Расчет привода швейной иглы icon

Расчет привода швейной иглы



НазваниеРасчет привода швейной иглы
Дата конвертации01.08.2012
Размер118,84 Kb.
ТипРеферат
Расчет привода швейной иглы


Санкт-Петербургский Государственный Институт Сервиса и Экономики Кафедра “Технология ремонта транспортных средств” Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по основам конструирования и проектирования Тема: Расчет привода иглы швейной машины Студент: Чиркунов А.В. Группа: 721 Специальность: 0608 Руководитель проекта: Петрова Л.Б. Санкт-Петербург 1999 годОГЛАВЛЕНИЕ:1. Расчет привода иглы швейной машины. 31.1. Структура привода иглы. 31.2. Выбор иглы. 31.3. Расчет иглы на прочность. 41.4. Выбор геометрических параметров кпм. 51.5. Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма. 61.5.1. Задачи анализа. 61.5.2. Построение плана механизма. 61.5.3. Построение плана скоростей. 61.5.4. Построение плана ускорений. 91.6. Расчет уравновешивающего момента. 111.7. Расчет мощности двигателя для привода механизма иглы. 122. Условия для расчетов. 133. Литература. 14 Расчет привода иглы швейной машины. 1 Структура привода иглы. В швейных машинах для обеспечения поступательного движения иглыпредусматривается привод, состоящий из электродвигателя, клиноременнойпередачи и кривошипно-ползунного механизма. В кривошипно-ползунный механизм входят: главный вал на двух подшипникахскольжения; кривошип, соединенный пальцем с шатуном; поводок, связанный содной стороны с игловодителем стопорным винтом, а с другой стороны сползуном, перемещающимся в направляющих. Ползун предназначен для снижения нагрузки на игловодитель от кривошипа. Внизу игловодителя, движущегося в двух направляющих, предусмотрениглодержатель со стопорным винтом. Кривошипно-ползунный механизм предназначен для преобразованиявращательного движения в поступательное и в швейных машинах может бытьисполнен в одном из трех вариантов. Во всех вариантах кривошип совершаетвращательное движение и обязательно соединен со стойкой – неподвижнымзвеном; ползун совершает поступательное движение, контактирует снеподвижным звеном; шатун совершает плоское или плоско-параллельноедвижение, являющееся комбинацией вращательного и поступательного движения,со стойкой непосредственно не связан. Основным является центральный кривошипно-ползунный механизм, у негопродолжительность рабочего и холостого хода одинаковая. У смещенногомеханизма продолжительность рабочего хода иглы больше продолжительностихолостого. Для снижения температуры иглы исполняют кривошипно-ползунныймеханизм с верхним расположением шатуна, т.к. у него средняя скорость иглыниже, чем у механизмов с нижним расположением шатуна. 2 Выбор иглы. Основным рабочим органом швейной машины является игла. Она предназначенадля прокола материала, проведения через него верхней нити и образованияпетли-напуска. Игла состоит из колбы для крепления иглы в игловодителе; лезвия,являющегося рабочей частью иглы; и острия для прокола материала. В лезвиивыполнены ушко для заправки верхней нити, короткий желобок для образованияпетли и длинный желобок для предотвращения верхней нити от перетирания. Все иглы согласно ГОСТу 7322-55 имеют номера с №60 по №300. Номер иглысоответствует диаметру лезвия в мм, умноженному на 100. Так игла №90 имеетдиаметр лезвия 0,9 мм. При выборе номера иглы следует ориентироваться на сшиваемые ткани иматериалы согласно таблице:|Ткани и материалы |Номер иглы ||Шелковые типа сорочечной, вискозной |75 – 90 ||Шелковые с лавсаном |75 –90 ||Синтетические типа капрона |75 – 90 ||Чистошерстяные легкие, шерстяные с лавсаном, штапельные и|85 – 110 ||хлопчатобумажные с лавсаном | ||Шерстяные камвольные и тонкосуконные |85 – 130 ||Шерстяные типа драпа, ворсовые |90 – 130 ||Грубосуконные, шелковые плащевые прорезиненные |90 – 130 ||односторонние, мех искусственный | ||Шинельные, многослойные и тяжелые |130 – 210 | Для расчетов курсовой работы нам предложена ткань хлопчатобумажная славсаном, т.о. выберем иглу №90. Длина иглы и ее отдельных частей является основным конструктивнымпараметром, обеспечивающим выполнение технологического процесса сшиванияматериалов и входящим в число исходных данных для выполнения прочностныхрасчетов игл. Угол заточки иглы [pic]. Общая длина лезвия иглы от острия до колбы: l1=L-(l2+l3) мм (1.1)L – общая длина иглы: в универсальных швейных машинах L=38 ммl2 – длина колбы, выступающая из игловодителя: в зависимости от лапкипринимает- ся l2=8-9 ммl3 – длина колбы, закрепляемой в игловодителе, мм l3=5d мм (1.2)d – диаметр иглы, мм Иглы изготавливаются из стальной углеродистой отожженной проволоки маркиИ3 класса А ГОСТ 5468-60. После изготовления подвергаются закалке дотвердости по Роквеллу HRC54-60. Мы выбрали иглу №90, следовательно d=0,9 мм, примем длину l2=8,5 мм,длина l3=4,5 мм. Тогда общая длина лезвия, согласно формуле (1.1) l1=25 мм 1 Расчет иглы на прочность. Чем меньше диаметр лезвия иглы, тем меньше вероятность повреждениясшиваемых тканей. Однако слишком тонкая игла под действием усилия проколаможет изогнуться и даже сломаться. Поэтому, чтобы удостовериться вправильности выбора номера иглы и длины ее лезвия, выполняется проверочныйрасчет иглы на продольный изгиб и на сжатие. Если усилие прокола P не превышает некоторой предельной величины Pкр.,то игла будет испытывать обычное сжатие и ее ось останется прямолинейной.Если усилие прокола достигнет предельной величины силы P=Pmax+Pкр., то онаизогнется. Условие устойчивости иглы по продольному изгибу: P<[P] (1.3)где [P] – допускаемое усилие. [pic] (1.4)где nуст. – коэффициент запаса устойчивости: для стали nуст.=1,8 – 3,0. Критическая сила: [pic] (1.5)где Е – модуль упругости материала иглы: для стали [pic][pic]Н/мм2 ( - коэффициент приведения длины иглы: для данного случая (=2 Imin – момент инерции ослабленного сечения иглы [pic] мм4 (1.6) В нашем случае Imin(0,0185 мм2 Pкр.(14,607 Н [P](7,3 Н По нашему условию Р=5,5 Н ( Р<[P]. Вывод: выбранная игла подходит по условию устойчивости иглы попродольному изгибу. Условие прочности иглы по напряжениям сжатия: [pic] (1.7)где [(сж] – допускаемое напряжение на сжатие: для стали И3 [(сж]=60 – 90Н/мм2 Fmin – площадь поперечного сечения в ушке иглы Fmin(0,385 d 2 мм2 (1.8)В нашем случае Fmin(0,312 мм2 (сж(17,6 Н/мм2 Отсюда мы видим: (сж ( [(сж], следовательно выбранная нами игла подходитпо условию прочности иглы по напряжениям сжатия. Общий вывод: выбранная нами игла пригодна. 2 Выбор геометрических параметров кривошипно-ползунного механизма. Для центральных механизмов радиус кривошипа: r=lAB=0,5 So м (1.9)где So- общий ход иглы, равный сумме перемещения иглы от крайнего верхнегопо- ложения до начала входа иглы в материал и перемещения в материале.Длина шатуна вычисляется по формуле: l = lBC = r/( м (1.10) По нашему условию So=[pic]м, а (=0,38; таким образом r=[pic]м, а l(0,039 3 Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма. 1 Задачи анализа. Исходными данными для кинематического анализа являются: схема механизма,длина звеньев и закон движения входного звена (кривошипа). Задачи кинематического анализа: . Построение плана положений звеньев механизма. . Определение линейных скоростей и ускорений точек звеньев. . Определение угловых скоростей и ускорений звеньев. 