基于proe的繡花機(jī)的設(shè)計與運(yùn)動仿真畢業(yè)論文

1、<p>　　基于Pro/E的繡花機(jī)的設(shè)計與運(yùn)動仿真</p><p>　　摘要：繡花機(jī)廣泛應(yīng)用于紡織行業(yè)中，隨著我國紡織行業(yè)的快速發(fā)展，繡花機(jī)市場將面臨著巨大的機(jī)遇，傳統(tǒng)的設(shè)計方法已不能滿足市場的需要。為了適應(yīng)社會的發(fā)展，本文對繡花機(jī)的結(jié)構(gòu)特點和原理進(jìn)行了分析，在Pro/E零件設(shè)計模塊下建立萬向鏈?zhǔn)娇p紉機(jī)的所有零件，然后在其Mechanism模塊下建立各零件間的連接及裝配自由度，對輸入軸添加相應(yīng)馬達(dá)來產(chǎn)生

2、與實際情況相同的運(yùn)動，再對樣機(jī)做運(yùn)動分析，觀察和記錄分析過程中的一些測量值，以便對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化。該設(shè)計可以有效降低成本，縮減產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高了設(shè)計效率，為新產(chǎn)品的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：繡花機(jī)；設(shè)計方法；Pro/E；虛擬裝配；運(yùn)動仿真</p><p>　　Design and Motion Simulation of the Embroider Machi

3、ne</p><p>　　Based on Pro/E</p><p>　　Abstract: Embroidery machine is widely used in textile industry,with the rapid development of China's textile industry,embroidery machine market will be f

4、aced with great opportunities, the traditional design methods can not meet the needs of the market. To meet the social development, this paper will analyze the embroidery machine structural characteristics and principle

5、，design all universal chain sewing machine parts by part design module in Pro/E, and then add connections between the various </p><p>　　Key word: Embroider Machine；Design Methods；Pro/E；Virtual Assembling；Mot

6、ion Simulation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1緒論1</b></p><p>　　1.1本課題研究的背景1</p><p>　　1.2研究的目的及意義3</p><p>　　1.3 本課題研究的主要內(nèi)容3&l

7、t;/p><p>　　1.4 本章小結(jié)3</p><p>　　2 繡花機(jī)總體設(shè)計及三維零件建模4</p><p>　　2.1 Pro/E在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用4</p><p>　　2.3繡花機(jī)的總體設(shè)計5</p><p>　　2.4繡花機(jī)零件的三維設(shè)計5</p><p>　　2.4.1機(jī)頭架

8、組件的三維設(shè)計6</p><p>　　2.4.2轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組件的三維設(shè)計15</p><p>　　2.4.3彎針操作曲柄組件的三維設(shè)計18</p><p>　　2.4.4機(jī)架的三維設(shè)計20</p><p>　　2.4.5錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計21</p><p>　　2.4.6其他零件的三維設(shè)計26</p&

9、gt;<p>　　2．5 本章小結(jié)30</p><p>　　3 繡花機(jī)的總體裝配31</p><p>　　3.1裝配概述31</p><p>　　3.2繡花機(jī)的裝配過程33</p><p>　　3.2.1機(jī)頭組件裝配33</p><p>　　3.2.2轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)裝配34</p>&

10、lt;p>　　3.2.3彎針操作組件裝配35</p><p><b>　　3.3總裝配36</b></p><p>　　3.4本章小結(jié)36</p><p>　　4 繡花機(jī)的運(yùn)動仿真37</p><p>　　4.1運(yùn)動仿真的概述37</p><p>　　4.2繡花機(jī)的運(yùn)動仿真分析3

11、8</p><p>　　4.3繡花機(jī)運(yùn)動干涉檢驗39</p><p>　　4.4伺服電機(jī)的設(shè)定39</p><p>　　4.5運(yùn)動仿真動畫的制作39</p><p>　　4.6仿真分析41</p><p>　　4.7針跡模擬43</p><p>　　4.7.1矩形針跡仿真43<

12、/p><p>　　4.7.2圓形針跡仿真44</p><p>　　4.8本章小結(jié)45</p><p><b>　　5 本文總結(jié)46</b></p><p><b>　　致 謝47</b></p><p><b>　　【參考文獻(xiàn)】48</b><

13、;/p><p><b>　　附 錄49</b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　1.1本課題研究的背景</p><p>　　繡花機(jī)從無到有，從簡單到復(fù)雜，經(jīng)歷了漫長的過程，而國內(nèi)繡花機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀是：中國既是世界縫制設(shè)備最大消費(fèi)國，也是最大生產(chǎn)國。目前，中國工業(yè)縫紉機(jī)產(chǎn)

14、量已占世界總產(chǎn)量的40%，出口量占世界銷售量的20%。其中，高速平縫機(jī)、高速包縫機(jī)、圓頭平縫機(jī)、電動裁剪機(jī)、電腦刺繡機(jī)等產(chǎn)品已完全可替代進(jìn)口。如“上工”、“標(biāo)準(zhǔn)”、“華南”、“飛躍”、“達(dá)美”等品牌。在內(nèi)外已具有很高的聲望。另外，合資企業(yè)的產(chǎn)品，也已大量返銷世界各國，使我國有望發(fā)展成為世界縫制設(shè)備制造、銷售中心。 在繡花機(jī)領(lǐng)域，目前世界上著名的電腦繡花機(jī)品牌有日本田島（TAJIMA）公司TMEF-H620型、日本百靈達(dá)(BARUDAN)

15、公司BEMRH-YS-20型 、日本兄弟(BROTHER)公司BAS-423型、德國蔡斯克(ZSK)公司174-12型、德國百福(PFAFF)公司的KSM221\12/260型等。與這些大型國際公司相比，我國目前電腦刺繡機(jī)與他們還存在較大的差距，尤其是在機(jī)械加工方面，在結(jié)構(gòu)、精度、壽命以及噪音等方面亟待提高和改進(jìn)。目前國內(nèi)繡花機(jī)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀是生產(chǎn)廠家多、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、生產(chǎn)混亂、競爭無序。這些主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p&g

16、t;<p>　　1.企業(yè)組織上 國內(nèi)電腦繡花機(jī)生產(chǎn)企業(yè)約八十多家，主要分布在北京、上海、山東、江蘇、浙江、廣東和福建一帶，年產(chǎn)多頭電腦刺繡機(jī)總量約10000臺。在這些企業(yè)中，除了中國標(biāo)準(zhǔn)縫紉機(jī)公司、中國長城光學(xué)儀器廠、上海協(xié)昌縫紉機(jī)廠、青島電腦刺繡機(jī)總廠、武漢美佳服裝機(jī)械廠等部分廠家具有較大生產(chǎn)和開發(fā)規(guī)模外，其他很多都是簡單的組裝生產(chǎn)，技術(shù)和服務(wù)都很難得到保證，從而造成市場一定程度的混亂。</p><p

17、>　　2.機(jī)械的生產(chǎn)上 電腦繡花機(jī)屬于機(jī)電結(jié)合的高科技產(chǎn)物，其電路部分主要是對機(jī)械部分進(jìn)行控制，從而產(chǎn)品精度很大程度上取決于機(jī)械生產(chǎn)及裝配的精度。由于當(dāng)前國內(nèi)大部分繡花機(jī)生產(chǎn)廠家并不直接生產(chǎn)全部零部件，而是采取外協(xié)的方式，在一些配件廠訂購，這樣就很難對零部件的質(zhì)量進(jìn)行很好的控制。在裝配過程中，由于電腦繡花機(jī)在精度上的嚴(yán)格要求，很難實現(xiàn)裝配的自動化，只能由熟練裝配師手工操作。這也就是說，裝配的質(zhì)量完全取決于裝配師的技術(shù)水平，在這種情

18、況之下裝配的精度也比較難于控制。</p><p>　　3.電路控制部分 繡花機(jī)的電路部分相當(dāng)于人的大腦及神經(jīng)，繡花機(jī)的諸多功能很大程度上都是由電路部分決定。當(dāng)前國內(nèi)有能力開發(fā)電控部分的廠家寥寥無幾，這當(dāng)中以北京精大豪電腦控制設(shè)備有限公司的產(chǎn)品為最，其產(chǎn)品在國內(nèi)外已處于較為先進(jìn)的地位。大部分電腦繡花機(jī)廠家產(chǎn)品的電控部分均為精大豪的產(chǎn)品。</p><p>　　近年來，從國際大型的展覽會上可以看

19、到，國內(nèi)外電腦刺繡機(jī)的品種和技術(shù)的發(fā)展也越來越快，質(zhì)量水平也越來越高，競爭也越來越激烈。隨著加入WTO，日本、德國和韓國的電腦刺繡機(jī)將對我國電腦刺繡機(jī)發(fā)展構(gòu)成一定的威脅，作為中國電腦刺繡機(jī)行業(yè)如何定位，如何抓住發(fā)展的機(jī)遇，縮短與國際水平的差距，都是我們當(dāng)前面臨的重大課題。在市場競爭中，如何規(guī)范國內(nèi)市場秩序，維護(hù)行業(yè)整體利益，也需要我們電腦刺繡機(jī)企業(yè)共同作出努力，通過有序競爭，來促進(jìn)我國電腦刺繡機(jī)行業(yè)的健康發(fā)展。總之，繡花機(jī)的發(fā)展趨勢就是

20、高效、穩(wěn)定、多功能。</p><p>　　本樣機(jī)取自于武漢美佳服裝機(jī)械股份有限公司制造的GY10―1型萬向上鏈?zhǔn)嚼C花機(jī)。采用鉤針鉤線，萬向上送料機(jī)構(gòu)，形成單線上鏈?zhǔn)骄€跡。該機(jī)具有結(jié)構(gòu)合理，操作輕松靈活，維修方便，潤滑系統(tǒng)完備等特點。適用于女用外衣和套裝、女帽、制服、窗簾和帳幃等裝飾的制造。其圖像如圖1.1。</p><p>　　圖1.1 GY10―1型萬向上鏈?zhǔn)嚼C花機(jī)</p>

21、<p>　　本課題將在Pro/E零件設(shè)計模塊下建立萬向鏈?zhǔn)娇p紉機(jī)的所有零件，然后在其Mechanism模塊下建立各零件間的連接及裝配自由度、對輸入軸添加相應(yīng)馬達(dá)來產(chǎn)生與實際情況相同的運(yùn)動，再對機(jī)器的部件做運(yùn)動分析，最終對樣機(jī)運(yùn)動進(jìn)行分析，觀察和記錄分析過程中的一些測量量，如位置、速度、加速度、力、測量圖標(biāo)，以及建立表示零部件運(yùn)動行為的軌跡曲線，運(yùn)動包絡(luò)線和運(yùn)動干涉，以便研究機(jī)構(gòu)模型。如此能方便地得到準(zhǔn)確的結(jié)果，且能靈活的改變

22、運(yùn)動方式，向最佳運(yùn)動效果逼近，以便對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化。</p><p>　　1.2研究的目的及意義</p><p>　　隨著我國紡織行業(yè)的快速發(fā)展，繡花機(jī)市場將面臨著巨大的機(jī)遇，傳統(tǒng)的設(shè)計方法已不能滿足市場的需要。為適應(yīng)社會的發(fā)展，該課題通過對繡花機(jī)的結(jié)構(gòu)特點和原理進(jìn)行分析，應(yīng)用Pro/E三維軟件高級建模技術(shù)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真功能對繡花機(jī)進(jìn)行三維建模、虛擬裝配以及運(yùn)動仿真，再對樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動

23、分析，觀察和記錄分析過程中的一些測量值，以便對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化。通過該課題的研究，全面而廣泛地了解當(dāng)前國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的最新發(fā)展動態(tài)，對所學(xué)知識有進(jìn)一步的認(rèn)識和了解。該設(shè)計可以有效降低成本，縮減產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高設(shè)計效率，為新產(chǎn)品的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　本課題的研究也具有一定的現(xiàn)實意義：</p><p>　　1）可以培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代化設(shè)計理念。</p>&l

24、t;p>　　2）提高學(xué)生的形象思維和創(chuàng)造性思維能力及創(chuàng)新設(shè)計能力。</p><p>　　3）有利于培養(yǎng)良好的工程素質(zhì)。</p><p>　　4）通過畢業(yè)論文的寫作，提高學(xué)生獨(dú)立完成任務(wù)的能力及自學(xué)能力，進(jìn)一步提高文獻(xiàn)檢索和信息處理能力。</p><p>　　1.3 本課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本課題以繡花機(jī)為研究對象，利用

25、Pro/E軟件來完成繡花機(jī)的各個零部件的設(shè)計，并且利用Pro/E的裝配模塊對各個零部件進(jìn)行裝配，同時利用Pro/E的運(yùn)動仿真模塊對裝配好的機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真分析，模擬機(jī)構(gòu)的實際運(yùn)動，便于以后的改進(jìn)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為新產(chǎn)品的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　課題基本結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　?。?）繡花機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>

26、　?。?）繡花機(jī)的主要零件的三維造型設(shè)計。</p><p>　?。?）繡花機(jī)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計。</p><p>　?。?）繡花機(jī)的三維裝配。</p><p>　?。?）繡花機(jī)的運(yùn)動仿真</p><p><b>　　1.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要對課題的研究目的和意義及主要

27、內(nèi)容進(jìn)行了說明，通過對這些問題的分析和探討,更加深入了解對課題研究的必要性。</p><p>　　2 繡花機(jī)總體設(shè)計及三維零件建模</p><p>　　2.1 Pro/E在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用</p><p><b>　　一、設(shè)計方法概述</b></p><p>　　現(xiàn)在產(chǎn)品的競爭越來越激烈，如何縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，及時推出

28、適合市場的新產(chǎn)品成為各大公司共同關(guān)心的問題。Pro/E軟件以其強(qiáng)大的造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計功能在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計中得到越來越廣泛的應(yīng)用，為有效縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期提供了條件。</p><p>　　使用Pro/E軟件進(jìn)行虛擬產(chǎn)品設(shè)計總的來說有兩種設(shè)計方法，它們分別是由底向上的產(chǎn)品設(shè)計和自頂向下的產(chǎn)品設(shè)計。</p><p>　　由底向上的產(chǎn)品設(shè)計就是先設(shè)計好產(chǎn)品的各個零部件，然后再把各個零部件逐一裝配成完

29、整產(chǎn)品的設(shè)計方法。由底向上的產(chǎn)品設(shè)計方法是一種比較簡單、低級的方法，其設(shè)計思路比較清晰，設(shè)計原理也比較容易被廣大用戶接受。</p><p>　　但是其設(shè)計理念還不夠先進(jìn)，設(shè)計方法還不夠靈活，還不能完全適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)計的基本要求。這種方法主要使用于一些已經(jīng)比較成熟的產(chǎn)品設(shè)計過程，可以獲得比較高的設(shè)計效率。</p><p>　　由頂向下的裝配設(shè)計與由底向上的設(shè)計方法正好相反。設(shè)計時，首先從整體上畫

30、出產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)關(guān)系或創(chuàng)建裝配體的二維零件布局關(guān)系圖，然后再根據(jù)這些關(guān)系或布局逐一設(shè)計出產(chǎn)品的零件模型。</p><p>　　在現(xiàn)代的虛擬產(chǎn)品設(shè)計中，往往都是先設(shè)計出整個產(chǎn)品的外在概念和功能概念后，逐步對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計上的細(xì)化直至單個零件。</p><p>　　二、Pro/E設(shè)計工作流程</p><p>　　機(jī)構(gòu)總體分析 根據(jù)機(jī)構(gòu)功能參數(shù)進(jìn)行產(chǎn)品的總體設(shè)計。<

31、/p><p>　　創(chuàng)建零件模型 使用各種特征實體工具創(chuàng)建所需要的零件模型。</p><p>　　零件的基本特征修改 零件模型是否滿足要求，不滿足重新修改便更。</p><p>　　組裝零件模型 使用裝配命令組裝零件模型，生成連接。</p><p>　　產(chǎn)品機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計 進(jìn)行設(shè)計計算，有限元分析，優(yōu)化設(shè)計，仿真分析，材料分析等。</p

32、><p>　　產(chǎn)品變更設(shè)計 如不能滿足要求，需再次修改設(shè)計，進(jìn)行各零部件的裝配。</p><p><b>　　輸出結(jié)果。</b></p><p>　　2.3繡花機(jī)的總體設(shè)計</p><p>　　繡花機(jī)主要由機(jī)頭組件，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，彎針操作組件、機(jī)架、帶輪軸、帶輪、皮帶輪滑動軸軸套、上軸、彎針驅(qū)動凸輪、彎針操作連桿、線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪

33、軸、和線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪軸相裝配的兩對錐齒輪、機(jī)針驅(qū)動凸輪、機(jī)針驅(qū)動凸輪滾珠及滾珠銷，彎針驅(qū)動球及球組件、機(jī)頭定位銷、機(jī)頭固定螺釘、壓腳桿連接軸螺釘、針板、機(jī)頭軸套等部分組成。</p><p>　　該機(jī)采用上鉤針鉤線、下彎針形成線環(huán)、萬向上送料機(jī)構(gòu)、形成單向上鏈?zhǔn)骄€跡。</p><p>　　針桿機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，它將主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，變成針桿的上，下往復(fù)運(yùn)動。主要完成刺料，鉤線等工作。<

34、;/p><p>　　彎針機(jī)構(gòu)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成，將主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成彎針的擺動，主要完成線環(huán)的工作。</p><p>　　送料抬牙機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，主要完成縫料的移送工作。</p><p>　　萬向送料機(jī)構(gòu)由５組錐齒輪組成，負(fù)責(zé)改變縫料移送的方向。</p><p>　　圖2.1 繡花機(jī)樣機(jī)總圖</p><p>　　

35、2.4繡花機(jī)零件的三維設(shè)計</p><p>　　繡花機(jī)零件眾多，主要分別是機(jī)頭組件，彎針驅(qū)動組件和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組件和機(jī)架、帶輪、齒輪等近百個零件組成。Pro/E的各種基礎(chǔ)特征的創(chuàng)建方法都得到了充分應(yīng)用。</p><p>　　2.4.1機(jī)頭架組件的三維設(shè)計</p><p>　　機(jī)頭主要由：機(jī)頭支架，針桿套軸，送料導(dǎo)向軸，壓腳提升桿，針架壓緊調(diào)節(jié)螺釘，壓腳壓緊桿，壓腳壓力調(diào)

36、節(jié)螺釘，針桿套軸齒輪，送料軸，送料軸前齒輪，壓腳桿連接軸，送料導(dǎo)向托架，針桿驅(qū)動滑套，送料架，壓腳扳手，送料曲柄，針桿曲柄，壓腳提升曲柄，針夾，針架提升導(dǎo)架，送料導(dǎo)向托桿架導(dǎo)塊蓋，壓腳等零件組成。</p><p>　　1、機(jī)頭架組件的主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　?。?）機(jī)頭支架</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角

37、等命令完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.2如下所示：</p><p>　　圖2.2機(jī)頭支架結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　（2）針架提升導(dǎo)桿</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角等命令完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.3如下所示：</p><p>　　圖2.3針架提升導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)圖</p><p>&

38、lt;b>　　（3）壓腳提升導(dǎo)桿</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完整三維建模，其結(jié)構(gòu)圖如下2.4：</p><p>　　圖2.4 壓腳提升導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）針桿驅(qū)動滑套</b></p><p>　　利用拉伸，倒圓角，剪切完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.5如下：&

39、lt;/p><p>　　圖2.5 針桿驅(qū)動滑套結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　（4）送料架</b></p><p>　　利用旋轉(zhuǎn)，拉伸，鏡像，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.6如下：</p><p>　　圖2.6送料架結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）送料導(dǎo)向軸</b>

40、;</p><p>　　利用拉伸，剪切完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.7如下：</p><p>　　圖2.7送料導(dǎo)向軸結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　（6）送料導(dǎo)向頭架</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.8如下：</p><p>　　圖2.8送料導(dǎo)向頭架結(jié)構(gòu)圖

41、</p><p><b>　?。?）針桿曲柄</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒圓角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.9如下</p><p>　　圖2.9針桿曲柄結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）壓腳</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角等命令完成三維

42、建模：其結(jié)構(gòu)圖2.10如下：</p><p>　　圖2.10 壓腳結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）針夾</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒圓角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.11如下:</p><p><b>　　圖2.11 針夾</b></p><p>

43、<b>　?。?0）針桿套軸</b></p><p>　　利用旋轉(zhuǎn)，剪切完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.12如下：</p><p>　　圖2.12 針桿套軸 </p><p><b>　　（11）針桿夾緊套</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.13如下：</

44、p><p>　　圖2.13 針桿夾緊套</p><p>　　（12）針桿提升導(dǎo)架</p><p>　　利用拉伸，剪切，倒圓角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.14如下</p><p>　　圖2.14 針桿提升導(dǎo)架</p><p>　?。?3）針架提升導(dǎo)桿套</p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完成三維

45、建模。其結(jié)構(gòu)圖2.15如下</p><p>　　圖2.15 針架提升導(dǎo)桿套 </p><p>　　（14）壓腳桿連接軸</p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.16如下：</p><p>　　圖2.16 壓腳桿連接軸</p><p><b>　?。?5）送料導(dǎo)塊</b&

46、gt;</p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.17如下：</p><p>　　圖2.17 送料導(dǎo)塊</p><p>　　2、機(jī)頭架組件中其它零件的三維設(shè)計</p><p>　　圖2.19 針架壓緊桿</p><p>　　圖2.20 針架壓緊調(diào)節(jié)螺釘 圖2.21 針架移動螺釘銷<

47、;/p><p>　　圖2.22 壓腳提升導(dǎo)桿</p><p>　　圖2.23 送料導(dǎo)向托架導(dǎo)塊圖 圖2.24 曲柄偏心銷</p><p>　　圖2.25 壓腳提升曲柄 圖2.26 墊板</p><p>　　圖2.27 針桿提升導(dǎo)架螺釘 圖2.28 針</p><p

