第三十章 縫紉機(jī)
朱棣并沒(méi)有找到一個(gè)套縫紉機(jī)設(shè)計(jì)圖紙。這意味著并不能照著上面，把零件圖、裝配圖抄下來(lái)，就可以讓人去照著做了。這需要朱棣自己設(shè)計(jì)了。
朱棣只找到了機(jī)構(gòu)原理圖，這個(gè)圖并沒(méi)有每個(gè)零件的設(shè)計(jì)圖紙，而是各個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)行原理。如連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)和間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等）以及組合機(jī)構(gòu)等。
有了這個(gè)圖，只能說(shuō)整個(gè)系統(tǒng)的原理，朱棣可以很清楚。但是各個(gè)部件的具體尺寸、整體尺寸、部件之間的配合等等，這都需要需要朱棣自己完成。
不過(guò)這也無(wú)關(guān)緊要。整個(gè)項(xiàng)目的難度并不大，可以說(shuō)是一般的大學(xué)，機(jī)械專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)的難度。
朱棣打算把自己的設(shè)計(jì)過(guò)程好好寫下來(lái)，以后可以作為教學(xué)資料。畢竟這些東西都是可以一點(diǎn)點(diǎn)攢起來(lái)的。以后不可能臨時(shí)抱佛腳，再到處找資料。
……
接下來(lái)，朱棣拿出草稿，開始整個(gè)縫紉機(jī)的設(shè)計(jì)。
“首先縫紉機(jī)的主要機(jī)構(gòu)分為四大類，刺料機(jī)構(gòu)、挑線機(jī)構(gòu)、鉤線機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)。此外還有壓腳裝置、控制裝置……”
朱棣在草稿紙首先把縫紉機(jī)的幾個(gè)主要機(jī)構(gòu)列出來(lái)。幾個(gè)機(jī)構(gòu)是要分別進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其中關(guān)聯(lián)部分還要注意設(shè)計(jì)之間的相互配合。
“縫紉機(jī)中的這些機(jī)構(gòu)都是最常用的基本機(jī)構(gòu)：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)……
并且按照串聯(lián)、并聯(lián)、時(shí)序等方式組合在一起?！?p> 因此要開始縫紉機(jī)的設(shè)計(jì)，就必須了解縫紉機(jī)的機(jī)構(gòu)組成和傳動(dòng)原理。
這就是接下來(lái)朱棣首先要做的事情了。
……
“刺料機(jī)構(gòu)，用以確保機(jī)針帶線順利穿刺面料，與鉤線機(jī)構(gòu)配合，完成線環(huán)的穿套鉤線機(jī)構(gòu)，保證鉤線器完成線環(huán)的穿套……”
朱棣首先先畫出刺料機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。
朱棣這樣做目的，就是將那些與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的外部形態(tài)，如構(gòu)件的截面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目和運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)等撇開。
而把決定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的本質(zhì)上的東西，如運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目、類型、相對(duì)位置及某些尺寸等抽象出來(lái)。清晰地表示出機(jī)械的組成、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)傳遞關(guān)系，以便于對(duì)機(jī)械進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析。
當(dāng)然，現(xiàn)在還不算正規(guī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，因?yàn)橹扉](méi)有嚴(yán)格的尺寸計(jì)算，現(xiàn)在只能說(shuō)是示意圖。后續(xù)的尺寸計(jì)算都會(huì)在這個(gè)簡(jiǎn)圖上進(jìn)行。
接下來(lái)，朱棣按照上面的模式，依次畫出了挑線機(jī)構(gòu)、鉤線機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)的示意圖。
……
朱棣在草稿上畫完是個(gè)主要機(jī)構(gòu)的示意圖后，接下來(lái)就是整體的聯(lián)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)了。
“根據(jù)縫紉機(jī)的整機(jī)機(jī)構(gòu)和其機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可知，縫紉機(jī)的挑線機(jī)構(gòu)為四連桿挑線機(jī)構(gòu)……”
“刺料機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，鉤線機(jī)構(gòu)為旋梭并采用兩對(duì)圓錐齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，送料機(jī)構(gòu)由針距機(jī)構(gòu)和抬牙機(jī)構(gòu)并聯(lián)到差動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)組合……”
……
完成了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，接下來(lái)才能算得上是真正的開始。
朱棣拿出一張新的草稿紙，拿著鉛筆，寫到：“首先是刺料機(jī)構(gòu)……首先要確定是四連桿機(jī)構(gòu)的具體類型?！?p> “由鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)條件知AB+CD≤BC+AD，其中AB=20mm，BC=50mm，CD……故AB＜BC，桿AB為最短桿，這該機(jī)構(gòu)為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)?！?p> 朱棣完成基本分析后，接下來(lái)就是速度分析和加速度分析了。
首先是速度分析，朱棣在草稿上畫出速度分析圖。
“先是各個(gè)速度的基本關(guān)系，Vc=Vbc+Vb，其中Vc沿AC方向，Vbc垂直BC ……”
朱棣做完這些之后，接下來(lái)就是根據(jù)關(guān)系求解各個(gè)速度了。
“設(shè)桿AB的角速度為W1，比例尺為：μ……取一點(diǎn)p，過(guò)點(diǎn)p，沿AC方向畫直線pc，過(guò)點(diǎn)p，畫垂直于AB的直線pc，交直線cb于b ……”
“已知數(shù)據(jù)有針桿沖程 H=30mm，桿長(zhǎng) OA÷AB=0.25 曲柄轉(zhuǎn)速 n =260rpm……”
“a+b=yB，a*e^iθ+b*e^iφ=yB，即: a(cosθ+i*sinθ)+b(cosφ+i*sinφ)= yB ，實(shí)部虛部分別相等得:acosθ+bcosψ=yB，asinθ+bsinψ=0，則滑塊位置為……”
做完之后速度分析之后就是加速度分析，有了速度分析的一系列算式，對(duì)加速度分析就比較簡(jiǎn)單了，只需要對(duì)時(shí)間求導(dǎo)就能得到。
“對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，得:-a*ω1^2*e^iθ+b*ε2*i*e^iψ= a，兩邊分別乘以e^-iψ，展開后取實(shí)部……”
……
經(jīng)過(guò)這一系列的計(jì)算，最后朱棣終于得出了各個(gè)符合設(shè)計(jì)要求的尺寸。
做完這僅僅是一個(gè)主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，就已經(jīng)讓朱棣寫了一頁(yè)半紙，最主要的還是其中的計(jì)算過(guò)程。
整個(gè)下來(lái)花了朱棣接近兩個(gè)小時(shí)，接下來(lái)還有三個(gè)主要機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)?？梢哉f(shuō)都是大同小異了。都是要經(jīng)過(guò)這些步驟的設(shè)計(jì)才能計(jì)算出一個(gè)合格的尺寸。
而且完成這些后，還要根據(jù)這些數(shù)據(jù)，進(jìn)一步的設(shè)計(jì)出各個(gè)零件，畫出零件圖、裝配圖，就算朱棣沒(méi)有那么多時(shí)間，畫一些并不嚴(yán)格的圖紙，朱棣一個(gè)人加班加點(diǎn)的都需要三四天。更別提后面樣機(jī)的制造也需要朱棣盯著。可能這里那里都會(huì)出問(wèn)題，都需要朱棣解決?？偟乃阆聛?lái)，就算有人力物力支持，沒(méi)有半個(gè)月，這個(gè)東西都搞不定。
因?yàn)橹扉ψ鐾甑谝徊糠值脑O(shè)計(jì)都已經(jīng)到中午了。
朱棣一邊吃著飯，一邊想著這些事情，朱棣不禁感嘆道任重而道遠(yuǎn)啊。
單單這么一個(gè)小東西的設(shè)計(jì)，就需要花費(fèi)朱棣半個(gè)月的時(shí)間，而整個(gè)工業(yè)革命還不知道有多少比這復(fù)雜的東西。相比那些一搞就是一整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？p紉機(jī)這個(gè)東西可以說(shuō)真的是一個(gè)小玩具。
想著下午又要去上課，朱棣不禁有些渴望，什么時(shí)候自己手下的學(xué)生能達(dá)到把縫紉機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)畢業(yè)設(shè)計(jì)的水平呢？那個(gè)時(shí)候或許只需自己要把一個(gè)機(jī)械的原理拋出來(lái)。讓下面自己去解決。而自己就可以真正意義上的統(tǒng)領(lǐng)全局。
朱棣對(duì)人才的的渴望是非常瘋狂的，這也是朱棣每天把接近三分之一的時(shí)間放在學(xué)校的人才培養(yǎng)上面。
朱棣在沒(méi)有足夠的人才的時(shí)候，自己只能是先小打小鬧。不可能一個(gè)人就能撐起整個(gè)工業(yè)革命。自己再厲害，又做得了多少事呢？就像這樣，一個(gè)小玩具就能花費(fèi)自己十幾天的時(shí)間。
在沒(méi)有足夠人才的時(shí)候，朱棣自己應(yīng)該先把大規(guī)模開始工業(yè)革命的基礎(chǔ)條件準(zhǔn)備好。
比如在海南、東南亞開足夠多的橡膠園，種足夠的橡膠樹，不可能工業(yè)革命高_(dá)潮的時(shí)候，突然卡殼。
如果需要大規(guī)模的橡膠，總不可能那個(gè)時(shí)候還有在美洲原始森林里面東湊一點(diǎn)，西湊一點(diǎn)的運(yùn)回來(lái)吧，要知道在二十一世紀(jì)天然橡膠都占相當(dāng)大的比例。
不能說(shuō)停下來(lái)發(fā)展兩年，等橡膠樹長(zhǎng)大了再來(lái)發(fā)展……
再比如造足夠多的船，保證那時(shí)候大規(guī)模的礦物進(jìn)口需求。比如煤、石油、高品位鐵等礦物資源的進(jìn)口……
再比如修足夠好的路，到時(shí)候汽車運(yùn)輸高速發(fā)展，不能沒(méi)路跑，還要等幾年基礎(chǔ)建設(shè)完成之后才能上路。
……
總的來(lái)說(shuō)，目前朱棣能做到都是這些技術(shù)性不大的準(zhǔn)備。為以后工業(yè)革命鋪路，朱棣要盡量保證一旦開始工業(yè)革命，將以最快的速度發(fā)展下去。而不會(huì)因?yàn)楦鞣N客觀因素而限制它的發(fā)展。