2 Построение плана механизма. Для кинематического исследования строится кинематическая схемамеханизма, на которой изображается ряд положений всех звеньев механизма(план механизма). План механизма строится в некотором масштабе. Если кривошип r=lAB наплане механизма изображается отрезком [pic] в мм, то длина этого отрезканазывается масштабным значением длины кривошипа. Тогда истинное значениедлины кривошипа: [pic] м (1.11)где kl – масштаб длин (масштаб плана механизма). [pic] м/мм (1.12) Масштаб длин соответствует числу метров истинной длины звеньев в одноммиллиметре чертежа и является размерной величиной, в отличие от чертежныхмасштабов. В выбранном масштабе вычисляются длины отрезков на чертеже,соответствующих остальным звеньям: [pic] мм (1.13) На основании исходных данных зададим величину отрезка [pic] мм, тогдамасштаб механизма kl=0,00015 м/мм, а длина отрезка соответствующего шатуну[pic]мм. Проведем траекторию движения точки В, радиусом 100 мм, и разделим ее на8 частей. Примем крайнее левое положение кривошипа за нулевое. По ходудвижения присвоим номера положениям кривошипа. Для нахождения положенийползуна, соотвотствующих положениям кривошипа, из точек В0, В1, etc.,радиусом [pic] проводим дуги до пересечения с прямой АС. Соединяясоответствующие точки, показываем кривошип и шатун в различных положениях.Для одного из положений (в нашем случае для первого) на звеньях укажемцентры масс тяжести S1 (для кривошипа) и S2 (для шатуна). [pic]=50 мм;[pic]=91 мм. 3 Построение плана скоростей. План скоростей позволяет вычислить линейную скорость любой точкизвеньев, угловую скорость звеньев и служит основой для нахожденияуравновешивающегомомента по способу профессора Н.Е. Жуковского. Определим для первого положения линейную скорость точек A, B, C, S1, S2и угловую скорость шатуна (2. Входным является кривошип АВ, вращающийся сугловой скоростью (1=const, Частота вращения n1=2500 об/мин. Точка В является общей для звеньев 1 и 2. Звено 1 совершает вращательноедвижение. Следовательно величина скорости точки В: [pic] м/с (1.14)где [pic] - угловая скорость кривошипа, 1/с; lAB – истинная длина кривошипа, м; n1 – частота вращения кривошипа, об/мин Исходя из нашего условия VB=3,93 м/с Вектор скорости [pic] характеризуется точкой приложения (в точке В),линией действия (по касательной к траектории в точке В, либоперпендикулярно кривошипу АВ) и направлением (по часовой стрелке согласнонаправлению вращения кривошипа). Точка С принадлежит звеньям 2 и 3 и движется вдоль прямой АС вместе созвеном 3. Следовательно, линия действия вектора скорости [pic] известна, амодуль и направление неизвестны. Точки В и С принадлежат одному звену –шатуну ВС, поэтому между скоростями этих точек есть определенная связь. Шатун ВС в абсолютном движении относительно неподвижного звена – стойкисовершает плоское (плоскопараллельное) движение. Которое можно представитьв виде сумм двух простых движений: переносного (поступательного) иотносительного (вращательного). При поступательном движении точки описываютодинаковые траектории, любая прямая, принадлежащая звену, остаетсяпараллельной самой себе, скорости всех точек равны между собой ипараллельны, а угловая скорость равна нулю. [pic] (1.15) Однако, в абсолютном движении относительно стойки точка С движетсявместе с ползуном вдоль прямой АС, поэтому действительной положение точки Сопределяет- ся относительным вращательным движением шатуна ВС вокруг точкиВ. Поэтому абсолютная скорость точки С: [pic] (1.16)где VBC – относительная скорость точки С при повороте шатуна ВС вокругточки В. Примем точку В за полюс, т.к. нам известны все характеристики вектораскорости [pic]; у вектора скорости [pic] известна только линия действия,расположенная перпендикулярно радиусу вращения ВС; у вектора скорости [pic]известна тоже только линия действия. Для определения векторов скорости [pic] и [pic] решим векторноеуравнение (1.16). План скоростей как раз и представляет собой графическоерешение векторных уравнений. Для построения плана скоростей задается его масштаб: [pic] [pic] (1.17)где PV3b – длина отрезка, изображающего на плане скоростей скорость точкиВ, мм Пусть PV3b=130 мм, тогда kv=0,03 [pic] Из полюса на плане скоростей PV3 откладываем отрезок прямой [pic]перпендикулярно звену АВ3 в сторону его движения. Затем через точку b линиюдействия вектора вращательной скорости [pic] перпендикулярно звену В3С3, аиз полюса PV3 параллельно траектории точки С3 при поступательном движениипроводим линию действия вектора абсолютной скорости [pic] до пересечения слинией действия вектора скорости [pic] в точке с. Отрезок [pic]соответствует абсолютной скорости точки С, отрезок [pic] - вращательнойскорости точки С вокруг В. Модули этих скоростей:[pic] м/с[pic] м/с Направления векторов скоростей [pic] и [pic] определяются согласновекторному уравнению (1.16). Для определения какой-либо промежуточной точки звена (центра тяжести S2звена ВС) используют свойство подобия:[pic] мм Отрезок [pic] откладываем на плане скоростей от точки b в такую сторону,чтобы последовательность точек на звене ВС соответствовалапоследовательности точек на плане скоростей. Соединив точку S2 c полюсомплана, получим отрезок [pic], соответствующий в масштабе плана скоростейскорости точки S2.[pic] м/сАналогично находится модуль точки S1:[pic] м/с Скорость точки А, принадлежащей кривошипу 1 и стойке, равна нулю, и наплане скоростей будет совпадать с полюсом плана скоростей. На основании плана скоростей находим мгновенное значение модуля инаправления угловой скорости (2 шатуна. Согласно уравнению (1.14) модульугловой скорости:[pic] 1/с Для определения направления угловой скорости (2 вектор скорости [pic] сплана скоростей мысленно переносится в точку С и увязывается направлениевращательной скорости [pic] с направлением угловой скорости (2 шатуна. Аналогичным образом строятся остальные планы скоростей и находятсяскорости точек: VBС1=2,25 м/с VC1=2,76 м/с VBС2= VC2= VBС4= VC4= VBС5=2,79 м/с VC5=3,6 м/с VBС6= VC6= VBС7=3,12 м/с VC7=4,02 м/с VBС0= VC0= 4 Построение плана ускорений. План ускорений позволяет определить линейное ускорение любой точки всехзвеньев, угловое ускорение звеньев является основой для вычисленияинерционных факторов в силовом расчете механизма. Точка В описывает криволинейную траекторию, следовательно, полное(абсолютное) ускорение складывается из двух составляющих: [pic] (1.18)где [pic] - вектор нормального (центростремительного) ускорения [pic] - вектор касательного ускорения Модуль касательного ускорения: [pic] (1.19)где (1 – угловое ускорение кривошипа 1.[pic], т.к. по условию (1=const Следовательно, полное ускорение точки В: [pic] (1.20) Модуль нормального ускорения: [pic] (1.21) В нашем случае [pic] м/с2. Линия действия ускорения [pic] совпадает срадиусом (звеном 1 - кривошипом), и направленно это ускорение к центрувращения (полюсу). На основании предыдущего раздела 1.5.3. абсолютное ускорение точки С: [pic] (1.22)где [pic] - ускорение точки С во вращательном движении звена ВС вокругполюса В. Ускорение точки С по аналогии с уравнением (1.18) может бытьпредставлено в виде сумм двух составляющих: [pic] (1.23)где [pic] - вектор нормального ускорения точки С в ее вращательном движении вокруг полюса В. [pic] - вектор касательного ускорения Модуль нормального ускорения по аналогии с уравнением (1.21):[pic] м/с2 Линия действия вектора [pic] совпадает с шатуном 2, направленно этоускорение к точке В1. Для вектора касательного ускорения [pic] известна только линия действия,расположенная перпендикулярно нормальному ускорению [pic], т.е. звену ВС.