全自動(dòng)制釘機(jī)的設(shè)計(jì)書(shū)(課程設(shè)計(jì))

1、 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目全自動(dòng)制釘機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)年級(jí)10級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化學(xué)號(hào)姓名2010011070 靳飛指導(dǎo)教師二九年六月機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)號(hào) 20070141 姓名侯捷全自動(dòng)制釘機(jī)的設(shè)計(jì)一、工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程:制造木工用大大小小的鐵釘是將一卷直徑與鐵釘直徑相等的低碳鋼絲通過(guò)下列工藝動(dòng)作來(lái)完成的。1校直鋼絲。并按節(jié)拍要求間歇地輸送到裝夾工位。2冷鐓釘帽,在此前夾緊鋼絲。3冷擠釘尖。4剪斷鋼絲。二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求:1鐵釘直徑1.63.4mm。2鐵釘長(zhǎng)度2580mm。3生產(chǎn)率360枚/min。4最大冷鐓力3000N,最大剪斷力2500N。5冷鐓

2、滑塊質(zhì)量8kg,其他構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不計(jì)。三、設(shè)計(jì)方案提示:1送絲校直機(jī)構(gòu),要求使送絲與校直動(dòng)作合一來(lái)考慮機(jī)構(gòu)型式。同時(shí)應(yīng)附夾緊機(jī)構(gòu),在送絲時(shí)放松,其余時(shí)間夾緊。送絲校直機(jī)構(gòu)可采用間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)擺動(dòng)爪,擺動(dòng)爪壓緊鋼絲并送絲校直。夾緊季候利用聯(lián)動(dòng)關(guān)系開(kāi)合。2冷鐓釘帽機(jī)構(gòu),可以采用移動(dòng)或擺動(dòng)式?jīng)_壓機(jī)構(gòu),一般可用平面六桿機(jī)構(gòu)或四桿機(jī)構(gòu),其移動(dòng)、擺動(dòng)的行程可在25mm左右為宜。為了減少電動(dòng)機(jī)容量和機(jī)械速度波動(dòng)可加飛輪。3冷擠和剪斷機(jī)構(gòu)在性能要求上與冷鐓機(jī)構(gòu)相同,因而采用機(jī)構(gòu)也十分類(lèi)似。4由于機(jī)構(gòu)較多,相互動(dòng)作協(xié)調(diào)十分重要,盡量考慮將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件固連在一個(gè)主軸上。四、設(shè)計(jì)的主要任務(wù)1按工藝動(dòng)作

3、要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2進(jìn)行送絲校直機(jī)構(gòu)、冷鐓釘帽機(jī)構(gòu)、剪斷鋼絲機(jī)構(gòu)的選型。3機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)和選擇。4按選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案。5設(shè)計(jì)飛輪和確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)。6畫(huà)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。7對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算。五、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū):(課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是技術(shù)說(shuō)明書(shū)的一種,是對(duì)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)。主要內(nèi)容包括:(1課程設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介; (2 功能分解;(3 原始數(shù)據(jù)及計(jì)算;(4機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(簡(jiǎn)述方案設(shè)計(jì)思路及討論、改進(jìn); (5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評(píng)價(jià)以及設(shè)計(jì)步驟或分析計(jì)算過(guò)程;(6 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖的繪制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)尺度計(jì)算、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析等(7 對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)果

4、分析討論; (8 感想與建議。說(shuō)明書(shū)用16K紙張書(shū)寫(xiě),并按以下順序裝訂成冊(cè):封面(按指定的統(tǒng)一格式、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、摘要、目錄、正文、參考文獻(xiàn)。全自動(dòng)制釘機(jī)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)摘要鋼釘是用途極為廣泛的建筑五金制品。在當(dāng)今的建筑行業(yè)中,需要大量的鋼釘作為勞動(dòng)的工具,一棟中等規(guī)模的建筑物,所需要的鋼釘?shù)臄?shù)量可以千萬(wàn)計(jì),所以高效、合理、廉價(jià)地生產(chǎn)出鋼釘是十分有必要的。在設(shè)計(jì)時(shí)我們采用功能分解,逐個(gè)設(shè)計(jì)提出方案,篩選方案,機(jī)構(gòu)整合的方法,設(shè)計(jì)出了這個(gè)全自動(dòng)制釘機(jī)機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)分6個(gè)部分,分別為校直,送料,壓緊,冷鐓,冷擠和剪切機(jī)構(gòu)。校直我們使用對(duì)稱(chēng)摩擦輪機(jī)構(gòu),送料我們使用不完整摩擦輪送料機(jī)構(gòu),壓緊我們使用凸輪和連桿