48、>　　圖2.29 送料導(dǎo)向托架導(dǎo)塊蓋 圖2.30 壓腳架套</p><p>　　圖2.31 壓腳墊圈 2.32 送料曲柄滾珠螺釘</p><p>　　送圖2.33 料桿壓 圖2.34 腳扳手</p><p>　　2.4.2轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組件的三維設(shè)計</p><p>　　轉(zhuǎn)向

49、機(jī)構(gòu)是由線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪架，送料曲軸，線機(jī)旋轉(zhuǎn)軸齒輪，線機(jī)旋轉(zhuǎn)桿，齒輪，固定螺釘?shù)冉M成。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計：</p><p>　?。?）線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪架</p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.35如下：</p><p>　　圖2.35 線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪架結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）固定螺釘&l

50、t;/b></p><p>　　利用旋轉(zhuǎn)，倒角，剪切完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.36如下：</p><p>　　圖2.36 固定螺釘結(jié)構(gòu)圖</p><p>　?。?）線機(jī)旋轉(zhuǎn)軸齒輪</p><p>　　其結(jié)構(gòu)圖如2.37所示:</p><p>　　圖2.37 線機(jī)旋轉(zhuǎn)軸齒輪結(jié)構(gòu)圖</p><p

51、><b>　　(4) 線機(jī)旋轉(zhuǎn)桿</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖2.38如下:</p><p>　　圖2.38 線機(jī)旋轉(zhuǎn)桿結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.4.3彎針操作曲柄組件的三維設(shè)計</p><p>　　彎針槽組成為：彎針槽座曲柄架，彎針槽座曲柄，下軸導(dǎo)套，下軸齒輪，下軸

52、導(dǎo)塊，下軸，彎針槽座曲柄滑塊，彎針架，針定位板，彎針驅(qū)動斜齒輪簧，軸頸圈，彎針驅(qū)動斜齒輪。主要零件建模：</p><p><b>　　彎針槽座曲柄架</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角，倒圓角等完成三維建模，其結(jié)構(gòu)圖2.39如下：</p><p>　　圖2.39 彎針槽座曲柄架結(jié)構(gòu)圖</p><p>&l

53、t;b>　　彎針操作曲柄</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模，其結(jié)構(gòu)圖2.40如下：</p><p>　　圖2.40 彎針操作曲柄結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）彎針架</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角等完成三維建模，其結(jié)構(gòu)圖2.41如下</p

54、><p>　　圖2.41 彎針架結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　（4）下軸導(dǎo)桿</b></p><p>　　利用拉伸，剪切，倒角等完成三維建模，其結(jié)構(gòu)2.42圖</p><p>　　圖2.42 下軸導(dǎo)桿結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.4.4機(jī)架的三維設(shè)計</p><p>

55、;　　機(jī)架是繡花機(jī)中的主要零件，通過軸和連桿連接機(jī)頭組件，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，彎針操作組件等部件，主要起固定作用。前面設(shè)計成凹槽以便裝配軸、連桿及齒輪等零件，下面的桌面設(shè)計作為主要操作區(qū)域，其結(jié)構(gòu)及建模過程如圖2.43所示。工程圖如圖2.44所示。</p><p>　　圖2.43 機(jī)架的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.44 機(jī)架的工程圖</p><p>　　2.4.5錐

56、齒輪的參數(shù)化設(shè)計</p><p>　　由于在上述零件的設(shè)計過程中多次用到錐齒輪，現(xiàn)在重點介紹其設(shè)計過程。</p><p>　　其模型樹為下圖2.45所示：</p><p>　　圖2.45 錐齒輪</p><p>　　1．設(shè)置錐齒輪的設(shè)計參數(shù)</p><p>　　在本模型中主要設(shè)置8個獨(dú)立參數(shù)作為驅(qū)動參數(shù)來控制三維模型

57、的幾何尺寸，其參數(shù)如下表所示：</p><p><b>　　參數(shù)表2.46</b></p><p>　　2.添加齒輪各幾何尺寸間的關(guān)系</p><p>　　HA=(HAX+X)*M</p><p>　　HF=(HAX+CX-X)*M</p><p>　　H=(2*HAX+CX)*M</p&g

58、t;<p>　　DELTA=ATAN(Z/Z_ASM)</p><p><b>　　D=M*Z</b></p><p>　　DB=D*COS(ALPHA)</p><p>　　DA=D+2*HA*COS(DELTA)</p><p>　　DF=D-2*HF*COS(DELTA)</p><

59、;p>　　DDA=(DA/2)*COS(DELTA)</p><p>　　DD=(D/2)*COS(DELTA)</p><p>　　DDF=(DF/2)*COS(DELTA)</p><p>　　DDB=(DB/2)*COS(DELTA)</p><p>　　3. 創(chuàng)建齒輪的基本圓曲線</p><p>　?。?

60、）在Front面上草繪如圖2.47所示草繪1。</p><p><b>　　圖2.47草繪1</b></p><p>　　在Pro/ E的“工具/ 關(guān)系”中直接添加參數(shù)間的關(guān)系式，角度尺寸：90-DELTA，四個直線尺寸從大到小依次為：DDA, DD, DDB, DDF，另外頂角為直角。</p><p>　　（2）在Front面和Top面兩基準(zhǔn)

61、面的相交線上建立回轉(zhuǎn)中心線。</p><p>　?。?）建立垂直于Front面并且穿過紅色曲線的法向剖平面。其圖形2.48如下所示：</p><p>　　圖2.48 基準(zhǔn)平面的建立 圖2.49 基準(zhǔn)點的建立</p><p>　?。?）在上圖草繪（草繪1）中的線段于Top</p><p>　　面的交點上添加兩基準(zhǔn)點(PNT

62、0和PNT1)，其如圖2.49所示：</p><p>　?。?）在法向剖平面上草繪齒輪的基本圓曲線，其如圖2.50所示草繪2：</p><p>　　在法向剖平面內(nèi)草繪四個基礎(chǔ)圓，點擊“工具/ 關(guān)系”中直接添加參數(shù)間的關(guān)系式以確定齒輪的基本圓尺寸，直徑從大到小依次為：DA, D, DB, DF。</p><p>　　4. 創(chuàng)建齒槽的輪廓曲線</p>&l

63、t;p>　?。?）在PNT1上添加漸開線坐標(biāo)系CS0如圖2.51（笛卡爾）。為以后用方程繪制漸開線齒廓做準(zhǔn)備。</p><p>　　圖2.51 漸開線坐標(biāo)系 </p><p>　?。?）繪制齒槽的輪廓曲線1</p><p>　　選取基準(zhǔn)曲線的約束選項: 從方程/完成/笛卡爾, 此時系統(tǒng)彈出記事本。</p><p>　　輸入以下漸開線參數(shù)

64、方程：</p><p><b>　　r = db/2</b></p><p>　　theta=t*45</p><p>　　x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*(pi/180)</p><p>　　y=r*sin(theta)-r*cos(theta)*theta*(pi/180)<

65、/p><p><b>　　z=0</b></p><p>　?。?）過分度圓與漸開線齒廓的交點創(chuàng)建嚙合點(PNT2)，其圖2.52如下所示：</p><p><b>　　圖2.52 嚙合點</b></p><p>　?。?）創(chuàng)建穿過嚙合點和回轉(zhuǎn)中心線的基準(zhǔn)平面。</p><p>

