自動制釘機的原理方案設(shè)計

1、目 錄1 引言 11.1 制釘機11.1.1 國外制釘機的發(fā)展現(xiàn)狀 11.1.2 我國制釘機的發(fā)展現(xiàn)狀 11.2 ADAMS 軟件 11.3 自動制釘機工作原理及工藝過程 21.4 制釘機的設(shè)計方案提示 21.5 利用ADAMS軟件仿真的基本步驟 21.6 制釘機的工作要求 31.7 自動制釘機基本概況 31.8 自動制釘機的原始數(shù)據(jù) 3 2 設(shè)計思路，方案選定 42.1 設(shè)計方案圖及其特點 42.1.1 方案一，運動簡圖 42.1.2 方案二，運動簡圖 52.1.3 方案三，運動簡圖 62.2 方案比較，確定方案 62.3 機械運動循環(huán)圖 7 3 制釘機機構(gòu)的設(shè)計 83.1 送料機構(gòu)的設(shè)計

2、83.1.1 選擇合適的送料機構(gòu) 83.1.2 機構(gòu)實現(xiàn) 93.2 夾緊機構(gòu)的設(shè)計103.2.1 夾緊機構(gòu)必須考慮的因素113.2.2 夾緊機構(gòu)在整個工作循環(huán)中的作用113.2.3 凸輪的工序113.2.4 相關(guān)數(shù)據(jù)的計算113.2.5 凸輪等急速運動時的位移圖113.2.6 凸輪機構(gòu)運動簡圖123.3 冷鐓機構(gòu)的設(shè)計123.3.1 工作方案及選定123.3.2 鋼釘材料的選定及相關(guān)尺寸133.3.3 相關(guān)數(shù)據(jù)及計算133.3.4 冷鐓機構(gòu)運動簡圖133.4 切斷機構(gòu)的設(shè)計143.4.1 刀具位置確定143.4.2 相關(guān)數(shù)據(jù)及計算143.4.3 切斷機構(gòu)運動簡圖153.5 冷擠機構(gòu)的設(shè)計153

3、.5.1 冷擠過程中的階段性及壓力變化153.5.2 相關(guān)系數(shù)及計算163.5.3 冷擠機構(gòu)運動簡圖163.6 制釘機機構(gòu)設(shè)計小結(jié)17 4 軸強度的校核184.1 低速軸的強度校核184.1.1 按彎扭合成應力校核軸的強度204.1.2 疲勞強度的校核204.2 中間軸強度的校核234.2.1 按彎扭合成應力校核軸的強度244.2.2 疲勞強度的校核24 5 軸承壽命的計算285.1 低速軸軸承壽命的計算285.2 中間軸軸承壽命的計算28 6 機構(gòu)在ADAMS軟件中的運動仿真296.1 冷鐓機構(gòu)296.2 切斷機構(gòu)306.3 冷擠機構(gòu)32 結(jié) 論34 致 謝35 參考文獻 36 1 引言11

4、 制釘機制釘機是用來制造鐵釘?shù)纳a(chǎn)設(shè)備。制釘機又名廢舊鋼筋制釘機，它本著一切從廢物利用節(jié)能高效，變廢為寶的角度出發(fā)，一切從用戶能夠快速致富的角度出發(fā)，以經(jīng)濟實用性為主，達到了技術(shù)含量高，操作使用方便，它動力小，節(jié)約能源，性能穩(wěn)定可靠。質(zhì)量達到標準，該設(shè)備具有體積小，靈活移動方便，低噪聲、低耗電、易安裝等特點。故此該項目已成為各企業(yè)、個體、家庭、下崗職工、農(nóng)民朋友快速致富投資的理想項目。1.1.1 國外制釘機的發(fā)展現(xiàn)狀1970年到1979年，國際制釘機業(yè)飛速發(fā)展尤其是美國、德國、日本、韓國和我國臺灣省等國家和地區(qū)，利用雄厚的資金和技術(shù)不斷推陳出新。近年來工業(yè)發(fā)達國家在集團優(yōu)勢差。我國,技術(shù)含量越

5、高的制釘機產(chǎn)品質(zhì)量越差,而質(zhì)量差的產(chǎn)品,很難參與國際制釘機發(fā)展上速度不快，甚至有所下降。而發(fā)展中國家的制釘機產(chǎn)量則大幅度上伸升。1.1.2 我國制釘機的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)制釘機產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝落后， 產(chǎn)品質(zhì)量擋次較低。中國的全自動制釘機制造業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展,從無到有,從弱小到強大。但總的來說,規(guī)模小的企業(yè)偏多,營業(yè)收入低,競爭,更談不上形成品牌。據(jù)了解，美國，西歐和日本一年共消耗制釘機近20萬。而作為手工產(chǎn)品著稱的我國大陸， 出口歐、美、日本市場的制釘機只占其消耗量的l%15 %，顯然是很不相稱的。制釘機業(yè)較發(fā)達的韓國和臺灣在幾年前已達到年出口10萬臺以上。與我國處在同等水平的巴基斯坦和泰國制釘機出口

