【正文】 程中的一些測量值，以便對其結(jié)構(gòu)進行改進及優(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)知識有進一步的認識和了解。 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)。 本課題的研究也具有一定的現(xiàn)實意義： 1）可以培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)代化設(shè)計理念。 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。 3）有利于培養(yǎng)良好的工程素質(zhì)。 4）通過畢業(yè)論文的寫作，提高學(xué)生獨立完成任務(wù)的能力及自學(xué)能力，進一步提高文獻檢索和信息處理能力。 本課題研究的主要內(nèi)容 本課題以繡花機為研究對象， 利用 Pro/E 軟件來完成繡花機的各個零部件的 設(shè)計 ，并且 利用 Pro/E的裝配模塊對各個零部件進行裝配 ，同時 利用 Pro/E的 運動 仿真模 塊對裝配好的機構(gòu)進行仿真分析 ，模擬機構(gòu)的實際運動，便于以后的改進和結(jié)構(gòu)優(yōu)化， 為新產(chǎn)品的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 課題基本結(jié)構(gòu)： （ 1）繡花機總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （ 2）繡花機的主要零件的三維造型設(shè)計。 （ 3）繡花機結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計。 （ 4）繡花機的三維裝配。 （ 5）繡花機的運動仿真 本章小結(jié) 本章主要對課題的研究目的和意義及主要內(nèi)容進行了說明，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。 2 繡花機總體設(shè)計及三維零件建模 Pro/E 在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用 一、 設(shè)計方法概述 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。 使用 Pro/E軟件進行虛擬產(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。 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 。 但是其設(shè)計理念還不夠先進，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。 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。 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)品進行設(shè)計上的細化直至單個零件。 二、 Pro/E 設(shè)計工作流程 1. 機構(gòu)總體分析 根據(jù)機構(gòu)功能參數(shù) 進行產(chǎn)品的總體設(shè)計。 2. 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。 3. 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。 4. 組裝零件模型 使用裝配命令組裝零件模型，生成連接。 5. 產(chǎn)品 機構(gòu) 仿 真設(shè)計 進行設(shè)計計算，有限元分析，優(yōu)化設(shè)計，仿真分析，材料分析 等。 6. 產(chǎn)品變更設(shè)計 如不能滿足要求，需再次修改設(shè)計，進行各零部件的裝配。 7. 輸出結(jié)果。 繡花機的總體設(shè)計 繡花機主要由機頭組件，轉(zhuǎn)向機構(gòu)，彎針操作組件、機架、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 旋轉(zhuǎn)齒輪軸、和線機旋轉(zhuǎn)齒輪軸相裝配的兩對錐齒輪、機針驅(qū)動凸輪、機針驅(qū)動凸輪滾珠及滾珠銷，彎針驅(qū)動球及球組件、機頭定位銷、機頭固定螺釘、壓腳桿連接軸螺釘、針板、機頭軸套等部分組成。 該機采用上鉤針鉤線、下彎針形成線環(huán)、萬向上送料機構(gòu)、形成單向上鏈式線跡。 針桿機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)組成，它將主軸的旋轉(zhuǎn)運動，變成針桿的上，下往復(fù)運動。主要完成刺料，鉤線等工作。 彎針機構(gòu)由曲柄連桿機構(gòu)組成，將主軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成彎針的擺動，主要完成線環(huán)的工作。 送料抬牙機構(gòu)由曲柄滑塊機構(gòu)組成，主要完成縫料的 移送 工作。 萬向送料機構(gòu)由 ５組 錐 齒輪組成，負責(zé)改變縫料 移送 的方向。 圖 繡花機樣機 總 圖 繡花機零件的三維 設(shè)計 繡花機零件眾多， 主要分別是機頭 組件 ，彎針驅(qū)動 組 件和轉(zhuǎn)向機構(gòu)組件 和機架 、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。 機頭架組件的三維 設(shè)計 機頭主要由： 機頭支架， 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)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。 機頭架組件的主要零件 的 結(jié)構(gòu) 設(shè)計 （ 1） 機頭支架 利用拉伸，剪切 ，倒角 等命令完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 如下所示： 圖 機頭支架結(jié)構(gòu)圖 （ 2） 針架提升導(dǎo)桿 利用拉伸，剪切 ，倒角 等命令完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 （ 3） 壓腳提升導(dǎo)桿 利用拉伸，剪切，倒角完整三維建模，其結(jié)構(gòu)圖如下 ： 圖 壓腳提升導(dǎo)桿 結(jié)構(gòu)圖 （ 3） 針桿驅(qū)動滑套 利用拉伸，倒 圓角，剪切 完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 如下： 圖 針桿驅(qū)動滑套結(jié)構(gòu)圖 （ 4） 送料架 利用旋轉(zhuǎn)，拉伸，鏡像，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 送料架 結(jié)構(gòu)圖 （ 5） 送料導(dǎo)向軸 利用拉伸，剪切完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 送料導(dǎo)向軸結(jié)構(gòu)圖 （ 6） 送料導(dǎo)向頭架 利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 送料導(dǎo)向頭架結(jié)構(gòu)圖 （ 7） 針桿 曲柄 利用拉伸，剪切，倒 圓 角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 如下 圖 針桿 曲柄結(jié)構(gòu)圖 （ 8） 壓腳 利用拉伸，剪切，倒角等命令完成三維建模：其結(jié)構(gòu) 圖 如下 ： 圖 壓腳 結(jié)構(gòu)圖 （ 9） 針夾 利用拉伸，剪切，倒 圓 角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 : 圖 針夾 （ 10） 針桿套軸 利用旋轉(zhuǎn)，剪切完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 針桿套軸 （ 11） 針桿夾緊套 利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 針桿夾緊套 （ 12） 針桿提升導(dǎo)架 利用拉伸，剪切，倒 圓 角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 圖 針桿提升導(dǎo)架 （ 13） 針架提升導(dǎo) 桿套 利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 圖 針架提升導(dǎo)桿套 （ 14） 壓腳桿連接軸 利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 壓腳桿連接軸 （ 15） 送料導(dǎo)塊 利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 送料導(dǎo)塊 機頭架組件中其 它 零件的三維設(shè)計 圖 針架壓緊桿 圖 針架壓緊調(diào)節(jié)螺釘 圖 針架移動螺釘銷 圖 壓腳提升導(dǎo)桿 圖 送料導(dǎo)向托架導(dǎo)塊 圖 圖 曲柄偏心銷 圖 壓腳提升曲柄 圖 墊板 圖 針桿提升導(dǎo)架螺釘 圖 針 圖 送料導(dǎo)向托架導(dǎo)塊蓋 圖 壓腳架套 圖 壓腳墊圈 送料曲柄滾珠螺釘 送 圖 料桿 壓 圖 腳扳手 轉(zhuǎn)向機構(gòu)組件的三維 設(shè)計 轉(zhuǎn)向機構(gòu)是由線機旋轉(zhuǎn)齒輪架，送料曲軸，線機旋轉(zhuǎn)軸齒輪，線機旋轉(zhuǎn)桿 ，齒輪，固定螺釘 等組成 。 