Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

КГТУ

кафедра «дизайн и технология изделий легкой промышленности»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К курсовому проекту по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования»

на тему «Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины»

Автор проекта Горбункова М.В.

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Специальность 260901 «Технология швейных изделий»

(номер, наименование)

Обозначение курсового проекта КП 2068448-260901-03-07 Группа ТШ-51

Руководитель проекта ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Ноздрачева Т.М.

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Работа защищена Оценка

Члены комиссии__________________________ Данилова С. А.

Курск 2007

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по дисциплине

«Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования»

Студентка кафедры «Дизайна и технологии изделий легкой промышленности» III курса ТШ-51 группы

Горбункова Марина Владимировна

(фамилия, имя, отчество)

Тема проекта «Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины»

Исходные данные кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя швейной машины 1022 класса; частота вращения главного вала машины – 4800 мин-1; координаты Х и У неподвижного шарнира О2 соединительного звена нитепритягивателя – 18, 26; размеры звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя: О1А-14 мм, О1С-12 мм, АС-9 мм, АВ-35 мм, О2Д-24 мм, СД-24 мм, ДЕ-31 мм, СЕ-51 мм; сила полезного сопротивления – 80 сН; масса звеньев механизма иглы: кривошип – 0,019 кГ, шатун – 0,19 кГ, ползун – 0,03 кГ.

Основные вопросы, подлежащие разработке:

Введение

Построение кинематических схем и разметка траекторий.

Расчет скоростей звеньев механизма и отдельных точек, построение плана скоростей.

Расчет ускорений звеньев механизма и отдельных точек, построение планов ускорений.

Силовой анализ механизма иглы. Построение планов сил.

Заключение

Перечень материалов, предоставляемых к защите:

Пояснительная записка 15-20 листов

Графическая часть на 1 листе формата А1

Срок предоставления к защите__________________________

Руководитель проекта Ноздрачева Т.М____________

Задание к исполнению принял___________________________

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя

2.Определение скоростей звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя

3.Определениеускорений звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя и построение плана ускорений

4.Силовой анализ механизмов

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта является обобщение, углубление и закрепление знаний, полученных мною на лекциях и при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Оборудование для швейного производства и основы проектирования оборудования», и их применение при решении технических, технологических, научных и экономических задач, возникающих при проектировании швейного оборудования.

В процессе работы должна ознакомиться с основными этапами проектирования швейного оборудования, глубоко изучить технологический процесс, осуществляемый на универсальной швейной машине, научиться составлять и анализировать кинематические схемы исполнительных механизмов. Также я должна освоить методику проведения перемещений, скоростей, ускорений звеньев механизмов и их отдельных точек, научиться устанавливать законы изменения во времени этих величин, определять силы, действующие на звенья механизмов, реакции в кинематических парах и давления на станину машины. Таким образом, я должна научиться решать задачи кинематического и динамического анализа механизмов, необходимого для выполнения расчетов проектируемого швейного оборудования.

При выполнении курсового проекта нужно учитывать основные задачи, стоящие перед швейной промышленностью по техническому перевооружению производства, применению современных средств механизации и автоматизации оборудования, созданию конкурентоспособного оборудования, экономному использованию материальных и трудовых ресурсов.

1 Построение кинематической схемы и траекторий рабочих точек механизмов иглы и нитепритягивателя

Под кинематической схемой понимают изображение механиз­ма, машины или установки, на котором должна быть представлена вся совокупность кинематических элементов и их соединений, пред­назначенных для осуществления регулирования, управления и кон­троля заданных движений исполнительных органов.

Кинематическая схема может быть плоской или пространствен­ной (в ортогональном или аксонометрическом изображении). На рис. I представлена плоская кинематическая схема механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины 1022 класса. На рис. 2 - пространственная конструктивно-кинематическая схема.

Машина 1022 класса предназначена для стачивания деталей швейных изделий из хлопчатобумажных и шерстяных тканей одно­линейной двухниточной строчкой челночного переплетения. Ос­новными рабочими механизмами машины являются: кривошипно-шатунный механизм иглы, ротационный механизм челнока, шарнирно-стержневой механизм нитепритягивателя, простой механизм транспортирования материалов, узел лапки. В машине осуществляет­ся централизованная смазка.

В курсовом проекте в соответствии с полученными данными необходимо построить кинематическую схему механизмов иглы и нитепритягивателя. Кинематические схемы выполняют в масштабе, который рассчитывается по формуле:

Kl = (1)

L – действительные размеры кинематического звена, м;

l – размер этого звена на кинематической схеме, мм.

