缝纫机的发明者实属巧思如，其设计虽看似简单，实则蕴含了深奥的工艺智慧。只需一针上下往复，便能实现不同种类的缝合。然而对于那些经常手工缝补裤子的人来说，针的上下、拉拔动作虽看似平常，却颇费周折。
在手工操作中，要让机器完成这一系列动作曾被视为难解之谜。然而缝纫机却能巧妙地达到相同的效果，且速度惊人。为了攻克这一难题，科学家们精心设计了尖端针头，并将针眼位置下移，从而省去了反复翻转针头的麻烦。
但随之而来的是另一项挑战：当针穿透布料拔出时，线也会随之而出，如何防止线被再次拉出成了一个新的问题。实则此问题有解，只需在针插入布料时留下一环线圈，待针再次下落时从此环中穿过，便能编织成一条稳固的针脚链。
此技术即为链式针迹，为第一台缝纫机所采用。将此技术运用于机械之上，关键在于如何确保每次针头穿透布料时都能留下一个完美的线圈。1857年，詹姆斯与查尔斯两位科学家各自提出了不同的解决方案。
詹姆斯的设计中，机器下方加设一钩子。针入布料时，钩子便顺势而下将线勾住，待针退后时下方便形成一环线圈。待针再次插入布料时，钩子后退，针便从线圈中穿过，如此反复即完成缝合。
查尔斯的设计与此类似，但他的钩子设计为旋转式。针下落时被旋转的钩子抓住线条，旋转半圈后原线圈脱离钩子再次抓住下落的线条，如此循环。然此缝纫方式有一缺陷，即若某处断裂，整条线皆会脱落。
回忆儿时的大米袋，便是采用此种缝纫方式。解开线头，轻轻一拉，整条线便完整脱落。
为解决此问题，科学家们在缝纫机下方增设一辅线，并连接至一水平移动的缩针上。针穿过布料时，缩针恰好从线圈中穿出，待针归位后，两线即能相互缠绕打结。此法缝制的布料结实异常，因此现今大多数缝纫机均采用此法。