6、也超過我國。12 ADAMS軟件ADAMS，即機械系統(tǒng)動力學自動分析，該軟件是美國MDI公司開發(fā)的虛擬樣機分析軟件。ADAMS軟件使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學理論中的拉格郎日方程方法，建立系統(tǒng)動力學方程，對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。ADAMS軟件的仿真可用于預測機械系統(tǒng)的性能、運動范圍、碰撞檢測、峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷等。ADAMS一方面是虛擬樣機分析的應用軟件，用戶可以運用該軟件非常方便地對虛擬機械系統(tǒng)進行靜力學、運動學和動力學分析。另一方面，又是虛擬

7、樣機分析開發(fā)工具，其開放性的程序結(jié)構(gòu)和多種接口，可以成為特殊行業(yè)用戶進行特殊類型虛擬樣機分析的二次開發(fā)工具平臺。13 自動制釘機工作原理及工藝過程 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下列工藝動作來完成的。1）校直鋼絲。并按節(jié)拍要求間歇地輸送到裝夾工位。2）冷墩釘帽，在此前需夾緊鋼絲。3）冷擠釘尖。4）剪斷鋼絲。14 制釘機的設(shè)計方案提示 1）送絲校直機構(gòu)，要求是送絲與校直動作合一來考慮機構(gòu)型式。同時應附加夾緊機構(gòu)，在送絲時放松，其余時間夾緊。送絲校直機構(gòu)可采用間歇運動機構(gòu)帶動擺動爪，擺動爪壓緊鋼絲并送絲校直。夾緊機構(gòu)利用聯(lián)動關(guān)系開合。2）冷墩釘帽機構(gòu)，可以采用移動

8、或擺動式?jīng)_壓機構(gòu)，一般可用平面六桿機構(gòu)或四桿機構(gòu)，其移動、擺動的行程可在25mm左右為宜。為了減小電動機容量和機械速度波動可加飛輪。3）冷擠和剪斷機構(gòu)在性能要求上與冷墩機構(gòu)相同，因而采用機構(gòu)也十分類似。 4）由于機構(gòu)較多，相互動作協(xié)調(diào)十分重要，盡量考慮將各執(zhí)行機構(gòu)的原動件固連在一個主軸上。15 利用ADAMS軟件仿真的基本步驟1）模型的建立2）模型的驗證3）預載分析4）動力學仿真16 制釘機的工作要求自動制釘機在無人協(xié)助下，將完成一系列制釘動作，其工作要平穩(wěn)可靠，工作時噪音要盡量小，適應性廣、效率高，自動化程度高。工作時，首先是將從軋鋼廠運來的鋼絲校直，以便下一個工序的制釘，這部分工作由校直機

9、構(gòu)完成。然后就是進入輸送機構(gòu)，由于實際制釘時，制成的釘子不可能都一樣長，所以輸送機構(gòu)就要具備可調(diào)輸送行程的能力。1.7 自動制釘機基本概況鋼釘是用途極為廣泛的建筑五金制品尤其在當今的建筑行業(yè)中需要大量的鋼釘作為勞動的工具，所以要高效、合理、廉價地生產(chǎn)出鋼釘需要一套整體結(jié)構(gòu)緊湊，科學合理，性能穩(wěn)定，操作簡單簡便利的自動制釘機。自動制釘機主要采用廢舊鋼筋來作為原料，通過拉直，鐓尖等工序來生產(chǎn)，我們?nèi)粘Ｉ钪械乃脠A釘子，具有原材料易取、廣泛，投資較少等優(yōu)點。1.8 自動制釘機的原始數(shù)據(jù)1.鋼釘?shù)闹睆?.6mm3.4mm。2.鋼釘?shù)拈L度25mm80mm。3.生產(chǎn)率360枚每分鐘。4.最大冷鐓力300