5、式快速夾具來(lái)實(shí)現(xiàn),而冷鐓、剪切機(jī)構(gòu)我們則使用類(lèi)似于牛頭刨床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的平面四連桿機(jī)構(gòu),冷擠機(jī)構(gòu)我們使用凸輪和對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。本機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)層次分明、緊湊,運(yùn)行平穩(wěn),效率高,成本低廉。目錄1. 簡(jiǎn)介62. 功能分解63. 原始數(shù)據(jù)及計(jì)算73.1 原始數(shù)據(jù)73.2 計(jì)算74. 方案的設(shè)計(jì)思路85.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評(píng)價(jià)以及設(shè)計(jì)步驟85.1 校直鋼絲,間歇輸送85.2 夾緊鋼絲95.3 冷鐓釘帽105.4 冷擠釘尖145.5 剪斷鋼絲166. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整合196.1凸輪設(shè)計(jì)206.1.1 夾緊機(jī)構(gòu)206.1.2 冷擠機(jī)構(gòu)236.1.3 齒輪設(shè)計(jì)266.1.4電機(jī)飛輪選擇267. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制268

6、.感想299.參考文獻(xiàn)301. 簡(jiǎn)介鋼釘是用途極為廣泛的建筑五金制品。在當(dāng)今的建筑行業(yè)中,需要大量的鋼釘作為勞動(dòng)的工具,一棟中等規(guī)模的建筑物,所需要的鋼釘?shù)臄?shù)量可以千萬(wàn)計(jì),所以高效、合理、廉價(jià)地生產(chǎn)出鋼釘是十分有必要的。正因?yàn)檫@些要求,制釘機(jī)的設(shè)計(jì)必須整體結(jié)構(gòu)緊湊,科學(xué)合理,性能穩(wěn)定,操作簡(jiǎn)單簡(jiǎn)便利,能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。我們?cè)O(shè)計(jì)的全自動(dòng)制釘機(jī)主要采用低碳鋼絲作為原料,通過(guò)拉直,冷鐓,冷擠等工序來(lái)生產(chǎn)我們?nèi)粘Ｉ钪械乃娩撫?具有原材料成本低廉,容易取得、來(lái)源廣泛,投資較少等優(yōu)點(diǎn)。2. 功能分解制造木工用大大小小的鐵釘是將一卷直徑與鐵釘直徑相等的低碳鋼絲通過(guò)下列工藝動(dòng)作來(lái)完成的。1校直鋼絲,并按

7、節(jié)拍要求間歇地輸送到裝夾工位。2夾緊鋼絲。3冷鐓釘帽。4冷擠釘尖。5剪斷鋼絲。6夾緊機(jī)構(gòu)松開(kāi),回復(fù),成品鋼釘落下,一個(gè)工藝循環(huán)完成。3.原始數(shù)據(jù)及計(jì)算3.1 原始數(shù)據(jù)1鐵釘直徑1.63.4mm 。2鐵釘長(zhǎng)度2580mm 。3生產(chǎn)率360枚/min 。4最大冷鐓力3000N ,最大剪斷力2500N 。5冷鐓滑塊質(zhì)量8kg ,其他構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不計(jì)。3.2 計(jì)算1假設(shè)鋼釘?shù)闹睆綖?mm ,鋼釘?shù)拈L(zhǎng)度為60mm 。2生產(chǎn)率為360枚/min ,即為1/6 s/枚。也就是說(shuō)生產(chǎn)周期為1/6秒。要求原動(dòng)件所固連軸的轉(zhuǎn)速為12rad/s 。對(duì)于冷鐓機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖1我們?cè)O(shè)定正行程為1/3個(gè)周期也就是1/18