Kl = 0,014/56=1/4000=0,00025(м/мм)

Частота вращения главного вала, n, мин-1	Звено О1А, мм	Звено О1С, мм	Звено АС, мм	Звено АВ, мм	Звено О2D, мм	Звено О2Х, мм	Звено О2Y, мм	Звено СD, мм	Звено DE, мм	Звено CE, мм
5200	14	12	9	35	24	18	26	24	31	51

Таблица 1: исходные данные для построения кинематической схемы механизмов иглы и нитепритягивателя

Кинематическую схему механизма строят в следующем порядке. Вначале по заданным координатам x и y точек О1 и О2 (табл.1) в выбранном масштабе длин Кl, мм/мм, м/мм, (табл.2) наносят положение неподвижных точек О1 и О2 и проводят ось О1В неподвижной направляющей игловодителя, совпадающей с линией его движения. Затем из центра О1 радиусами

О1 А = и О1 С = мм проводят окружности - траектории точек А и С.

Далее траектории этих точек разбивают на двенадцать равных частей (в точках (1,2,3,..,12 и 1',2',3'...,12'). Построение схемы механизмов в указанных 12 положениях выполняют с использовани­ем метода засечек.

Кинематическая схема и разметка траекторий рабочих точек звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя представлены в приложении.

Таблица 2: расчетные данные для построения кинематической схемы механизмов иглы и нитепритягивателя

Масштаб длин, Kl , м/мм	Звено О1А, мм	Звено О1С, мм	Звено АС, мм	Звено АВ, мм	Звено О2D, мм	Звено О2Х, мм	Звено О2Y, мм	Звено СD, мм	Звено DE, мм	Звено CE, мм
0,00025	56	48	36	140	96	72	104	96	124	204

Основой для кинематического анализа является кинематическая схема рис.2

Перемещение точки В игловодителя определяется из рассмотрения различных положений кривошипно-шатунного механизма. Палец кривошипа, т.е. шарнир А1 из крайнего верхнего положения А0 проворачивается на угол φ. При этом игловодитель перемещается на величину Sв. Опустив из точки А перпендикуляр А1С на линию движения игловодителя О1В1 получим:

Sв = О1В1 – О1 В0 = (СВ1 - О1В1)-(А0В0 - А0О1) (2)

т.к. О1А1 = r , а А1В1 = l , тогда получим

Sв = (l.cosβ – r.cosφ) - (l - r) = r.(1 – cosφ) – l.(1 – cosβ) (3)

В полученное выражение φ и β – переменные величины

Рассмотрим ∆ СА1О1 и ∆ СА1В1 и выразим значение углов

СА1 = r.sinφ

СА1 = l.sinβ , тогда

sinβ = r/l. Sinφ (4)

Рисунок 2.

Разложим cosβ в степенной ряд, получим

cosβ = 1 - + +...... (5)

влияние 3 и 4 ..... множителей не имеет значения, ими можно пренебречь, тогда получим выражение и подставим его в формулу (2), получим

Sв = r.(1 – cosφ) – (6)

Дифференцируя это выражение по времени можно получить уравнение скорости и ускорения:

S’в = υВ = = ω.r.(sinφ + ) (7)

S’’в =аВ = = ω2.r.( scosφ + ) (8)

График перемещения точки В

График скорости точки В

График ускорения точки В

Рисунок 3

2 Определение скоростей звеньев механизмов иглы и нитепритягивателя

Если точка звена находится в движении относительно стойки и относительно подвижной точки другого типа, то определяются нормальные ускорения для обоих движений, а касатель­ные ускорения находятся графически. При этом вектор нормально­го ускорения точки при движении ее относительно стойки откла­дывается из полюса плана, а при движении относительно под­вижной точки — из конца ускорения этой точки.

При определении скоростей и ускорений задается закон движения ведущего звена. Закон движения задается частотой и направлением вращения ведущего звена. Так как ведущим звеном является кривошип 1, его частота вращения постоянна, т.е. он вращается равномерно, а, следовательно, ωО1А=const. Направление движения ведущего звена - по часовой стрелке.

Скорости точек А (механизма иглы) и С (механизма нитепритягивателя) рассчитываются по формулам:

(9)

(10)

Векторы скоростей и направлены пер­пендикулярно радиусам О1А и O1C в сторону вращения этих звеньев (Кv, м/(с.мм) масштаб плана скоростей, который выбирается произ­вольно с учетом размеров чертежа).

(11)

(12)

План скоростей начинают строить с выбора произвольной точ­ки на чертеже, которая называется полюсом скоростей (PV). Скорости откладывают в соответствии с масштабом скоростей:

Скорость точки D на плане скоростей определяется путем со­вместного решения двух векторных уравнений, (она принадлежит звеньям 4 и 5) сложением векторов: