簡化為曲柄滑塊機構，如圖4所示，然后根據已知的第一滑塊7的運動規(guī)律 反求分析:取鉸接點M與從動非圓齒輪3轉動中心的偏距(等效曲柄長度）I 21 = 15mm，第一連 桿6的長度l22S100 mm，H為第一滑塊7運動的最高點位置，L為第一滑塊7運動的最低點位置。 由第一滑塊7在最低點位置的位移與在最高點位置的位移差值可以得到第一滑塊7的行程 delta，即為圖4中H點與L點的距離，由直角三角形OCH和直角三角形OCL的勾股定理可得以 下方程組
[0067]由此方程組可得從動非圓齒輪3轉動中心到豎直滑軌的距離h2、第一滑塊7運動的 最低點位置L與從動非圓齒輪3轉動中心在豎直滑軌上的垂足C點的距離Ια。
[0068]由圖4中的曲柄滑塊機構的封閉矢量方程可知
，即
〇為從動非圓齒輪的轉動中心，N為第一滑塊7的當前位置，由此可 得方程組：
[0070]其中，朽表示第一連桿6的轉角，y表示第一滑塊7與C點的距離。由于y是主軸轉角 %的函數(具體函數關系可對圖3所示的第一滑塊7的速度曲線方程積分得到），由此可解得 從動非圓齒輪的轉角％關于主軸轉角儀（即主動非圓齒輪轉角）的函數表達式，進而計算出 非圓齒輪副的傳動比
COhCO2*別為主軸和從動非圓齒輪的角速度，其 中，可由主軸轉速換算得ω i = 2〇Jirad/s。
[0071 ] 預設非圓齒輪副的中心距a = 60mm，主動非圓齒輪對應轉角科的向徑為
從動非圓齒輪對應轉角色的向徑為r2 = a-ri。圖5為主動非圓齒輪的節(jié)曲線，圖6為從動非 圓齒輪的節(jié)曲線。圖7為根據主動非圓齒輪節(jié)曲線計算出的齒廓，圖8為根據從動非圓齒輪 節(jié)曲線計算出的齒廓。
【主權項】
1. 繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構，包括非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構、針桿和壓 腳驅動機構，其特征在于:所述的非圓齒輪-曲柄滑塊針桿驅動機構包括主動非圓齒輪、主 軸、從動非圓齒輪、從動軸、第一連桿和第一滑塊;所述的主軸與從動軸均通過軸承支承在 機架上;所述的主動非圓齒輪固接在主軸上，并與固接在從動軸上的從動非圓齒輪嚙合;所 述第一連桿的一端與從動非圓齒輪鉸接，另一端與第一滑塊鉸接;所述的第一滑塊與機架 的豎直滑軌構成滑動副，并與固接在針桿上的死點塊固接;所述的壓腳驅動機構包括凸輪、 滾子、三眼連桿、第二連桿、壓腳驅動塊、彈簧和第二滑塊;所述的凸輪固接在主軸上，滾子 與凸輪構成凸輪副;所述三眼連桿的三個端部分別與滾子、機架和第二連桿的一端鉸接;第 二連桿的另一端與壓腳驅動塊鉸接;針桿豎直設置，彈簧套置在針桿上;第二滑塊與針桿構 成滑動副，并通過彈簧連接;所述的第二滑塊與壓腳固接。2. 根據權利要求1所述的繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構，其特征在于:所述從動非圓 齒輪的轉動中心到機架豎直滑軌的距離大于或等于5_。3. 權利要求1所述繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構的設計方法，其特征在于:該方法的 具體步驟如下： 步驟一:分析壓腳驅動機構的運動特性； 壓腳驅動機構中，根據繡花機尺寸給定凸輪轉動中心和三眼連桿在機架上鉸鏈中心的 連線與水平線所成的角度S1、滾子轉動中心和三眼連桿在機架上鉸鏈中心的連線與三眼連 桿在機架上的鉸鏈中心和三眼連桿在第二連桿上鉸鏈中心的連線之間的夾角Θ2、凸輪轉動 中心到三眼連桿在機架上鉸鏈中心的距離ln、滾子轉動中心到三眼連桿在機架上鉸鏈中心 的距離I 13、三眼連桿在機架上的鉸鏈中心到三眼連桿在第二連桿上鉸鏈中心的距離I14、第 二連桿的桿長1 15、三眼連桿在機架上的鉸鏈中心到機架的豎直滑軌的距離h1;凸輪旋轉中 心到滾子中心的距離I 12隨凸輪轉動時刻發(fā)生改變，但可根據凸輪輪廓計算出，進而進行下 列計算：α3 = θι-α2 α4 = α3-θ2 式中，Ci1為凸輪轉動中心和滾子轉動中心的連線與凸輪轉動中心和三眼連桿在機架上 鉸鏈中心的連線之間的夾角，α2為凸輪轉動中心和三眼連桿在機架上鉸鏈中心的連線與滾 子轉動中心和三眼連桿在機架上鉸鏈中心的連線之間的夾角，α 3為滾子轉動中心和三眼連 桿在機架上鉸鏈中心的連線與水平線所成的角度，α4為三眼連桿在機架上的鉸鏈中心和三 眼連桿在第二連桿上鉸鏈中心的連線與水平線所成的角度； 由矢量方法可得所以114(30 8<14+115(30 8€[5 = ]11，可得1進而可得壓腳驅動塊在豎直方 向上的位移： Xd= Ii4sina4+li5sina5 式中，a5為第二連桿與水平線所成的鈍角； 由位移對時間t求導可以得到壓腳驅動塊在豎直方向上的速度步驟二：結合針桿的刺布要求與步驟一得到的壓腳驅動塊速度，對第一滑塊的理想速 度曲線進行設計計算； 需保證主軸轉角為iApl至φ1ρ1+30 °時壓腳驅動塊與第二滑塊接觸，％pl=95.68°，因為 第二滑塊與第一滑塊保持一致運動，所以設定主軸的轉速后，第一滑塊的速度曲線中在主 軸轉角為％至％pl +30°范圍內對應的速度已確定;而且壓腳驅動塊與第二滑塊接觸時第 一滑塊的位置根據彈簧的長度可確定，第一滑塊處在最高點的位置和對應的主軸轉角、第 一滑塊處在最低點的位置和對應的主軸轉角根據繡花機尺寸給定;第一滑塊從最高點到壓 腳驅動塊與第二滑塊開始接觸點的速度變化曲線、從壓腳驅動塊與第二滑塊開始分離點到 最低點的速度曲線、從最低點到最高點的速度曲線分別由滿足對應曲線段端點條件的多項 式函數確定； 步驟三:得到第一滑塊的理想速度曲線后，通過反求確定非圓齒輪副的傳動比，從而計 算非圓齒輪副的節(jié)曲線； 將從動非圓齒輪、第一連桿和第一滑塊簡化為曲柄滑塊機構，設定第一連桿與從動非 圓齒輪的鉸接點M至從動非圓齒輪轉動中心的偏距I21，第一連桿的長度I22;由第一滑塊在 最低點位置的位移與在最高點位置的位移差值得到第一滑塊的行程delta，由直角三角形 的勾股定理可得以下方程組由該方程組可得從動非圓齒輪轉動中心到豎直滑軌的距離^、第一滑塊運動的最低點 位置L與從動非圓齒輪轉動中心在豎直滑軌上的垂足C點的距離Ια; 由曲柄滑塊機構的封閉矢量方程可知〇為從動非圓齒輪的轉動中心，N為第一滑塊的當前位置，由此可得方程組：其中，灼表示第一連桿的轉角，y表示第一滑塊與C點的距離；由于y是主軸轉角奶的函 數，具體函數關系由第一滑塊的速度與主軸轉角之間的曲線方程積分得到，積分的邊界條 件為壓腳驅動塊與第二滑塊的接觸位置；由此可解得從動非圓齒輪的轉角終關于主軸轉角 妁的函數表達式，進而計算出非圓齒輪副的傳動比ωι、ω2分別為主軸 和從動非圓齒輪的角速度，其中，《:的值可由主軸轉速換算得到； 預設非圓齒輪副的中心距，可得主動非圓齒輪對應主軸轉角約的向徑為從 動非圓齒輪對應轉角％的向徑為r2 = a_n，進而求解主動非圓齒輪和從動非圓齒輪的節(jié)曲 線。
【專利摘要】本發(fā)明公開了繡花機針桿與壓腳聯合驅動機構及其設計方法?，F有繡花機的壓腳驅動滑塊與壓腳接觸時很難避免沖擊。本發(fā)明通過分析壓腳驅動機構的運動特性以及針桿驅動機構和壓腳驅動機構的配合運動，得到針桿驅動機構的運動特性，然后根據針桿預先要求的特性曲線，計算出從動非圓齒輪轉動中心到豎直滑軌的距離和非圓齒輪副的節(jié)曲線，實現針桿運動特性曲線按照預先設計的特性曲線運動，配合凸輪連桿壓腳驅動機構的運動特性，從而減小壓腳與壓腳驅動滑塊接觸時的速度差。本發(fā)明可實現在壓腳與壓腳驅動塊接觸時無沖擊，在壓腳下落的過程中實現平穩(wěn)的過渡。
【IPC分類】D05C11/06, D05C9/20
【公開號】CN105483951
【申請?zhí)枴緾N201610015982
【發(fā)明人】孫良, 沈俊, 張國鳳, 武傳宇
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2016年1月11日