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1、基于Pro/E的绣花机的设计与运动仿真摘要：绣花机广泛应用于纺织行业中，随着我国纺织行业的快速发展，绣花机市场将面临着巨大的机遇，传统的设计方法已不能满足市场的需要。为了适应社会的发展，本文对绣花机的结构特点和原理进行了分析，在Pro/E零件设计模块下建立万向链式缝纫机的所有零件，然后在其Mechanism模块下建立各零件间的连接及装配自由度，对输入轴添加相应马达来产生与实际情况相同的运动，再对样机做运动分析，观察和记录分析过程中的一些测量值，以便对其结构进行改进及优化。该设计可以有效降低成本，缩减产品的研发周期，提高了设计效率，为新产品的开发奠定了基础。关键词：绣花机；设计方法；Pro/E；
2、虚拟装配；运动仿真Design and Motion Simulation of the Embroider MachineBased on Pro/EAbstract: Embroidery machine is widely used in textile industry,with the rapid development of Chinas textile industry,embroidery machine market will be faced with great opportunities, the traditional design methods can not m
3、eet the needs of the market. To meet the social development, this paper will analyze the embroidery machine structural characteristics and principle ，design all universal chain sewing machine parts by part design module in Pro/E, and then add connections between the various parts and assembly flexib
4、ility under the Mechanism module , add the corresponding input shaft motor to produce the same movement with the actual situation, and then do motion analysis to the prototype, observed and record some of the testing process ,what are to improve and optimize its structure. The design can effectively
5、 reduce costs, shorten the production development cycles, improve efficiency and the new Foundation for the development of products.Key word: Embroider Machine；Design Methods；Pro/E；Virtual Assembling；Motion Simulation目 录1绪论11.1本课题研究的背景11.2研究的目的及意义31.3 本课题研究的主要内容31.4 本章小结32 绣花机总体设计及三维零件建模42.1 Pro/E在工
6、业设计中的应用42.3绣花机的总体设计52.4绣花机零件的三维设计52.4.1机头架组件的三维设计62.4.2转向机构组件的三维设计152.4.3弯针操作曲柄组件的三维设计182.4.4机架的三维设计202.4.5锥齿轮的参数化设计212.4.6其他零件的三维设计2625 本章小结303 绣花机的总体装配313.1装配概述313.2绣花机的装配过程333.2.1机头组件装配333.2.2转向机构装配343.2.3弯针操作组件装配353.3总装配363.4本章小结364 绣花机的运动仿真374.1运动仿真的概述374.2绣花机的运动仿真分析384.3绣花机运动干涉检验394.4伺服电机的设定39
7、4.5运动仿真动画的制作394.6仿真分析414.7针迹模拟434.7.1矩形针迹仿真434.7.2圆形针迹仿真444.8本章小结455 本文总结46致 谢47【参考文献】48附 录49装订线襄樊学院 毕业设计（论文）报告纸1绪论1.1本课题研究的背景绣花机从无到有，从简单到复杂，经历了漫长的过程，而国内绣花机的发展现状是：中国既是世界缝制设备最大消费国，也是最大生产国。目前，中国工业缝纫机产量已占世界总产量的40%，出口量占世界销售量的20%。其中，高速平缝机、高速包缝机、圆头平缝机、电动裁剪机、电脑刺绣机等产品已完全可替代进口。如“上工”、“标准”、“华南”、“飞跃”、“达美”等品牌。在内
