南航機械原理縫紉機課程設計230

目錄 1． 目??????????????????? 2 2． 原始數(shù)據(jù)??????????????????? 3 3． ??????????????????? 4 4． 桿件 度的 算???????????????? 6 5． 主要 算 果????????????????? 7 6． 用解析法 滑 行 B 運 分析????????? 9 7． 用 解法 兩個極限位置和一個一般位置 行運 分 析?????????????????????? 12 8． E 點的運 跡???????????????? 17 9． MATLAB程序代 ??????????????? 19 10 B 點的位移、速度、加速度數(shù)據(jù)????????? 20 11 E 點的坐 數(shù)據(jù)???????????????? 21 12．參考 目??????????????????? 22 1 設計題目 縫紉機導線及緊線機構(gòu)設計及其運動分析 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 O 2A 和 O2C ，曲柄滑塊機構(gòu) O 2 AB 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。 原始數(shù)據(jù) 方案號 一 齒輪轉(zhuǎn)數(shù) n1 rpm 齒輪轉(zhuǎn)數(shù) n 2 rpm 模 數(shù) m mm 中 心 距 O1O 2 mm 距 離 L mm 針桿沖程 H mm 桿 長 O2O3 mm 桿 長 O3D mm 角 度 1 deg 2 deg 3 deg deg deg 桿 長 DE / DC  200 230 1.25 54 40 36 34 29 42 120 144 10 80 1.3 O2A / AB 0.3 3 齒輪設計 由傳動比公式知可取 z1 46 ， z1 40 。 1，標準中心距 m( z1 z2 ) 1.25 (46 40) d 2 53.75mm 2 2，齒輪嚙合時的壓力角 由 得  d cos d cos arccosd cos arccos73.75cos20 20.7165 d 54 3，分度圓直徑 d1 mz1 1.25 46 57.5mm d2 mz2 1.25 40 50mm 4，基圓直徑 db1 d1 cos 57.5 cos20 54.03232mm db2 d2 cos 50 cos20 46.98463mm 5，變位系數(shù) 由 inv 2( x1 x2 ) tan inv z1 z2 即 inv 20.7165 2( x1 x2 ) tan 20 inv 20 46 40 得 x1 x2 0.20108 取 x1 0.05108, x2 0.15 6，中心距變動系數(shù) y z1 z2 ( cos 1) 46 40 ( cos20 1) 0.20 2 cos 2 cos20.7165 7，齒高變動系數(shù) y ( x1 x2 ) y 0.00108 8，齒輪機構(gòu)的傳動類型 正傳動 9，齒頂高 ha1 (ha* x1 y)m (1 0.05108 0.00108) 1.25 1.3125mm ha 2 (ha* x2 y)m (1 0.15 0.00108) 1.25 1.43615mm 10，齒根高 h f 1 (h * c* x )m (1 0.25 0.05108) 1.25 1.49865mm a 1 h f 2 ( h* a c* x2 )m (1 0.25 0.15) 1.25 1.375 11，齒頂圓直徑 da1 d1 2ha 57.5 2 1.3125 60.125mm da 2 d2 2ha 50 2 1.43615 52.8723mm 12，齒根圓直徑 d f 1 d1 2hf 1 57.5 2 1.49865 54.5027mm d f 2 d2 2h f 2 50 2 1.375 47.25mm 13，齒頂圓壓力角 rb1 27.01616 26.0167 a1 arccos arccos ra1 30.0625 a 2 arccos rb 2 arccos23.49232 27.2967 ra 2 26.43615 14，分度圓上的齒厚 s1 m 1.25 2x1m tan 2 0.05108 1.25 tan 20 2.00997mm 2 2 s2 m 2x2m tan 1.25 2 0.15 1.25 tan20 2.09998mm 2 2 15，齒頂厚 r a1 30.0625 sa 1 s1 r1 2 ra 1 ( inv a 1 inv ) 2.00997 28.75 2 30.0625 ( inv 26.0167 inv 20 ) 0.95719 mm sa 2 s2 ra 2 2 ra 2 ( inv a 2 inv ) 2.09998 26.43615 r2 25 2 26.43615( inv 27.2967 inv 20 ) 0.91351 mm 經(jīng)檢驗 sa1 0.4 