10、0N，最大剪斷力2500N。5.冷鐓塊質(zhì)量8kg,其他構(gòu)件質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量不計。2 設(shè)計思路，方案選定因為釘子的原材料是一卷直徑與鐵釘直徑相等的低碳鋼絲或鋼條，為了使我們設(shè)計的機構(gòu)能夠滿足產(chǎn)品的設(shè)計要求，我們的 設(shè)計思路是：1.送絲校直：將鋼絲傳送的同時利用摩擦輪將彎曲的鋼絲校直，并且送絲與校直動作要協(xié)調(diào)，但考慮到為配合接下來的操作過程，不能使鋼絲不停的傳送，所以要考慮用間歇機構(gòu)，使送絲有間隙性地傳遞。2.冷鐓釘帽：我們所看到的釘子都有釘帽，由夾緊機構(gòu)夾持鋼絲時，露出一段鋼絲進行冷鐓釘帽，可采用移動或者擺動式的沖壓機構(gòu)。3.冷擠釘尖：通過模具擠壓出釘尖形狀。4.切斷鋼絲：擠壓完成后，剪斷機構(gòu)剪斷

11、鋼絲，可采用急回運動機構(gòu)。5.夾緊機構(gòu)松開，鐵釘落下。6.送絲機構(gòu)重新送絲，工序重復，實現(xiàn)自動制釘?shù)哪康?。輪及皮帶連接各主動件，使其有聯(lián)動的效果。 機構(gòu)相對較多，相互動作也比較復雜，協(xié)調(diào)就變得尤為重要，所以我們考慮用齒2.1 設(shè)計方案圖及其特點2.1.1 方案一，運動簡圖圖2-1 運動簡圖在這個方案中，我們采用槽輪機構(gòu)，產(chǎn)生間歇運動，帶動摩擦輪傳送鋼絲。然后通過夾緊機構(gòu)夾緊，擠釘尖機構(gòu)，切斷機構(gòu)，和擠釘帽機構(gòu)在同一平面內(nèi)協(xié)調(diào)工作。 夾緊機構(gòu)和擠釘機構(gòu)我們確定用內(nèi)槽凸輪，避免用彈簧或依靠重力使推桿回復，而且比較平穩(wěn)，等加速運動時柔性沖擊，沖擊相對較小。擠釘帽機構(gòu)我們采用有偏心距的曲柄滑塊機構(gòu)，能

12、夠產(chǎn)生急回運動特性，從而提高生產(chǎn)效率。2.1.2 方案二，運動簡圖圖2-2 運動簡圖這個方案中我們考慮將擠釘尖和切斷的動作同時進行，可以提高效率，同時又能避免復雜的協(xié)調(diào)工作。其次，我們將方案一中的曲柄滑塊機構(gòu)替換為增力機構(gòu)，因為我們考慮到可能對于需要較大力的擠釘帽機構(gòu)，普通的曲柄滑塊機構(gòu)無法產(chǎn)生足夠大的力。夾緊機構(gòu)和擠釘機構(gòu)我們確定用內(nèi)槽凸輪，避免用彈簧或依靠重力使推桿回復，而且比較平穩(wěn)，等加速運動時柔性沖擊，沖擊相對較小。鐓釘帽機構(gòu)用增力機構(gòu)，因為鐓釘帽需要較大的力，采用這個機構(gòu)能夠增大壓力角。2.1.3 方案三，運動簡圖圖2-3 運動簡圖在這個方案中，我們?nèi)耘f采納了槽輪機構(gòu)作為送絲機構(gòu)的主

13、動件，但在槽輪機構(gòu)并為直接接到摩擦輪，而是接到齒輪，可以通過齒輪的一套替換可以實現(xiàn)不同的傳動比，從而使摩擦輪的轉(zhuǎn)速可調(diào)，使送絲長度可以變化。鐓釘帽機構(gòu)用增力機構(gòu)，因為鐓釘帽需要較大的力，采用這個機構(gòu)能夠增大壓力角。切斷機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)，能產(chǎn)生急回特性，但和方案一中不同，我們將切斷機構(gòu)放在了垂直平面，雖然這樣協(xié)調(diào)較為復雜，但考慮到準確性將大大提高。2.2 方案比較，確定方案方案一最為簡單緊湊，如果遇到需要很大的冷鐓力的情況下，就無法完成鐓釘帽的功能。方案二中將切斷機構(gòu)分離出來，和鐓釘尖不同完成，這樣可以提高切斷時的穩(wěn)定性和準確性。采用加力機構(gòu)又能夠使方案一中鐓力不夠的情況得以解決。方案三中吸

