[发明专利]绣花机针杆与压脚联合驱动机构及其设计方法

说明书

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及绣花机，具体涉及一种绣花机针杆与压脚联合驱动机构及其设计方法。

背景技术

电脑绣花机是当代最先进的绣花机械，它能使传统的手工绣花得到高速度、高效率的实现，并且还能实现手工绣花无法达到的“多层次、多功能、统一性和完美性”的要求。

电脑绣花机的主运动与缝纫机类似，主要的绣花动作分为面线和底线的运动。而针杆的运动是按一定运动规律的上下往复运动。在传统的绣花机中针杆上连着压脚，针杆由针杆驱动机构带动运动，压脚在针杆下落过程的前一段时间里与针杆一同运动，而与压脚驱动机构的滑块是分离的。而在下落一段过程之后压脚驱动滑块与压脚接触并决定压脚的运动。在这个接触的过程中由于设计的原因很难避免冲击，而这是造成绣花机振动的重要原因。所以需要在设计时尽量减小冲击，这就需要从针杆驱动机构或者压脚驱动机构入手。现在一般的针杆驱动机构是一个六杆机构，而压脚驱动机构一般是一个凸轮连杆机构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种绣花机针杆与压脚联合驱动机构及其设计方法，通过分析压脚驱动机构的运动特性以及针杆驱动机构和压脚驱动机构的配合运动，得到针杆驱动机构的运动特性，然后根据针杆预先要求的特性曲线，计算出从动非圆齿轮转动中心到竖直滑轨的距离和非圆齿轮副的节曲线，实现针杆运动特性曲线按照预先设计的特性曲线运动，配合凸轮连杆压脚驱动机构的运动特性，从而减小压脚与压脚驱动滑块接触时的速度差，减小冲击。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的绣花机针杆与压脚联合驱动机构，包括非圆齿轮-曲柄滑块针杆驱动机构、针杆和压脚驱动机构；所述的非圆齿轮-曲柄滑块针杆驱动机构包括主动非圆齿轮、主轴、从动非圆齿轮、从动轴、第一连杆和第一滑块；所述的主轴与从动轴均通过轴承支承在机架上；所述的主动非圆齿轮固接在主轴上，并与固接在从动轴上的从动非圆齿轮啮合；所述第一连杆的一端与从动非圆齿轮铰接，另一端与第一滑块铰接；所述的第一滑块与机架的竖直滑轨构成滑动副，并与固接在针杆上的死点块固接；所述的压脚驱动机构包括凸轮、滚子、三眼连杆、第二连杆、压脚驱动块、弹簧和第二滑块；所述的凸轮固接在主轴上，滚子与凸轮构成凸轮副；所述三眼连杆的三个端部分别与滚子、机架和第二连杆的一端铰接；第二连杆的另一端与压脚驱动块铰接；针杆竖直设置，弹簧套置在针杆上；第二滑块与针杆构成滑动副，并通过弹簧连接；所述的第二滑块与压脚固接。

所述从动非圆齿轮的转动中心到机架竖直滑轨的距离大于或等于5mm。

绣花机针杆与压脚联合驱动机构的设计方法，具体步骤如下：

步骤一：分析压脚驱动机构的运动特性。

压脚驱动机构中，根据绣花机尺寸给定凸轮转动中心和三眼连杆在机架上铰链中心的连线与水平线所成的角度θ₁、滚子转动中心和三眼连杆在机架上铰链中心的连线与三眼连杆在机架上的铰链中心和三眼连杆在第二连杆上铰链中心的连线之间的夹角θ₂、凸轮转动中心到三眼连杆在机架上铰链中心的距离l₁₁、滚子转动中心到三眼连杆在机架上铰链中心的距离l₁₃、三眼连杆在机架上的铰链中心到三眼连杆在第二连杆上铰链中心的距离l₁₄、第二连杆的杆长l₁₅、三眼连杆在机架上的铰链中心到机架的竖直滑轨的距离h₁。凸轮旋转中心到滚子中心的距离l₁₂随凸轮转动时刻发生改变，但可根据凸轮轮廓计算出，进而进行下列计算：

α₃＝θ₁-α₂

α₄＝α₃-θ₂

式中，α₁为凸轮转动中心和滚子转动中心的连线与凸轮转动中心和三眼连杆在机架上铰链中心的连线之间的夹角，α₂为凸轮转动中心和三眼连杆在机架上铰链中心的连线与滚子转动中心和三眼连杆在机架上铰链中心的连线之间的夹角，α₃为滚子转动中心和三眼连杆在机架上铰链中心的连线与水平线所成的角度，α₄为三眼连杆在机架上的铰链中心和三眼连杆在第二连杆上铰链中心的连线与水平线所成的角度。

由矢量方法可得