无油润滑工业平缝机送布机构的优化设计

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1、无油润滑工业平缝机送布机构的优化设计第一章绪论1.1工业平缝机送布机构概述缝纫机制造业发展至今已经有150年历史[1]。随着中国经济的发展，家用缝纫机的市场已经渐渐被工业缝纫机取代[2-3]，成为服装生产过程中最重要的设备之一。目前工业平缝机在服装生产设备的总数量中占据高达70%的比例[4-5]。世界上第一台缝纫机诞生于1851年，至今为止各国的缝纫机制造业迅猛发展，不同类型的缝纫机已经有不下千种[6]。按照线迹来分类，缝纫机主要有锁式缝纫机和链式缝纫机两大类，其中锁式缝纫机在总数量中占有很高的比例[7-10]。锁式缝纫机一般包含四个基本机构：挑线机构、勾线机构、刺布机构和

2、送布机构，对这四个基本机构的研究是锁式缝纫机分析设计的基础。就重要程度来说，送布机构在这四个基本机构之中是最重要的[11]。送布机构的作用是按照一定的规律把缝料在原有的位置上移动一个距离，以使下一个线迹在新的位置上形成。平缝机的主轴每转一周，送布机构就将布料移动一个针距的长度，此长度是在连续缝纫时机针在布料中形成的两个相邻针孔中心的距离[12]。大多数情况下，送布运动是一个复合运动，即水平运动和垂直运动的复合，它是一个封闭的曲线运动，即在每一个针距中送布牙要作上升、下降、向前、向后不断地交替运动。当送布牙完成送布运动后，又下降至针板下与缝料脱离后退到原来的位置，准备下一个送

3、料动作。送布机构的动作时机十分重要，送布运动时间应发生在机针离开布料后开始，下次进入布料之前结束送布运动，否则将会产生送布不良、缝料起皱、断针和线迹不收紧等故障。由此可见送布机构的性能直接影响平缝机整体的缝纫质量，所以开展工业平缝机送布机构的优化设计具有十分重要的理论意义和工程应用价值。..1.2课题研究背景及意义本文研究的课题来自实习单位的工业平缝机改进项目，其目的之一是研发出一种可以缝纫厚重布料的送布机构，解决公司现有平缝机在缝纫厚重布料时线迹不美观、布料打滑不稳定的工程问题，同时理论上研究该送布机构的动态特性优化，以完善送布机构的设计方法。随着中国劳动成本的提高，中国

4、已渐渐失去服装生产大国的地位，大型服装厂纷纷倒闭，生产服装的主力由原来的大型工厂逐渐转变成家庭小作坊[13-15]。小作坊接收的订单很杂乱，而且财力有限，无力购买有针对性的多样化专用缝制设备，所以他们迫切需要一款能适应不同布料厚度且价廉物美的平缝机。显然，开发此种缝纫设备具有很大的社会效益。为了促进中国服装行业的发展，同时提高公司自产缝纫机的市场份额，实习单位应经销商的要求，提出在现有工业平缝机送布机构的基础上进行优化改进，使其能够适应传送不同厚度布料的工作环境。对单位来讲，此举可以增加销量，占据市场；对客户来说，可以降低成本，增加收入，因此，开发这样一款缝纫设备有非常好的

5、前景。..第二章现有送布机构的运动学和动力学分析2.1各构件位置、角速度、角加速度的求解图2.2中，机构由ABCD、DCEF两个四连杆机构和AGHIF一个五杆机构组成，其中四连杆机构ABCD可用机械原理公式直接求解每个构件的位置、速度、加速度，计算时以A点为坐标原点、水平向右为X轴、竖直向上为Y轴，得到如下公式[21-23]：图2.1为现有送布机构的整体示意图，由图可看出送布机构每个构件的配合关系。该机构用伺服电机驱动同步齿形带带动1抬牙轴转动；2送布凸轮、12抬牙凸轮与1抬牙轴固连。其中，2送布凸轮通过3连杆、5短摆动板、6长摆动板与7送布曲柄驱动8送布轴做往复摆动，调节

6、4摆动板座的位置从而调节8送布轴的摆角，进而调整10牙架上送布牙的送布行程。9牙齿摆动架与8送布轴固连，驱动10牙架做水平方向的摆动。12抬牙凸轮连接11抬牙曲柄驱动10牙架做垂直方向的摆动，水平运动与垂直运动相叠加，形成送布牙的椭圆形轨迹。为了明确该机构中每个构件的运动状态，需要对现有的送布机构进行运动学和刚体动力学的分析，计算出不同时刻每个构件的位置、角速度、角加速度和刚体运动时作用力，初步判断各构件在作用力下的变形，并为接下来的弹性动力学分析做准备。将图2.1中的送布机构示意图转化为图2.2中的原理图。其中KD杆是调节机构，锁死装置打开时，KD杆可绕K点转动，从而D点

7、的位置随之改变；调整到合适位置后，再锁紧锁死装置。D点的位置改变后，IF杆的摆角会随之变化，从而影响送布牙水平方向的运动，起到调节送布牙行程的作用。..2.2送布机构刚体动力学求解在对送布机构进行受力分析时，首先需要测量出送布牙的压力和摩擦力，其测量原理如图2.4所示。送布牙的压力主要来自压脚，此时使用的测量材料是常见的四层牛仔布，用来模拟厚布料的缝纫情景。压力传感器的厚度相对布料来说很薄，可以忽略不计。测量结果表明，在送布机构运动过程中，送布牙所受到的压力是变化的，但为简化计算，我们假设送布牙与布料接触时受到的压