14、取了前兩個方案的優(yōu)點，同時避免了相應的缺陷。并且增加的齒輪能夠通過調(diào)配齒輪，調(diào)整傳動比，進而調(diào)整釘子的長度，能更好的符合設(shè)計要求。 由于釘子的長度已經(jīng)選定，需要的冷鐓力，用簡單的曲柄滑塊機構(gòu)就能完成，則方案一的簡單緊湊加好滿足我們的設(shè)計需要。選方案一。2.3 機械運動循環(huán)圖圖2-4 機械運動循環(huán)圖3 制釘機機構(gòu)的設(shè)計3.1 送料機構(gòu)的設(shè)計3.1.2 機構(gòu)實現(xiàn)1）選擇參數(shù)槽輪機構(gòu)里主動盤和槽輪的中心距離L=100mm，圓銷直徑d=12mm，槽數(shù)Z=4。 槽數(shù)為4，那么槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)k=0.25。根據(jù)設(shè)計要求，主動輪轉(zhuǎn)一周的時間為1/6秒，那么槽輪的運動時間為1/24秒，在這個時間內(nèi)完成送料。

15、由于槽輪每次轉(zhuǎn)過的角度都是90度，那么根據(jù)L=/d（L為毛坯料的長度，d為履帶輪的直徑）根據(jù)需要加工的毛坯料長度，調(diào)節(jié)履帶輪的直徑，就可以實現(xiàn)送不同長度毛坯料的要求。2）相關(guān)數(shù)據(jù)及計算3）槽輪機構(gòu)運動簡圖圖3-1 槽輪機構(gòu)運動簡圖3.2 夾緊機構(gòu)的設(shè)計3.2.1 夾緊機構(gòu)必須考慮的因素1.必須適合工件形狀,受力情況2.裝置於工具機使用時,能夠吸收震動能3.夾緊件操作要簡易,工件裝卸要快速4.夾緊力須足夠而且不可造成工件的變形,因此夾緊位置應選擇在工件堅實部位或盡量靠近支撐面5.工件表面精密光制者,須墊以軟質(zhì)材料,例如青銅,黃銅,橡膠,塑膠等6.夾緊后使工件與定位件,刀具間的相對位置保持正確7.

16、夾緊位置必須使操作者,工件,夾具,刀具,在使用前后的妨害減到最小8.若須夾緊機構(gòu)承受切削力,應設(shè)計顎夾式的夾具,避免以摩擦力夾緊的方式夾緊9.若須同時夾緊數(shù)個工件,或所夾面積龐大時,須使夾緊之力平均10.夾緊機構(gòu)應和其他構(gòu)件結(jié)成一體,避免紊亂3.2.2 夾緊機構(gòu)在整個工作循環(huán)中的作用壓緊機構(gòu)是本次設(shè)計中的關(guān)鍵所在，因為能否壓緊鋼絲就決定著下面工序能否正常進行。夾緊機構(gòu)必須使工件真實夾緊，那樣在冷鐓過程中，工件才不會因為受到一個很大的沖擊，致使工件飛出或者螺釘桿偏置移位。同時，夾緊需要一個時間過程，在夾緊期間要完成冷鐓以及剪切。夾緊利用凸輪遠休的一段時間來壓緊鋼絲，進行冷鐓、冷擠和剪斷。在回程時

17、，松開鋼絲，使送絲機構(gòu)向前送絲。3.2.3 凸輪的工序1.0° 60°夾緊機構(gòu)處于近休狀態(tài)，保證送絲機構(gòu)向前送絲。2.60° 120°推動擺抓等速移動夾緊鋼絲。3.120° 300°凸輪遠休，擺抓始終夾緊鋼絲，進行冷鐓擠壓和剪斷工序。4. 300° 360°凸輪等加速回程，回到近休狀態(tài)。3.2.4 相關(guān)數(shù)據(jù)的計算選定R=40mm,r=10mm,a=10mm,h=20mm則r=R-a+r=40-10+10=40mm計算得出：r1=32.91mm,r2=52.91mm3.2.5 凸輪等加速運動是時的位移圖在60

18、6; 120°和300° 360°凸輪做等加速和等減速運動，根據(jù)等加速運動及等減速運動的規(guī)律，作出凸輪在這時間段的行程：圖3-2 凸輪加速運動位移圖3.2.6 凸輪機構(gòu)運動簡圖圖3-3 凸輪運動簡圖3.3 冷鐓機構(gòu)的設(shè)計3.3.1 工作方案及選定1.方案一冷鐓機構(gòu)在方案上基本都用了曲柄滑塊機構(gòu)，第一種就是簡單的偏心曲柄滑塊機構(gòu)，使機構(gòu)具有急速運動特性?；瑝K（相當于鐓頭）在水平方向上進行移動，完成冷鐓。2.方案二結(jié)合前面第二種夾具方案，使鐓頭在垂直方向上工作。這種方案對機構(gòu)設(shè)計要求比較高，這是將沖壓機的工作原理應用到這里來。但在冷鐓機中，冷鐓的部分即為工作本身，而且

