机械创新设计的表达方法及典型实例缝纫机ppt课件.ppt

2 机械创新设计 的表达方法,2.1 表达在设计中的作用,工程语言表达,文字语言表达,1）向设计者自己表达2）向合作者表达构思3）向实施者表达结果 沟通,2.1 表达在设计中的作用,2.2 黑箱表表示法,机械设计过程可作为一待定的技术系统来处理,2.3 功能草图表示法,首先确定功能要求，针对关键技术问题，根据功能要求绘制功能草图,机械创新设计表达实例（一）家用缝纫机,关于缝纫机的发明,1790年，英国首先发明了世界上第一台先打洞，后穿线，缝制皮鞋用的单线链式线迹手摇缝纫机。1841年，法国人发明了机针带钩子的链式线迹缝纫机。美国人伊莱亚斯豪发明了世界上真正意义上的缝纫机（专利号：4750）。伊莱亚斯豪生长于马萨诸塞州的斯宾塞，并于当地一家纺织厂由学徒工成长为一名能干的机械师。他潜心于缝纫机的研究，到1845年4月，终于创造出一台实用的缝纫机。1851年，美国工人艾洛克梅里特胜家发明了锁式线迹缝纫机，并成立了胜家公司。这一时期的缝纫机基本上是手摇式的。,通过将缝线在缝料上的穿引，实现连接缝料的目的。,家用缝纫机的主要功能,典型的工艺类机器,仿生学的失败人工缝纫，用针尾引线，并用线反复穿刺进行缝纫。两点突破和创新实现了机械化1.采用针尖引线代替针尾引线；2.采用双线（面线+底线）互锁交织代替线的反复穿刺。,普通针穿线方式,缝纫机针穿线方式,人工缝纫和缝纫机线迹比较,缝纫机线迹上下两根缝线,互连、交织,手工线迹一根线,工艺原理示意图,家用缝纫机的结构实照,动力源踏板,机头 关键部件,传动部分,机身部分,动力源踏板,工作台,主机,缝纫机踏板传递运动和动力原理,曲柄摇杆机构,摇杆,连杆,曲柄,工业缝纫机,JA型仿古手摇缝纫机,JA型缝纫机采用手摇式杠杆传动，木质底座，使用方便，操作简单，维修方便，它不仅能进行一般的缝纫工作，而且还富有古董色彩，具有很高的欣赏价值。,一、家用缝纫机的总功能,缝纫机的总功能：将线按一定规律缝于缝料上。注意：可以是一根线，也可以是多根线，通过自连、互连或交织，在缝料上形成一定形式的线迹。家用缝纫机：上下两根缝线互相交织，交织点位于缝料中间的双线锁式线迹。,家用缝纫机的特点,线迹整齐美观，缝合牢固，缝纫迅速。应用较广泛。家用缝纫机属于精密的工艺类机器。一是运动构件精密，运动配合间隙在0.040.10mm之间；二是动作时间精密，如钩线等关键动作要求在0.005s内完成。,二、家用缝纫机的功能分析1.主要功能,1）引线功能：引面线造环2）钩线功能：钩面线扩环，使底、面线交织3）挑线功能：供给和回收面线4）送料功能：输送缝料,1）引线功能,作用：带动机针穿刺缝料引过面线。主要结构形式：曲柄滑块机构注意以下几个问题：机针的位置机针的工作原理与运动规律机针的结构线环形成过程,机针位置实照,机针,针柄,机针的工作原理与运动规律,慢快慢快慢,机针速度曲线,机针运动曲线,曲柄连杆式引线机构,机针的运动规律,曲柄连杆机构的动画,缝纫机踏板传递动力、运动原理,机针的运动规律为什么选：慢快慢快慢？,1.机针针尖在刺过缝料时受到的阻力最大，这时机针速度越快越好足够。所谓具有运动过程中的最大动能。在108左右时，这是机针进入缝料最有利。2.机针在下死点上升时，正是形成线环的时候，这时要求机针速度缓慢。以便顺利形成线环，并保证摆梭尖嘴有足够的时间穿越线环（确保交织完成）。,机针结构与线环形成过程,机针结构,2）钩线功能,作用：钩住线环，使面线绕过藏有底线的梭心套和梭心，使底线和面线交织起来。常用机构：摇摆式和旋转式家用缝纫机采用的是摇摆式。