m 0.4 1.25 0.5 mm sa 2 0.4m 0.4 1.25 0.5mm 16，重合度 a 1 [z1(tan a1 tan ) z2(tan a2 tan )] 1 [46 (tan26.0167 tan20.7165) 2 2 40 (tan27.2967 tan20.7165)] 1.6835 經(jīng)檢驗 a (1.1 ~ 1.2) 4 桿件長度計算 由針桿沖程 H 可得 lO2A H 36 18mm 2 2 由 lO2 A 0.3 得 l AB AB 60mm 設 D 的兩個極限位置為 D1, D2 所以，在 D1O3 D2 中 l D1 D2 2lO3 D sin 2 2 29 sin 80 10 33.26743mm 2 3 90 144 90 54 由余弦定理得 l CD lO C l O2 D lO2 O 2lO D lO O cos( ) 2 3 3 2 3 3 2 292 342 2 29 34 cos(54 80) 58.02470mm l CD lO2C 2 2 2lO3D lO3O2 cos( ) lO3 D l O3 O2 292 342 2 29 34 cos(54 10) 33.65311mm 所以，有以上兩方程得 lCD 45.83891mm lO2C 12.18580mm lDE 由于 1.3 lCD 所以 lDE 1.3 45.83891 59.59058 mm 5 主要計算結(jié)果 計算項目 z1 z2 a d1 d2 db1 db 2 x1 x2 x1 x2 y ha1 ha 2 hf 1 hf 2 da1 da 2 d f 1  結(jié)果 46 40 53.75mm 20 43 57.5mm 50mm 54.03232mm 46.98463mm 0.20108 0.05108 0.15 0.00108 1.3125mm 1.43615mm 1.49865mm 1.375mm 60.125mm 52.8723mm 54.5027mm d f 2 a1 a 2 s1 s2 sa1 sa 2 lO2 A l AB lO2 C lCD l DE  47.25mm 26 1 27 18 2.00997mm 2.09998mm 0.95719mm 0.91351mm 1.6835 18mm 60mm 12.18580mm 45.83891mm 59.59058mm 6 用解析法對滑塊進行 B 運動分析 lO2 A cos 3 ) 0 l AB sin( 2 所以 lO2 A cos lAB cos 0 y l O2 A sin l AB cos(3 ) l O2 A sin l AB sin B 2 由以上兩式可得 yB lO2 A sin lAB 1 lO A cos )2 ( 2 lAB y 18sin 60 1 (0.3cos )2 B 對應的位移曲線如下 對上式求導得 vB 18 cos 2.7  sin 2 1 (0.3cos )2 433.53972 cos 65.03096  sin 2 1 (0.3cos )2 對應的速度曲線如下 再對上式求導得 aB 18 2 sin 2 5.4cos 2 (1 0.09cos2 ) 0.1215sin 2 2 [1 (0.3cos )2 ] 3 2 10442.03827 sin 580.11324 5.4cos 2 (1 0.09cos2 ) 0.1215sin 2 2 [1 (0.3cos )2 ] 3 2 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(jié)果與解析法的結(jié)果比較 O2 A 2 n2 24.08554 rad 60 s 1 極限點一： 90 1.1 速度分析 (mm ) 速度比例尺： v 100 s cm v B v A v BA 大?。? ? O2 AO2 A ? 方向： B A O2 A BA 由圖可得（圖見坐標紙） v B 0 v pa 100 4.35 435mm BA s AB vBA 435 7.25rad lAB 60 s 1.2 加速度分析 (mm 2 ) 加速度比例尺： a 2000 s cm a a a a n B A BA BA 大小： ？ 2lO A ？ AB 2l AB 2 方向： B A A O2 BA B A 由圖可得（圖見坐標紙） aBa a 2000 3.6 7200 mm s 2 方向水平向 右 AB 0 由解析法得到的結(jié)果如下 v B 0 vBA 433.53972mm s AB 7.22566rad s aB 7309.4285mm s2 方向水平向右 AB 0 2 極限點二： 270 2.1 速度分析 100 (mm ) 速度比例尺： v s cm v B v A v BA 大?。? ？ O2 A O2 A？ 方向： B A O2 A BA 由圖可得（圖見坐標紙） v B 0 vBA pa 100 4.35 435mm s AB vBA 435 7.25rad l AB 60 s 2.2 加速度分析 加速度比例尺 ： a 2000(mms2 ) cm a B a A a a n BA BA 大?。? ？ 