19、冷鐓的作用力比較大，如果是垂直方向工作，那螺釘桿在必須加緊的情況下底端又必須處于離開基座的狀態(tài)，這樣在鐓頭鐓粗螺釘頭的時候才不會是螺釘受到一個方向力而變形。如果是設(shè)計成前面的那種圓盤式的，又對機器本身損耗很大，所以在這里，我們只選用了水平位移的曲柄滑塊機構(gòu)。3.3.2 鋼釘材料的選定及相關(guān)尺寸1045,080M46,DIN稱為：C45。 1.鋼釘?shù)牟牧线x用45鋼，45鋼市GB中的叫法，JIS中稱為：S45C，ASTM中稱為2.45號鋼為 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼 ,硬度不高易切削加工,模具中常用來做 模板,梢子,導柱等,但須熱處理。3.45號鋼淬火后沒有回火之前，硬度大于HRC55（最高可達HRC62

20、）為合格。4.45號鋼不要采用滲碳淬火的熱處理工藝。3.3.3 相關(guān)數(shù)據(jù)及計算1.查機械手冊可知，此材料抗拉強度為600MPa，屈服強度為355MPa,許用壓應力為235MPa。2.滑塊的質(zhì)量M=8kg。3.假設(shè)滑塊的加速度為a,鋼釘?shù)慕孛娣eS=3.14*D2/4。4.由P=F/S>355MPa,則滿足屈服強度。即F=1114.7N<最大冷鐓力3000N,符合要求。5.極為夾角a=146.滑塊的行程H=26.2mm7.行程速比系數(shù)K=1.178.經(jīng)計算可以得出:AB=12mm,BC=45mm3.3.4 冷鐓機構(gòu)運動簡圖圖3-4 冷鐓機構(gòu)運動簡圖3.4 切斷機構(gòu)的設(shè)計切斷機構(gòu)我們在這

21、里只選用了曲柄滑塊機構(gòu)，主要是機構(gòu)建檔，且同樣能達到間歇間斷材料的目的。當履帶停止送料，加工材料在夾緊的狀態(tài)下，完成冷鐓，這時滑塊正好移到加工材料的位置，同時完成剪切。然后再曲柄和連桿的帶動下，滑塊退回。在退回和再次到達加工材料位置這個過程中，機構(gòu)完成了送料和預鐓的過程。這個機構(gòu)就是利用滑塊的往返時間達到控制間歇剪裁的時間。3.4.1 刀具位置確定1.在滑塊的正上方，是固定的刀具?？偟呐浜掀饋砭褪且粋€固定的上刀刃和一個移動的下刀刃完成總的剪切。2.選擇固定上刀刃的目的首先，是對加工材料起到定位和矯直的作用，材料在履帶的傳送下是稍微與上刀刃接觸的，這樣，通過這個固定的上刀刃和基座上的凹槽，就能使

22、加工材料在一條直線上，以便與冷鐓的準確完成。再者，如果單用一個下面這個刀具對加工材料進行剪裁的話，那么加工材料在垂直平面上將受到一個很大的剪力。加工材料僅僅是一個細桿圓柱，那樣剪切完后，材料要變性彎曲，這對后面工序的正常進行要造成很大的影響。比如說，彎曲后頂料頂不上，或者是螺釘桿再通過夾具的時候卡住了過不去。3.4.2 相關(guān)數(shù)據(jù)及計算1.最大切斷力F=2500N2.切斷鋼絲，道具從接觸鋼絲到徹底剪斷鋼絲的行程H=D=2mm3.切斷機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)，曲柄周轉(zhuǎn)，使滑塊向下移動，產(chǎn)生較大的沖擊力剪斷鋼絲。由于剪斷和冷擠位于鋼絲的同一部位，為了避免兩機構(gòu)在運動時產(chǎn)生碰撞，故分別將他們安裝在空間中相

23、垂直的兩個平面上。4. AB=20mm,BC=40mm5.極位夾角a=06.偏距e=07.行程速比系數(shù)：K=18.滑塊的最大行程H=40mm3.4.3 切斷機構(gòu)運動簡圖圖3-5 切斷機構(gòu)運動簡圖3.5 冷擠機構(gòu)的設(shè)計冷擠機構(gòu)也采用和冷鐓機構(gòu)一樣的滑塊連桿機構(gòu)。連桿推動滑塊，使其到達最低點時擠壓鋼絲，在桿尖安裝特殊形狀的模具擠壓出釘尖的形狀。冷擠和冷鐓可以通過調(diào)節(jié)初始位置使其同步進行，提高生產(chǎn)效率。由于本課題釘子選用的材料是45號鋼，查機械手冊可知：45號鋼的含碳量為0.45%。擠壓力達到2160N時，可實現(xiàn)鋼絲的擠壓比1.243.0。3.5.1 冷擠過程中的階段性及壓力變化在冷擠過程中，擠壓力

