Реферат: Расчет привода швейной иглы

--PAGE_BREAK--


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 <img width=«53» height=«19» src=«ref-1_689237436-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1025">.

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

1.3.  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 Pне превышает некоторой предельной величины P
кр., то игла будет испытывать обычное сжатие и ее ось останется прямолинейной. Если уси­лие прокола достигнет предельной величины силы P=Pmax+P
кр., то она изогнется.

Условие устойчивости иглы по продольному изгибу:
P<[P]                       (1.3)
где [P] – допускаемое усилие.

<img width=«88» height=«49» src=«ref-1_689237669-316.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">                           (1.4)

где nуст.– коэффициент запаса устойчивости: для стали nуст.=1,8 – 3,0.
Критическая сила:

<img width=«108» height=«49» src=«ref-1_689237985-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">               (1.5)
где Е – модуль упругости материала иглы: для стали <img width=«69» height=«21» src=«ref-1_689238387-256.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028"><img width=«9» height=«20» src=«ref-1_689238643-168.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">Н/мм2

       m— коэффициент приведения длины иглы: для данного случая m=2

       Imin – момент инерции ослабленного сечения иглы
<img width=«136» height=«24» src=«ref-1_689238811-342.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> 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 ÞР<[P].

Вывод: выбранная игла подходит по условию устойчивости иглы по продоль­ному изгибу.
Условие прочности иглы по напряжениям сжатия:
<img width=«129» height=«47» src=«ref-1_689239153-387.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">             (1.7)
где [sсж] – допускаемое напряжение на сжатие: для стали И3 [sсж]=60 – 90 Н/мм2

       Fmin – площадь поперечного сечения в ушке иглы
    Fmin
»0,385 d 2   мм2               (1.8)    
В нашем случае                     Fmin
»0,312мм2

                                                               sсж»17,6    Н/мм2  

Отсюда мы видим: sсж £[sсж], следовательно выбранная нами игла подходит по условию прочности иглы по напряжениям сжатия.

Общий вывод:выбранная нами игла пригодна.

    продолжение
--PAGE_BREAK--1.4.  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/l   м     (1.10)
По нашему условию So=<img width=«55» height=«21» src=«ref-1_689239540-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">м, а l=0,38; таким образом r=<img width=«53» height=«21» src=«ref-1_689239775-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">м, а l»0,039
1.5.  Кинематический анализ кривошипно-ползунного механизма.

1.5.1.      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.

1.5.2.      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=lABна плане механизма изображается отрезком <img width=«27» height=«21» src=«ref-1_689240006-214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034"> в мм, то длина этого отрезка называется мас­штабным значением длины кривошипа. Тогда истинное значение длины кривошипа:

          <img width=«113» height=«27» src=«ref-1_689240220-322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">       м               (1.11)

где kl – масштаб длин (масштаб плана механизма).

               <img width=«59» height=«44» src=«ref-1_689240542-292.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">       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:

              <img width=«67» height=«47» src=«ref-1_689240834-301.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">       мм                    (1.13)

На основании исходных данных зададим величину отрезка <img width=«65» height=«23» src=«ref-1_689241135-239.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"> мм, тогда масштаб механизма kl=0,00015 м/мм, а длина отрезка соответствующего шатуну <img width=«68» height=«23» src=«ref-1_689241374-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">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 <img width=«27» height=«23» src=«ref-1_689241636-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"> 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). <img width=«72» height=«25» src=«ref-1_689241851-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">=50 мм; <img width=«107» height=«25» src=«ref-1_689242140-317.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">=91 мм.

1.5.3.      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 w2. Входным является кривошип АВ, вращающийся с угловой скоростью w1=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:

              <img width=«81» height=«23» src=«ref-1_689242457-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">         м/с             (1.14)

где <img width=«73» height=«43» src=«ref-1_689242745-298.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">  — 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 <img width=«23» height=«27» src=«ref-1_689243043-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045"> 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 <img width=«23» height=«28» src=«ref-1_689243262-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046"> 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.