Точка С совершает поступательное движение вместе с ползуном, поэтому линиядействия полного ускорения [pic] параллельна траектории точки С припоступательном движении. Уравнение (1.23) содержит две неизвестныхвеличины, поэтому его можно решить графическим путем. Возьмем за полюс плана ускорений точку Pa3, а отрезок [pic] пусть будетравен 150 мм (длина отрезка, соответствующая на плане ускорений ускорениюточки В). Тогда масштаб плана ускорений:[pic] [pic]Длина отрезка, изображающая на плане ускорений ускорение [pic]:[pic] мм Из полюса ускорений Pa3 проводим луч параллельный звену АВ3, и на нем внаправлении к точке А откладываем отрезок [pic], соответствующий ускорениюточки В. Из конца этого отрезка – точки В – проводим луч и откладываем нанем в сторону точки В3 отрезок [pic], соответствующий, согласно уравнению(1.23), вектору ускорения [pic]. Перпендикулярно отрезку [pic] проводимлуч, а из полюса плана Pa3 проводим другой луч ло пересечения с первым вточке с. Длина отрезка [pic] соответствует в заданном масштабе планаускорению [pic], отрезок [pic] - ускорению [pic]. Модули этих ускорений:[pic] м/с2[pic] м/с2 В соответствии с уравнением (1.23) показываем направления всех векторовускорения. Ускорения для промежуточных точек определяются по свойству подобия.[pic], а [pic]. Таким образом [pic]мм. Откуда получим:[pic] м/с2[pic] м/с2Модуль углового ускорения шатуна 2 можно вывести из формулы (1.19):[pic] 1/с2Перенесем вектор ускорения [pic] с плана ускорений в точку С3 планамеханизма, и увидим, что угловое ускорение (2 направлено против часовойстрелки. 4 Расчет уравновешивающего момента. При расчете мощности двигателя необходимо знать величинууравновешивающего (движущего) момента, приложенного к главному валу дляобеспечения заданного закона его движения ((1=const). Решить поставленнуюзадачу можно методом профессора Н.Е. Жуковского. Согласно теореме профессора Н.Е. Жуковского, если силу, приложенную ккакой-либо точке звена механизма, перенести параллельно самой себе водноименную точку повернутого на 90о плана скоростей, то момент этой силыотносительно полюса плана скоростей будет пропорционален ее мощности. На основании общего уравнения динамики: [pic] (1.24)где Ni – мощность i-той внешней силы; Nuj – мощность j-той силы инерции.В соответствии с теоремой профессора Н.Е. Жуковского уравнение (1.24)равносильно уравнению моментов сил относительно полюса повернутого планаскоростей: [pic] (1.25) По условию нам дано, что m3=0,035 кг (масса поступательно движущихсячастей кривошипно-ползунного механизма), масса кривошипа (исходя из того,что в 1 мм содержится 2 грамма) m1=0,03 кг, масса шатуна (исходя из того,что в 1 мм содержится 2,5 грамма) m2=0,0975 кг, сила полного сопротивления[pic]=5,5 Н. Момент инерции шатуна относительно центра масс S2 можно определить позависимости: [pic] (1.26) Вычерчиваем план механизма в первом положении без изменения масштаба,т.е. kl=0,00015 м/мм. Определяем силовые факторы, приложенные к звеньям. Силы тяжести:G1=m1g=0,29 НG2=m2g=0,96 HG3=m3g=0.34 H Все звенья движутся с ускорением, следовательно, к ним приложены силыинерции: [pic] (1.27)где [pic] - вектор полного ускорения центра масс. Знак минус в уравнении (1.27) означает, что сила инерции и ускорениецентра масс направлены в разные стороны. Модули сил инерции:[pic]Н[pic] Н[pic] Н Момент инерционных сил, приложенных к шатуну 2: [pic] (1.28) Знак минус показывает, что направления момента инерционных сил иуглового ускорения разные.Момент инерции шатуна, согласно уравнению (1.26): [pic] [pic]Момент инерционных сил, согласно уравнению (1.28): [pic] [pic]. Направленэтот момент по часовой стрелке. Момент инерционных сил и уравновешивающий момент заменим парами сил.