小型手动缝纫机的设计.doc

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湖南工业大学专科毕业设计（论文）
摘 要
本设计将介绍一种微型手动缝纫机。它由机身、曲柄机构、手摇机构、压脚压杆机构、面板、送布牙、滑板、传动杆、针架、调压器、针杆、引线环、机针、钩线机构、切线机构构成包括上压板、中压板及底座，上压板、中压板及底座之间通过一主轴相连，其中中压板内设有一凹槽，用于穿针.。针线盒上带有可以将其固定在桌面上的紧固螺栓螺母。
这种手动缝纫机是一种采用单线缝合的方法，不需要底线。手动缝纫机的发明使人们摆脱了繁重的大型缝纫机的束缚，便携、小巧、方便是它的特点。

关键词：单线缝和、手动缝纫机、曲柄机构

目录
第1章 绪论 1
1.1缝纫机的发展过程 1
1.2我国缝纫机发展概况 1
1.3缝纫机分类与型号 2
1.3.1按用途分类 2
1.3.2 按结构分类 3
1.4我国缝纫机的分类与型号规定 4
1.4.1分类方法 4
1.4.2型号的意义 4
1.5研究开发手动缝纫机的意义 5
第2章 产品设计 7
2.1 手动缝纫机主要用途 7
2.2手的缝纫机的缝纫原理 7
2.3 手动缝纫机的主要功能 7
2.4改良手动缝纫机的设计方案 8
第3章 手动缝纫机材料的选择 9
3.1机针 9
3.1.1机针的选择 9
3.1.2机针的材料 9
3.1.3机针的机械性能 10
3.2缝纫线 10
3.2.2缝纫线的基本要求 10
3.2.3缝线材质 11
3.2.4缝针刺料的基本形式 11

3.2.5线迹的结构和特点 11
3.3 针板孔 11
第4章 手动缝纫机的主要机构 13
4.2挑线机构 13
4.1.1挑线机构及其功用 13
4.1.2挑线机构的类型 14
4.2钩线机构 14
4.3送料机构 14
4.4压送料机构 17
4.4.1缝纫机的送料方式 18
4.6四杆机构 19
第5章 驱动外力的计算 20
5.1弹簧的劲度系数的计算 20
5.2外作用力的计算 21
5.3压板的剪力和弯矩计算 22
5.3.3上压板的弯矩计算 24
第6章 手动缝纫机的使用说明 26
6.1使用方法 26
结语 28
参考文献 29

第1章 绪论
1.1缝纫机的发展过程
几千年前古人类缝制服装的方式是把两块毛皮用带尖的工具拼接在一起来遮体和御寒。以后很长的时间里，虽然面料、针和线等不断更新，手工缝制的方法却一直没有变化，直到缝纫机的诞生替代了手工缝制，加速了传统文明向现代文明的进化。
缝纫机制造业作为一个传统产业已经有一百五十多年的历史。1845年,第一台缝纫机是美国人伊莱亚斯·豪发明的,它的构造非常简单,而且只能用一根线缝纫,机针和钩针是其主要机件。但是公开演示证明,豪的发明要比敏捷的缝纫手工操作效率高出五倍。
19世纪末到20世纪初，缝纫机的发展进入高潮。除了美、英、德、法各国已大量生产外，苏、意思、捷、日等国家也相继引进并开始成批生产，缝纫机的推广和使用，使世界服装工业获得突飞猛进发展。
20世纪70年代，由于电子技术的发展，特别是微型电子技术的广泛应用缝纫机工业又获得了新生命，缝纫机进入电子时代。
目前，世界上生产缝纫机的国家共有50多个，缝纫机的品种有4000多种，进如80年代以来，各国缝纫机的生产正向系类化、专业化、自动化、工序联动化等方向发展。
综上所述，分析缝纫机的演变和发展，从品种结构的变化来看， 我们可以吧缝纫机的发展大体分为四代。第一代是杠杆结构的简易缝纫机；第二代是凸轮或连杆结构的普通铸铁缝纫机；第三代是多半能或多能的中高速铝合金缝纫机；第四代是电子模拟式全自动专用缝纫机。参考文献[1]
1.2我国缝纫机发展概况
我国缝纫机工业最早起源于1904年,至今已有80余年的历史了.
1890年前后,采用美国的老狗牌缝纫机作为帽子制造业的生产工具.1900年以后,美国胜家公司的缝纫机在上海、广州等地大量输入.由于缝纫机的生产效率远远超过手工缝纫机,使用也方便,所以许多手工业者,生产工厂和家庭都乐意采用.这样,我国缝纫机的社会拥有量逐渐增加,缝纫机修理行业也随之扩大。
从解放前到解放后，我国的缝纫机工业挣脱了殖民主义者垄断的锁链，出现了欣欣向荣的景象。目前，在全国已形成了一个以上海、天津、陕西、北京、广州等五大缝纫机生产基地为主的比较完整的生产体系。参考文献[5]
1.3缝纫机分类与型号
1.3.1按用途分类
缝纫机的种类繁多，但就其用途来看，可作如下大体的分类：

（图1-1）缝纫机的分类
（1）微型缝纫机 是种体积小、重量轻、携带方便的微小缝纫机，最小的只有打火机那么大。可随身可带，供旅行、野外作业缝补衣裤之用。
（2）轻小型缝纫机 大多是简单的链式线迹缝纫机和直线琐式线迹缝纫机，适用于简单的缝机。国外普通学校开设缝纫课时，一般都使用这种缝纫机作教具。
（3）家用缝纫机 这种缝纫机在整体缝纫机工业总产量占绝大部分，主要供家庭缝纫用。
（4）工业用缝纫机 主要是指工业缝纫机生产所用的缝纫机。
（5） 特殊缝纫机 具有特殊用途的缝纫机。
1.3.2 按结构分类
根据用途上的大体分类，可对缝纫机作大概的了解，下面介绍几种反应缝纫机内部结构的分类方法。
（1）按使用动力分：
脚踏式缝纫机
手摇式缝纫机
电动式缝纫机
（2）按钩线机构分：
摆梭缝纫机
旋转梭缝纫机
旋转钩线缝纫机
弯钩缝纫机
（3）按挑线机构分：
针杆挑线缝纫机
凸杆挑线缝纫机
连杆挑线缝纫机
滑杆挑线缝纫机
变动摆杆挑线缝纫机
旋转盘挑线缝纫机

（4）按实现的线迹分；
双线锁式线迹缝纫机
双线链式线迹缝纫机
单线链式线迹缝纫机
三线包缝线迹缝纫机
双线复合链式线迹缝纫机
多线交合链式线迹缝纫机
除了上述分类发法外，还可以按照送不机构、润滑方式等进行分类。
本设计属于微型弯钩凸轮挑线单线链式线迹缝纫机。
1.4我国缝纫机的分类与型号规定
1958年以前，我国生产的缝纫机一直沿袭国外缝纫机的编号和名称，没有国内统一标准。1958年轻工业部制制订了缝纫机部颁标准，以及又经几次的修订，与1975年1月颁布了QB159—75试行标准，即《家用缝纫机指导性技术文件》，它的某些规定也适用于工业和服务行业的缝纫机。.参考文献[1]
1.4.1分类方法
QB159—75标准规定，我国缝纫机按使用对象划分类别。因此我国缝纫机分为以下三类：
（1） 家用缝纫机：
（2） 工业缝纫机：
（3） 服务性行业用缝纫机。
1.4.2型号的意义
QB159—75标准规定，缝纫机机头型号由两个汉语拼音字母及两组阿拉伯数字组成。
（1）型号的第一个汉语拼音字母，代表缝纫机的使用的对象，见表1—1。
（2）型号的第二个汉语拼音字母,代表缝纫机的主要机构和线迹，见表1-2.
（3）型号的第一组数字代表使用对象、主要机构和线迹相同，但缝纫物、性能等不同的顺序代号。
（4）型号的第二组数字代表在原来的基础上有了改进的代号。
本次所设计的缝纫机的型号是JI1-2型，家庭用机、针杆挑线、旋转钩钩线、单线链式线迹。
1.5研究开发手动缝纫机的意义
从近来的销售形势来看，缝纫机市场全球化是主要趋势，所以加强和推进全球贸易是企业需要面对的一个考验。开发一种低成本，结构简单，体积小巧，可随身携带，可随意放置，操作容易，适用性强使用方便，可以广泛用于家庭、军营、旅馆等场合作缝补之用，易被广大消费者接受的小型手动缝纫机非常有必要。
该缝纫机具有自动进布和调节针脚间的松紧的功能，达到专业效果；产品采用精美彩色礼品包装，除做为理想的家庭日用外，也适合作为礼品及会议赠品等。 手动缝纫机体积小，重量轻，便于携带存放，它能缝制多种缝纫效果，像平缝，拷边，之字缝，锁眼等等，比较适合城市居民和小服装店卖家。小服装店的卖家在卖服装的时候总会有买家会碰到裤子太长的问题，如果有台家用缝纫机在，所有问题都能迎刃而解。

表1-1我国缝纫机型号中第一字母的意义 参考文献[1]

表1-2我国缝纫机机型号中第二个字母的意义 参考文献[1]

第2章 产品设计
2.1 手动缝纫机主要用途
小型手动缝纫机 是种体积小、重量轻、携带方便的微小缝纫机。1.能够轻松自如的缝纫悬挂着的窗帘，壁挂等； 2.用本机缝制自行设计的手帕，围裙，枕套等，别有一番情趣； 3.穿在身上的衣裤，裙等突然脱线，适用本机可以在不脱下的情况下，非常容易的缝妥。 4.对10岁以上的儿童稍加指导，用本机可以缝制小衣物等，不仅是玩具，也是培养儿童劳动习惯，训练缝纫技巧的好伴侣。
它采用单线缝纫，作为普通家用缝纫机的升级替代品，小型手动缝纫机功能强大、外观时尚、轻便简洁等优势很快赢得了消费者们的青睐，快速走进各发达国家居民的家庭。
其本身设计同时也存在不足之处，比如说缝纫时前后推进的缝料存储空间小、缝纫经常跳线。
2.2手的缝纫机的缝纫原理
小型手动缝纫机采用的是最简单的线圈缝合——链式缝合。若要缝出链式缝合，缝纫机会在线的后面用相同长度的线打环。织物位于针下面的一块金属板上，用压脚固定。每次缝合开始时，针穿过织物拉出一个线圈。一个做线圈的装置在针拉出前抓住线圈，该装置与针同步运动。一旦针拉出织物，送布牙装置就会将织物往前拉。参考文献[6]
当针再次穿过织物时，新的线圈将直接穿过前一个线圈的中间。做线圈的装置会再次抓住线，围绕下一个线圈做线圈。这样，每个线圈都会把下链式缝合一个线圈固定到位。链式缝合的主要优点是可以缝得非常快。但也存在小缺点，它不是特别的结实，如果线的一端松开，可能整个缝纫会全部松脱。

2.3 手动缝纫机的主要功能
功能有缝纫布料，推进布料，夹紧布料，允许把握，传递动力，支撑重量，防止生锈，防止打滑，穿透布料等。
手动缝纫机功能系统的逻辑关系图。如图2-1

图2-1纫布料功能图
2.4改良手动缝纫机的设计方案
2.4.1优选草图确定方案
产品开发过程中，特性要求着产品外形和结构。手动缝纫机既要求人性化又要有造型美感，初步草图的产生是对外型的改变，但又不能脱离产品原来的结构。

图2—2方案草图

第一种方案原产品。其本身设计也存在着一些不足之处，比如说缝纫时前后推进的缝料存储空间小、缝纫经常跳线。
第二种方案在原有的基础上对外形机架上做了改变，对压布板、上压板、下压板的形状或长度进行了一定改变。
根据原设计的机构原理不变将下压板的长度增加，上压板的高度升高，合理的调节弹簧的位置，使得弹簧靠近送布牙位置之间的空间增大，从而提升了缝料前后推进储存空间量。
第3章 手动缝纫机材料的选择
在设计中，材料的选择和设计是密不可分的。材料以自身的性能特点影响着产品的设计和价格，任何一个产品的设计，只有与选择材料的性能特点相一致才能实现产品的设计和要求。不同的材料给人不同的质感和触感。在手动缝纫机材料的选择上，工作零部件以金属钢为主，在外壳材料上以树脂塑料为主，防滑部位用橡胶材料。
3.1机针
3.1.1机针的选择
机针是一切缝纫机刺断机构的关键机件之一，其作用是穿刺缝料，形成线环。机针各部分名称尺寸见图3—1，其中作用是穿刺缝料，形成线环，针柄是机针最粗的一端，固定在针杆上。

图3-1机针
机针杆即针柄至孔的一段，其两侧有两线槽，引入线槽和引出线槽。引入线槽长而深，作用是容纳面线，减少面线与缝料的摩擦力；引出线槽短而浅，作用是增加面线与缝料的摩擦，以促使面线环的形成和稳定。针尖用作穿刺缝料，针孔供穿缝线用。同一类型的机针柄和针杆，长度相同，以针的直径大小分号，针号与直径大小成正比，即针号小直径也小。本设计的手动缝纫机针型DHK-14[3]。
3.1.2机针的材料
针一般用T9A、GCr6等专门制成的线材制造[6] 。其技术要求：线材直径公差为-0.1mm，表面无脱碳，无氧化，有规定的铁素体晶格和渗碳体数量。材料应严格检验，检测项目有：直径，表面质量，抗拉强度，延伸率，断面收缩，渗碳体的形成，晶粒大小和表面结构等。
3.1.3机针的机械性能
（1)机针的受力。有两种：一是从刺穿方向来的力，使针弯曲，产生弯曲应力。二是刺穿缝料的反作应力，产生拱弯。
机针刺穿方向弯曲偏移，会使针碰脚或触到机针板。弯曲和拱弯两力组合，会导致断针。
(2)机针偏移。针身细长的机针在缝纫机过程中产生颤动。其原因：针刺入缝料是碰到了织物的线；针线的张力过大；缝料移动时，针尚未离开等。
预防措施：使用带加强节的或较粗的机针，降低针线张力；调整缝纫机等。

3.2缝纫线
缝线，是服装缝纫中不可缺少的材料。他是连续不断的纤维，用来缝合衣料及织物，或在衣服上进行装饰或其他公益性加工。

3.2.1缝线种类

按原料可分为天然纤维，化学纤维和混纺三大类，他们的各有特点。

3.2.2缝纫线的基本要求
（1）缝合性：缝纫线在指定缝料上在正常操作条件下以最高缝速进行缝纫，能缝出均
匀而一致的线速。
（2）耐用性：即缝线在指定的缝纫操作中的应力特征性及线缝中的耐久性。
（3）美观性：指缝线在缝纫前后体现的外观，包括在织物上的配合效果，整洁的线迹和色彩的协调。
3.2.3缝线材质
缝线材质包括： 天然的（棉纱），人造的（多友纱或精纱），混纺的（混纺纱包精纱）。缝线有左旋和右旋之分，一般都采用左旋线。市场常用的有棉纱线、丝线、涤棉线、涤纶线以及尼龙线等。缝线质地应和缝料质地一般，还要注意根据机针的粗细选用缝线，即粗针用粗线，细针用细线。
3.2.4缝针刺料的基本形式
缝纫机在缝纫工作时，针杆带动缝针引导线刺穿面料进行缝纫的机构，称为刺料机构（此料机构、穿针机构、针杆机构）（如图3-2）。

图3-2缝针刺料
针杆在机头的针杆孔内只做上下往复运动，带动机针引导缝线刺穿面料，完成缝纫的机构。[4]
3.2.5线迹的结构和特点
单线链式线迹从缝料上面看，似一条虚线，从地面看似一条链条。如图（图3-2）；这种线迹的特点是容易解开。如果将线行的尾部解开，并欧诺个缝纫上面最后一个环线抽出线是一端，就很容易自尾端至头部将线迹完全抽掉，如从缝料的底部抽线，线迹只会被拉紧而不会散开，其中一个特点是线迹弹性极强，线迹伸长一倍缝线也不会中断。

图3-2单线链式图
3.3 针板孔
正常情况下，针板孔的直径不得大于机针直径的0.5倍。如果针板孔过大，当机针向下运动穿刺缝料时，缝料被挤进空中。同样当机针向上运动时，被挤进针板孔内的缝料又跟随机针向上抬起，这样，将延误线环的形成，同样线环的尺寸（宽度）也将被缩小。

第4章 手动缝纫机的主要机构
4.1 针线机构
缝纫机在工作时，为了缝料缝合在一起，机针要做穿刺缝料的运动。根据缝料的不同，机针穿刺缝料的运动有垂直方向、水平方向、直线或曲线。因机针是安装在针杆上的，所以，针杆的运动决定了机针的运动，使针杆运动的机构叫针杆机构。
针杆机构的任务是驱动针杆引导面线穿过缝料，想成面线线环，为缝料线相互交织做准备。
缝纫机的用途不同，其针杆机构的类型亦不相同。大多数的机针是做垂直往复运动的。

图4-1机针的运动形式
4.2挑线机构
在缝纫过程中，向机针和钩线机构传送面线的机构称为挑线机构。该机构作用是；在个运动期（一个工作循环）中，放、收面线和送布牙机构配合，完成一个线迹的最后终结工作。在运动配合关系的上，它从属于针杆机构和钩线机构。
4.1.1挑线机构及其功用
缝纫机在缝纫时形成线迹的过程中，起着输送，回收针线并收紧线迹的作用机构，称挑线机构。
当缝针（机针）下行刺料时，将缝线从其卷装中拉出来，提供线环形成时增多的用线量；
当缝针向上回退时，回收线环形成后多余的用线量，并收紧线迹。
4.1.2挑线机构的类型
挑线机构类型很多，工业缝纫机中中常用的挑线机构可归纳为四类，即凸轮式、连杆式、旋转式、针杆式。
本设计采用的是旋转式。
4.2钩线机构
钩线机构是指在缝纫过程中，钩取面线线环并引导语底线形成交织的机构，该机构在每一个运动周期中起着钩线、分线、过线、脱线及放底线的作用。形成线迹的线环，不但要有刺布机构和挑线机构的协调配合，还要有成缝器的钩线与穿套或嵌套。
旋转钩；钩的尖嘴用来穿过直针线环，将其拉长，扩大以便直针第二次穿刺缝料后穿入而形成单式链式先迹。
钩线机构由旋转钩、送布牙、和机针等组成，他们的协调联动实现布料的缝制动作。

图4—2 线钩运动
钩线机构主要配合机针的运动，二者协调运动才能形成链式线迹。当缝纫机针从上方初始位置带着缝线穿过缝料并降至极限位置时，钩尖顺时针快速退回30度，脱下前一次钩住的线环。当机针回退2.5—3mm时，在机针孔处形成新的环。此刻，针钩逆时针快速前移30度，钩尖钩住线环，机针继续回退，回到初始位置。针尖总是在一定角度范围内如此循环往复，达到钩线的目的。如图4—2所示。

4.3送料机构
送料机构，又称为送布牙机构，缝料输送器等。送料机构的送料方式可以分为2大类；摩擦送料和精确送料。送料方式不同，执行的机构也不同。
送布牙是上表面具有相同高度的锯齿牙的扁平零件，它和压脚配合将缝料移送一个针距，形成一个线迹。不同缝纫机上采用的送布牙是不相同的，在单针平缝机上，送布牙可有一排或三排的牙齿，一般为三排牙齿，后者能防止缝料横向移动，送料稳定，双排牙齿便于缝边线缝，多用在包缝机上。

图4—3下送料
当凸轮以等速顺时针转过角时，从动件件（送布牙）从最远位置回到最低位置。随后在弹簧等力的作用下，凸轮以加速递时针转过角，从动件由最低位置回到原来最高位置完成一个周期行程。

图4-3 凸轮机构

通过简单的凸轮机构来实现送布牙的上下运动从而实现输送布料的功能。同时，此凸轮机构还实现了线勾与缝纫线的配合运动，在一个旋转周期内对送布牙的行程进。旋转周期约为2秒，其中左右运动时间较长且基本上为匀速运动，而上下运动时间短且为加速运动。对送布牙位移进行坐标分析如图4—4和图4—5所示：
左右运动位移坐标分析可得图4—4所示：

图4—4 送布牙左右运动位移
上下运动位移坐标分析可得图4—5所示：

图4--5 送布牙上下运动行程

四杆机构的运动能够最终带动传动杆的运动（图4-6），传动杆的运动带动勾线板的旋转运动。而线勾依附着在勾线板上，当勾线板在一个周期内作来回旋转时，即实现了勾线动作。