8、 s ,而冷鐓機(jī)構(gòu)僅將鋼絲末端大約1.5mm 長(zhǎng)的鋼絲(見(jiàn)圖2冷鐓為釘帽,而行程總長(zhǎng)為25mm ,經(jīng)計(jì)算,開(kāi)始冷鐓時(shí)=126°,冷鐓釘帽的時(shí)間只占了大約1/5的時(shí)間,由于保證壓力角最小設(shè)計(jì),壓力角近似于零,故冷鐓時(shí)的速度近似(滑塊速度與運(yùn)動(dòng)副速度近似相等為sin 45sin 3.0-,將=126°帶入,得冷鐓時(shí)滑塊的速度為0.57m/s. 3由于冷鐓力為3000N ,冷鐓時(shí)速度為0.57m/s ,可得冷鐓時(shí)所需最小功率大約為1.71KW 。圖24. 方案的設(shè)計(jì)思路全自動(dòng)制釘機(jī)分校直鋼絲,并按節(jié)拍要求間歇地輸送到裝夾工位,夾緊鋼絲,冷鐓釘帽,冷擠釘尖,剪斷鋼絲,五個(gè)工序,經(jīng)我

9、們小組四人的討論,決定先單獨(dú)地考慮五個(gè)工序,每個(gè)工序分別準(zhǔn)備多套方案,然后進(jìn)行方案的優(yōu)劣分析,最后進(jìn)行整合。5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評(píng)價(jià)以及設(shè)計(jì)步驟5.1 校直鋼絲,間歇輸送對(duì)于校直鋼絲我們一致認(rèn)為只需要多個(gè)成對(duì)稱(chēng)位置排列的摩擦輪即可實(shí)現(xiàn)(如圖3。而為了保證校直的效果,我們?cè)谒土锨?送料后,都設(shè)置了摩擦輪校直,并圖1圖3 r且為了防止剪切時(shí)使鋼絲彎曲,我們?cè)诩羟泻笠苍O(shè)置了摩擦輪校直。而對(duì)于間歇送料機(jī)構(gòu)則有3種選擇,它們分別是摩擦輪機(jī)構(gòu):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,為了可靠的輸送需要加軸向的壓緊力。槽輪機(jī)構(gòu):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,嚙合過(guò)程加速度較大,運(yùn)動(dòng)不夠平穩(wěn),高速時(shí)有較大沖擊。棘輪機(jī)構(gòu):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便運(yùn)動(dòng)可靠,但齒尖容易

10、磨損,并產(chǎn)生噪聲。棘爪和棘輪輪齒之間有空程和沖擊,不宜用在高速場(chǎng)合。經(jīng)過(guò)討論,我們選擇了轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦輪機(jī)構(gòu)(如圖4,因?yàn)槲覀冋J(rèn)為對(duì)于鋼絲的間歇傳送只需要轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦輪就滿足要求了,機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用,軸向的壓緊力可以由封閉的機(jī)架來(lái)提供。而槽輪摩擦輪機(jī)構(gòu)相比而言,結(jié)構(gòu)略為復(fù)雜,機(jī)構(gòu)運(yùn)作時(shí)會(huì)有柔性沖擊,并且在槽內(nèi)會(huì)有摩擦產(chǎn)生。在長(zhǎng)時(shí)間的,循環(huán)的運(yùn)動(dòng)下,機(jī)構(gòu)壽命不會(huì)很長(zhǎng)。棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,最重要的一點(diǎn),對(duì)于鋼絲,很難在鋼絲上安裝棘爪而達(dá)到步進(jìn)的目的。由于我們處理的釘子長(zhǎng)度為60mm ,0-60°為送料階段,3r=60,r=57.32,由于摩擦輪間要夾著鋼絲,取半徑為57mm ,與摩擦輪固連齒輪齒數(shù)z=3