8、外已具有很高的声望。另外，合资企业的产品，也已大量返销世界各国，使我国有望发展成为世界缝制设备制造、销售中心。 在绣花机领域，目前世界上著名的电脑绣花机品牌有日本田岛（TAJIMA）公司TMEF-H620型、日本百灵达(BARUDAN)公司BEMRH-YS-20型、日本兄弟(BROTHER)公司BAS-423型、德国蔡斯克(ZSK)公司174-12型、德国百福(PFAFF)公司的KSM22112/260型等。与这些大型国际公司相比，我国目前电脑刺绣机与他们还存在较大的差距，尤其是在机械加工方面，在结构、精度、寿命以及噪音等方面亟待提高和改进。目前国内绣花机产业的现状是生产厂家多、标准不统一、生
9、产混乱、竞争无序。这些主要表现在以下几个方面：1.企业组织上 国内电脑绣花机生产企业约八十多家，主要分布在北京、上海、山东、江苏、浙江、广东和福建一带，年产多头电脑刺绣机总量约10000台。在这些企业中，除了中国标准缝纫机公司、中国长城光学仪器厂、上海协昌缝纫机厂、青岛电脑刺绣机总厂、武汉美佳服装机械厂等部分厂家具有较大生产和开发规模外，其他很多都是简单的组装生产，技术和服务都很难得到保证，从而造成市场一定程度的混乱。2.机械的生产上 电脑绣花机属于机电结合的高科技产物，其电路部分主要是对机械部分进行控制，从而产品精度很大程度上取决于机械生产及装配的精度。由于当前国内大部分绣花机生产厂家并不直
10、接生产全部零部件，而是采取外协的方式，在一些配件厂订购，这样就很难对零部件的质量进行很好的控制。在装配过程中，由于电脑绣花机在精度上的严格要求，很难实现装配的自动化，只能由熟练装配师手工操作。这也就是说，装配的质量完全取决于装配师的技术水平，在这种情况之下装配的精度也比较难于控制。3.电路控制部分 绣花机的电路部分相当于人的大脑及神经，绣花机的诸多功能很大程度上都是由电路部分决定。当前国内有能力开发电控部分的厂家寥寥无几，这当中以北京精大豪电脑控制设备有限公司的产品为最，其产品在国内外已处于较为先进的地位。大部分电脑绣花机厂家产品的电控部分均为精大豪的产品。近年来，从国际大型的展览会上可以看到
11、，国内外电脑刺绣机的品种和技术的发展也越来越快，质量水平也越来越高，竞争也越来越激烈。随着加入WTO，日本、德国和韩国的电脑刺绣机将对我国电脑刺绣机发展构成一定的威胁，作为中国电脑刺绣机行业如何定位，如何抓住发展的机遇，缩短与国际水平的差距，都是我们当前面临的重大课题。在市场竞争中，如何规范国内市场秩序，维护行业整体利益，也需要我们电脑刺绣机企业共同作出努力，通过有序竞争，来促进我国电脑刺绣机行业的健康发展。总之，绣花机的发展趋势就是高效、稳定、多功能。本样机取自于武汉美佳服装机械股份有限公司制造的GY101型万向上链式绣花机。采用钩针钩线，万向上送料机构，形成单线上链式线迹。该机具有结构合理
12、，操作轻松灵活，维修方便，润滑系统完备等特点。适用于女用外衣和套装、女帽、制服、窗帘和帐帏等装饰的制造。其图像如图1.1。图1.1 GY101型万向上链式绣花机本课题将在Pro/E零件设计模块下建立万向链式缝纫机的所有零件，然后在其Mechanism模块下建立各零件间的连接及装配自由度、对输入轴添加相应马达来产生与实际情况相同的运动，再对机器的部件做运动分析，最终对样机运动进行分析，观察和记录分析过程中的一些测量量，如位置、速度、加速度、力、测量图标，以及建立表示零部件运动行为的轨迹曲线，运动包络线和运动干涉，以便研究机构模型。如此能方便地得到准确的结果，且能灵活的改变运动方式，向最佳运动效果
13、逼近，以便对其结构进行改进及优化。1.2研究的目的及意义随着我国纺织行业的快速发展，绣花机市场将面临着巨大的机遇，传统的设计方法已不能满足市场的需要。为适应社会的发展，该课题通过对绣花机的结构特点和原理进行分析，应用Pro/E三维软件高级建模技术和机构运动仿真功能对绣花机进行三维建模、虚拟装配以及运动仿真，再对样机进行运动分析，观察和记录分析过程中的一些测量值，以便对其结构进行改进及优化。通过该课题的研究，全面而广泛地了解当前国内外相关领域的最新发展动态，对所学知识有进一步的认识和了解。该设计可以有效降低成本，缩减产品的研发周期，提高设计效率，为新产品的开发奠定了基础。本课题的研究也具有一定的
14、现实意义：1）可以培养学生的现代化设计理念。2）提高学生的形象思维和创造性思维能力及创新设计能力。3）有利于培养良好的工程素质。4）通过毕业论文的写作，提高学生独立完成任务的能力及自学能力，进一步提高文献检索和信息处理能力。1.3 本课题研究的主要内容本课题以绣花机为研究对象，利用Pro/E软件来完成绣花机的各个零部件的设计，并且利用Pro/E的装配模块对各个零部件进行装配，同时利用Pro/E的运动仿真模块对装配好的机构进行仿真分析，模拟机构的实际运动，便于以后的改进和结构优化，为新产品的开发奠定了基础。课题基本结构：（1）绣花机总体结构设计。（2）绣花机的主要零件的三维造型设计。（3）绣花机
15、结构方案的优化设计。（4）绣花机的三维装配。（5）绣花机的运动仿真1.4 本章小结本章主要对课题的研究目的和意义及主要内容进行了说明，通过对这些问题的分析和探讨,更加深入了解对课题研究的必要性。2 绣花机总体设计及三维零件建模2.1 Pro/E在工业设计中的应用一、设计方法概述现在产品的竞争越来越激烈，如何缩短产品的开发周期，及时推出适合市场的新产品成为各大公司共同关心的问题。Pro/E软件以其强大的造型及结构设计功能在产品的开发设计中得到越来越广泛的应用，为有效缩短产品的开发周期提供了条件。使用Pro/E软件进行虚拟产品设计总的来说有两种设计方法，它们分别是由底向上的产品设计和自顶向下的产品设计。由底向上的产品设计就