66、　?。?）鏡像上步中所得的基準(zhǔn)平面，將“過嚙合點的平面”繞“回轉(zhuǎn)中心線”旋轉(zhuǎn)90/Z度。</p><p>　　（6）使用鏡像基準(zhǔn)平面鏡像得到漸開線輪廓2。</p><p>　　5.創(chuàng)建齒輪的輪齒特征</p><p>　　（1）草繪齒輪體如圖2.53所示：</p><p>　　圖2.53 齒輪體 </p><p>　　

67、點擊“工具/ 關(guān)系”中直接添加參數(shù)間的關(guān)系式以確定尺寸關(guān)系，三個尺寸分別為：上邊B，左邊0.8*H，右邊H。然后拉伸實體，使用“旋轉(zhuǎn)”命令，旋轉(zhuǎn)360度。</p><p>　?。?）創(chuàng)建齒槽。用“掃描混合/切口”實現(xiàn)。</p><p>　?。?）列陣齒槽。以“回轉(zhuǎn)中心線”為陣列中心，陣列齒輪的槽數(shù)，角度為 360/Z</p><p>　　6．錐齒輪參數(shù)菜單的設(shè)計&l

68、t;/p><p>　　由于需多次調(diào)用錐齒輪，希望能將其做成模板，以便于提高效率，現(xiàn)介紹其設(shè)計過程：點擊“工具/程序/編輯程序”，在彈出來的記事本中的“INPUT”和“END INPUT”之間添加如下程序：</p><p><b>　　M NUMBER</b></p><p><b>　　“M:”</b></p>

69、<p><b>　　Z NUMBER</b></p><p><b>　　“Z:”</b></p><p>　　Z_AM NUMBER</p><p><b>　　“Z_AM:”</b></p><p><b>　　B NUMBER</b><

70、;/p><p><b>　　“B:”</b></p><p>　　ALPHA NUMBER</p><p><b>　　“ALPHA:”</b></p><p>　　HAX NUMBER</p><p><b>　　“HAX:”</b></p>

71、<p><b>　　CX NUMBER</b></p><p><b>　　“CX:”</b></p><p><b>　　C NUMBER</b></p><p><b>　　“C:”</b></p><p>　　7.齒輪的調(diào)用以及輔助特征的

72、創(chuàng)建</p><p>　　調(diào)用錐齒輪時，只需點擊“再生模型/輸入”選擇需要修改的參數(shù)，完成參數(shù)的修改，就能生成需要的錐齒輪模型，再進(jìn)行軸孔、倒角等特征。</p><p>　　2.4.6其他零件的三維設(shè)計</p><p><b>　　1.帶輪的三維設(shè)計</b></p><p>　　帶輪的設(shè)計主要使用旋轉(zhuǎn)命令實現(xiàn)。其結(jié)構(gòu)及建

73、模過程如圖2.54所示。工程圖如圖2.55所示：</p><p>　　圖2.54 帶輪的結(jié)構(gòu)圖 圖2.55 帶輪的工程圖</p><p><b>　　2.連桿的三維設(shè)計</b></p><p>　　利用拉伸，剪切、倒圓角完成連桿的三維設(shè)計，其建模過程如圖2.56所示，工程圖2.57所示：</p>

74、<p>　　圖2.56 連桿結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.57 連桿工程圖</p><p>　　3.彎針驅(qū)動凸輪的三維設(shè)計</p><p>　　其結(jié)構(gòu)及建模過程如圖2. 58所示。工程圖如圖2.59所示： </p><p>　　圖2.58 彎針驅(qū)動凸輪的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　

75、圖2.59 彎針驅(qū)動凸輪工程圖</p><p>　　4.帶輪軸的三維設(shè)計</p><p>　　其建模過程如圖2.60和工程圖2.61所示:</p><p>　　圖2.60 帶輪結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.61 帶輪軸的三維設(shè)計</p><p><b>　　5.機(jī)針驅(qū)動凸輪</b><

76、;/p><p>　　利用拉伸，剪切、完成三維設(shè)計，其結(jié)構(gòu)圖和工程圖2.62如下：</p><p>　　圖2.62 機(jī)針驅(qū)動凸輪</p><p><b>　　6.彎針驅(qū)動球組件</b></p><p>　　其結(jié)構(gòu)圖2.63和工程圖2.64如下:</p><p>　　圖2.63 彎針驅(qū)動球組件結(jié)構(gòu)

77、圖2.64 圖彎針驅(qū)動球組件工程圖</p><p><b>　　7.彎針驅(qū)動球</b></p><p>　　其建模過程和工程圖2.65如下:：</p><p>　　圖2.65彎針驅(qū)動球的結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　2．5本章小結(jié)</b></p><p>　　本章是對PR

78、O/E三維建模特征工具的綜合運(yùn)用。確定創(chuàng)建實體特征的方法是創(chuàng)建實體特征的前提。設(shè)計人員通過對模型結(jié)構(gòu)的分析，選擇一種創(chuàng)建實體特征的方法，然后再去考慮如何創(chuàng)建實體特征。選擇的創(chuàng)建實體特征的方法的正確與否，直接關(guān)系著模型設(shè)計的復(fù)雜程度、可修改型的好壞甚至設(shè)計的裝配形狀。</p><p>　　3 繡花機(jī)的總體裝配</p><p><b>　　3.1裝配概述</b></

79、p><p>　　機(jī)構(gòu)的裝配過程主要分為兩大類：以約束條件裝配固定不動的原件和以連接條件裝配可移動的原件。</p><p>　　1、以約束條件裝配固定不動的原件:</p><p>　　在裝配機(jī)構(gòu)的原件時，若欲裝配的原件為固定不動的原件，則操作者直接在現(xiàn)有的組件上及欲裝配的原件上選取點、線、面等幾何元素，Pro/E系統(tǒng)即會自動給定貼合、對齊、插入等約束條件，以將原件固定在現(xiàn)

80、有的組件上，此外，操作者也可自行指定元件固定住的約束條件。</p><p>　　約束條件的類型共有11種，在這些約束條件中，固定及缺省只需點選其命令圖標(biāo)，即可完成元件的裝配，坐標(biāo)系僅需1個約束條件，即可元件的裝配，其余的皆需給定2個或2個以上的約束條件，方能完成元件的裝配。其中還包括自動 、匹配 、對齊、插入、坐標(biāo)系、相切 、線上點、曲面上的點、曲面上的邊、固定、缺省等約束條件。</p><p

81、>　　2、以連接條件裝配可移動的原件：</p><p>　　在裝配元件的過程時，如此元件為機(jī)構(gòu)中可移動的元件，則需設(shè)置適當(dāng)?shù)摹斑B接條件”，使此元件與現(xiàn)有組建上的元件連接在一起。不同的連接條件提供不同的自由度及不同的移動機(jī)能，以使元件在機(jī)構(gòu)運(yùn)作時有正確的運(yùn)動方式。</p><p>　　在進(jìn)行元件的裝配時，按主窗口右側(cè)增加元件至組件的圖標(biāo)，打開一個零件或組件時，在儀表板的“連接條件”選項