11、0。圖45.2 夾緊鋼絲對(duì)于夾緊鋼絲的執(zhí)行機(jī)構(gòu),我們認(rèn)為可以使用凸輪來(lái)實(shí)現(xiàn),利用凸輪的上休止程來(lái)夾緊鋼絲。在討論的過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn),如果直接利用凸輪的停歇段進(jìn)行夾緊的話,在夾緊時(shí),凸輪會(huì)受到很大的反力作用,增大從動(dòng)輪與凸輪的摩擦,同時(shí)長(zhǎng)時(shí)間交變的反力也會(huì)容易使凸輪和從動(dòng)輪較早地疲勞破壞。具體計(jì)算如下:無(wú)潤(rùn)滑下鋼對(duì)鋼的摩擦系數(shù)為0.15,冷鐓時(shí)冷鐓力為3000N ,這就是說(shuō)需要摩擦力3000N ,即需要壓力為20KN ,是很大的力。因此,我們開(kāi)始著手尋找一種對(duì)凸輪負(fù)擔(dān)小的機(jī)構(gòu),最好在夾緊時(shí)凸輪盡可能少或者不受力。連桿式快速夾具給了我們靈感。連桿式快速夾具是利用死點(diǎn)位置來(lái)夾緊工件的。如圖5所示,在

12、連桿2的手柄處施以壓力F 將工件夾緊后,連桿BC 與連架CD成一條直線,撤去外力F 之后,在工件反彈力T 作用下,從動(dòng)件3處于死點(diǎn)位置。即使此時(shí)反彈力很大,也不會(huì)使工件松脫。但是此裝置有一缺點(diǎn),就是死點(diǎn)位置難以保證,后來(lái),經(jīng)過(guò)討論和計(jì)算,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)只要保證在壓緊時(shí)BC,CD 呈直線或近似直線時(shí),BC 與CD夾角極小,軸法平面上的分力很小,再加上還有省力杠桿的作用,即使死點(diǎn)位置沒(méi)有達(dá)到,凸輪所受的力也是很小的。因此圖 5 圖6我們決定使用這一機(jī)構(gòu)。最后機(jī)構(gòu)如圖6。5.3 冷鐓釘帽對(duì)于冷鐓釘帽的執(zhí)行機(jī)構(gòu),我們本想利用有偏心距的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),能夠產(chǎn)生急回運(yùn)動(dòng)特性,從而提高生產(chǎn)效率(如圖7。經(jīng)過(guò)討論,

13、我們考慮到冷鐓釘帽需要的力至少為3000N ,對(duì)于這相對(duì)來(lái)說(shuō)較大的力,普通的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可能無(wú)法無(wú)法達(dá)到要求。因此,我們考慮在普通的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)上裝上一個(gè)類(lèi)似杠桿的裝置。將原方案中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)替換為增力機(jī)構(gòu)。既可以增力,又有急回特性。后來(lái)我們受牛頭刨床機(jī)構(gòu)的啟發(fā),最終把冷鐓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為如圖8所示的機(jī)構(gòu)。 在確定這個(gè)機(jī)構(gòu)的時(shí)候,我們著手解決兩個(gè)問(wèn)題,一是機(jī)架位置的確定,二是曲柄長(zhǎng)度的確定。對(duì)于機(jī)架位置的確定,我們是按照保證在冷鐓過(guò)程中壓力角盡可能的小來(lái)設(shè)計(jì)確定的,具體計(jì)算過(guò)程如下:圖7圖8要使壓力角最小,則必須保證滑塊的軌跡所在直線AC 在到圓弧頂端與圓弧兩端的距離相等,如圖9所示,x=BC=B