,摆梭实照,摆梭,绕线辊,梭芯套,摆梭驱动块,摆梭与摆梭机构原理图,摆梭机构1-曲柄 2-大连杆 3-摆轴 4-滑动块5-下轴曲柄 6-下摆轴 7-摆梭,摆梭尖嘴,放大转角,缝纫机交织过程,摇摆式摆梭机构的组成和特点,组成：上曲轴1、大连杆2、和摆轴3 组成的曲柄摇杆机构和由摆轴3、滑动块4和下轴曲柄5组成的摆动导杆机构串接而成。下摆轴6带动摆梭7作往复摆动。注意：交织要求摆角要大于180，常取210。中间轴（摆轴、滑块）的放大作用。特点：1）往复摆动惯性较大，当摆角不平衡时，将产生震动和噪音；2）过大的摆角还容易发生自动卡死。,放大转角,3）挑线功能,作用：(1)供线：一是在机针向下运动时，把面线供应给机针；二是当摆梭钩住面线线环后，把面线供给摆梭；(2)收线：当面线脱出摆梭后，收回面线并抽紧线迹。常用结构形式：滑杆式、凸轮式和连杆式 家用缝纫机常用凸轮式 工业缝纫机常用连杆式,挑线机构实照,挑线机构,挑线机构特点,凸轮式：高速时易磨损、声响大，但是结构较简单、容易制造，并且挑线杆的供线时间可以同机针及摆梭的动作得到理想的配合，常用家用缝纫机；连杆式：运转时声响轻、耐用，但是结构比较复杂和制造费用高，常用于工业缝纫机。,4）送料功能,作用：推送缝料向前或向后运动，得到连续的缝迹和要求的针迹距离（针距可调）。机构形式：送料机构由两大部分组成。（1）以送布凸轮为主动的送料运动（2）以大连杆带动的抬牙运动（3）两个运动的合成,送布牙实照,送布牙,送布牙送料时的工作情况,（1）以送布凸轮为主动的送料运动,当凸轮14转动时，带动牙叉11左右摆动，因此与牙叉固结的滑块12在针距导槽13内上下移动（针距导槽13倾斜时），牙叉的摆动和上下运动的合成运动使送布轴10作往复摆动；送布轴的摆动推送送布牙9作往返送料运动。调节针距导槽13的倾角大小和方向也就改变了牙叉上下移动的距离，从而改变了送布牙的移动距离和方向。,抬牙凸轮4与抬牙轴6上的拨叉5相接触，凸轮4摆动时使抬牙轴6往复摆动，抬牙轴上固结的抬牙曲柄7使牙架上的送布牙作上升和下降运动。,（2）以大连杆带动的抬牙运动,1-曲柄 2-连杆 3-摆杆 4-抬牙凸轮 5-拨叉 6-抬牙轴 7-抬牙曲柄 8-牙架 9-送布牙 10-送布轴 11-牙叉 12-滑块 13-导槽 14-凸轮 15-调节螺钉 16-压力弹簧 17-定向块 18-压脚杆 19-压脚,（3）两个运动的合成,送料机构运动时，送布牙的运动轨迹即是两个运动的合成，其形状主要取决于送布牙凸轮14和抬牙凸轮4的相对位置和送料机构中有关杆件的几何尺寸的位置，其实际运动轨迹,理想轨迹与实际轨迹比较,能够送料的满足要求。,上半部有用,工作完成 可以收工了？,不使用时的 工作台面,工作完成后 收起机器,2.辅助功能系统,1）调节面线和底线的阻尼功能2）调节压脚压紧力的功能3）调节送布针距的功能4）绕底线功能,1）调节面线和底线的阻尼功能,2）调节压脚压紧力的功能,调节压脚压紧力的方法,3）调节送布针距的功能,4）绕底线功能,3.控制功能,1）机械控制功能2）人机控制功能3）电子控制功能,1）机械控制功能,每一功能动作都必须按照规定时间和速度进行，它们之间的运动一定要完全协调，是通过传动机构（凸轮、连杆机构等）巧妙（相位）配合进行控制的。,2）人机控制功能,缝纫工作区：人眼获得信息的接口手轮：手控制启动的接口脚踏板：输入动力和控制速度的接口,3）电子控制功能,现代缝纫机电脑绣花机,功能关系,主要功能辅助功能控制功能=总功能,总结：家用缝纫机的总功能,缝纫机的总功能：将线按一定规律缝于缝料上。家用缝纫机：上下两根缝线互相交织，交织点位于缝料中间的双线锁式线迹。,家用缝纫机1.主要功能,1）引线功能：引面线造环2）钩线功能：钩面线扩环，使底面线交织3）挑线功能：供给和回收面线4）送料功能：输送缝料,2.辅助功能系统,1）调节面线和底线的阻尼功能2）调节压脚压紧力的功能3）调节送布针距的功能4）绕底线功能,