82、中，即可顯示眾多的連接條件，連接條件共有11種。分述如下：剛性（rigid）、銷釘（pin）、滑動桿（slide）、圓柱（cylinder）、平面（planar）、球（ball）、焊接（weld）、軸承（bearing）、常規(guī)（general）、6DOF、槽（slot）等連接條件。這些命令如下表3.1所示：</p><p><b>　　表3.1 連接類型</b></p><

83、;p>　　3.2繡花機(jī)的裝配過程</p><p>　　零件進(jìn)行裝配前，確定裝配路徑是有一定規(guī)律可循的，也就是必須裝配完一個零部件后再根據(jù)已裝配好的裝配體和進(jìn)一步需要裝配的零件的特點確定其裝配路徑。由此，我們對復(fù)雜裝配體的裝配形成了如下思路：</p><p>　　首先確定第一個進(jìn)行裝配的零件作為基準(zhǔn)零件，它將作為后續(xù)要裝配到其上的零件的基準(zhǔn)零件。在基準(zhǔn)零件中做出將要裝配到其上的零件n(

84、n>1;其中n零件數(shù))的裝配路徑草繪。使該零件裝配到構(gòu)件上，并保證所要求的自由度。以此類推，直至在所有的待裝配零件正確的裝配到構(gòu)件上。</p><p>　　繡花機(jī)主要由機(jī)頭組件，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，彎針操作組件、機(jī)架、帶輪軸、帶輪、皮帶輪滑動軸軸套、上軸、彎針驅(qū)動凸輪、彎針操作連桿、線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪軸、和線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪軸相裝配的兩對錐齒輪、機(jī)針驅(qū)動凸輪、機(jī)針驅(qū)動凸輪滾珠及滾珠銷，彎針驅(qū)動球及球組件、機(jī)頭定位銷、機(jī)頭固定螺釘

85、、壓腳桿連接軸螺釘、針板、機(jī)頭軸套等部分組成。每一部份確定一個基準(zhǔn)零件，其余各個零件通過由底向上的裝配路徑依次裝配到構(gòu)架上。</p><p>　　3.2.1機(jī)頭組件裝配</p><p>　　在裝配機(jī)頭組件的過程中，首先裝配機(jī)頭架，選擇“用戶自定義”裝配，其他的零件依下表編號順序裝配，約束類型如下表3.2：</p><p>　　表3.2 機(jī)頭組件裝配</p>

86、;<p>　　其中一對齒輪嚙合實現(xiàn)運(yùn)動的換向，針桿提升導(dǎo)架與針桿曲柄之間用凸輪連接將擺動運(yùn)動換向為豎直運(yùn)動。下圖為機(jī)頭組件裝配圖3.3所示：</p><p>　　圖3.3 機(jī)頭組件裝配圖</p><p>　　3.2.2轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)裝配</p><p>　　先裝線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪架固定件，再使用“銷釘”命令裝入線機(jī)旋轉(zhuǎn)軸，使之能夠在齒輪架上轉(zhuǎn)動，用同樣的方法裝入

87、線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪架軸，而兩個齒輪，線機(jī)旋轉(zhuǎn)桿和七個螺釘都使用“用戶定義”和“插入”裝配，最后手把使用“銷釘”裝配，其裝配如圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)裝配圖</p><p>　　3.2.3彎針操作組件裝配</p><p>　　在彎針操作組件裝配過程中，同樣需先固定彎針操作曲柄架，彎針操作曲柄采用“銷釘”以便能夠擺動，下軸導(dǎo)套軸與彎針操作曲柄架

88、之間也采用“銷釘”，而下軸則采用“圓柱”以便能夠帶動彎針操作曲柄擺動，兩個彎針操作曲柄滑塊和彎針操作斜齒輪簧都使用“銷釘”約束，彎針架采用“圓柱”約束，其裝配如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)裝配</p><p><b>　　3.3總裝配</b></p><p>　　裝配中用到了前面介紹的大部分命令，先裝配機(jī)架固定件,再

89、裝入機(jī)頭組件，然后固定轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)組件和彎針操作曲柄架組件，帶輪軸使用“銷釘”與機(jī)架連接，再將帶輪與帶輪軸固定，上軸同樣要使用 “銷釘”連接，將彎針驅(qū)動凸輪固定在上軸上，再將連桿與彎針驅(qū)動凸輪使用”銷釘“連接，線機(jī)旋轉(zhuǎn)齒輪軸也是使用“銷釘”與機(jī)架連接，四個齒輪分別固定在兩個軸的端頭，插入機(jī)針驅(qū)動凸輪滾珠銷，滾珠則是銷釘連接，彎針驅(qū)動球組件與彎針操作組件之間也用銷釘連接，彎針驅(qū)動球與之使用“球連接”，機(jī)頭定位銷，機(jī)頭固定螺釘，壓腳桿連接軸螺釘

90、和針板都是使用“用戶定義”來裝配。虛擬轉(zhuǎn)向軸使用銷釘，布則采用平面連接，機(jī)頭軸套采用“用戶定義”和“插入”命令裝配。其總裝圖3.6如下：</p><p>　　圖3.6 總裝配圖</p><p><b>　　3.4本章小結(jié)</b></p><p>　　本章的主要內(nèi)容就是零部件之間的裝配。零件的裝配式依靠所選擇的面以及特征來約束空間的。在開始裝配

91、之前，應(yīng)該決定哪一個零件用來作為裝配的基礎(chǔ)零件。該零件應(yīng)該是不能從裝配件中刪除，繡花機(jī)的裝配式將裝配分成三個子裝配，再將三個子裝配生成總裝配。</p><p>　　如何正確的選取裝配的基準(zhǔn)零件及裝配關(guān)系是裝配過程的關(guān)鍵之所在，通過裝配能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　4 繡花機(jī)的運(yùn)動仿真</p><p>　　4.1運(yùn)動仿真的概述</p&

92、gt;<p>　　機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析模塊（mechanism）是Pro/E 中的一個集成運(yùn)動仿真和機(jī)構(gòu)分析于一身的、功能強(qiáng)大的模塊。當(dāng)各個零件通過裝配模塊組裝成一個完整的機(jī)構(gòu)以后，就可以在PRO/E中直接啟動機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析模塊，根據(jù)設(shè)計者的設(shè)計意圖定義機(jī)構(gòu)中的連接，設(shè)置伺服電機(jī)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)分析，觀察機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動軌跡和個零件之間的相對運(yùn)動，檢測機(jī)械干涉，還可以進(jìn)行各種的測量，最后把分析的結(jié)果保存為影片的形式。</p>

93、<p>　　在PRO/E中創(chuàng)建一個機(jī)械裝置的機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真的一般步驟如下：</p><p>　　1、新建裝配文件，選擇“組件”，輸入文件名，點擊“確定”按鈕。</p><p>　　2、進(jìn)入裝配模塊，建立一個裝配模型文件。模型裝配好以后，單擊菜單欄中“應(yīng)用”-“機(jī)構(gòu)”,就可以進(jìn)入機(jī)械運(yùn)動仿真模塊：</p><p>　　這時菜單欄中出現(xiàn)一個“機(jī)構(gòu)”選項，右側(cè)工具

94、條也出現(xiàn)了新的工具圖標(biāo)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真模塊的大部分功能都由他們實現(xiàn)。</p><p>　　對機(jī)構(gòu)中的連接進(jìn)行定義。</p><p>　　在機(jī)構(gòu)中添加伺服電機(jī)。</p><p>　　建立機(jī)構(gòu)分析，保存分析結(jié)果，制作動作仿真。</p><p>　　觀察機(jī)構(gòu)中的軌跡曲線和運(yùn)動包絡(luò)。</p><p>　　對運(yùn)動中的關(guān)鍵物理量進(jìn)行