                 <img width=«80» height=«31» src=«ref-1_689243480-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">                         (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:

                 <img width=«95» height=«28» src=«ref-1_689243806-324.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">                     (1.16)

где VBC – относительная скорость точки С при повороте шатуна ВС вокруг точки В.
Примем точку В за полюс, т.к. нам известны все характеристики вектора скорости <img width=«23» height=«27» src=«ref-1_689243043-219.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">; у вектора скорости <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_689244349-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050"> известна только линия действия, расположенная перпендикулярно радиусу вращения ВС; у вектора скорости <img width=«23» height=«28» src=«ref-1_689243262-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051"> известна тоже только линия действия.

Для определения векторов скорости <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_689244349-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052"> и <img width=«23» height=«28» src=«ref-1_689243262-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053"> решим векторное уравнение (1.16). План скоростей как раз и представляет собой графическое решение векторных уравнений.

Для построения плана скоростей задается его масштаб:

                     <img width=«65» height=«47» src=«ref-1_689245243-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">       <img width=«45» height=«41» src=«ref-1_689245569-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">          (1.17)

где PV3b – длина отрезка, изображающего на плане скоростей скорость точки В, мм
Пусть PV3b=130 мм, тогда kv=0,03 <img width=«45» height=«41» src=«ref-1_689245569-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">

Из полюса на плане скоростей PV3откладываем отрезок прямой <img width=«32» height=«28» src=«ref-1_689246067-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057"> перпендикулярно звену АВ3 в сторону его движения. Затем через точку bлинию действия вектора вращательной скорости <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_689244349-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058"> перпендикулярно звену В3С3, а из полюса PV3параллельно траектории точки С3 при поступательном движении проводим линию действия вектора абсолютной скорости <img width=«23» height=«28» src=«ref-1_689243262-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059"> до пересечения с линией действия вектора скорости <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_689244349-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060"> в точке с. Отрезок <img width=«32» height=«27» src=«ref-1_689246983-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">  соответствует абсолютной скорости точки С, отрезок <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_689247217-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">  — вращательной скорости точки С вокруг В. Модули этих скоростей:

<img width=«137» height=«27» src=«ref-1_689247427-359.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063"> м/с

<img width=«131» height=«27» src=«ref-1_689247786-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064"> м/с

Направления векторов скоростей <img width=«23» height=«28» src=«ref-1_689243262-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065"> и <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_689244349-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066"> определяются согласно векторному уравнению (1.16).

Для определения какой-либо промежуточной точки звена (центра тяжести S2  звена ВС) используют свойство подобия:

<img width=«243» height=«48» src=«ref-1_689248581-577.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"> мм

Отрезок <img width=«29» height=«25» src=«ref-1_689249158-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068"> откладываем на плане скоростей от точки bв такую сторону, чтобы последовательность точек на звене ВС  соответствовала последовательности точек на плане скоростей. Соединив точку S2 c полюсом плана, получим отрезок <img width=«40» height=«27» src=«ref-1_689249389-251.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">, соответствующий в масштабе плана скоростей скорости точки S2.

<img width=«144» height=«27» src=«ref-1_689249640-369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070"> м/с

Аналогично находится модуль точки S1:

<img width=«137» height=«27» src=«ref-1_689250009-363.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071"> м/с

Скорость точки А, принадлежащей кривошипу 1 и стойке, равна нулю, и на плане скоростей будет совпадать с полюсом плана скоростей.

На основании плана скоростей находим мгновенное значение модуля и направления угловой скорости w2 шатуна. Согласно уравнению (1.14) модуль угловой скорости:

<img width=«171» height=«49» src=«ref-1_689250372-480.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072"> 1/с

Для определения направления угловой скорости w2 вектор скорости <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_689244349-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073"> с плана скоростей мысленно переносится в точку С и увязывается направление вращательной скорости <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_689244349-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074"> с направлением угловой скорости w2  шатуна.

Аналогичным образом строятся остальные планы скоростей и находятся скорости 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=

    продолжение
--PAGE_BREAK--