自动制钉机机械原理课程设计报告Word下载.docx
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并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。
2)冷镦钉帽,在此前夹紧钢丝。
3)冷挤钉尖。
4)剪断钢丝。
二、原始数据及设计要求:
1)铁钉直径Φ1.6—Φ3.4mm。
2)铁钉长度25—80mm。
3)生产率360枚/min。
4)最大冷镦力3000N,最大剪断力2500N。
5)冷镦滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计。
6)要求结构紧凑,传动性能优良,噪声尽量减小
三、设计任务
1)按工艺动作要求拟定运动循环图。
2)进行送丝校直机构、冷镦钉帽机构、冷挤钉尖机构、剪断钢丝机构的选型。
3)机械运动方案的评价和选择。
4)按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。
5)设计飞轮和确定电动机型号。
6)画出机械运动方案简图。
7)按学院相关格式要求编写设计说明书
二、设计容
1.根据工艺动作要求拟定运动示意图
送丝校直机构
(1):
首先送丝与校直动作要协调,又要使送丝有间隙性,因此我们选用了槽轮机构带动滚轮完成间歇送丝运动,并通过摩擦轮初步校直。
另外我们的槽轮没有直接接到摩擦轮,而是接到齿轮,可以通过齿轮的一套替换可以实现不同的传动比,从而使摩擦轮的转速可调,使送丝长度可以变化,因此可调整钉子的长度,更好的满足设计要求。
夹紧机构
(2):
因为要在送丝后夹紧一段时间来实现其他工序,因此采用凸轮,利用其远休段夹紧铁丝一段时间来保障其他工序。
虽然机构的尺寸设计比较复杂,但是传动平稳性较高,运行可靠。
冷镦钉帽机构(3):
采用曲柄滑块机构实现直线往复功能,制造和结构相对简单,具有急回特性,能提高生产效率。
冷挤钉尖机构(4):
为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同而已。
剪断钢丝机构(5):
采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。
图3所示为该方案的运动示意图。
2.各机构的选型设计
2.1选型设计
1)送丝校直机构:
2)冷镦钉帽:
在此前夹紧钢丝。
3)冷挤钉尖
4)剪断钢丝
图1.2(a)和1.2(b)分别为冷镦钉帽和冷挤钉尖的工作原理图:
图1.2(a)
图1.2(b)
2.2自动制钉机的功能分解
自动制钉机要依次完成送丝校直,夹紧,剪断,冷挤,冷镦五个动作。
图1所示为自动制钉机的树状功能
图
冷镦曲柄滑块机构的往复运动
图1自动制钉机的树状功能图
(1)金属卷料校直,送料功能采用槽轮机构进行送料。
当销轮连续转动一周时,槽轮转动1/4周(其送料长度为1/4槽轮周长);
槽轮送料时钢丝通过视图左边的滚子进行自动校直。
图1.4
(2)工件夹紧功能采用凸轮机构进行夹紧。
其机构简图如图1.5所示,通过推杆的往复运动实现钢丝的夹紧和放松,夹紧杆的来回运动则由凸轮的连续转动来实现。
图1.5
(3)工件冷镦功能采用曲柄滑块机构对钢丝进行冷镦。
其机构简图如图1.6所示,连杆与齿轮相连,齿轮转动时带动滑块来回往复运动,从而对钢丝进行冷镦。
图1.6
(4)工件冷挤——切断功能采用凸轮机构。
其机构简图如图1.7所示。
其工件原理和夹紧装置相似。
图1.7
2.3系统运动转换功能图
根据执行构件的运动形式,绘制机械系统运动转换功能图如下图所示
图1.11
3.方案的比较
方案一、如图1.8所示
送料机构——槽轮机构
夹紧机构——凸轮连杆机构
冷镦机构——曲柄滑块机构
冷挤(切断)机构——曲柄滑块机构
图1.8
点评:
本方案能够实现自动制钉机的4个主要动作,但冷镦机构的力要比较大,而对心曲柄滑块没有急回运动,故而会影响机器效率。
另一个较大的缺陷是传递运动较为困难。
方案二、如图1.9所示
图1.9
此方案与方案一相似,主要运动机构与方案一致。
与方案一相比,此方案优点在于夹紧,冷镦,冷挤三大运动连接在一起,槽轮通过一个齿轮就可传递运动,即传递运动方便。
但是冷挤上下都要进行,上面的运动不好传递。
方案三、如图1.10所示
冷挤机构——凸轮连杆机构
图1.10(a)主视图
图1.10(b)俯视图
点评:
本方案较前二个方案有较大不同。
四大运动中,夹紧,冷镦,冷挤都在水平面进行。
通过锥齿轮,将电机的转动传递给夹紧,冷镦,冷挤做运动。
另一个槽轮送料机构只需通过齿轮就可将运动传达。