95、測量。</p><p>　　運(yùn)動分析不考慮受力，它模擬除質(zhì)量和力之外的運(yùn)動的所有方面。運(yùn)動分析忽略模型中的所有動態(tài)圖元，如彈簧、阻尼器、重力、力/力矩以及執(zhí)行電動機(jī)等，所有動態(tài)圖元都不影響運(yùn)動分析結(jié)果。使用運(yùn)動分析可獲得以下信息：幾何圖元和連接的位置、速度以及加速度元件間的干涉機(jī)構(gòu)運(yùn)動的軌跡曲線</p><p>　　通過機(jī)構(gòu)仿真,可以在進(jìn)行整體設(shè)計和零件設(shè)計后,對各種零件進(jìn)行裝配后模擬機(jī)構(gòu)

96、的運(yùn)動,從而檢查機(jī)構(gòu)的運(yùn)動是否達(dá)到設(shè)計的要求,可以檢查機(jī)構(gòu)運(yùn)動中各種運(yùn)動構(gòu)件之間是否發(fā)生干涉。</p><p>　　同時,可直接分析各運(yùn)動副與構(gòu)件在某一時刻的位置、運(yùn)動量以及各運(yùn)動副之間的相互運(yùn)動關(guān)系及關(guān)鍵部件的受力情況。從而可以將整機(jī)設(shè)計中可能存在的問題消除在萌芽狀態(tài),減少試制樣機(jī)的費(fèi)用,并大大縮短機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)周期整個裝配仿真操作的大體流程如圖4.1所示：</p><p><b&

97、gt;　　圖4.1仿真流程圖</b></p><p>　　4.2繡花機(jī)的運(yùn)動仿真分析</p><p>　　當(dāng)對機(jī)構(gòu)的裝配完成以后，就可以進(jìn)入機(jī)構(gòu)仿真模塊，點選“機(jī)構(gòu)”，結(jié)果如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2繡花機(jī)的運(yùn)動仿真分析圖</p><p>　　該圖所示出現(xiàn)了“銷釘”、“圓柱”和“滑動桿”等連接符號及伺服電機(jī)符號，

98、這些構(gòu)建之間的連接是可動的連接。</p><p>　　4.3繡花機(jī)運(yùn)動干涉檢驗</p><p>　　干涉檢驗是進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動仿真的最重要的檢測環(huán)節(jié)，如果出現(xiàn)干涉的現(xiàn)象，從而可以將整機(jī)設(shè)計中可能存在的問題消除在萌芽狀態(tài),能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，減少試制樣機(jī)的費(fèi)用,并大大縮短機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)周期。干涉檢驗圖如圖4.4所示：</p><p>　　圖4..3干涉檢驗圖</p&g

99、t;<p>　　通過選手動拖動按鈕可以直觀的顯示出所設(shè)計的繡花機(jī)是否存在干涉現(xiàn)象。</p><p>　　4.4伺服電機(jī)的設(shè)定</p><p>　　伺服電動機(jī)提供機(jī)構(gòu)運(yùn)動所需的動力源，我們可以直接將電動機(jī)設(shè)置在“銷釘”、“滑動桿”、“圓柱”、“平面”、“軸承”等連接對的軸線上，提供元件平移或旋轉(zhuǎn)所需的動力；也可以指定驅(qū)動圖元及參照圖元，以設(shè)置元件之間的相對運(yùn)動，來設(shè)定電動機(jī)的傳

100、動軸。</p><p>　　按伺服電動機(jī)定義對話框的“輪廓”頁簽，即可描述伺服電動機(jī)的概況，包括電動機(jī)的位置、速度、或加速度的規(guī)格及其方程式的圖形。點選伺服電動機(jī)的圖標(biāo)再分別點選兩個零件的相匹配的運(yùn)動軸即可設(shè)置電機(jī)。</p><p>　　本文設(shè)有四個電機(jī)，主軸上的主軸電機(jī)，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的換向電機(jī)，布料上控制X,Y方向上運(yùn)動的X電機(jī)與Y電機(jī)。（ServoMotor1---換向電機(jī)；ServoM

101、otor2---主軸電機(jī)；ServoMotor3---X電機(jī)；ServoMotor4---Y電機(jī)）</p><p>　　4.5運(yùn)動仿真動畫的制作</p><p><b>　　1、仿真分析的定義</b></p><p>　　當(dāng)定義好元件之間的連接條件，并設(shè)置好電動機(jī)后，即可按主窗口右側(cè)的圖標(biāo)，進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析，機(jī)構(gòu)的分析可分為位置分析、運(yùn)動分析、靜態(tài)

102、分析、動態(tài)分析及力平衡分析。</p><p>　　進(jìn)行位置分析的目的是要求得機(jī)構(gòu)運(yùn)動的各個元件的位置、元件之間的干涉狀況及元件之間的軌跡曲線。位置分析如圖4.4所示：</p><p>　　圖4.4 運(yùn)動分析圖</p><p>　　點擊“運(yùn)行”就可以對機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置分析。</p><p><b>　　2、仿真動畫的制作</b>

103、;</p><p>　　運(yùn)動分析的結(jié)果通過Pro/E可以錄制成動畫。即點擊“回放”選項中的“捕獲”按鈕就可以將分析的結(jié)果錄制成動畫。如圖4.5所示：</p><p>　　圖4.5 運(yùn)動仿真制作</p><p><b>　　4.6仿真分析</b></p><p>　　本部分主要對機(jī)針就行仿真分析。</p>&

104、lt;p>　　針對于以上各零件，提取較重要部位（如針尖、壓腳、針夾、彎針驅(qū)動斜齒輪簧等）的進(jìn)行分析。分析建立在沒有換向的直線針跡的基礎(chǔ)上，主軸轉(zhuǎn)速720deg/s，分析時間為4.5秒。</p><p>　　下面首先給出針尖和壓腳曲線4.6圖以及針夾的位置曲線4.7圖：</p><p>　　圖4.6 針尖，壓腳的位置曲線</p><p>　　圖4.7 針夾的位置

105、曲線</p><p>　　由分析結(jié)果可以看出：當(dāng)針處于較低位置（即針刺入縫料）時，壓腳的位置應(yīng)較高（即抬起壓腳），且在紙平面上有位移，以完成壓腳的復(fù)位。當(dāng)針處于較高位置（即針離開縫料）時，壓腳的位置應(yīng)較低（即壓下壓腳），在紙平面上有位移，以完成縫料的推進(jìn)。針夾的位置曲線和壓腳接近，只是提前一個時間段，保證針刺下時，縫料處于靜止?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　下面是彎針驅(qū)動斜齒輪簧的位置曲線4.

