Выше были разработаны алгоритмы и программное обеспечение для кинематического анализа отдельных структурных групп Ассура, входящих в состав реечных механизмов транспортирования ткани. Как правило, в этих механизмах можно выделить узлы:
- горизонтальных перемещений рейки;
- вертикальных перемещений рейки;
- рейки.
Каждый из этих узлов может быть представлен в виде кинематической цепи, состоящей из одной и более структурных групп Ассура, соединенных между собой последовательно.
Чтобы произвести кинематический анализ произвольного реечного транспортирующего механизма на ЭВМ с использованием разработанных выше подпрограмм кинематического анализа отдельных структурных групп Ассура, необходимо объединить указанные подпрограммы в единой программе – головном модуле. Головной модуль должен выполнять следующие задачи: ввод необходимых для кинематического анализа механизма исходных данных, кинематический анализ механизма, вывод результатов счета. Исходными данными для кинематического анализа механизма являются его структурная схема, геометрические размеры звеньев и координаты неподвижных опор. Кинематический анализ производится головным модулем путем вызова на выполнение подпрограмм анализа отдельных структурных групп Ассура в установленной пользователем согласно структурной схеме анализируемого механизма последовательности. Вывод данных, полученных в результате анализа, как правило, удобнее всего производить в форме таблиц и графиков.
Основной и наиболее ответственной частью головного модуля является непосредственно кинематический анализ механизма. Для разработки указанного алгоритма необходимо установить последовательность кинематического анализа групп Ассура, входящих в структурную схему транспортирующего механизма. Алгоритм кинематического анализа всего механизма, можно составить путем последовательного анализа кинематических цепей узлов: горизонтальных перемещений, вертикальных перемещений, узла рейки. Структура такого алгоритма представлена на рис. 1.3.13. Согласно данному алгоритму кинематический анализ каждой из указанных кинематических цепей узла должен представлять собой последовательный анализ отдельных структурных групп Ассура, входящих в эту цепь, в порядке их присоединения друг к другу.
Для обеспечения понимания структуры головного модуля алгоритма кинематического анализа реечного транспортирующего механизма рассмотрим его на конкретном примере. Рассмотрим алгоритм кинематического анализа механизма транспортирования ткани швейной машины 2222 кл. (см. рис. 1.3.14). На основании анализа структурной схемы этого механизма в нем можно выделить кинематические цепи узлов: подачи - O1ABO2, подъема – O1DEO3 и рейки (рычаг CF и ползун F). Разобьем указанные кинематические цепи на структурные группы Ассура. Кинематическая цепь узла подачи (O1ABO2) состоит из кривошипа O1A с присоединенной к нему структурной группой первой модификации ABO2. Кинематическая цепь узла подъема (O1DEO3) состоит из кривошипа O1D с присоединенной к нему структурной группой первой модификации DEO3. Узел рейки представляет собой структурную группу третьей модификации (шатун CF и ползун F). Согласно описанной выше общей структуре, блок-схема алгоритма кинематического анализа рассматриваемого механизма транспортирования может иметь вид, представленный на рис. 1.3.15. Данный алгоритм предполагает использование подпрограмм кинематического анализа: кривошипа (блоки 4, 7), структурной группы первой модификации (блоки 5, 8), звена (блоки 6, 9, 11), структурной группы третьей модификации (Алгоритм анализа структурной группы третьей модификации может быть составлен по аналогии с алгоритмами анализа структурных групп первой или второй модификаций) (блок 10), определения шага транспортирования (блок 12).
Аналогичным образом может быть построен алгоритм головного модуля программы кинематического анализа других механизмов транспортирования, имеющих схожую структуру. Однако ряд механизмов транспортирования ткани в составе узла горизонтальных перемещений рейки содержат узел регулирования шага транспортирования, позволяющий изменять направление подачи материала на ходу машины. При составлении алгоритма кинематического анализа подобных механизмов целесообразно узел регулирования шага транспортирования рассматривать как отдельную кинематическую цепь.
Рассмотрим, например, механизм транспортирования ткани швейной машины 1022 кл. (см. рис. 1.3.16). Структура узлов вертикальных перемещений и рейки в данном механизме аналогична рассмотренному выше механизму 2222 кл. Однако в рассматриваемом механизме предусмотрен узел регулирования шага транспортирования и направления подачи. Выделим узел регулирования в отдельную кинематическую цепь. Тогда узел горизонтальных перемещений рейки можно представить в виде кинематической цепи состоящей из кривошипа O1A с последовательно присоединенными к нему двумя структурными группами первой модификации ABG и BLO2. Узел регулирования шага транспортирования может быть представлен в виде кинематической цепи состоящей из рычага-регулятора O5P с присоединенной к нему в шарнире H структурной группой первой модификации HGO4. Блок-схема алгоритма кинематического анализа данного механизма может иметь вид, представленный на рис. 1.3.17. Данный алгоритм предполагает использование подпрограмм кинематического анализа: кривошипа (блоки 6, 10), структурной группы первой модификации (блоки 5, 7, 8, 11), третьей модификации (блок 13), анализа звена (блоки 9, 12, 14), определения шага транспортирования (блок 15). С необходимыми поправками на тип структурных групп рассмотренный алгоритм может быть использован при разработке головного модуля программ кинематического анализа других транспортирующих механизмов со схожей структурой, например, механизмов транспортирования швейных машин 97 кл.
Последовательность кинематического анализа узлов горизонтальных и вертикальных перемещений рейки при анализе механизмов рассмотренных типов не имеет значения, т.е. можно произвести сначала кинематический анализ узла горизонтальных перемещений рейки, потом узла вертикальных перемещений, а можно и наоборот. Анализ же кинематической цепи узла рейки не может быть произведен без анализа узлов горизонтальных и вертикальных перемещений. Если в транспортирующем механизме рейка располагается непосредственно на узле вертикальных перемещений последовательность анализа узлов вертикальных и горизонтальных перемещений имеет существенное значение.
Например, в механизме транспортирования ткани швейной машины 66 кл. (см. рис. 1.3.20) кинематическая цепь узла горизонтальных перемещений рейки состоит из кривошипа O1A и присоединенной к нему структурной группой первой модификации ABO2. Узел вертикальных перемещений рейки может быть представлен в виде кинематической цепи, состоящей из кривошипа O3D и структурной группы первой модификации DEC, причем на звене EC этой группы расположена рейка Q. Последовательность кинематического анализа данного механизма должна быть такой. Вначале производится анализ кинематической цепи узла горизонтальных перемещений. Затем анализ кинематической цепи узла вертикальных перемещений. Указанная последовательность объясняется тем, что для проведения кинематического анализа узла вертикальных перемещений рейки необходимо знать функцию положения, первую и вторую передаточные функции координат шарнира C структурной группы DEC, которые не могут быть определены без предварительного анализа узла горизонтальных перемещений. Блок-схема алгоритма кинематического анализа рассматриваемого механизма представлена на рис. 1.3.21. Данный алгоритм предполагает использование подпрограмм кинематического анализа: кривошипа (блоки 4, 7), структурной группы первой модификации (блоки 5, 8), анализа звена (блоки 6, 9), определения шага транспортирования (блок 11).
Дифференциальные реечные механизмы транспортирования ткани характеризуются тем, что привод основной и дополнительной реек осуществляется разными кинематическими цепями. При составлении алгоритма кинематического анализа указанных механизмов возможны два способа. Первый способ состоит в том, чтобы дифференциальный механизм транспортирования ткани условно разбить на два механизма транспортирования соответственно основной и дополнительной реек. В каждом из этих механизмов можно выделить узлы горизонтальных, вертикальных перемещений, рейки, регулирования шага транспортирования. По аналогии с рассмотренными выше алгоритмами анализа однореечных механизмов в этом случае следует составить два алгоритма кинематического анализа механизмов транспортирования соответственно основной и дополнительной реек. Рассмотренный способ можно применить, например, для составления алгоритма кинематического анализа механизма транспортирования ткани швейной машины 208 кл. (см. рис. 1.3.20). Данный механизм транспортирования может быть разбит на механизмы транспортирования: основной (см. рис. 1.3.20,а) и дополнительной реек (см. рис. 1.3.20,б). Разбивая указанные механизмы на кинематические цепи, отметим, что привод вала подачи O2 в рассматриваемом механизме одинаков как для основной, так и для дополнительной реек и может быть представлен в виде кинематической цепи состоящей из кривошипа O1A и структурной группы первой модификации ABO2. Алгоритм анализа всего дифференциального транспортирующего механизма представлен на рис. 1.3.21. Данный алгоритм предполагает использование подпрограмм кинематического анализа: кривошипа (блок 4), структурной группы первой модификации (блок 5), анализа звена (блоки 6, 8, 12), структурной группы второй модификации (блок 10), трехповодковой структурной группы (блоки 7, 11), определения шага транспортирования Т1 и Т2 соответственно основной Q и дополнительной N реек (блоки 13, 14). Вычисления по данному алгоритму завершаются определением степени дифференцирования подачи m=Т2/Т1 (см. блок 15).
Второй способ составления алгоритма кинематического анализа дифференциальных реечных механизмов транспортирования наиболее применим для механизмов, в которых рычаг дополнительной рейки совершает движения в направляющих основной рейки (см. механизм транспортирования на рис. 1.3.22,). В подобных механизмах привод вертикальных перемещений основной и дополнительной реек, как правило, одинаков. При составлении алгоритма кинематического анализа из состава всего дифференциального механизма необходимо выделить механизм основной рейки. Разбив выделенный механизм на кинематические цепи привода горизонтальных и вертикальных перемещений, составить алгоритм его кинематического анализа. После этого выделить кинематическую цепь привода дополнительной рейки и добавить алгоритм кинематического анализа этой цепи к алгоритму кинематического анализа механизма основной рейки. Составленный таким образом алгоритм кинематического анализа дифференциального механизма транспортирования ткани швейной машины 876 кл. представлен на рис.1.3.23. В рассматриваемом механизме привод основной рейки Q (см. рис. 1.3.22) может быть разбит на кинематическую цепь горизонтальных перемещений (кривошип O1D и структурная группа первой модификации DEO2) и кинематическую цепь вертикальных перемещений (кривошип O1A и структурная группа первой модификации ABC). Кинематическая цепь дополнительной рейки N может быть представлена в виде двух последовательно присоединенных структурных групп второй модификации LF и FKM. Положение шарнира L структурной группы LF определяется углом наклона b рычага O3S регулирования степени дифференцирования подачи m. Алгоритм кинематического анализа данного механизма (см. рис. 1.3.23) предполагает использование подпрограмм кинематического анализа: кривошипа (блок 4), структурной группы первой модификации (блоки 5, 7), анализа звена (блоки 6, 8, 12), структурной группы второй модификации (блоки 10, 11), определения шага транспортирования Т1 и Т2 соответственно основной Q и дополнительной N реек (блоки 13, 14). В конце счета определяется степень дифференцирования подачи m (см. блок 15).
2. Алгоритм исследования кинематики нижней рейки машины 131-42+3 класса
2.1 Конструкционная схема механизма транспортирования ткани машины 131-42+3 класса
Машины этого ряда предназначены для выполнения стачивающих операций однолинейной строчкой, образованной стежками типа 301, при изготовлении одежды из легких, средних и среднетяжелых тканей. Разработчик и изготовитель машин — завод «Легмаш» (г. Орша) производственного объединения «Промшвеймаш».
В состав ряда входят неавтоматизированные и автоматизированные швейные машины с различными механизмами продвижения материала общего назначения, а также специализированные машины, имеющие различную технологическую оснастку.
Перспективный ряд, разработанный ВНИИЛтекмаш, ЦНИИШП и объединением «Промшвеймаш», насчитывает более семидесяти классов машин. В настоящее время разработаны и рекомендованы к серийному производству тридцать классов машин. В основу ряда положен блочно-модульный принцип создания машин.
В машинах ряда используются четыре унифицированные между собой швейные головки, отличающиеся способом и, соответственно, механизмом продвижения материала: одной нижней рейкой, двумя нижними рейками (горизонтальный дифференциал) , нижней рейкой и отклоняющейся иглой, нижней и верхней рейками (вертикальный дифференциал). Машины в зависимости от толщины прошиваемых материалов (3; 5 и 7 мм) имеют модификации, отличающиеся высотой подъема прижимной лапки (6; 8 и 10 мм) и ходом иглы (29; 32 и 35 мм), а также толщиной (номерами) применяемых игл (№ 75—90, 100—11О и 120—150 соответственно). Некоторые машины имеют встроенный механизм обрезки материала.
Неавтоматизированные машины оснащаются традиционным фрикционным приводом, поэтому оператор в процессе работы затрачивает много времени и усилий на выполнение таких операций, как повернуть шкив машины до нужного положения иглы (верхнего — при укладывании и съеме изделия, нижнего — при повороте изделия для выполнения строчки сложной конфигурации); поднять и опустить лапку, обрезать нитки; выполнить закрепку в начале и конце строчки. Кроме того, при выполнении технологической операции и в процессе ее освоения требуется различная скорость работы машины.
При мелкосерийном производстве этих операций немного, при массовом же производстве они становятся монотонными и в значительной мере утомляют оператора. Поэтому в рамках этого ряда разработано уже пятнадцать классов автоматизированных машин, обеспечивающих автоматическое выполнение некоторых операций (останов иглы в заданном, верхнем или нижнем, положении; подъем и опускание лапки; обрезка игольной и челночной ниток; устойчивая работа машины на нескольких скоростях; выполнение закрепки в начале и конце строчки). Предусмотрено два варранта исполнения машин: без закрепки и с закрепкой в начале и конце строчки.
Использование средств автоматизации позволяет поднять производительность труда на операции от 10 до 25% (в зависимости от ее содержания) и значительно улучшить условия труда. Дальнейшее развитие машин этого ряда пойдет по пути создания различных сочетаний модулей (швейной головки и средств автоматизации) и технологической оснастки.
Создание широкой номенклатуры оборудования требует его четкой классификации и обозначения. Существующее обозначение швейного оборудования, как правило, не несет смысловой информации, а представляет собой цифры (класс), отражающие хронологию выпуска машин.
Для машин этого ряда использованы обозначения в соответствии со смысловой классификацией. Основой классификации является назначение оборудования, которое для швейных машин определяется классом выполняемого стежка. По международной классификации все стежки делятся на шесть классов: 100—однониточные цепные; 200—ручные и им аналогичные; 300 — челночные; 400 — цепные двухниточные; 500 _ обметочные; 600 — плоские.
Обозначение оборудования строится по иерархическому принципу и включает в себя обозначения ряда, модификации, средств автоматизации, технологической и организационной оснастки Так как организационная оснастка сейчас находится в стадии разработки и ей еще не установлены обозначения, обозначения машин применительно к рассматриваемому ряду состоят из четырех групп:
Х1 Х2 X3—X4 X5 X6 + У + Z.
Первая группа обозначает ряд машины и состоит из трех разрядов:
первый (Х1) определяет последовательность совершенствования или развития ряда; второй (Х2) —класс стежка; третий (Хз) — особенности данного ряда (например, расположение оси челнока, особенности обрабатываемого материала, скоростные возможности машин и т. п.).
Вторая группа характеризует конкретную машину (модификацию)ряда: разряд X4 показывает способ или тип продвижения материала в машине; разряд Х5, характеризует толщину пакета обрабатываемого материала; разряд Х6 указывает на наличие встроенных дополнительных устройств, расширяющих технологические возможности машин. Разряд Х6 для машин челночного стежка не используется, он предназначен для машин цепного и стачивающе-обметочного стежков.
Третья группа (У) обозначает комплект средств автоматизации, а четвертая (Z) — комплект технологической оснастки, специализирующей машину на выполнение конкретной операции.
Для КУР-31 разряды принимают следующие значения:
X1=0 (исходный ряд—не ставится, по мере совершенствования ряда может иметь последовательные значения 1, 2, 3,...);
Х2=3 (машины челночного стежка);
Х3=1 (первый конструктивный ряд машин одноигольных челночного стежка, имеющих горизонтальную ось вращения челнока и предназначенных для пошива легких, средних и средне-тяжелых материалов, максимальная частота вращения главного вала до 6000 об. в мин.1);
Х4=1, 2, 3, 4 (продвижение материала соответственно одной нижней рейкой, двумя нижними рейками, рейкой и иглой, нижней и верхней рейками);
Х5=1, 2, 3 (толщина обрабатываемого пакета до 3; 5 и 7 мм);
Х6=1 (наличие механизма ножей для обрезки края материала);
У = 1 ... 299 (1...49—отсутствие средств автоматизация, фрикционный привод; 50 ...99 — автоматический останов машины в заданном положении, подъем и опускание лапки и обрезка ниток; 100 ,..149—то же, что и 50... 99, и автоматическое выполнение закрепки в начале и конце строчки; свыше 150—то же, что и 100 ...149, и программное выполнение сложной строчки; при обозначениях наборов более 50 на машинах устанавливается регулируемый привод);
Z=300 ...699 (301 — изготовление отделочных складок на мужских сорочках, 302 — обработка пояса женского плаща, 303—притачивание манжет к рукавам мужской сорочки).
Для продвижения труднотранспортируемых материалов, в первую очередь с малым коэффициентом трения, требуется более четкая фиксация их слоев в процессе продвижения. Для пошива таких материалов используются машины (классы 31-41+3, 31-42+3, 31-43+3), в которых материал в процессе продвижения зажимается между нижней и верхней рейками (вертикальный дифференциал).
Нижняя рейка Q2 (рис.2.1) получает движение по эллипсообразной траектории от механизма традиционной структуры, используемого в базовой машине. На распределительном валу О2, получающего вращение от главного вала О7 с помощью зубчато-ременной передачи, установлены два эксцентрика — 27 и 28. От эксцентрика 27 с помощью звеньев 23, 24, 25 и 26 сообщаются колебательные движения коромыслу 21, а следовательно, и валу О5 продвижения. Коромысло 22 передает эти движения державке 33, обеспечивая горизонтальные перемещения рейке Q2 на длину стежка, которая зависит от положения подвижной опоры O6. Эксцентрик 28 с помощью звеньев 29,30,31,32 и вала O8 обеспечивает перемещение рейки Q2 по вертикали.
Верхняя рейка Q1 также движется по эллипсообразной траектории. Движения по горизонтали нижней Q2 и верхней Q1 реек должны быть синхронными. Это обеспечивается тем, что кинематическая цепь горизонтального перемещения верхней рейки Q1 получает движение от вала О5 продвижения нижней рейки Q2. На валу О5 установлено коромысло 21, которое с помощью звеньев 20, 19, 18, 17, 11 и валов O4 и О3 обеспечивает горизонтальные перемещения державке 9 с закрепленной на ней рейкой Q1.
Державка 9 с одной стороны шарнирно связана с подвеской 6, а с другой имеет кронштейн 4, передающий движение с помощью ползуна 7 и кулисы 8 на горизонтальное плечо рычага 5. Подвеска 6 шарнирно соединена с кронштейном 3 штанги 2, несущей на себе лапку 38.
Вертикальное плечо рычага 5 через кулисное звено 13, а также через звенья 12, 14, 15 и ось O1 связано с установленным на главном валу О2 эксцентриком 16. Таким образом, за один оборот главного вала О7 рычаг 5 совершает возвратное движение по вертикали. Пружина 35 обеспечивает прижатие к материалу соответственно верхней рейки Q1 или лапки 38.
При работе такого механизма могут иметь место два режима продвижения материала. При пошиве тонких материалов лапка 38 постоянно прижимает материал к игольной пластине P (см. рис. 2.2), а рейки Q1 и Q2 при их сближении имеют между собой зазор, величина которого достаточна для надежного захвата материала М и перемещения его относительно лапки.
При пошиве толстых, а особенно рыхлых материалов, необходима более четкая фиксация материала. Для этого траекторию верхней рейки Q1 (см. штрихпунктирные линии) опускают ниже игольной пластины P. Тогда после соприкосновения рейки Q1 с материалом рычаг 5 (см. рис 2.1), продолжая поворот по часовой стрелке, поднимает через кронштейн 3 штангу 1 и закрепленную на ней лапку 38. Продвижение материала М (см. рис. 2.2) производится рейками Q1 и Q2 при поднятой лапке Л. При подъеме рейки Q1 лапка Л опускается на материал и фиксирует его на игольной пластине. Такой режим в производственном обиходе называется «переплясом».
Конструктивно механизм верхней рейки выполнен путем установки дополнительных звеньев как внутри рукава машины, так и на его тыльной стороне. В рукаве машины дополнительно установлены валы 14 (рис. 2.3) и 23, а на приливах тыльной стороны рукава машины — оси 7 и 8. На штанге 50 винтом 49 закреплена лапка 46. Сквозь штангу пропущен шток 11, через палец 2 опирающийся на державку 51. На державке закреплена верхняя рейка 47, взаимодействующая при продвижении материала с нижней рейкой 48. Державка 51 подвеской 52 шарнирно соединена с кронштейном штанги 50. На штангу 50 сверху действует пластинчатая пружина 20, а на шток 11 — аналогичная пружина 15.
Для перемещения державки 51 с верхней рейкой 47 по горизонтали предусмотрен специальный механизм, аналогичный
механизму горизонтального перемещения нижней рейки 48. На распределительном валу 41 установлен эксцентрик 39, от которого с помощью шатуна 40 и звена 42 регулятора сообщаются колебательные движения коромыслу 43 и валу 54, расположенному внутри вала продвижения 53. Коромысло 43 шатуном 38 связано с коромыслом 24, закрепленным с помощью клеммы на валу 14. На передней части вала также клеммой закреплено коромысло 13 через тягу 12, сообщающее колебательные движения оси 8 коромыслу 4. От коромысла 4 через звено 1 получает движение по горизонтали державка 51 с верхней рейкой 47.
На главном валу 21 установлен эксцентрик 17, который с помощью шатуна 19, коромысла 22, вала 23, коромысла 10, шатуна 9, оси 7, коромысла 6 и шатуна 5 сообщает колебательные движения угловому рычагу 3, горизонтальное плечо которого поднимает и опускает державку 51 с верхней рейкой 47. Таким образом, верхняя рейка 47 совершает движение по эллипсообразной траектории.
Стойки 45 и 44 механизмов регулировки горизонтального перемещения нижней 48 и верхней 47 реек установлены на телескопических (друг в друге) валах. На правых концах валов установлены коромысла 36 и 34, связанные через тяги 33 и 32 с рычагами регулятора длины стежка. Установленные на коромыслах ролики 35 и 37 опираются на толкатели, установленные под крышкой стола машины.
Величины перемещения нижней и верхней реек могут регулироваться независимо с помощью гаек 30, 29 и шкалы 28. Нажимом на рукоятку 27 обеспечивается реверс. Нижнее крайнее положение рукоятки 27 обеспечивается упором 31, устанавливаемым рамкой 25 с помощью гайки 26.
Регулировка усилия зажатия материала между рейками в процессе продвижения обеспечивается винтом 16, а усилие прижатия материала к игольной пластине винтом 18.
2.2. Алгоритм кинематического анализа движения нижней рейки механизма транспортирования ткани швейной машины 131-42+3 класса.
Рассмотрим задачу кинематического анализа механизма привода нижней рейки швейной машины 131-42+3 класса. На рис. 2.4 представлена структурная схема механизма привода нижней рейки швейной машины.
Разобьём механизм на кинематические цепи подачи, подъёма и узел рейки. На рисунке 2.4 приведены кинематические схемы указаных узлов.
Введём неподвижную систему координат O1 X Y, центр которой связан с осью вращения O1.
Обозначим 
как обобщённая координата механизма.
( = * t; = const).
С каждым звеном механизма свяжем подвижную систему координат.
Для узла подачи обозначим 
, , , , - как угловые координаты поворота звеньев 2, 3, 4, 5, 6 соответственно, а 
угловая координата поворота звена 5.
Для узла подъёма обозначим , - как угловые координаты поворота звеньев 7, 8 соответственно Для узла рейки обозначим , - как угловые координаты поворота звеньев 9, 10 соответственно.
В ходе кинематического анализа указанных кинематических цепей необходимо определить угол координаты , i= 1…2 
, определить координаты x , y , x ,y , x , y точек E, M и Q соответственно в системе координат O1XY. Обобщённая координата изменяется в пределах от 0 до 2 … , поэтому , i= 1…2 , x , y , x , y , x , y . являются функциями угла . Также необходимо определить скорости и ускорения (первую и вторую передаточные функции указанных координат).
Для определения указанных величин разобьём кинематические цепи подачи, подъёма и рейки на структурные группы Ассура.
Кинематический центр подачи представляет собой кривошип O1A, к которому присоединена структурная группа ABD (см. рисунок 2.5). К структурной группе ABD присоединена группа BCO3. Угол задан (параметр регулирования шага транспортирования), поэтому координаты точки B известны.
Узел подъёма рейки также разобьём на структурные группы. Он состоит из кривошипа O1F и структурной группы FKO4 (см. рис. 2.6). Узел рейки представляет собой структурную группу ENM (см. рис. 2.7).
Как следует из проведённого анализа структуры механизма, механизм имеет кривошипы O1A и O1F., 4 структурных группы первой модификации:ABD, BCO3, FKO4, ENM.
Блок-схемы алгоритмов кинематического анализа указанных структурных групп приведены в п.п. 1.3.1, 1.3.2 и 1.3.3. Математические модели для определения этих параметров приведены в [88]. Воспользовавшись результатами указанной работы приведём алгоритм кинематического анализа механизма привода нижней рейки. Блок- схема указанного алгоритма приведена на рисунке 2.8.
Согласно приведённому алгоритму в блоке 2 происходит ввод исходных данных. С блока 3 начинается цикл, в котором изменяется обобщённая координата от 0 до 2… . В цикле в блоках 4,5.6.7.8 производится кинематический анализ узла горизонтальных перемещений рейки. В блоках 9,10.11 производится кинематический анализ узла вертикальных перемещений рейки. В блоках 12 и 13 производится кинематический анализ узла рейки. При кинематическом анализе кривошипов O1A и O1F см. блоки 4 и 9 происходит обращение к подпрограмме анализа кривошипа, алгоритм которого приведён на рис. 1.3.2. При кинематическом анализе структурных групп ABD, BCO3, FKO4 и ENM см. блоки 5 ,6 ,10 и 12 происходит обращение к подпрограмме анализа структурной группы Ассура первой модификации, алгоритм которого приведён на рис. . 1.3.4. При определении функций положений , первой и второй передаточной функций координат шарниров E,N и M и среднего зуба рейки Q1 происходит обращение к подпрограмме анализа звена механизма, блок- схема которой приведена на рисунке 1.3.7.
3. Алгоритм кинематического анализа движения верхней рейки механизма транспортирования ткани швейной машины 131-42+3 класса
Рассмотрим задачу кинематического анализа механизма привода верхней рейки швейной машины 131-42+3 класса.
Разобьём механизм на кинематические цепи узла горизонтальных перемещений верхней рейки, узла вертикальных перемещений верхней рейки, и узел верхней рейки. Следует отметить, что горизонтальное перемещение верхней рейки передаётся от шарнира C узла горизонтальных перемещений нижней рейки, алгоритм анализа которого был преведён выше (см. п.п. 2.2), поэтому координаты шарнира C будем считать известными.
На рисунке 3.1 приведены кинематические схемы указанных узлов.
Введём неподвижную систему координат O1 X Y, центр которой связан с осью вращения O1.
Обозначим как обобщённая координата механизма.
( = * t; = const).
С каждым звеном механизма свяжем подвижную систему координат.
Для узла горизонтальных перемещений обозначим , , , - как угловые координаты поворота звеньев 17, 18,19, 20, соответственно.
Для узла вертикальных перемещений обозначим , - как угловые координаты поворота звеньев 12, 13 соответственно Для узла рейки обозначим , , , , , - как угловые координаты поворота звеньев 14,15,16,21,22,23 соответственно.
В ходе кинематического анализа указанных кинематических цепей необходимо определить угол координаты , i= 1…2 
, определить координаты x , y , x ,y , x , y точек I, W и Q2 соответственно в системе координат O1XY. Обобщённая координата изменяется в пределах от 0 до 2 … , поэтому , i= 1…2 
, x , y , x , y , x , y . являются функциями угла . Также необходимо определить скорости и ускорения (первую и вторую передаточные функции указанных координат).
Для определения указанных величин разобьём кинематические цепи узла горизонтальных перемещений, узла вертикальных перемещений и узел рейки на структурные группы Ассура.
Кинематический узел горизонтальных перемещений представляет собой структурную группу СRO6 (см. рис. 3.3). К структурной группе CRO6 присоединена группа SVO8. Угол 
задан (параметр регулирования шага транспортирования), поэтому координаты точки С известны.
Узел вертикальных перемещений рейки также разобьём на структурные группы. Он состоит из кривошипа O6A2 и структурной группы А2НO7 (см. рис. 3.4).
При кинематическом анализе узла рейки будем исходить из того, что верхняя рейка движется независимо от нижней, т.е. она может опускаться ниже уровння игольной пластины, т.е. перепляс отсутствует, прижимная лапка (звено 24) неподвижно. В этом случае узел рейки будет иметь структуру, показанную на рис. 3.5.
Узел рейки представляет собой структурную группу O9LW (см. рис. 3.5), присоединённую к ней структурную группу O10YI, а также структурную группу LY16.
Как следует из проведённого анализа структуры механизма, механизм имеет кривошип O6A2, 5 структурных групп первой модификации: СRO6, SVO8, А2НO7, O9LW, O10YI, а также 1 структурную группу третей модификации LY16.
Блок-схемы алгоритмов кинематического анализа указанных структурных групп приведены в п.п. 1.3.1, 1.3.2, 1.3.3 и 1.3.5. Математические модели для определения этих параметров приведены в [88]. Воспользовавшись результатами указанной работы приведём алгоритм кинематического анализа механизма привода нижней рейки. Блок- схема указанного алгоритма приведена на рисунке 3.6.
Согласно приведённому алгоритму в блоке 2 происходит ввод исходных данных. С блока 3 начинается цикл, в котором изменяется обобщённая координата от 0 до 2 . В цикле в блоках 4,5.6.7 производится кинематический анализ узла горизонтальных перемещений рейки. В блоках 8,9,10 производится кинематический анализ узла вертикальных перемещений рейки. В блоках 11, 12, 13, 14 и 15 производится кинематический анализ узла рейки. При кинематическом анализе кривошипа O6A2 см. блок 8 происходит обращение к подпрограмме анализа кривошипа, алгоритм которого приведён на рис. 1.3.2. При кинематическом анализе структурных групп СRO6, SVO8, А2НO7, O9LW и O10YI см. блоки 4, 6, 9, 11 и 12 происходит обращение к подпрограмме анализа структурной группы Ассура первой модификации, алгоритм которого приведён на рис. . 1.3.4. При кинематическом анализе структурной группы LY19 см. блок 14 происходит обращение к подпрограмме анализа структурной группы Ассура третей модификации, алгоритм которого приведён на рис. 1.3.12. При определении функций положений, первой и второй передаточной функций координат среднего зуба рейки Q2 происходит обращение к подпрограмме анализа звена механизма, блок- схема которой приведена на рисунке 1.3.7.
4. Разработка алгоритмического обеспечения и исследование кинематики верхней и нижней рейки машины 131-42+3 класса.
Рассмотрим задачу кинематического анализа механизма транспортирования ткани швейной машины 131-42+3 класса с нижней и верхней рейкой, при этом будем исходить из существенного допущения заключающегося в том, что верхняя и нижняя рейка не соприкасаются друг с другом, то есть работают раздельно. В этом случае кинематическая схема механизма транспортирования рейки будет иметь вид представленный ни рис. 4.1. Число подвижных звеньев для этого механизма равно n == 24, количество кинематических пар равно p5 =35, определим число степеней свободы по формуле Чебышева [1], получим
W=3n-2p = 3*24-2*35=2 (3.1)
W = 2 соответствует двум входным звеньям.
Данную структурную схему можно разделить на две группы- механизм нижней рейки, который включает в себя звенья 1-10 и механизм верхней рейки (звенья 11 - 23).
Чтобы произвести кинематический анализ механизма транспортирования на ЭВМ с использованием разработанных выше подпрограмм кинематического анализа отдельных структурных групп, необходимо объединить указанные подпрограммы в единой программе - головном модуле. Головной модуль должен выполнять следующие задачи: ввод необходимых для кинематического анализа механизма исходных данных, кинематический анализ механизма, вывод результатов счета. Исходными данными для кинематического анализа механизма являются его структурная схема, геометрические размеры звеньев и координаты неподвижных опор. Кинематический анализ производится головным модулем путем вызова на выполнение подпрограмм анализа
отдельных структурных групп в установленной согласно структурной схеме анализируемого механизма последовательности.
Вывод данных, полученных в результате анализа удобнее всего производить в форме таблиц и графиков.
Основной и наиболее ответственной частью головного модуля является непосредственно кинематический анализ механизма. При анализе данного механизма следует учитывать существенное допущение - траектория движения верхней лапки пересекает игольную пластину и траекторию движения нижней рейки. Это обусловлено тем, что в процессе транспортирования ткани звенья верхней лапки испытывают упругую деформацию, а также нагружают компенсатор, расположенный звене узла вертикальных перемещений верхней лапки. Анализ этих процессов выходит за границы кинематического анализа механизма транспортирования- задачи данного дипломной работы.
На рисунке 4.2 представлена блок-схема кинематического анализа механизма транспортирования ткани машины 131-42+3. В блоке 2 производится описание используемых в программе переменных и ввод исходных данных. В блоке 3 производится анализ кинематической цепи узла нижней рейки, алгоритм которого описан в п.2 (см. рис. 2.8). Выходные параметры, определяющие шаг транспортирования нижней рейки блока 3 являются одновременно входными параметрами для блока 4, в котором производится анализ кинематической цепи верхней рейки, структура которого приведена в п.3. В блоке 5 производится вывод функций положений, первой и второй передаточной функций координат средних зубьев рейки Q1 и Q2.
На основании разработанного алгоритма программы исследования верхней и нижней реек механизма транспортирования ткани машины 131-42+3 была написана программа на языке программирования С. Текст программы приводится в приложении 1.
Исходными данными для программы послужили денные о механизме транспортирования швейной машины 131-42+3, представленные в таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Размеры звеньев механизма транспортирования швейной машины 131-42+3 класса.
| Обозначение параметра | Размерность | Обозначение в программе | Значение |
| XO1 | мм | Xo1 | 285 |
| YO1 | мм | Yo1 | 350 |
| XO2 | мм | Xo2 | – 37,60 |
| YO2 | мм | Yo2 | – 16,60 |
| XO3 | мм | Xo3 | – 63,00 |
| YO3 | мм | Yo3 | – 1,00 |
| XO4 | мм | Xo4 | 56,00 |
| YO4 | мм | Yo4 | 7,50 |
| XO5 | мм | Xo5 | 0 |
| YO5 | мм | Yo5 | 220 |
| XO6 | мм | Xo6 | 25,00 |
| YO6 | мм | Yo6 | – 20,00 |
| XO7 | мм | Xo7 | -70,00 |
| YO7 | мм | Yo7 | 160,9 |
| XO8 | мм | Xo8 | -55,5 |
| YO8 | мм | Yo8 | 104,9 |
| O1A | мм | O1A1 | 4,00 |
| O1F | мм | O1F1 | 6,74 |
| о | beta | 30,00 |
| A1B | мм | A1B | 41,30 |
| BC | мм | BC | 18,00 |
| DВ | мм | DB | 18,00 |
| О2D | мм | O2D | 18,00 |
| О3С | мм | O3C | 20,00 |
| О3Е | мм | O3E | 24,00 |
Продолжение таблицы 4.1
| FG | мм | FG | 28,40 |
| GO5 | мм | GO5 | 16,21 |
| O5H | мм | O5|H | 20,52 |
| HK | мм | HK | 18,17 |
| KO4 | мм | KO4 | 24,0 |
| O4L | мм | O4L | 24,00 |
| LM | мм | LM | 24,00 |
| EM | мм | EM | 95,70 |
| EP | мм | EP | 63,00 |
| PQ | мм | PQ | 9,50 |
Результатами работы программы являются графики вертикальных и горизонтальных перемещений верхней точки центрального зуба нижней рейки (см. рис. 4.2), и графики вертикальных и горизонтальных перемещений нижней точки центрального зуба верхней рейки (см. рис. 4.3).
Исходя из вышесказанного проведённый анализ представленных графиков показал, что рабочий ход нижней рейки начинается при угле поворота главного вала 
=202 , и заканчивается при = 9 . В течение рабочего хода нижняя рейка совершат горизонтальное перемещение Хв=2,2 мм., равное шагу транспортирования . Максимальный подъём нижней рейки над уровнем игольной пластины происходит при 
= 285 . и равен Yв = 1.1 мм. Размах вертикальных перемещений нижней рейки 
Yв= 2.2 мм.
Проведённый анализ графика перемещения верхней рейки (см. рис. 4.3) показал, что рабочий ход нижней рейки начинается при угле поворота главного вала = 4 , и заканчивается при = 180 . В течение рабочего хода верхняя рейка совершат горизонтальное перемещение Хв =3.1 мм., равное шагу транспортирования . Максимальный подъём верхней рейки над уровнем игольной пластины происходит при = 102 . и равен Yв= 1,2 мм. Размах вертикальных перемещений верхней рейки 
Yв = 2.5.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 235.