24、隨壓力機的行程而變化，所以要確定冷擠壓力。定擠壓凸模上所承受的單位壓力P，作為設(shè)計模具的重要依據(jù)；確定變形壓力P，作為選擇設(shè)備的依據(jù)。由于冷擠壓力很大，確定擠壓力是非常重要的。冷擠壓力與行程關(guān)系一般可以分為三個階段：1.第一階段（鐓粗與充滿階段）這一階段是材料充滿凹模型腔的過程。沖頭開始下行時，沖頭底面壓倒毛坯，材料首先被鐓粗，沉聲徑向流動而逐漸充滿凹模型腔。這一階段壓力始終是增加的。2.第二階段（穩(wěn)定擠壓階段）沖頭繼續(xù)下壓，材料不斷地從穩(wěn)定變形區(qū)往?？字袛D出。這一階段中，毛坯只改變高度，變形區(qū)穩(wěn)定不變。對于正擠壓由于毛坯與模壁間摩擦面積的減小及變形熱效應等的影響。3.第三階段（非穩(wěn)定變形階段

25、）由于變形材料的厚度變得很小了，變形遍及與沖頭端面相連的整個毛坯，金屬變形異常困難，這時擠壓力急劇增大。3.5.2 相關(guān)系數(shù)及計算1.AB=15mm,BC=30mm2.極位夾角a=03.行程速比系數(shù)：K=14.兩個模具的最大行程H=30mm3.5.3 冷擠機構(gòu)運動簡圖圖3-6 冷擠機構(gòu)運動簡圖3.6 制釘機機構(gòu)設(shè)計小結(jié)我們所設(shè)計的自動制釘機，在送絲過程中，使用槽輪機構(gòu)，機械效率高，并能平穩(wěn)地、間歇地進行轉(zhuǎn)位，但在送絲中，鋼絲是由滾輪夾住往前移動的，有可能鋼絲在兩滾輪之間產(chǎn)生相對滑動，使送絲的效率降低。在冷鐓過程中，采用平面連桿機構(gòu)，雖然傳動不太穩(wěn)定，但效率較高，且機構(gòu)簡單。在冷擠和剪斷機構(gòu)中，

26、采用幾何曲柄機構(gòu)，傳動平穩(wěn)性和機械效率都能很好地滿足要求。在夾緊機構(gòu)中，采用幾何封閉凸輪，雖然機構(gòu)的尺寸設(shè)計比較復雜，但是傳動平穩(wěn)性較高。綜觀整個機構(gòu)，機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計還是較為緊湊合理的，所用到的機構(gòu)類型也盡量在滿足要求的情況下，選擇比較簡單的機構(gòu)類型。真?zhèn)€機構(gòu)的傳動還是比較平穩(wěn)的，效率上也基本可以滿足360枚/min的要求。但是我們的機構(gòu)如果要運用到實際的機械生產(chǎn)中，還是需要做更多的改進，畢竟理論上可以實現(xiàn)的，在實際生產(chǎn)中可能就會有這樣那樣的問題。4 傳動系統(tǒng)軸強度的校核4.1 低速軸的強度校核各軸可按承受純扭矩并降低許用應力（考慮婉拒的影響）的辦法來初步估算各軸的直徑d,其公式為：d=A式中

27、：p為所傳遞的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速，A為軸的材料及承載情況確定的系數(shù)，可查相關(guān)教材。對于非外伸軸，初估算直徑常作為與傳動零件相配的直徑（A取最大值），并圓整為標準值；對于外伸軸，初估直徑作為外伸軸端直徑（A取最小值），并圓整為標準值，若外伸軸有外接零件（聯(lián)軸器等），d應與外接零件孔徑一致（必要時適當作調(diào)整），并滿足鍵的強度要求。1.低速軸：擬定軸上零件的裝配方案：左端軸承、軸承端蓋和聯(lián)軸器依次由軸的左端裝入，右端軸承、套筒和齒輪從右端裝入。2.低速軸的簡圖圖4-1 低速軸示意圖3.低速軸的計算簡圖圖4-2 低速軸彎扭矩圖截面c處計算彎矩最大，是軸的危險截面，下表列出了c處的MHM1M及Mca值。

