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缝纫机的原理
没有缝纫机，世界可能是另外一个样子。像汽车，轧棉机和过去300年间其他无数的创新一样，缝纫机承担了把某项费时、费力的任务变得快捷、简单的任务。机械化缝纫机的发明，使得制造商突然能够以最低的费用生产大批高质量的衣服。由于这项技术，世界上绝大多数人现在都能买得起结实，针脚细致的衣服，而仅仅在200年前，这种衣服还是奢侈品。事实上，缝纫机核心部位的自动缝合机制简单得令人难以置信，不过驱动这一机制的机器相当精细，需要靠齿轮，滑轮和电机的配合来正确行使功能。深入了解缝纫机后，您会发现它是人类发明的最为巧秒，最富创造性的工具之一。
缝纫机与汽车有某些相似之处，市场上有数百种型号的机器，但价格和性能差别相当大。在低端产品中，有传统的最基本的电动设计，适合偶尔家用；而在高端产品中，有设计复杂的，可以连接到计算机的电子缝纫机。纺织品公司有许多型号的缝纫机可选，包括专缝某种产品的改良型号。但是，就像汽车一样，大多数缝纫机的基本原理都是相同的。汽车的核心是内燃机引擎，缝纫机的核心是线圈缝合系统。线圈缝合方法与普通手工缝纫差异很大。在最简单的手工缝合中，缝纫者在针尾端的小眼中系上一根线，然后将针连带线完全穿过两片织物，从一面穿到另一面，然后再穿回原先一面。这样，针带动线进出织物，把它们缝合在一起。虽然这对手工来说非常简单，但是要用机器进行牵拉却极其困难。机器需要在织物的一边释放针，然后在另一边即刻再次抓住它。然后，它需要把松散的线全部拉出织物，调转针的方向，然后反方向重复所有步骤。这一过程对一个简单的机器来说太复杂了，并且不实用，而且即使对手工来说，也只有用较短的线时才好用。相反，缝纫机只需将针部分穿过织物。在机针上，针眼就在尖头的后面，而不是在针的尾端。针固定在针杆上，针杆由电机通过一系列的齿轮和凸轮牵引做上下运动。当针的尖端穿过织物时，它在一面向另一面拉出一个小线圈。织物下面的一个装置会抓住这个圈然后将其包住另一根线或者同一根线的另一个线圈。
锁扣和链条
我们了解了缝纫机的核心是线圈缝合。事实上有多种不同类型的线圈缝合，而且它们的原理也略有不同。最简单的线圈缝合是链式缝合。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，送布牙装置就会装织物往前拉。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。锁缝装置最重要的元件是摆梭钩和线轴组件。线轴就是放在织物下面的一卷线。它位于摆梭的中央，后者在电机的带动下旋转，与针的运动同步。与链式缝合相同，针穿过织物拉出一个线圈，在送布牙向前移动织物的同时它再交升起，然后将另外一个线圈嵌入。不过，这种缝合机制不是将不同的线圈连接在一起，而是将它们与从线轴上松开的另一段线连接起来。当针将线套入线圈时，旋转的摆梭用钩针抓住线圈。随着摆梭的旋转，它围绕来自线轴的线拉出线圈，这使得缝合非常结实。传统的电动缝纫机是一项神奇的工程作品。如果卸下外壳，您就会看到许多齿轮，凸轮，曲柄和传送带，所有这一切都靠一个电机驱动。这些元件的精确配置在不同机器之间有很大差异，但是它们的工作原理是相通的。电机通过传动带与驱动轮相连。驱动轮带动长长的上驱动轴旋转，后者与多个不同的机械元件相连。驱动轴的末端是一个曲柄，它可带动针杆上下运动，向下运动可以松出足够线段以在织物下形成线圈，然后在它从摆梭钩放开后向上运动以拉紧线圈。线从缝纫机顶部的线轴经挑线杆和压线板组件引出。通过转动压线板组件，缝纫者可以拉紧穿入针的线。缝纫较薄的织物时，必须拉得紧一些；缝纫较厚的织物时应拉得松一些。沿驱动轴的第一个元件是一个简单的驱动带，可以带动下驱动轴。下驱动轴的末端与一组锥齿轮相连，锥齿轮可带动摆梭组件旋转，由于二者与同一个驱动轴相连，所以摆梭组件和针组件始终保持一致运动。下驱动还可带动连杆运动，后者可操作送布牙装置。一个连杆在每个周期中前后滑动送布牙。同时，另一个连杆带动送布牙上下运动。
两个连杆同步，使送布牙压住织物，将其向前移动，然后向下运动释放织物。然后，在再次压住织物重复周期之前，送布牙将移回原位。电机用脚踏板控制，缝纫者可以轻松实现变速。这一设计的优点是将所有这些部件连接在一起，当您踩动脚踏板时，电机会以相同的速率带动所有的过程。无论电机转多快，这一过程始终可以保持绝对同步。大多数现代的缝纫机都要灵活得多；它们可以形成多种针脚，有时甚至可以生成复杂的图案。我们认识了传统电动缝纫机内部的机制。这一基础设计的一个重要扩充就是能够缝制不同类型的针脚。传统缝纫机的典型针脚样式都是在Z字型针脚的基础上变化的。Z字形针脚名符其实：是一条锯齿状针脚。Z字形针脚很容易做到。您只需在针组件上下动动时将它从一边移动另一边。在传统的电动缝纫机中，针杆与另一个连杆相连，后者由主驱动轴上的凸轮带动。接上连杆时，旋转的凸轮可以将连杆从一边移到另一边。连杆使针杆在进行上下运动的同时，同步进行水平方向的前后倾斜运动。现代缝纫机的工作原理略有不同。现在的高端家用缝纫机内置计算机，还有小监视器显示以便于操作。在这些缝纫机中，计算机直接控制多个不同的电机。这些电机可以精确地移动针杆，压线板，送布牙和其他缝纫机元件。通过这种精细的控制，它能够产生数百种不同的针脚。在一个特定的针脚式样中，计算机使电机按照精确的速度带动针杆做上下运动以及左右运动。通常，不同针脚的计算机程序存储在可移动存储或磁带中，也可以将缝纫机计算机连拉到PC，以直接从互联网上下载式样。一些电子缝纫机还能够创造出复杂的刺绣式样，这些缝纫机有一个机动化工作式，它把织物放在针组件下面。它们还有一系列的传感器，能够告诉计算机缝纫机工作区来改变缝合样式，计算机就能生成无限种精致的形状和线条。缝纫者只需从存储器中加载式样或者自创式样，几乎所有其他的事情都可以交给计算机来完成。计算机会在必要时提醒缝纫者换线或者做其他调整。显然，这种高科技缝纫机要比200年前完全手动的缝纫机复杂许多，但是它们都是基于同一个简单的缝合系统：针穿过织物产生一个线圈并被另一根线套住。一些奇思妙想永远地改变了世界，这一创造性方法就是其中之一。