2lO2 A ？ AB 2l AB 方向： B A A O2 BA B A 由圖可得（圖見坐標紙） aB a b 2000 6.8 13600 mm 2 方向水平向左 s AB 0 由解析法得到的結(jié)果如下 v B 0 vBA 433.53972mm s AB 7.22566rad s aB 13574.64975mm s 2 方向水平向左 AB 0 3 一般位置 24 3.1 速度分析 (mm ) 速度比例尺： v 100 s cm v B v A v BA 大?。? ？ lO2 A ？ 方向： B O O2 A AB 2 由圖可得（圖見坐標紙） vBA v ab 100 1.8 180 mm s BA vBA 180 3 rad l AB 60 s vB v pb 100 3.45 345 m s 3.2 加速度分析 (mm s 2 ) 加速度比例尺： a 1000 cm a B a A a BAn a BA 大小 ？ 2lO2 A AB 2lAB ？ 方向 B O2 A O2 B A AB 由圖可得（圖見坐標紙） aB ab 1000 6.35 6350 mm s 2 方向水平向右 由解析法得到的結(jié)果如下 vBA 183.35694 mm s BA vBA 183.35694 3.055595rad s l BA 60 v 345.80677m B s aB 6382.97554 mm 2 方向水平向右 s 8，E 點的運動軌跡 O3 點坐標為 xO3 lO2O3 cos34cos 19.98470 mm yO3 lO2O3 sin 34sin 27.50658mm D 點坐標 xD lO2O3 cos lO3D cos 19.98470 29cos yDlO2O3 sin lO3D sin 27.50658 29sin 三角形 O2O3D 中，由余弦定理可得 lO D lO2 O 3 lO2 D 2lO O lO D cos( ) 2 2 3 2 3 3 342 292 2 34 29 cos( 54) 由正弦定理有 lO2 O3 lO2 D sin 1 sin( ) 所以 lO2O3 sin( ) 34sin(54 ) 1 arcsin[ lO2 D ] arcsin[ ] lO2D 由余弦定理得 l 2 l 2 2 O2 D CD lO2C cos 2 2lO2D l CD 所以 lO 2 2 2 lO 2 l 2 2 D lCD lO C D CD lO C 2 arc cos 2 2lO2 D lCD 2 arc cos 2 2lO2D lCD 2 所以 2 ( 1 2 ) 所以 xE xD l DE cos yE yD l DE sin 并且 54 l O O 34mm lO D 29mm ， 2 3 ， 3 ， lO C 12.18580 mm ， l CD 45.83891mm ， 2 lDE 59.59058mm ， 2 120 聯(lián)立以上各方程可以畫出 E 點軌跡如下 9， MATLAB 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=[0:1:360] x=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)*24.08554 plot(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.*(sin(2*x)).^2; y5=(1-0.09*(cos(x)).^2).^1.5; y=(0-y1-(y2.*y3-y4)./y5).*24.08554^2; plot(x,y); E 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.^2-12.18580.^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. B 點的位移、速度、加速度數(shù)據(jù) 角度（ ） 位移（ mm) 速度（ mm/s) 加速度 （ *10000mm/s2) 0 -57.2364 433.5397 -0.3284 5 -55.3960 419.5697 -0.3562 10 -54.1960 403.6721 -0.4885 15 -54.2640 382.6548 -0.5326 20 -51.4101 363.8259 -0.6040 25 -4902235 334.6655 -0.6452 30 -48.9396 317.1352 -0.6784 35 -47.8654 285.2145 -0.6932 40 -46.8239 266.3064 -0.7197 45 -45.9654 235.3256 -0.7235 50 -45.0851 213.4059 -0.7372 55 -44.2852 183.2654 -0.7386 60 -43.7327 159.8069 -0.7404 65 -43.1235 135.2356 -0.7396 70 -42.7689 