轉(zhuǎn)向機構(gòu) 主要零件 結(jié)構(gòu)設(shè)計： （ 1）線機旋轉(zhuǎn)齒輪架 利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 線機旋轉(zhuǎn)齒輪架 結(jié)構(gòu)圖 （ 2） 固定螺釘 利用旋轉(zhuǎn)，倒角 ，剪切 完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 下： 圖 固定螺釘 結(jié)構(gòu)圖 （ 3）線機旋轉(zhuǎn)軸齒輪 其結(jié)構(gòu)圖 如 所示 : 圖 線機旋轉(zhuǎn)軸齒輪結(jié)構(gòu)圖 (4) 線機旋轉(zhuǎn)桿 利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模。其結(jié)構(gòu)圖 : 圖 線機旋轉(zhuǎn)桿結(jié)構(gòu)圖 彎針操作曲柄組件的三維 設(shè)計 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： （ 1） 彎針槽座曲柄架 利用拉伸，剪切，倒角 ，倒圓角等 完成三維建模， 其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 彎針槽座曲柄架 結(jié)構(gòu)圖 （ 2） 彎針操作曲柄 利用拉伸，剪切，倒角完成三維建模，其結(jié)構(gòu)圖 ： 圖 彎針操作曲柄結(jié)構(gòu)圖 （ 3）彎針架 利用拉伸，剪切，倒角等完成三維建模，其結(jié)構(gòu)圖 如下 圖 彎針架結(jié)構(gòu)圖 （ 4） 下軸導(dǎo)桿 利用拉伸，剪切，倒角等完成三維建模，其結(jié)構(gòu) 圖 下軸導(dǎo)桿 結(jié)構(gòu)圖 機架是繡花機中的主要零件，通過軸和連桿連接機頭組件，轉(zhuǎn)向機構(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 。 工程圖如圖 所示。 圖 機架的結(jié)構(gòu)圖 圖 機架的工程圖 錐齒輪的參數(shù)化設(shè)計 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。 其模型樹為下圖 ： 圖 錐齒輪 1．設(shè)置錐齒輪的設(shè)計參數(shù) 在本模型中主要設(shè)置 8個獨立參數(shù)作為驅(qū)動參數(shù)來控制三維模型的幾何尺寸， 其參數(shù)如下表所示： 參數(shù)表 錐齒輪的設(shè)置參數(shù) 名稱 數(shù)值 M 模數(shù) 1 Z 齒數(shù) 20 Z_ASM 與之嚙合的齒輪的齒數(shù) 20 B 齒寬 20 Alpha 壓力角 20 HAX 齒頂高系數(shù) 1 CX 頂隙系數(shù) X 變位系數(shù) 0 加齒輪各幾何尺寸間的關(guān)系 HA=(HAX+X)*M HF=(HAX+CXX)*M H=(2*HAX+CX)*M DELTA=ATAN(Z/Z_ASM) D=M*Z DB=D*COS(ALPHA) DA=D+2*HA*COS(DELTA) DF=D2*HF*COS(DELTA) DDA=(DA/2)*COS(DELTA) DD=(D/2)*COS(DELTA) DDF=(DF/2)*COS(DELTA) DDB=(DB/2)*COS(DELTA) 3. 創(chuàng)建齒輪的基本圓曲線 （ 1） 在 Front 面上草繪如圖 草繪 1。 圖 草繪 1 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： 90DELTA，四個直線尺寸從大到小依次為： DDA, DD, DDB, DDF，另外頂角為直角。 （ 2） 在 Front面和 Top面兩基準面的相交線上建立回轉(zhuǎn)中心線。 （ 3）建立垂直于 Front面 并且穿過紅色曲線的法 向 剖平面。其圖形 ： 圖 基準平面的建立 圖 基準點的建立 （ 4） 在上圖草繪（草繪 1）中的線段于 Top 面的交點上添加兩基準點 (PNT0 和 PNT1)，其 如圖 ： （ 5）在 法 向 剖平面上 草繪 齒輪的基本圓曲線，其 如 圖 所示 草繪 2： 圖 草繪 2 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。 4. 創(chuàng)建齒槽的輪廓曲線 （ 1）在 PNT1 上添加 漸開線坐標系 CS0 如圖 （笛卡爾）。為以后用方程繪制漸開線齒廓做準備。 圖 漸開線坐標系 （ 2）繪制 齒槽的輪廓曲線 1 選取基準曲線的約束選項 : 從方程 /完成 /笛卡 爾 , 此時系統(tǒng)彈出記事本。 輸入以下漸開線參數(shù)方程： r = db/2 theta=t*45 x=r*cos(theta)+r*sin(theta)*theta*(pi/180) y=r*sin(theta)r*cos(theta)*theta*(pi/180) z=0 （ 3）過分度圓與漸開線齒廓的交點創(chuàng)建嚙合點 (PNT2)，其圖 ： 圖 嚙合點 （ 4） 創(chuàng)建 穿 過嚙合點和回轉(zhuǎn)中心 線 的基準平面 。 （ 5） 鏡像上步中所得的基準平面，將“過嚙合點的平