[pic] Н [pic] (1.29) Составляющие силы [pic] прикладываем перпендикулярно звену ВС в шарнирыВ, С и в такую сторону, чтобы они создали момент МU2 того же направления(по часовой стрелке). Произвольно задавая направление уравновешивающегомомента в сторону вращения кривошипа, прикладываем составляющие силы [pic]в шарниры А и В так, чтобы они образовали уравновешивающий момент противчасовой стрелки. Прикладываем в соответствующих точках звеньев силы тяжести, силуполезного сопротивления и силы инерции, ориентируясь на направлениявекторов ускорения центров масс по плану ускорений. Строим повернутый на 90о по часовой стрелке план скоростей, прикладываемк нему в соответствующих точках все силы. Уравнение моментов всех сил, относительно полюса плана скоростей:[pic] Откуда мы можем найти [pic]=5,13 Н. Уравновешивающий (движущий) момент: [pic] (1.30)где (=1,3 – 1,5 – коэффициент, учитывающий влияние сил трения во вовращатель- ных и поступательных парах. Мур=0,11 [pic] 5 Расчет мощности двигателя для привода механизма иглы. Мощность на главном валу, необходимая для привода механизма иглы:[pic] Вт Требуемая мощность двигателя:[pic] Втгде (рп=0,94 – 0,96 – КПД клиноременной передачи. Определив требуемую мощность для привода остальных механизмов швейноймашины, можно выбрать электродвигатель. Условия для расчетов.|Сила полного сопротивления, Н |5,5 ||n1, об/мин |2500 ||е, м |0 ||m3, кг |0,035 ||Общий ход иглы, м |0,03 ||Материал |Хлопчатобумажная ткань с лавсаном.||( |135о ||( |0,38 | Масса кривошипа расчитывается из расчета, что в одном мм кривошипасодержится 2 гр; в одном мм шатуна – 2,5 гр. Литература. Вильщиков Н.М. и др. Расчет и проектирование машин швейногопроизводства. Л. “Машиностроение”, 1973, 344 с. Червяков Ф.И., Николаенко А.А., Швейные машины, М. “Машиностроение”,1976, 416 с. Кинасошвили Р.С., Сопротивление материалов, М. “Наука”, 1975, 384 с. Артоболевский И.И., Теория механизмов и машин, М., “Наука”, 640 с. Боронин Н.Н., ТММ, Разделы “Силовой анализ плоского механизма” и“Кинематический синтез кулачкового механизма”, методические указания крешению задач, Л. ЛФ МТИ, 1985, 32 с.




Нажми чтобы узнать.

Похожие:

Расчет привода швейной иглы iconПредмет: Технология (обслуживающий труд), 5 класс Раздел
Обучающая: Ознакомить с историей швейной машины, приемами безопасной работы на швейной машине, организацией рабочего места для выполнения...
Расчет привода швейной иглы iconРасчет электрического привода механизма подъема башенного крана

Расчет привода швейной иглы icon1. Кинематический расчет 1 Подбор электродвигателя
Определим вращающий момент и частоту вращения приводного вала из имеющегося условия привода
Расчет привода швейной иглы iconМетодические указания по выполнению лабораторно-практической работы по
Составление расчетной схемы электромеханического привода. Определение крутящих моментовна валах привода и усилий в зацеплениях зубчатых...
Расчет привода швейной иглы iconКакой привод выбрать?
Тип привода зависит от количества принимаемых колес крутящим моментом. Принято различать три разновидности привода. Полный, передний...
Расчет привода швейной иглы iconПравила безопасности. Устройство швейной машины. Приводы швейной машины. Схема образования машинного стежка Намотка нитки на шпульку Заправка верхней и нижней нитки
Применение швейных машин позволяет ускорить и облегчить труд, повысить качество работы
Расчет привода швейной иглы iconСтояночная тормозная система
В составе привода стояночного тормоза имеется регулировочная тяга, рычаг, приводные тросы, уравнитель, рычаги привода колодок и разжимной...
Расчет привода швейной иглы iconПриложение №4 к приказу ректора №52/од от «10» 07 2007 г. Календарный план выполнения курсового проекта (работы) по дисциплине «Механика. Прикладная механика»
Выбор электродвигателя и энергокинематический расчет электромеханического привода технологической установки, машины или аппарата...
Расчет привода швейной иглы iconРеферат пз : 61 с, 11 рисунків, 6 таблиць, 2 додатки, 13 джерел
Виконано розрахунок І конструювання механічного привода у складі одноступеневого редуктора, пасової передачі, що забезпечує частоту...
Расчет привода швейной иглы iconДокументи
1. /Кинематический и силовой расчет привода.txt
2. /Курсовой...

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы