绣花机针杆与压脚联合驱动机构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了绣花机针杆与压脚联合驱动机构。现有绣花机的压脚驱动滑块与压脚接触时很难避免冲击。本实用新型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；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；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；凸轮固接在主轴上，滚子与凸轮构成凸轮副；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；第二滑块与压脚固接。本实用新型可实现压脚与压脚驱动块接触时无冲击，在压脚下落过程中实现平稳过渡。
【专利说明】
绣花机针杆与压脚联合驱动机构
技术领域
[0001] 本实用新型属于机械技术领域，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。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 本实用新型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，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。
[0005] 为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0006] 本实用新型包括非圆齿轮-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。
[0007] 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。
[0008] 本实用新型具有的有益效果是：
[0009] 1、本实用新型通过非圆齿轮的啮合传动，使主轴的匀速转动经过非圆齿轮副和曲 柄滑块的传动，带动滑块变速往复运动。使得滑块能实现预先设计的速度特性曲线运动。
[0010] 2、满足预先设计的优点就是在压脚驱动块与压脚接触之后运动速度与针杆的运 动速度相同，而使通过弹簧连接在针杆上的压脚的冲击减小，并有一个平稳的过度时期，使 机构运动过程中的振动与冲击减到最小。
【附图说明】
[0011] 图1是本实用新型机构的原理示意图；
[0012] 图2是通过实例计算求得的第一滑块的理想速度特性与压脚驱动块速度特性曲线 对比图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
[0014] 如图1所示，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14和压脚驱动机构;非圆齿轮-曲柄滑块针杆驱动机构包括主动非圆齿轮1、主轴 2、从动非圆齿轮3、从动轴4、第一连杆6和第一滑块7;主轴2与从动轴4均通过轴承支承在机 架8上;主动非圆齿轮1固接在主轴2上，并与固接在从动轴4上的从动非圆齿轮3啮合;第一 连杆6的一端与从动非圆齿轮3在铰接点处通过铰链5铰接，另一端与第一滑块7铰接;第一 滑块7与机架的竖直滑轨构成滑动副，并与固接在针杆14上的死点块固接;从动非圆齿轮3 转动中心到竖直滑轨的距离为5mm。压脚驱动机构包括凸轮9、滚子10、三眼连杆11、第二连 杆12、压脚驱动块13、弹簧15和第二滑块16;凸轮9固接在主轴2上，滚子10与凸轮构成凸轮 畐IJ;三眼连杆11的三个端部分别与滚子10、机架8和第二连杆12的一端铰接;第二连杆12的 另一端与压脚驱动块13铰接;针杆14竖直设置，弹簧15套置在针杆上;第二滑块16与针杆构 成滑动副，并通过弹簧15连接;第二滑块16与压脚固接。
[0015]该绣花机针杆与压脚联合驱动机构的工作原理：
[0016]主轴2与电机连接，驱动非圆齿轮-曲柄滑块针杆驱动机构和压脚驱动机构。非圆 齿轮-曲柄滑块针杆驱动机构中，主轴2带动主动非圆齿轮匀速转动;主动非圆齿轮1带动从 动非圆齿轮3转动，从动非圆齿轮通过第一连杆6带动第一滑块7上下往复运动。压脚驱动机 构中，凸轮由主轴2驱动，所以凸轮9的转动与非圆齿轮1同步，凸轮9与滚子10接触，滚子铰 接在三眼连杆11上，所以凸轮9转动带动三眼连杆11的转动，三眼连杆11带动第二连杆12运 动;第二连杆12带动压脚驱动块13上下往复运动。针杆14通过死点块与第一滑块7固接，保 持一致的运动。而第二滑块16在与压脚驱动块13接触之前是与针杆14 一同运动的，接触之 后弹簧15压缩，第二滑块16与压脚驱动块13-同运动。第一滑块7的运动是配合压脚驱动机 构进行运动的。
[0017]该绣花机针杆与压脚联合驱动机构的设计方法:分析压脚驱动机构的运动特性； 通过压脚驱动机构的运动分析得到第一滑块7的理想速度曲线;通过第一滑块7的理想速度 曲线计算出非圆齿轮副的节曲线，从而设计出两个非圆齿轮。
[0018]非圆齿轮节曲线的设计是根据第一滑块7的运动特性来决定的，而第一滑块7的设 计要求是使压脚和针杆都能平稳运动并满足刺布的需求。压脚驱动机构带动压脚驱动块13 上下滑动，在从最高点向下运动开始一段时间内是第二滑块16与针杆14一同运动的，也就 表示这个过程中第二滑块16与第一滑块7的运动保持一致，而在运动过一段时间之后压脚 驱动块13与第二滑块16相接触，为了使接触时压脚驱动块13与第二滑块16不产生冲击，实 现平稳的过渡，又保证不改变压脚驱动块13的运动特性的情况下，需对第一滑块7的运动特 性进行设计计算。结合针杆的刺布要求与压脚驱动块13的速度，需保证主轴2转角为科pl (图 2中III位置对应的角度)时压脚驱动块13与第二滑块16接触，然后设计第一滑块7的速度， 使与第一滑块7保持一致运动的第二滑块16在主轴2转角为9V时的速度与压脚驱动块13的 速度相同，从而不产生碰撞，并且在主轴2从科pi开始再转过30°的范围内，第一滑块7与压脚 驱动块13速度相同，实现平稳过渡。由上述分析可得:第一滑块7的速度曲线中在主轴2转角 为仏1至約 pl+30°范围内对应的速度已确定，而且压脚驱动块13与第二滑块16接触时第一 滑块7的位置根据弹簧15的长度可确定，第一滑块7处在最高点的位置和对应的主轴2转角、 第一滑块7处在最低点的位置和对应的主轴2转角根据绣花机尺寸给定。如图2所示，主轴输 入的转速为600rpm时，实线表示第一滑块7的速度随主轴转动的变化图线，而虚线表示压脚 驱动块13随主轴转动的变化图线，其中m~IV段为第一滑块7与压脚驱动块13的速度相同 段，n~m段为从最高点到压脚驱动块13与第二滑块16开始接触点的速度变化曲线，IV~ v段为继续向下到最低点的过程，而v~VI段和I~n段拼接起来就是从最低点到最高点 的速度曲线。第一滑块7在I~n段、n~m段、iv~v和v~vi段的速度曲线分别由满足对 应曲线段端点条件的多项式函数确定。
[0019]在得到第一滑块7的理想速度曲线后，可以通过反求确定非圆齿轮副的传动比，从 而计算非圆齿轮副的节曲线。根据第一滑块7的理想速度曲线、压脚驱动块13与第二滑块16 的接触位置确定第一滑块7在主轴转过角度％后所处的位置，第一滑块7的位置与主轴转角 的的具体函数关系可由图2所示的第一滑块7的速度曲线方程积分得到，由此可解得从动非 圆齿轮的转角关于主轴转角科（即主动非圆齿轮转角）的函数表达式，进而计算出非圆齿轮 副的传动比、主动非圆齿轮对应主轴转角的向径和从动非圆齿轮对应转角的向径，进而求 得非圆齿轮副的节曲线方程。
【主权项】
1. 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，其特征在于: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。2. 根据权利要求1所述的绣花机针杆与压脚联合驱动机构，其特征在于: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5_。
【文档编号】D05C9/20GK205474374SQ201620022712
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】沈俊, 孙良, 张国凤, 武传宇
【申请人】浙江理工大学