手动缝纫机课程设计.doc

1前言曾经每家每户都要有一台缝纫机，现在只有少数家庭还摆放着这种大型机器，没有缝纫机的家庭遇到缝补衣服时只能送到缝纫店，当有了手动缝纫机后衣服自己在家就可以缝补，出门在外遇上衣服需要缝补随身可以携带的手动缝纫机就是帮手。小型手动缝纫机是2008年4月21日由把余韬、林洋、蔡书平、李桐、陈磊、陈文龙申请的专利。这种手动缝纫机是一种采用单线缝合的方法，不需要底线。手动缝纫机的发明使人们摆脱了繁重的大型缝纫机的束缚，便携、小巧、方便是它的特点。分析手动缝纫机在材料、功能、色彩、结构等方面的设计原则，通过对手动缝纫机的调查，进行改善。结构是此次课程设计的立足点，人性化便是我此次课程设计的重要出发点。我们目前市面上有的手动缝纫机外形不够人性化，所以我的课程设计对其进行了改进。外形的更改使其可以平稳的放在桌子等平台上，这样只需按压就可以工作，线轴位置的更改使其更加节省空间，同时可以使人在使用时更好的工作。2 市场调查2.1市场总体概括2.1.1缝纫机的发展历史在1810年，德国针织工人克瑞姆斯设制出一种环线链式缝纫机（如图2-1所示），这种机器既笨重，效率也不高，因而未得到推广应用，但一些功能至今被此类机器延用。1830年，法国裁缝西蒙尼尔造出效率更高的链式缝纫机（如图2-2所示），它能达到200链式针脚/分钟，工作平稳，非常实用。其主要结构与今天的缝纫机基本相同，缝纫机速度比手工快10倍。 图2-1 1810年环线链式缝纫机 图2-2 1830年链式缝纫机1834年，汉特发明了双线梭式缝纫机。1845年，波士顿的机器匠赫威制造出更为实用的双线锁式缝纫机（如图2-3所示），由控制杆操纵来回转动的弯针，横插入布料缝出双线连锁针脚，机器上还装有移动布料的金属条。1851年，威尔逊发明了缝纫机用的旋转梭机装置，第一台带中央卷线轴的双线锁式缝纫机诞生。后来，他又发明了有齿进料杆，安置在台面下，每缝完一针，便可带动布料向前移动一下。 图2-3 1834年双线锁式缝纫机 图2-4 1851年双线锁式缝纫机到1851年，纽约州的胜家，采用赫威的机械原理，又加以改进，首次研制出带直线梭子的双线锁式缝纫机（如图2-5所示），采用了脚踏板操作齿轮进料，用压布条把布料轻轻压住，双手可自由缝纫。该机是以后缝纫机的原形。在1870年，发明了手摇式缝纫机（如图2-6所示），这种缝纫机型式简单、造型典雅，用单手旋转右边的摇杆，带动针线的缝合。在约1890年德国发明微型锁式缝纫机（如图2-7所示），被人当做移动式缝纫机使用。 图2-5 1851年双线锁式 图2-6 1870年手摇式 图2-7 1890年微型锁式到70年代缝纫机的发展已经比较成熟了。之后也有所发展但改变并不大，70年代末推出了电动缝纫机（如图2-8所示）及电脑控制缝纫机。电动缝纫机也一直在发展改进。到2008年出现了小型手动缝纫机（如图2-9所示）。 图2-8 电动缝纫机 图2-9 小型手动缝纫机2.1.2市场分析现在市场上缝纫机按照缝纫机的用途，可分为家用缝纫机、工业用缝纫机和位于二者之间的服务性行业用缝纫机。按驱动方式可分为手动、脚踏及电动缝纫机。按缝制的线迹可分为仿手缝线迹、锁式线迹、单线链式线迹、双线或多线链式线迹、单线或多线包边链式线迹和多线覆盖链式线迹缝纫机。家用缝纫机按其机构和线迹形式来划分大致可归纳为JA 型、JB型、JG型、JH型。工业用缝纫机的大部分都属于通用缝纫机，其中包括平缝机、链缝机、包缝机及绷缝机等，而平缝机的使用率最高。缝纫机在市场上有数百种型号的机器，但价格和性能差别相当大。在低端产品中，有传统的最基本的电动设计和手动设计，适合偶尔家用；而在高端产品中，有设计复杂的、可以挂接到计算机的电子缝纫机。