4.执行机构设计过程
4.1.连杆机构
冷镦过程中,采用了曲柄滑块机构。
根据要求,其移动、摆动的行程为25mm。
因为冷镦过程的时间要根据送料,夹紧等过程来分配,故应采取偏置的曲柄滑块。
根据图1.11所示,可推算出曲柄滑块来回运动时间,从而可以算出行程速比系数K。
K=t1:
t2,K=1.4。
,所以θ=30度。
取e=5mm,确定A点。
此机构的最大压力角为33度,满足实际要求。
故A点可取量取AC1=31.87,AC2=8.34,AB+BC=AC1,BC-AB=AC2。
由AC1与AC2的距离可求出曲柄AB与连杆BC的长度。
AB=11.765,BC=20.105
4.2夹紧凸轮
夹紧机构采用了对心滚子凸轮。
夹紧凸轮的运动行程应根据钢丝的直径来设计。
钢丝的直径为1.6~3.4mm。
由于此机构在水平面工作,回程时需要靠弹簧力使其回程。
为使凸轮运动平稳,可使凸轮推程较小,能够实现夹紧功能即可。
故取基圆半径为R=80mm,升程为8mm。
4.3冷挤(切断)凸轮
为了确保凸轮运动平稳,冷挤力较大,可取基圆半径为R=60mm,升程为4mm。
4.4齿轮的选择
由于冷镦,送料的周期相等,故齿轮4与齿轮6必须选择相同。
从电机传递到飞轮2的转速为360R/MIN,要求生产率为360R/MIN,故齿轮3与齿轮4,6规格也一样。
齿轮5是连接4与6的,考虑到实际工程,齿轮5应取大些.故几个齿轮参数如表1.12所示
模数(mm)
压力角(。
)
齿数
直径(mm)
齿轮3
4
20
24
96
齿轮4
齿轮5
40
160
齿轮6
表1.12
4.5槽轮半径的选择
本机构中,槽轮是用来间歇传送钢丝的,槽轮每转动90次度,送料一次。
本机构制造铁钉长为70mm,冷镦时会挤压一些钢丝,故每次送料为75mm。
即槽轮1/4弧长为75mm。
利用弧长与圆心角的关系,可求得R7=48mm。
4.6电动机的选择
本机构要求生产率为360枚/MIN,即与曲柄焊接的齿轮转速为360R/MIN。
所以选择电机的转速为1440R/MIN。
由于电机转速较大,需要先减速,一般采用带传动来减速。
飞轮1与飞轮2的半径比为R1:
R2=1:
4.如表1.12所示
型号
功率/kw
电流/A
转速
/(r/min)
效率
/%
功率因数
cosφ
额定转矩
额定电力
最大额定转矩
Y90L-4
8.8
1440
84.5
0.82
2.2
7.0
表1.13
5.运动方案选择
通过三种方案的优缺点的比对,运动的可靠性,传递的稳写性与可行性,设计的新颖性,我们最终确定了“方案三”为设计方案。
以下为运动方案简图:
(a)主视图
(b)俯视图
6.运动循环图
如图所示
总结
这一次做课程设计的过程对我来说是一个全新的体验,从完全不知道从何着手到学会查阅资料,再到加入自己的设计思想,接着再发现问题,解决问题,仔细琢磨反复推敲,不断发现新的不足之处,不断改良,终于完成了这个全自动制钉机的设计说明书。
回头看看这近两星期的设计过程,真是感慨万千。
首先,课程设计是对我们所学知识的综合考验,在整个设计中,始终使我感到力不从心的是知识的捉襟见肘,所学的知识只是皮毛,真要解决实际问题就会遇到各种各样的困难,未知的知识太多,感觉肚子里没货,面对问题不知所措。
比如冷镦机构,对于冷镦滑块速度的计算,由于角度都不是特殊角,反复使用正弦,余弦定理,对于小角度也不会使用近似,算了很久,也错了好多次,特别是最后快去打印时,发现先前的计算有一处近似使用错误,结果急忙改正,改了好多处,多花了好多时间。
其次,课程设计考验了我们的团结合作能力,以及集体处理问题的能力。
现在的我们说实话还不是很会合作办事,不是各抒己见,就是工作都是由几个人来做。
这次课程设计使我们加强了团结协作的意识。
一开始,我们都不知道怎么合作,一些人抱着别人做事我拿成果的思想,又有一些人正好相反,不喜欢别人插手,想完全按自己的思路,事事包办。
我属于后者,后来,我尝试着组织了几次讨论,分了下工,发现每个人的想法中都有我想不到的地方,每个人都很好的完成了任务。
现在,我学会了相信别人,向别人学习,这点也是我最受益的一点。
课程设计还给了很多平时无法体会到的经验,比如细节的重要性,很多细节牵一发而动全身,让我深深感到想好每一步,注意细节的重要性。
这些经验都很有用,这两个星期虽然过得很累,但是我认为很值得,我很期待下一次课程设计。
参考文献
[1]申永胜,机械原理教程(第2版),清华的大学
[2]申永胜,机械原理教程辅导与习题(第2版),清华大学
[3]邹慧君,机械原理课程设计手册,高等教育
[4]符炜,机构设计学,大学
[5][德]J.伏尔默凸轮机构,机械工业
[6]殷鸿梁,朱邦贵,间歇运动机构设计,科学技术