移，速度，加速度。程序如下：for i=0:540;r=i/180*pi;y=15*sin(r)-15*sqrt(15+sin(r)*sin(r); v=(15*cos(r)-15/(sin(r)2+15)(1/2)*sin(r)*cos(r)*(260*2*pi)/60);a=(-15*sin(r)-(30*cos(2*r)*(1-(cos(r)/4)2)-(15/32)*(sin(2*r)2)/(8*(1-(cos(r)/4)2)(3/2)*(260*2*pi/60)2);fprintf(y=%.2f,v=%.2f,a=%.3fn,y,v,a);plot(r,y,b-,r,v,y-,r,a,r-);hold on;end绘制图形如下所示：以o2a和水平线夹角r为很坐标，其中蓝色线条为b点位移图像，黄色线条为b点速度图像，红色线条为b点加速度图像。3. b点速度加速度图解法分析 详见附后方格图纸（共3页）,通过比较解析法和图解法的数据可知，两种方法结果相差不大。四、分析讨论这次做的是缝纫机机构的设计，总的来说，这个课程设计的综合性还是很强的，和平时课堂上的内容相互补充，各有侧重。平时我们讲课做题目都是以图解法为基本方法，因为图解法简单直观，易于掌握，且计算量比较小。解析法比较准确但是计算量是很大的，所以要借助计算机来计算，这就对编程能力有一定的要求。不过还好，只要掌握matlab简单的用法就可以了，可以借助matlab强大的绘图功能生成所需的运动分析图，简化了解析法的工作。此外，单从理论的角度而言，其综合考查的范围是比较广的，包括齿轮的各种参数的计算，变位等。此外，还考察了平面连杆机构和机构的速度加速度分析。我觉得这是一次不错的体验，吧自己所学的知识综合起来使用，达到对已有知识进一步巩固