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 год

ОГЛАВЛЕНИЕ:

1. Расчет привода иглы швейной машины. 3

1.1. Структура привода иглы. 3

1.2. Выбор иглы. 3

1.3. Расчет иглы на прочность. 4

1.4. Выбор геометрических параметров кпм. 5

1.5. Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма. 6

1.5.1. Задачи анализа. 6

1.5.2. Построение плана механизма. 6

1.5.3. Построение плана скоростей. 6

1.5.4. Построение плана ускорений. 9

1.6. Расчет уравновешивающего момента. 11

1.7. Расчет мощности двигателя для привода механизма иглы. 12

2. Условия для расчетов. 13

3. Литература. 14

Расчет привода иглы швейной машины.

1 Структура привода иглы.

В швейных машинах для обеспечения поступательного движения иглы

предусматривается привод, состоящий из электродвигателя, клиноременной

передачи и кривошипно-ползунного механизма.

В кривошипно-ползунный механизм входят: главный вал на двух подшипниках

скольжения; кривошип, соединенный пальцем с шатуном; поводок, связанный с

одной стороны с игловодителем стопорным винтом, а с другой стороны с

ползуном, перемещающимся в направляющих.

Ползун предназначен для снижения нагрузки на игловодитель от кривошипа.

Внизу игловодителя, движущегося в двух направляющих, предусмотрен

иглодержатель со стопорным винтом.

Кривошипно-ползунный механизм предназначен для преобразования

вращательного движения в поступательное и в швейных машинах может быть

исполнен в одном из трех вариантов. Во всех вариантах кривошип совершает

вращательное движение и обязательно соединен со стойкой – неподвижным

звеном; ползун совершает поступательное движение, контактирует с

неподвижным звеном; шатун совершает плоское или плоско-параллельное

движение, являющееся комбинацией вращательного и поступательного движения,

со стойкой непосредственно не связан.

Основным является центральный кривошипно-ползунный механизм, у него

продолжительность рабочего и холостого хода одинаковая. У смещенного

механизма продолжительность рабочего хода иглы больше продолжительности

холостого. Для снижения температуры иглы исполняют кривошипно-ползунный

механизм с верхним расположением шатуна, т.к. у него средняя скорость иглы

ниже, чем у механизмов с нижним расположением шатуна.

2 Выбор иглы.

Основным рабочим органом швейной машины является игла. Она предназначена

для прокола материала, проведения через него верхней нити и образования

петли-напуска.

Игла состоит из колбы для крепления иглы в игловодителе; лезвия,

являющегося рабочей частью иглы; и острия для прокола материала. В лезвии

выполнены ушко для заправки верхней нити, короткий желобок для образования

петли и длинный желобок для предотвращения верхней нити от перетирания.

Все иглы согласно ГОСТу 7322-55 имеют номера с №60 по №300. Номер иглы

соответствует диаметру лезвия в мм, умноженному на 100. Так игла №90 имеет

диаметр лезвия 0,9 мм.

При выборе номера иглы следует ориентироваться на сшиваемые ткани и

материалы 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 с

лавсаном, т.о. выберем иглу №90.

Длина иглы и ее отдельных частей является основным конструктивным

параметром, обеспечивающим выполнение технологического процесса сшивания

материалов и входящим в число исходных данных для выполнения прочностных

расчетов 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 мм

l2 – длина колбы, выступающая из игловодителя: в зависимости от лапки

принимает-

ся l2=8-9 мм

l3 – длина колбы, закрепляемой в игловодителе, мм

l3=5d мм (1.2)

d – диаметр иглы, мм

Иглы изготавливаются из стальной углеродистой отожженной проволоки марки

И3 класса А ГОСТ 5468-60. После изготовления подвергаются закалке до

твердости 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 повреждения

сшиваемых тканей. Однако слишком тонкая игла под действием усилия прокола

может изогнуться и даже сломаться. Поэтому, чтобы удостовериться в

правильности выбора номера иглы и длины ее лезвия, выполняется проверочный

расчет 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 она

изогнется.

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 по

продольному изгибу.

Условие прочности иглы по напряжениям сжатия:

[pic] (1.7)

где [(сж] – допускаемое напряжение на сжатие: для стали И3 [(сж]=60 – 90

Н/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 подходит

по 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 верхнего

по-

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 схема

механизма, на которой изображается ряд положений всех звеньев механизма

(план механизма).

План механизма строится в некотором масштабе. Если кривошип r=lAB на

плане механизма изображается отрезком [pic] в мм, то длина этого отрезка

называется масштабным значением длины кривошипа. Тогда истинное значение

длины 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 одном

миллиметре чертежа и является размерной величиной, в отличие от чертежных

масштабов.

В выбранном масштабе вычисляются длины отрезков на чертеже,

соответствующих остальным звеньям:

[pic] мм (1.13)

На основании исходных данных зададим величину отрезка [pic] мм, тогда

масштаб механизма kl=0,00015 м/мм, а длина отрезка соответствующего шатуну

[pic]мм.

Проведем траекторию движения точки В, радиусом 100 мм, и разделим ее на

8 частей. Примем крайнее левое положение кривошипа за нулевое. По ходу

движения присвоим номера положениям кривошипа. Для нахождения положений

ползуна, соотвотствующих положениям кривошипа, из точек В0, В1, etc.,

радиусом [pic] проводим дуги до пересечения с прямой АС. Соединяя

соответствующие точки, показываем кривошип и шатун в различных положениях.

Для одного из положений (в нашем случае для первого) на звеньях укажем

центры 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 точки

звеньев, угловую скорость звеньев и служит основой для нахождения

уравновешивающего

момента по способу профессора Н.Е. Жуковского.

Определим для первого положения линейную скорость точек A, B, C, S1, S2

и угловую скорость шатуна (2. Входным является кривошип АВ, вращающийся с

угловой скоростью (1=const, Частота вращения n1=2500 об/мин.

Точка В является общей для звеньев 1 и 2. Звено 1 совершает вращательное

движение. 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, либо

перпендикулярно кривошипу АВ) и направлением (по часовой стрелке согласно

направлению вращения кривошипа).

Точка С принадлежит звеньям 2 и 3 и движется вдоль прямой АС вместе со

звеном 3. Следовательно, линия действия вектора скорости [pic] известна, а

модуль 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 – стойки

совершает плоское (плоскопараллельное) движение. Которое можно представить

в виде сумм двух простых движений: переносного (поступательного) и

относительного (вращательного). При поступательном движении точки описывают

одинаковые траектории, любая прямая, принадлежащая звену, остается

параллельной самой себе, скорости всех точек равны между собой и

параллельны, а угловая скорость равна нулю.

[pic] (1.15)

Однако, в абсолютном движении относительно стойки точка С движется

вместе с ползуном вдоль прямой АС, поэтому действительной положение точки С

определяет- ся относительным вращательным движением шатуна ВС вокруг точки

В. Поэтому абсолютная скорость точки С:

[pic] (1.16)

Страницы: 1, 2