14、 C 。ABC 與A B C 全等,AC=A C ,由于AA =25mm ,所以CC =25mm ,由勾股定理,(25-2x 2+12.52=252,解得x=1.67mm ,所以,機(jī)架應(yīng)在導(dǎo)路下23.33mm 處。對(duì)于曲柄長(zhǎng)度的確定,經(jīng)計(jì)算冷鐓滑塊的速度v=si n 45si n 3.0-,與曲柄的長(zhǎng)度無(wú)關(guān),由于曲柄長(zhǎng)度與冷鐓滑塊速度無(wú)關(guān),因此曲柄的長(zhǎng)度只需考慮結(jié)構(gòu)緊湊這一條件,經(jīng)討論,我們決定以50mm 作為曲柄長(zhǎng)度,并把冷鐓結(jié)構(gòu)的尺寸作為其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基準(zhǔn)。使用MATLAB 軟件處理得冷鐓滑塊運(yùn)動(dòng)參數(shù)曲線圖:速度與轉(zhuǎn)角曲線:sin 45sin 3.0v -=圖9 加速度與轉(zhuǎn)角曲線:sin

15、45sin 45(cos sin 6.0cos 3.0sin 45(-+-=a 5.4 冷擠釘尖方案一:一開(kāi)始我們計(jì)劃冷擠與剪斷由一個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)完成,這樣一來(lái),不僅可簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),節(jié)省零件,減輕重量,還可提高機(jī)構(gòu)的利用率,因此,可于冷擠模具末端加工一處突起部分,在冷擠釘尖的同時(shí)進(jìn)行剪斷工作(如圖10。 圖10但經(jīng)過(guò)小組討論與分析,我們認(rèn)為該突起部分在剪斷前要進(jìn)行擠壓工作,因此,此處的磨損較其他部分要大,同時(shí)更換部件不方便,也造成未磨損部分的浪費(fèi),而且剪斷難度較大,出現(xiàn)剪不斷的情況。因而,我們決定不在冷擠釘尖的同時(shí)將其剪斷。方案二:后來(lái)我們認(rèn)為我們認(rèn)為將冷擠結(jié)構(gòu)一端固定,另一端進(jìn)行擠壓,機(jī)構(gòu)能夠得到簡(jiǎn)化

16、,減少功率損失,但是擠出的釘尖難以達(dá)到要求,因此,我們只能用兩端進(jìn)行同時(shí)擠壓(見(jiàn)圖11。 我們認(rèn)為冷擠機(jī)構(gòu)采用凸輪較為方便簡(jiǎn)單。方案三:若干齒輪通過(guò)相互配合,繞過(guò)阻擋構(gòu)件,達(dá)到固連的作用。但其太過(guò)繁雜,造成材料浪費(fèi),也增加了成本。(如圖12 方案二 通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)作用,達(dá)到運(yùn)動(dòng)要求。圖11圖12圖135.5 剪斷鋼絲對(duì)于剪斷鋼絲的執(zhí)行機(jī)構(gòu),我們考慮了幾種方案。第一種方案是利用槽凸輪完成剪切運(yùn)動(dòng)(如圖14。該機(jī)構(gòu)的最大好處是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,利用凸輪能夠方便的獲得所需運(yùn)動(dòng)。但是考慮到剪切鋼釘時(shí)的最大剪斷力可達(dá)2500N ,凸輪承受如此大的力時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列問(wèn)題,如高磨損、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等。第二種方案是雙四桿剪

17、切機(jī)構(gòu)(如圖15。該方案由兩套完全對(duì)稱(chēng)的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)組成,剪刃能近似地做平面平行運(yùn)動(dòng),使剪斷面較為平直,剪切時(shí)刀刃的重疊量也容易保證。該方案的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易保證整套機(jī)構(gòu)的緊湊性,動(dòng)力性也不夠好,刀刃速度不宜太快,不能滿足高速生產(chǎn)。第三種方案是由齒輪帶動(dòng)的曲柄搖桿滑塊機(jī)構(gòu)(如圖16。該機(jī)構(gòu)的最大特點(diǎn)是由齒輪帶動(dòng),傳動(dòng)準(zhǔn)確、平穩(wěn),效率高,工作安全可靠。最終我們選擇了這個(gè)方案。對(duì)于機(jī)架位置的確定,與冷鐓機(jī)構(gòu)類(lèi)似。sin 45sin 24.0v -=。如圖17,將剪切的行程H 定為20mm,所以刀刃連接點(diǎn)與機(jī)架的距離AB=20mm,經(jīng)計(jì)算得刀刃導(dǎo)圖14 圖15 圖16路與機(jī)架的垂直距離D=18.