28、4.1.1 按彎扭合成應力校核軸的強度M315617sca=ca=22.45MPa W0.1´523軸的材料為45鋼，查機械設(shè)計基礎(chǔ)下冊表11-1s-1b=60MPa。sB=600MPa，因此，sca<s-1b，故安全。4.1.2 疲勞強度的校核從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面處的過盈配合引起的應力集中最嚴重。該軸只需校核截面左右兩側(cè)即可。（1）截面右側(cè)抗彎截面模量 W=0.1d3=0.1´523=14060.8mm3抗扭截面模量 WT=0.2d3=0.2´523=28121.6mm3作用于截面右側(cè)的彎矩為M=49820.28´60-24=

29、29892.17N·mm 60作用于截面上的扭矩為T=543417.6N·mm截面右側(cè)彎曲應力sb=截面右側(cè)扭轉(zhuǎn)切應力 M49820.28=3.54MPa W14060.8tT=T543417.6=19.32MPa WT28121.6軸的材質(zhì)是45鋼，調(diào)質(zhì)。查機械設(shè)計基礎(chǔ)下冊得知sB=640MPa，s-1=275MPa，t-1=155MPa。過盈配合產(chǎn)生的應力集中系數(shù)，查表并得公式得:ks=2.36eskt ks=0.8´2.36=1.888et=0.8´es軸按磨削加工，由圖和公式得表面質(zhì)量系數(shù)為bs=bt=0.92軸未經(jīng)表面強化處理，bq=1，所以綜

30、合系數(shù)值為ks11-1=2.450.92 Ks=eskt+bs1-1=2.36+Kt=et+bt-1=1.888+1-1=1.940.952材料特性系數(shù)ys=0.10.2 取ys=0.1 yt=0.050.1 取yt=0.05計算安全系數(shù)ScaSs=s-1275=31.18Kssa+yssm2.45´3.6+0.1´0 St=t-1155=7.95 19.619.6Ktta+yttm1.94´+0.05´Sca=所以安全。（2）截面左側(cè) =7.7S=1.53d=抗彎截面模量 W=0.10.´135=03125 00mm抗扭截面模量 WT=0.2

31、d3=0.2´503=25000mm3 左用于截面VI左側(cè)的彎矩為M=30492.12N·mm作用于截面VI上的扭矩為T=553417.5N·mm截面VI左側(cè)的彎曲應力為M30492.108=2.4MPaW12500 截面VI左側(cè)的扭轉(zhuǎn)切應力為 sb=tT=T553417.5=22.1MPa WT25000截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)as及at查表選取。因r1D52=0.019，=1.04，插值得: d52d50as=2.27 at=1.57所以有效應力集中系數(shù)按公式為ks=1+qs(as-1)=1+0.75(2.27-1)=1.95kt=1+qt(at

32、-1)=1+0.78(1.57-1)=1.44尺寸系數(shù)es=0.75 et=0.85軸未經(jīng)表面強化處理，軸未經(jīng)表面強化處理，bq=1，則綜合系數(shù)值為Ks=ks+1-1=1.951+-1=2.690.750.92 esktbs1Kt=et+bt-1=1.441+-1=1.740.850.952計算安全系數(shù)ScaSs=s-1275=42.6 Kssa+yssm2.69´2.4+0.1´0St=t-1155=7.84Ktta+yttm1.74´+0.05´22Sca=7.71S=1.5所以安全。4.2 中間軸的強度校核1.中間軸：圓柱齒輪、套筒、擋油環(huán)和滾動軸

33、承從軸的左端裝入，右端滾動軸承和擋油環(huán)從右端裝入。2.中間軸的簡圖圖4-3 中間軸簡圖3.中間軸的計算簡圖圖4-4 中間軸的彎扭矩圖截面B處計算彎矩最大，是軸的危險截面。下面列出B處的MH,MV,M及Mca。4.2.1 按彎扭合成應力校核軸的強度校核軸上承受最大計算彎矩的截面B的強度sca=Mca132074.8=20.05MPa 3W0.1´40軸的材料為45鋼，sB=600MPa，查表，s-1b=60MPa。因此，sca<s-1b，故安全。4.2.2 疲勞強度校核從應力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和處的過盈配合引起的應力集中最嚴重，但截面不受扭矩作用，不必校核。該軸只

34、需校核截面上下兩側(cè)即可（1）截面上方mm3 抗彎截面模量 W=0.1d3=0.1´403=6400抗扭截面模量 WT=0.2d3=0.2´403=1280mm03作用于截面上方的彎矩為M=27428.85´作用于截面上的扭矩為T=267787.2N·mm截面上方的彎曲應力 70-23=18416.5N×mm 70sb=M18416.5=2.88MPa W6400截面上方的扭轉(zhuǎn)切應力tT=T267787.2=20.92MPa WT12800軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)。查表得sB=640MPa，s-1=275MPa，t-1=155MPa。 過盈配合產(chǎn)生