价格有几元也有上万元的。2.1.3工作原理说明大多数缝纫机的基本原理都是相同的，缝纫机的核心是线圈缝合系统。最简单的线圈缝合是链式缝合，其中链式缝合又有单线（如图2-10所示）和双线（如图2-11所示）。若要缝出链式缝合，缝纫机会在线的后面用相同长度的线打环。织物位于针下面的一块金属板上，用压脚固定。每次缝合开始时，针穿过织物拉出一个线圈。一个做线圈的装置在针拉出前抓住线圈，该装置与针同步运动。一旦针拉出织物，送布牙装置就会将织物往前拉。当针再次穿过织物时，新的线圈将直接穿过前一个线圈的中间。做线圈的装置会再次抓住线，围绕下一个线圈做线圈。这样，每个线圈都会把下一个线圈固定到位。 图2-10 单线链式缝合图 图2-11 双线链式缝合更结实的缝圈缝合叫做锁式缝合（如图2-11所示）。锁缝装置最重要的元件是摆梭钩和线轴组件。线轴就是放在织物下面的一卷线。它位于摆梭的中央，后者在电机的带动下旋转，与针的运动同步。与链式缝合相同，针穿过织物拉出一个线圈，在送布牙向前移动织物的同时它再次升起，然后将另外一个线圈套入。不过，这种缝合机制不是将不同的线圈连接在一起，而是将它们与从线轴上松开的另一段线连接起来。图2-11 锁式缝合2.2问卷调查2.2.1问卷设计1、你日常接触缝纫机吗？A 经常 B偶尔 C从不2、有用过手动缝纫机吗？A 有 B没有 3、觉得手动缝纫机和大型传统缝纫机哪个更好？A 手动缝纫机 B大型传统缝纫机 4、手动缝纫机最突出的优点？A 小巧 B手动 C单线 D其他5、对手动缝纫机的外形是否满意？A 满意 B一般 C不满意6、觉得手动缝纫机用着是否舒服、方便？A 很好 B一般 C不好7、最希望手动缝纫机的改进在哪？A 外形 B材料 C结构 D其他8、缝纫机中你更倾向于用哪一种？A 机械 B手动 C电动 D其他9、手动缝纫机你认为什么价位比较合理？A 510 B1020 C2030 D更高2.2.2问卷汇总表2-1问卷汇总题号A的百分比B的百分比C的百分比D的百分比460%25%10%5%620%40%40%750%40%5%5%920%40%30%10%目前的家里放着缝纫机的已经少了，手动缝纫机用户还不是普遍，人们对手动缝纫机很期待，但是目前市面上的手动缝纫机在外形上不能满足消费者心理，外形设计在使用中也不够人性化。手动缝纫机在外形和材料上还有设计发展空间。手动缝纫机的价格大约在20元左右最为合理。2.2.3总结手动缝纫机采用的是单线链式缝合，相对双线链式缝合或锁式缝合它工作原理比较简单，在使用中也比较简便。虽然这种缝合方式不够结实，容易松脱，但是还是应该保持其简单的特性。手动缝纫机在外形和材料上应该进行改进。3 产品设计3.1功能分析手动缝纫机的功能有缝纫布料、推进布料、夹紧布料、允许把握、传递动力、支撑重量、防止生锈、防止打滑、穿透布料等。手动缝纫机功能系统的逻辑关系如图3-1所示缝纫布料主要功能辅助功能控制功能引线功能形成线圈功能调节针脚功能防止生锈机构控制人工控制勾线穿环功能挑线功能送布功能支撑重量传递动力防止打滑夹紧功能控制旋转图3-1 手动缝纫机功能系统逻辑关系3.2设计方案3.2.1草图方案产品开发过程中，特性要求着产品的外形和结构。手动缝纫机既要求人性化又要有造型的美感。初步草图的产生是对外形的改变，但又不能脱离产品原本的结构。我初期设计方案草图（如图3-2所示）图3-2 方案草图3.2.2优选草图第一种方案外形过于生硬，尖角太多，加工不方便。第二种方案手压的部位改成连接比较流畅的曲线，手接触会比较舒服，但滚线轴在外面有一定妨碍手握着手动缝纫机。第三种方案下面圆角过大，放在桌子上不够平稳。第四种方案滚线轴放到外壳内既美观又便于工作，但没有防滑功能。