18、66mm 。由于剪切力為2500N ,剪切時(shí)速度為0.57m/s ,可得剪切時(shí)所需最小功率大約為1.43KW 。使用MATLAB 軟件處理得冷鐓滑塊運(yùn)動(dòng)參數(shù)曲線圖:速度與轉(zhuǎn)角的曲線:sin 45sin 3.0v -=圖17 加速度與轉(zhuǎn)角曲線:sin 45sin 45(cos sin 6.0cos 3.0sin 45(-+-=a 6. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的整合執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)完成后,接下來(lái)就是各機(jī)構(gòu)之間的整合,由于機(jī)構(gòu)較多,相互動(dòng)作協(xié)調(diào)十分重要,所以我們盡量考慮將各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件固連在一個(gè)主軸上,這樣不僅能使動(dòng)作協(xié)調(diào),而且能保證運(yùn)行的穩(wěn)定。如圖18是各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖: 圖18為了使原動(dòng)件固連在一個(gè)主軸

19、上,我們打算這樣,將凸輪按順序固定在主軸上,對(duì)于冷鐓這個(gè)曲柄機(jī)構(gòu),我們?cè)O(shè)計(jì)用固連在主軸上的斜齒輪進(jìn)行交錯(cuò)軸斜齒輪圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng),改變軸的方向,從而實(shí)現(xiàn)與主軸共面的冷鐓運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖如圖19:圖196.1凸輪設(shè)計(jì)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律特性比較與適用場(chǎng)合如下表1表1本機(jī)構(gòu)的凸輪是主要部件,要求中速轉(zhuǎn)動(dòng),并能承受一定載荷,因此我們選擇簡(jiǎn)諧(余弦加速度的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?；诔叽缁鶞?zhǔn)冷鐓機(jī)構(gòu)的尺寸,并且考慮盡可能減小電機(jī)負(fù)載,我們確定槽凸輪基圓半徑為50mm 推程為10mm ,滾子半徑為5mm 。使用凸輪設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)凸輪,設(shè)計(jì)圖如下: 6.1.1 夾緊機(jī)構(gòu):0-70° 70°-290&

20、#176; 290°-360° 推程遠(yuǎn)停歇程回程凸輪的形狀與參數(shù):(如圖20運(yùn)動(dòng)規(guī)律 沖擊特性 (/h /v max(22max /h /a (33max /h /j 適用場(chǎng)合 等速(直線 剛性1.00無(wú)窮無(wú)窮低速輕載等加等減速(拋物線 柔性2.004.00無(wú)窮中速輕載簡(jiǎn)諧(余弦加速度 柔性1.574.93無(wú)窮中速中載擺線(正弦加速度 無(wú)2.006.2839.5高速輕載3-4-5次多項(xiàng)式(五次多項(xiàng)式無(wú)1.885.7760.0高速中載 凸輪的位移與轉(zhuǎn)角關(guān)系:(如圖21=s(oooooo7029029012600cos 15290701070012600cos 1522-+ -

21、 圖21圖20凸輪的速度與轉(zhuǎn)角的關(guān)系:(如圖22=v(-36029029012600sin 7629070070012600sin 762222o 凸輪加速度與轉(zhuǎn)角關(guān)系:(如圖23=a (-36029029012600cos 2453629070070012600cos 245362424圖22 6.1.2 冷擠機(jī)構(gòu): 0-140° 140°-200° 200°-300° 300°-360°近停歇程 推程遠(yuǎn)停歇程回程凸輪的形狀與參數(shù):(如圖24 凸輪的位移與轉(zhuǎn)角關(guān)系:(如圖25圖23圖24=s (ooooooo3603003