图4--6传动杆

对传动杆进行行程图解：

图4—7 传动杆行程图

4.4压送料机构
为了得到连续、平整、针距均的线迹，缝料就必须适时地、有节奏得到进行移动。缝纫机的压送料机构，就是承担使缝料移动以形成理想连续的机构。在缝纫机过程中，该机构起着向前或向后推送缝料以一定针局的作用。
压料和送料是两个单独机构。但是两者必须配合起来才能发挥作用，所以，通常作为一个整体进行综述。可以说，压料是送料的必要条件，没有压料就送不了料，而且，只有压得稳才能送的顺。
本设计采用送布牙送料的机构是摩擦送料的一种。织物位于针下面的一块金属板上，用压脚固定。每次缝合开始时，针穿过织物拉出一个线圈。一个做线圈的装置在针拉出前抓住线圈，该装置与针同步运动。一旦针拉出织物，送布牙装置就会将织物往前拉。
在缝纫机形成线迹的过程中，压料（压脚）机构的主要作用克归纳为如下两点。
防止缝料升浮，保证线迹的形成。当机针和挑线杆向上运动时，压脚将缝料压在针板平面上，这样既可保证线环的稳定性，避免因成缝器钩不住线环而产生“跳针”，又便于挑线杆收紧线迹，避免出现“浮线”。
协助送布机构，保证缝迹的形成。为使送料牙能顺利的移送缝料，在送布牙和份缝料之间应有足够的摩擦力，压脚压力就是产生这个摩擦力的决定因素。由于压脚下压缝料，使缝料与送布牙之间产生较大的摩擦力，致使缝料在送料牙的带动下，周期性地向前移动，最终形成连续的缝迹。
当针再次穿过织物时，新的线圈将直接穿过前一个线圈的中间。做线圈的装置会再次抓住线，围绕下一个线圈做线圈。这样，每个线圈都会把下一个线圈固定到位。
链式缝合的主要优点是可以缝得非常快。但是，它不是特别的结实，如果线的一端松开，可能整个缝纫会全部松脱。大多数缝纫机使用一种更结实的缝线，叫做锁缝。
4.4.1缝纫机的送料方式
将缝料按一定量一定方式移送的机构称为的构建称为缝料输送器，一般由送布牙和压脚组成。有些机种机针或其他构件也参与送布，以满足不同性质的缝料对送布牙机构的要求。缝料输送方式（送布方式）很多，不同机种加工不同缝料要采用不同的送布方式。综合现在缝纫机的送布机，可分为两大类；一是摩擦式（齿式）送布，二是托架或夹板式送布。此小型手动缝纫机的送布方式属于，摩擦式送布[6]。

图4-8送布方式图

图4-9四杆机构简图
4.5四杆机构
本设计采用曲柄摇杆机构，既以最短边的邻边作机架。他的特点是：（1)设计结构简单，易于操作；（2）能达到设计要求。（3）具有急回特性，减小空行程损失。如图4-9.四杆机构的简图。
四杆机构是手动缝纫机的整体框架和动力来源，通过四杆机构的运动来带动销、凸轮机构、线勾等的运动。图4-9是对四杆机构的两个极限位置简单的描述。粗线为上压板处于最高位置时的情况，虚线为上压板压到最低位置的情况。可以依据销的运动轨迹行程来设计四杆机构尺寸。。销在槽内做简单的上下摆动，其位移如图4-9所示的EE=10mm。

第5章 驱动外力的计算
5.1弹簧的劲度系数的计算
根据胡克定律（参考文献[3]））可知：F=Kx
K------弹簧劲度系数
X------弹簧变形量
对弹簧进行测量；

其中，x1为弹簧正常状态下的长度 ；
x2弹簧安装在手动缝纫机中，而缝纫机未工作时的长度；
x3为弹簧正常工作并被压缩至最短时的长度。
总计算公式为 ： ......（5-1）
G-----线材钢性模数;
D-----线径;
Do-----外径;
Dm-----中径;
N------总圈数;
Nc-----有效圈数;
其中，Dm=Do-d
Nc=N-2
本设计所用的弹簧用的材料为琴钢丝其中琴钢丝的线材钢性模数G=800.本设计所用弹簧线径d=1mm，总圈数N=15圈。利用公式计算可得 ：
.....（5-2）
=800/（14513）
=425/m
根据四杆机构的设计可以画出机构简图，如图5—1
画机构简图:

图5-1 机构简图
对此机构进行自由度计算：F=3n-2PL-PH=3X3-2X4-0=1....（5-3）
既此机构只有一个自由度，由于该四杆机构的原动件数与其自由度数相等，故满足机构中各构件间具有确定相对运动的条件。
5.2外作用力的计算
对缝纫机总体结构进行简化，并画简单的数学模型，利用数学关系表示并进行计算用图5-1分析;

图5-2受力分析图
=Kx......（5-4）
=K(x2-x3)
=425(37-22)/1000
=6375N
从图中数学关系可知；F1=F2/COSθ=6.375/(50/60)=7.65N
根据力的平衡及力臂杠杆原理得公式 ： F(68+60)=F160
作用力计算 F=F160/(68+60)
=(17.6560)/(68+60)
=3.58N
所以，确定了外驱动力为3.58N
5.3压板的剪力和弯矩计算
5.3.1下压板的剪力计
上压板为手动缝纫机的主压板，是力的主要承受者。对于上压板材料、形状的设计必须从受力情况进行分析，考虑材料在各段的受载情况。参考小型订书机机架材料，本设计主要板件都采用镀锌板件。镀锌板是指表面镀有一层锌的钢板。镀锌是一种经常采用的经济而有效的防腐方法，全世界锌产量的一半左右均用于此种工艺，具有成本低、附加值高的特点。
根据截面法计算内力的基本步骤[3]“切、代、平”，计算压板的内力的为：
①、首先根据静力平衡方程求支座反力和，为推导计算的一般过程，暂且用和代替。
②、用截面假想沿处把压板切开为左、右两段，如图所示，取左段压板为脱离体，因压板原来处于平衡状态，所以被截取的左段压板也同样保持平衡状态。从图中可看到，左段压板上有一向下的支座反力、向下的已知力作用，要使左段压板不发生竖向移动，则在截面上必定存在一个竖直方向的内力与之平衡；同时，、对截面形心点有一个力矩，会引起左段压板转动，为了使其不发生转动，在截面上必须有一个力偶矩与之平衡，才能保持左段压板的平衡。和即为压板横截面上的内力，其中内力使横截面有被剪开的趋势，称为剪力；力偶矩将使压板发生弯曲变形，称为弯矩。根据公式【4】进行计算：
FA+FB-F=0.............................(5-5)
FB×60-F×(60+68)=0
从上面的分析可知，用截面法将压板切开分成两段，同一截面上的内力，取左段压板为脱离体和取右段压板为脱离体所得结果虽然数值相等，但方向却是相反的，为此根据剪力和弯矩引起压板的变形情况来规定它们的正负号。
其中已知驱动作用力F=3.58N，由静力平衡方程参考文献【4】解得：
FA=-4.05N ；FB=7.63NF ；
代入公式计算得
QA=-4.05N ； FQB-=-4.05N ；
FQB=F=3.58N ；
分析剪力并画图5--4

图5--3上压板受载分析

图5--4 上压板剪力图

图5-- 5上压板弯矩图
5.3.3上压板的弯矩计算
根据作用在压板上的已知载荷，求出静定压板的支座反力以后，压板横截面上的内力可利用前面讲过的“截面法”来求解，如图所示简支压板在外力作用下处于平衡状态，现在讨论距支座距离为的截面上的内力。
（1）计算各段弯矩力；
（2）画弯矩图，如图5--6；

MA=0
MB=-2F=-2×6.55=-13.1N
MC=0

图5—6 U形截面
（3）确定截面的形心位置。选参考轴为x轴，z轴为对称轴，将图形分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个矩形。
则 ;
;
;
;
;
（4）计算三矩形截面对x1轴的惯性矩。根据平移轴定理
；

（5） 求最大弯矩。作梁的正应力强度计算。根据图5-3上压板受载分析与图5-5弯矩图可知上压板在B点处产生最大弯矩，

通过参考文献[8] 查得镀锌板许应力约为214MPa
0.0053MPa214MPa
即满足
说明截面是安全的。上压板的设计符合设计。

第6章 手动缝纫机的使用说明
6.1使用方法
持机：用右手四指托住机座，大拇指自然地放在机身上盖顶端，平稳地持住整机。如图（1）所示。

图1 图2

穿线：如图（2），将线轴上的线轻轻拉出。穿过引线图A，然后引入夹线调节片B.再穿过引线圈。C.引过的线头暂放在机针旁边，另将穿线器从机针前面（向机身结合部）穿过机针孔，再将线头引入穿线器小孔中，退出穿线器拉出头线约2-3公分压线板压住即可待用（见图2）
放布：用右手食指抬起压板，将准备好待缝的织物（厚度不超过0.8毫米）平整地放入压板下，轻轻放回压板压住织物；如图（3）

图3 图4

缝纫操作:用左手持织物，右手大拇指轻轻地迅速下压上盖顶端压到底后，大拇指再下压，如此反复，送布机构自动将被缝物向左送出。持机右手逐渐右移，左手持布配合缝纫节奏轻轻地将被缝物向左方移动，直至缝纫结束。如图（4）

缝纫结束，用剪刀剪断线头，轻轻拉起压板取出织物。从被缝织物反面，拉出最后的一节线头，使它穿进旁边的一节线圈内拉紧并打一个结，针脚就牢固了；
缝纫结束时切勿以硬拉织物方式来拉断线头，以免拉坏机针、针脚；
本机能自动进布和调节针脚间的松紧，但要注意下列几点很有必要：A． 针脚太紧如图A，将压力螺母稍向逆时针调；B．针脚太松如图B，将压力螺母稍向顺时针调；所示，系正确的针脚松紧。如需针脚大些，左手拉布可稍快些。如需针脚密一些，左手拉布可稍慢一些；
换线团；如换用大线团，可将备用的接长杆与线筒轴连接，套入大线团。把备用的塑料帽置于杆之末端固定大线团，然后重新穿线，调整线的松紧后进行缝制，；使用50#-90#棉线或合成线效果最好；
换针：松开固定螺丝，取出断针。所示装上新针，注意要将针的平整面对正固定螺丝，不可装反。针型DHK-14【6】。

结语
自此，一个多月的毕业设计马上结束了，通过对手动缝纫机这一毕业设计的完成，
让我对手动缝纫机有了全面的了解，同时在设计当中通过广泛涉猎，对于家用缝纫机的发展史和一些相关结构性能也有了初步的了解。虽然手动缝纫机在很早以前就已经出现并已上市，但它的结构和性能还不是很完善。在材料上，市场上现在是以低廉为主，质量自然也没有那么好。这样一个很好的产品被廉价产品所束缚。从人性化设计作为手动缝纫机设计的出发点，结构作为它的立足点，相信手动缝纫机会越来越运用于我们的生活当中。
将理论联系实际，运用综合的各种能力解决实际问题。毕业设计虽然辛苦，但付出了总会有收获。本次毕业设计是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，相信这对我未来的学习和工作有很大的帮助。在这次论文写作过程中，同学之间互相帮助，共同商量相关专业问题，这种交流对于即将毕业的我们来说是一次很有意义的经历，为我们将来在工作上的团队合作奠定了坚实的基础。
感谢我的指导老师的悉心指导和关怀，使我能够不断的完善自己，最终顺利地完成了论文。在我的学业和论文的研究中，无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学的态度、渊博的知识、无私奉献的精神是我深受启迪。从我的毕业指导老师的身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此，我要想我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。

参考文献
[1] 孔令榜.李勇主编，服装设备使用与维修（第三版），中国轻工业出版社
[2] 刘杨.王洪主编，机械设计基础，清华大学出版社；北京交通大学出版社 [3] 赵大兴主编，工程制图（第二版），高等教育出版社
[4] 张秉荣主编，工程力学，机械工业版社
[5] 宋哲主编，服装机械（第三版），中国纺织出版社
[6] 王文博主编, 缝纫机原理快速入门，化学工业出版社
[7] 王文博主编,服装机械设备使用维修手册 ,机械工业出版社
[8] 李士军主编, 机械维护修理与安装,化学工业出版社

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