第五种方案既解决了滚轴位置的问题又可以平稳放在桌子等平台上，还添加了防滑功能，手按的部位弧度也很小，手接触会比较舒服。所以，优选的是第五种方案。3.2.3确定方案确定最终方案效果图如图3-3所示图3-3 最终方案图3.3人机学分析手动缝纫机，从人机关系上是与手息息相关的。还有要保证安全。手具有极大的灵活性。从抓握动作来看，可以分为着力抓握和精确抓握。着力抓握，抓握轴线与小臂几乎垂直，稍屈的手指与手掌形成夹握，拇指施力。精确抓握时，工具由手指与拇指的屈肌夹住，精确抓握一般用于控制性作业。手动缝纫机主要是精准抓握。手的界面设计不合理会导致疲劳，长期使用严重甚至导致残疾。手动缝纫机的大小要严格按照手的大小尺寸来确定。安全方面，放布的位置不能太广，手放上容易被针扎到。3.4材料结构设计3.4.1材料选择在设计中，材料和设计是密不可分的。材料以自身的特性影响着产品的设计和价格。任何一个产品的设计，只有选择材料的性能特点相一致，才能实现设计的目的和要求。不同的材料给人不同的质感和触感。在手动缝纫机的材料选择上，工作零部件以金属钢为主，在外壳材料上以树脂塑料为主，防滑部位用橡胶材料。3.4.2结构设计手动缝纫机的形体结构设计牵扯知识范围比较广泛，主要有：材料选用、表面处理、加工手段等，这些因素直接影响手动缝纫机的外形变化。要研究造型设计是否合理可靠，包括制造方法和塑件的出模方向、出模斜度，结构强度等是否合理。要确定制造工艺能否实现。根据以上一些条件，零件设计要尽量避免尖角，改成圆角。3.5三维设计3.5.1零件设计 图3-4 勾线零件 图3-5 调节针脚 图3-6 滚线轴 图3-7 外壳下 图3-8 外壳上 图3-9 夹紧布装置 图3-10 放针装置 图3-11 放布装置 图3-12 固定滚线轴装置 图3-13 缝纫零件 图3-13 连接装置 图3-13 送布零件 3.5.2装配图图3-14 pro e装配图3.5.3爆炸图图3-15 爆炸图3.5.4三维渲染在产品设计中，色彩依附于造型才能存在，必须通过形态的体现才具有具体的意义。把色彩运用到手动缝纫机上，可以刺激购买欲望，使整个形体更加美观。色彩选择因为金属的颜色是灰色，外壳的颜色应以温暖的颜色突出对比或大方清纯为主突显高档，从视觉上能取得很好的效果。综合上述分析，最后选用红色和白色作为塑料外壳的色彩基调。渲染出图如3-16所示。图3-16 渲染图结论至此，三周的课程设计马上结束了，通过对手动缝纫机这一课程设计的完成，让我对手动缝纫机有了比较全面的了解，手动缝纫机的虽然在很早之前就已经上市，可是它的设计还没有很完善，在材料上市场上现在是以低廉为主，质量自然也没有很好，这样一个很好的产品被廉价所束缚。把人性化设计作为手动缝纫机的出发点，结构作为它的立足点，相信手动缝纫机会越来越普遍应用于我们的生活中。课程设计检验着我大学四年所学的东西，这要求我将所学的知识熟练应用，融会贯通。并且将理论联系实际，运用综合的各种能力解决实际问题。课程设计很辛苦，但是也看到、听到、了解到很多原来不知道的东西。参考文献1李乐山.工业设计心理学M，北京：高等教育出版社，20042李乐山.人机界面设计M，北京：科学出版社，20043简召全主编.工业设计方法学M，第2版.北京:北京理工大学出版社，2000-34黄纯颖.工程设计方法M.北京：中国科学技术出版社，19895程能林 刘长英 王铁桩.产品造型材料与工艺M.北京.北京理工大学出版社，2008-36刘宝顺.产品结构设计M.北京.中国建筑工业出版社，20057张琲.产品创新设计与思维M.第二版.北京.中国建筑工业出版社，20098许凤火.产品设计的理念与方法M.台北：大同公司印刷中心，1985