22、0010800cos 153002001020014014010800cos 151400022-+ -凸輪的速度與轉(zhuǎn)角的關(guān)系:(如圖26=v(-36030030010800sin 300200020014014010800sin 140002222o圖25 凸輪加速度與轉(zhuǎn)角關(guān)系:(如圖27=a(- -36030030010800cos 5300200020014014010800cos 5140002424 圖26 圖27從上圖可以看出,2個(gè)凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是非常平穩(wěn)的,適合于中速的,往復(fù)的,中載運(yùn)動(dòng)。6.1.3 齒輪設(shè)計(jì)剪切機(jī)構(gòu)和冷鐓機(jī)構(gòu)我們使用的是同一種機(jī)構(gòu),只是在齒輪尺寸選擇上有所不同。

23、為了使機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)與軸共面,必須用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)改變轉(zhuǎn)軸方向,因此我們想到了交錯(cuò)軸斜齒輪圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合傳動(dòng),并且將軸固連在齒輪上。齒輪參數(shù),取o,=90m=2,為了滿足尺寸要求,主軸上的斜齒輪齒數(shù)z=20,冷鐓機(jī)構(gòu)的過(guò)渡齒輪齒數(shù)z=20,剪切機(jī)構(gòu)的過(guò)渡齒輪z=40。其他齒輪,摩擦輪過(guò)渡齒輪齒數(shù)z=22與曲柄固連的齒輪齒數(shù)z=20。6.1.4 電機(jī)飛輪選擇以及其他問(wèn)題冷鐓和剪切時(shí)需要最小功率為1.43+1.71=3.14KW,其他構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不記,故電機(jī)應(yīng)選功率為4KW的。故選Z4-100-1系列中PN=4KW,n=2630的電機(jī)。這樣一來(lái)電機(jī)齒輪與軸連齒輪齒數(shù)比為7.3:1。為了減小機(jī)器

24、的速度波動(dòng)和減小原動(dòng)機(jī)的功率,為了轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn),需在摩擦輪,凸輪和與曲柄固連的齒輪上安裝飛輪。為了使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)能夠成功運(yùn)作并完成工作,在裝配時(shí)應(yīng)該注意,當(dāng)凸輪如圖20,24位置串在軸上時(shí),在初始狀態(tài)應(yīng)保證冷鐓機(jī)構(gòu)=300°(為圖1中,且圖示方向?yàn)檎?剪切機(jī)構(gòu)=180°。7. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制,尺度計(jì)算7.1 經(jīng)過(guò)上述設(shè)計(jì),最終機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖28:圖287.2 尺度計(jì)算在上述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)的整合中,已經(jīng)涉及到了一些的構(gòu)件的尺寸,關(guān)于機(jī)械系統(tǒng)的尺寸,我們的設(shè)計(jì)結(jié)果如下: 8. 感想第一次做課程設(shè)計(jì)的過(guò)程對(duì)我來(lái)說(shuō)是一個(gè)全新的體驗(yàn),從完全不知道從何著手到學(xué)會(huì)查閱資料,再到加入自己的設(shè)計(jì)思想,接著再發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,解決問(wèn)題,仔細(xì)琢磨反復(fù)推敲,不斷發(fā)現(xiàn)新的不足之處,不斷改良,終于完成了這個(gè)全自動(dòng)制釘機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)?；仡^看看這近兩星期的設(shè)計(jì)過(guò)程,真是感慨萬(wàn)千。首先,課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的綜合考驗(yàn),在整個(gè)設(shè)計(jì)中,始終使我感到力不從心的是知識(shí)的捉襟見(jiàn)肘,所學(xué)的知識(shí)只是皮毛,真要解決實(shí)際問(wèn)題就會(huì)遇到各種各樣的困難,未知的知識(shí)太多,感覺(jué)肚子里沒(méi)貨,面對(duì)問(wèn)題不知所措。比如冷鐓機(jī)構(gòu),對(duì)于冷鐓滑塊速度的計(jì)算,由于角度都不是特殊角,反復(fù)使