106.2564 -0.7370 75 -42.5326 86.2354 -0.7368 80 -42.1920 53.0112 -0.7327 85 -42.0865 25.1254 -0.7315 90 -42.0000 0 -0.7309 95 -42.0980 -25.1256 -0.7315 100 -42.1920 -53.0112 -0.7327 105 -42.4562 -86.2354 -0.7331 110 -42.7689 -106.2564 -0.7370 115 -42.7523 -135.2356 -0.7395 120 -43.7327 -159.8069 -0.7404 125 -44.0567 -183.2654 -0.7386 130 -45.0851 -213.4059 -0.7372 135 -45.1254 -235.3256 -0.7245 140 -46.8239 -266.3064 -0.7197 145 -47.3265 -285.2145 -0.6923 150 -48.9396 -317.1352 -0.6784 155 -49.2464 -334.6655 -0.6523 160 -51.4101 -363.8259 -0.6040 165 -52.1656 -382.6548 -0.5324 170 -54.1960 -403.6721 -0.4885 175 -56.2354 -419.5697 -0.4256 180 -57.2364 -433.5397 -0.3284 185 -59.0123 -445.3566 -0.2456 190 -60.4473 -450.2344 -0.1259 195 -61.2395 -450.5684 0.0025 200 -63.7229 -450.9622 0.1103 205 -64.2354 -443.2546 0.2354 210 -66.9396 -433.7776 0.3658 215 -68.2546 -413.6592 0.4562 220 -69.9643 -397.9150 0.6227 225 -71.2356 -375.3654 0.7562 230 -72.6627 -343.9420 0.8626 235 -73.5656 -300.2468 0.9654 240 -74.9096 -273.7328 1.0682 245 -75.2114 -293.2654 1.1235 250 -76.5978 -190.3022 1.2254 255 -77.0123 -100.2665 1.2986 260 -77.6451 -97.5555 1.3239 265 -77.9654 -46.5566 1.3452 270 -78.0000 0 1.3575 275 -77.9654 46.5566 1.3698 280 -77.6451 97.5555 1.3239 285 -77.0123 100.2665 1.3211 290 -76.5978 190.3022 1.2254 295 -75.2114 293.2654 1.1235 300 -74.9096 273.7328 1.0682 305 -73.5656 300.2468 0.9654 310 -72.6627 343.9420 0.8626 315 -71.2356 375.3654 0.7562 320 -69.9643 397.9150 0.6227 325 -68.2546 413.6492 0.5241 330 -66.9396 433.7776 0.3658 335 -64.2354 443.2596 0.2415 340 -63.7229 450.9622 0.1103 345 -61.2395 450.5684 0.0025 350 -60.4473 450.2344 -0.1259 355 -59.0123 443.2546 -0.2456 360 -57.2364 433.5397 -0.3284 12. E 點的坐標數(shù)據(jù)（與 對應） a( ） Ex(mm) Ey(mm) 10 66.0661 48.2198 15 61.0771 62.1553 20 57.8196 68.9752 25 54.8201 74.3553 30 51.9221 78.9057 35 49.0611 82.8678 40 46.2059 86.3619 45 43.3433 89.4533 50 40.4722 92.1772 55 37.6031 94.5494 60 34.759 96.5699 65 31.9825 98.2198 70 29.3563 99.4445 75 27.0864 100.0787 80 27.2302 98.1607 13，參考書目 朱如鵬主編，機械原理 . —修訂 2 版. —北京：航空工業(yè)出版社， 1998.8 韓立竹，王華編著，北京：國防科技出版社， MATLAB電子仿真與應用， 2001.1 C++書目 王洪欣主編，機械原理課程上機與設計，南京：東南大學出版社， 2005.8