106、8圖：</p><p>　　圖4.8 彎針驅(qū)動斜齒輪簧的位置曲線</p><p>　　由圖4.8可看出，彎針驅(qū)動斜齒輪簧作一定角度內(nèi)的擺動，以形成線環(huán)，當(dāng)針鉤</p><p>　　起線環(huán)便完成一針的刺繡動作。</p><p>　　圖4.9 針尖、壓腳、針夾、彎針驅(qū)動斜齒輪簧軌跡曲線</p><p>　　圖4.9是針尖、

107、壓腳、針夾、彎針驅(qū)動斜齒輪簧相對于機(jī)架的軌跡曲線（倒置）：由圖4.9可看出壓腳在壓下后有一個比較大的推縫料的動作，針的軌跡就是上下</p><p>　　移動，彎針驅(qū)動斜齒輪簧的軌跡為一擺動曲線，由于視角關(guān)系，圖中顯示為一直線。</p><p><b>　　4.7針跡模擬</b></p><p>　　下面詳細(xì)介紹兩個特定針跡的運(yùn)動模擬：矩形運(yùn)動和

108、圓運(yùn)動。</p><p>　　4.7.1矩形針跡仿真</p><p>　　運(yùn)動分析：給定運(yùn)動周期為20秒。在整個運(yùn)動過程中，換向機(jī)構(gòu)的運(yùn)動為前5秒保持90°不變，當(dāng)?shù)竭_(dá)第5秒時，換向機(jī)構(gòu)運(yùn)動90°，5秒和10秒之間又保持90°不變。當(dāng)?shù)竭_(dá)第10秒時，換向機(jī)構(gòu)再運(yùn)動90°，10秒和15秒之間又保持180°不變。當(dāng)?shù)竭_(dá)第15秒時，換向機(jī)構(gòu)再運(yùn)動

109、90°，15秒和20秒之間又保持180°不變。如此完成一個循環(huán)。下表4.10是電機(jī)的定義(位置)：</p><p>　　表4.10換向電機(jī)的定義</p><p>　　由于壓腳推縫料涉及到動力學(xué)分析，這里暫不加研究，縫料的平面運(yùn)動用X-Y電機(jī)控制，因此兩電機(jī)必須配合換向機(jī)構(gòu)的角度改變（既壓腳推向的改變）。</p><p>　　整個運(yùn)動過程中前5秒X

110、電機(jī)勻速運(yùn)動，5-10秒間停止不動，10-15秒間以于前5秒大小相同，方向相反的速度返回，15-20間又停止不動。Y電機(jī)與X電機(jī)運(yùn)動形式一樣，只是運(yùn)動時間滯后5秒，也就是X電機(jī)運(yùn)動時Y電機(jī)靜止，X電機(jī)靜止時Y電機(jī)運(yùn)動。兩電機(jī)的定義如下表4.11：</p><p>　　表4.11 X-Y電機(jī)的定義(速度)</p><p>　　主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速為常數(shù)，Q=720deg/s.</p>

111、<p>　　縫料上模擬的針跡曲線如下：</p><p>　　圖4.12矩形針跡曲線</p><p>　　4.7.2圓形針跡仿真</p><p>　　運(yùn)動分析：給定運(yùn)動周期為10秒。整個運(yùn)動過程中換向機(jī)構(gòu)連續(xù)勻角速度運(yùn)行，取Q=36deg/s（剛好畫一個圓）。</p><p>　　圓運(yùn)動的定義相對簡單，X向和Y向電機(jī)同作余弦運(yùn)動，Y

112、電機(jī)比X電機(jī)相位拖后900定義如下（圓直徑為2*80）：</p><p>　　X向：Q=80*cos(36*t)</p><p>　　Y向：Q=80*cos(36*t+90°)</p><p>　　主軸電機(jī)仍取轉(zhuǎn)速Q(mào)=720deg/s.</p><p>　　四個電機(jī)定義好后即可進(jìn)行仿真分析，縫料上最后得到的針跡如下圖4.13：<

113、;/p><p>　　圖4.13圓形針跡曲線</p><p><b>　　4.8本章小結(jié)</b></p><p>　　Pro/E提供了完善的仿真功能,使得原來在二維圖紙上難以表達(dá)和設(shè)計的運(yùn)動變得直觀和易于修改。使用三維實體建模模塊創(chuàng)建模型后,既可模擬模型的運(yùn)動過程,分析機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡、位移以及干涉等問題,還可以將仿真的結(jié)果輸出,生成MPEG、JPEG

114、等格式的文件,幫助用戶更好的完成機(jī)構(gòu)設(shè)計,并且能夠大大簡化機(jī)構(gòu)的設(shè)計開發(fā)過程,縮短其開發(fā)周期,減少開發(fā)費(fèi)用,同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量。</p><p><b>　　5 本文總結(jié)</b></p><p>　　基于Pro/E的設(shè)計與仿真，關(guān)鍵是靈活的運(yùn)用各個命令，達(dá)到“快”，“準(zhǔn)”，但是這個過程是需要建立在經(jīng)常的運(yùn)用。我相信學(xué)會一個軟件并不難的，難的是不斷的積累，并且持續(xù)。&l

115、t;/p><p>　　我最初的自學(xué)是來自網(wǎng)絡(luò)，那時注冊了一個自學(xué)網(wǎng)，每天堅持的看兩三集，由于上課的時間很有限，所以主要還是靠自學(xué)，慢慢的發(fā)現(xiàn)那個網(wǎng)站上講的東西并不能滿足我，于是在網(wǎng)上下載了許多林清安的教學(xué)視頻，我從中受益匪淺。</p><p>　　在做本文中我感覺自己還是學(xué)到了不少的東西，這是一個循序漸進(jìn)的過程，從最初只能對機(jī)械零件簡單的拉升，剪切，到后來能夠比較熟練的運(yùn)用混合，掃描，倒角，工

116、程圖等高級命令，并且學(xué)會做運(yùn)動仿真。其中最主要的是學(xué)會了自主的學(xué)習(xí)和快速的接受新知識，這些都是今后工作中非常重要的。另外在做論文的過程中，我不斷發(fā)現(xiàn)了許多問題，例如錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計，其中設(shè)計到錐齒輪的各個參數(shù)間關(guān)系，參數(shù)的確定等，我查閱了許多的文獻(xiàn)，每取得一點成績，我感到一點點高興。當(dāng)沉浸在某個研究中時，其實也是一種快樂。</p><p>　　零件的設(shè)計和裝配花了很多時間，運(yùn)動仿真這一方面做的不是很多，感到遺憾

117、，今后會在工作中注意工作的全面把握。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在接近三個月的畢業(yè)設(shè)計中，得到了高成慧老師的許多指導(dǎo)，高老師淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及高尚的師德都使我受益終身。值此論文完成之際，我衷心感謝恩師對我學(xué)習(xí)、科研上的諄諄教誨和悉心的培養(yǎng)。</p><p>　　在設(shè)計過程中，得到了襄樊市車橋廠

118、干金明同志和其他單位的大量幫助和指導(dǎo)，以及院領(lǐng)導(dǎo)與實驗室老師的大力支持，在此，對他們表示衷心的感謝。</p><p>　　感謝我的室友和同學(xué)四年來對我學(xué)習(xí)與生活上的照顧與幫助！</p><p>　　感謝機(jī)械與汽車學(xué)院的全體老師四年來對我的培養(yǎng)和教育！</p><p>　　最后向論文評閱人和答辯委員會的所有專家、教授表示最衷心的感謝！</p><p

119、><b>　　【參考文獻(xiàn)】</b></p><p>　　[1] 林清安. Pro /ENGINEER野火3.0動態(tài)機(jī)構(gòu)設(shè)計與仿真[M ] 北京: 清華大學(xué)出版社,2007 </p><p>　　[2] 成大先.《機(jī)械設(shè)計手冊》機(jī)械傳動[M] .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 2004 </p><p>　　[3] 葛正浩,楊芙蓮. Pro /ENG