目
录
1． 设计题目…………………………………………………2 2． 原始数据…………………………………………………3 3． 齿轮设计…………………………………………………4 4． 杆件长度的计算…………………………………………6 5． 主要计算结果……………………………………………7 6． 用解析法对滑块进行B 运动分析………………………9 7． 用图解法对两个极限位置和一个一般位置进行运动分
析..................................................................12 8． E 点的运动轨迹................................................17 9． MATLAB 程序代码.............................................19 10 B 点的位移、速度、加速度数据...........................20 11 E 点的坐标数据................................................21 12．参考书目 (22)
1 设计题目
缝纫机导线及紧线机构设计及其运动分析
结构示意图:该机构由1O 轴上齿轮驱动齿轮2，2O 轴上还固接有曲柄A O 2和C O 2，曲柄滑块机构AB O 2的滑块为缝纫针杆，曲柄摇杆机构DC O O 32的连杆上点E 为紧线头，针杆与紧线头协调动作，完成缝纫和紧线过程。

原始数据
3 齿轮设计
由传动比公式知可取146z =，140z =。

1，标准中心距 2，齿轮啮合时的压力角
由 cos cos d d αα''=
得 cos 73.75cos 20
arccos arccos 20.716554
d d αα'===' 3，分度圆直径 4，基圆直径
5，变位系数
由 1212
2()
tan x x inv inv z z ααα+'=++ 即 122()
20.7165tan 20204640
x x inv inv +=
++
得 120.20108x x += 取 120.05108,0.15x x == 6，中心距变动系数 7，齿高变动系数 8，齿轮机构的传动类型
正传动
9，齿顶高 10，齿根高 11，齿顶圆直径 12，齿根圆直径 13，齿顶圆压力角 14，分度圆上的齿厚 15，齿顶厚
经检验 10.40.4 1.250.5a s m mm >=⨯=
16，重合度
112211
[(tan tan )(tan tan )][46(tan 26.0167tan 20.7165)2240(tan 27.2967tan 20.7165)] 1.6835
a a a z z εααααππ''=-+-=⨯-+
⨯-= 经检验(1.1~1.2)a ε>
4 杆件长度计算
由针杆冲程H 可得
由
20.3O A AB
l l = 得
设D 的两个极限位置为12,D D
所以，在132D O D ∆中 由余弦定理得 所以，有以上两方程得
由于 1.3DE
CD
l l = 所以 1.345.8389159.59058DE
l mm =⨯=
5 主要计算结果
6 用解析法对滑块进行B 运动分析
所以 2cos cos 0
O A AB l l ϕθ+=
由以上两式可得 对应的位移曲线如下 对上式求导得
对应的速度曲线如下 再对上式求导得
222
2
322
22322
5.4cos 2(10.09cos
)0.1215sin 218sin [1(0.3cos )]
5.4cos 2(10.09cos )0.1215sin 210442.03827sin 580.11324[1(0.3cos )]
B a ϕϕϕ
ϕϕϕ
ϕϕϕϕ
ϕϕ--=-----=-⨯-⨯
-对应
的加速度曲线图如下
7 用图解法对两个极限位置和一个一般位置对应的速度加速度
计算，并将结果与解析法的结果比较
1 极限点一：90ϕ= 1.1速度分析
速度比例尺：()
100v mm s cm μ=
大小： 2
2O A O A ω ?
方向： B A → 2O A ⊥ BA ⊥
由图可得（图见坐标纸）
1.2加速度分析
加速度比例尺：
2()
2000
a mm s cm μ=
大小： ？ 22O A l ϕ ？ 2AB AB l ω 方向： B A → 2A O → BA ⊥ B A → 由图可得（图见坐标纸）
22000 3.67200
B a mm a a s μπ'=⋅=⨯= 方向水平向右
由解析法得到的结果如下
27309.4285B mm a s = 方向水平向右
2极限点二： 270
ϕ
=
2.1速度分析
速度比例尺：()
100v mm s cm μ=
大小： ？ 2
2O A O A ω ？
方向： B A → 2O A ⊥ BA ⊥ 由图可得（图见坐标纸） 2.2加速度分析
加速度比例尺 ：
2()
2000
a mm s cm μ=
大小： ？ 22O A l ϕ ？ 2AB AB l ω
方向： B A → 2A O → BA ⊥ B A → 由图可得（图见坐标纸）
22000 6.813600B a mm a b s
μπ'=⋅=⨯= 方向水平向左
由解析法得到的结果如下
213574.64975B
mm a s = 方向水平向左
3 一般位置 24
ϕ
=
3.1速度分析
速度比例尺：()
100v mm s cm μ=
大小： ？ 2O A l ϕ ？ 方向： 2B O → 2O A ⊥ AB ⊥ 由图可得（图见坐标纸） 3.2加速度分析
加速度比例尺：
2()
1000
a mm s cm μ=
大小 ？ 22
O A l ϕ
2AB AB l ω ？
方向 2B O → 2A O → B A → AB ⊥
由图可得（图见坐标纸）
21000 6.356350
B a mm a b s μπ'=⋅=⨯= 方向水平向右
由解析法得到的结果如下
26382.97554
B mm a s = 方向水平向右
8，E 点的运动轨迹
3O 点坐标为
D 点坐标
三角形
23O O D
中，由余弦定理可得
由正弦定理有 所以 由余弦定理得
所以 所以 所以 并且54
θ=，
2334O O l mm
=，
329O D l mm
=，
212.18580O C l mm
=，
45.83891CD l mm =，
59.59058DE l mm
=，
联立以上各方程可以画出E 点轨迹如下
9， MATLAB 程序代码
位移曲线
x=[0:0.0001:2*pi]; y1=18*sin(x);
y2=60*sqrt(1-0.09*(cos(x)).^2);
y=y1-y2;
plot(x,y);
速度曲线
a=[0:1:360]
x=a*pi./180;
y1=18*cos(x);
y2=2.7*sin(2*x);
y3=sqrt(1-0.09*(cos(x)).^2);
y=(y1-y2./y3)*24.08554
plot(x,y);
加速度曲线
a=[0:0.0001:360];
x=a.*pi./180;
y1=18.*sin(x);
y2=5.4.*(cos(2*x));
y3=(1-0.09.*(cos(x)).^2);
y4=0.1215.*(sin(2*x)).^2;
y5=(1-0.09*(cos(x)).^2).^1.5;
y=(0-y1-(y2.*y3-y4)./y5).*24.08554^2;
plot(x,y);
E点的运动轨迹曲线
a=[10.*pi./180:0.0001:80.*pi./180];
b=54.*pi./180;
o3x=-34.*cos(b);
o3y=34.*sin(b);
dx=o3x+29.*cos(a);
dy=o3y+29.*sin(a);
o2d=sqrt(34.*34+29.*29-2.*34.*29.*cos(a+b));
r1=asin(34.*sin(a+b)./o2d);
r2=acos(((o2d).^2+45.83891.^2-12.18580.^2)./(2.*(o2d).*45.83891)); ex=dx+59.59058.*cos(120.*pi./180+a+r1+r2-pi);
ey=dy+59.59058.*sin(120.*pi./180+a+r1+r2-pi);
plot(ex,ey);
11. B点的位移、速度、加速度数据
12. E点的坐标数据（与对应）
13，参考书目
朱如鹏主编，机械原理.—修订2版.—北京：航空工业出版社，1998.8
韩立竹，王华编着，北京：国防科技出版社，MATLAB电子仿真与应用，2001.1 C++书目
王洪欣主编，机械原理课程上机与设计，南京：东南大学出版社，2005.8。