35、的應力集中系數(shù)，查表并由公式得：kseskt=2.86et=0.8´kses=0.8´2.86=2.288軸按磨削加工，由圖和公式得表面質(zhì)量系數(shù)為bs=0.92bt=0.6bs+0.4=0.6´0.92+0.4=0.952所以綜合系數(shù)為Ks=kseskt+1bs1-1=2.86+1-1=2.95 0.921-1=2.34 0.952Kt=材料特性系數(shù) et+bt-1=2.288+ys=0.10.2 取ys=0.1yt=0.050.1 取yt=0.05軸在截面上方的安全系數(shù)為Ss=s-1275=32.4 Kssa+yssm2.95´2.88+0.1

36、0;0t-1155=6.2 20.9220.92Ktta+yttm2.34´+0.05´22St=SSt32.4´6.2ca=SsS22=.1>S=1.5s+St32.42+6.22=6所以其安全。（2）截面下方抗彎截面模量 W=0.1d3=0.1´463=9733.6mm3 抗扭截面模量 WT=0.2d3=0.2´463=19467.2mm3 作用于截面下方的彎矩為M=18416.5N×mm作用于截面上的扭矩為sMb=W=18416.59733.6=1.89MPa截面下方的扭轉(zhuǎn)切應力t267787.2T=TW=13.7MPaT

37、19467.2截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數(shù)as及at查表選取。rd=140=0.025，Dd=4640=1.15，插值得：as=2.1 at=1.7所以有效應力集中系數(shù)按公式為ks=1+qs(as-1)=1+0.75(2.1-1)=1.825 kt=1+qt(at-1)=1+0.78(1.7-1)=1.546由圖得尺寸系數(shù)es=0.71、et=0.81 軸按磨削加工，由圖得表面質(zhì)量系數(shù)為K1.825s=kse+1sb-1=s0.71+10.92-1=2.66Kkt1t=e+1.546tb-1=0.81+10.952-1=1.96t 因計算安全系數(shù)Sca 所以其安全。5 軸承壽命的計算

38、 Ss-1s=Ks=275=54.7ssa+ysm2.66´1.89+0.1´0 St-1t=K=155tta+yttm1.96´13.713.7=11.262+0.05´2 SSsSt7´11.26ca=S22=54.s+St.72´11.262=11.03>S=1.55.1 低速軸軸承壽命的計算以小時計的軸承壽命計算公式為106æftCöLh=ç÷ 60nèPø10(圓錐滾子軸承) 3選定一對圓錐滾子軸承為30205，由軸性能表可查得30205軸承：C=33200N

39、。e常溫下工作，溫度系數(shù)ft=1,e=P=2214.16N =轉(zhuǎn)速 n=495r/min,則Lh=10æ1´33200öç÷=58493.26h 60´960è2214.16ø61035.2 中間軸軸承壽命的計算常溫下工作，溫度系數(shù)ft=1,e=3 (深溝球軸承)選定一對深溝球軸承為16005，有軸性能表可查得16005軸承：C=4180NP=806.7N =轉(zhuǎn)速n=495r/min，則106æ1´4180öLh=ç÷=4684.2h 60´495

40、2;806.7ø36 機構(gòu)在ADAMS軟件中的運動仿真注：滑塊在ADAMS的位移和上面二維機構(gòu)運動簡圖的比例為5:1。6.1 冷鐓機構(gòu)圖6-1-1 冷鐓機構(gòu)的模型圖圖6-1-2 冷鐓機構(gòu)中滑塊的位移曲線圖經(jīng)驗算，讀圖可知滑塊的最大位移差約為130mm，實為滑塊的最大位移的五倍。圖6-1-3 冷鐓機構(gòu)中滑塊的速度曲線圖圖6-1-4 冷鐓機構(gòu)中滑塊的加速度曲線圖6.2 切斷機構(gòu)6-2-1 切斷機構(gòu)的模型圖圖6-2-2 切斷機構(gòu)中滑塊的位移曲線圖經(jīng)驗算，讀圖可知曲線的位移差約為200mm,實為滑塊最大位移的五倍。圖6-2-3 切斷機構(gòu)中滑塊的速度曲線圖圖6-2-4 切斷機構(gòu)中滑塊的加速度曲

41、線圖6.3 冷擠機構(gòu)6-3-1 冷擠機構(gòu)的模型圖6-3-2 冷擠機構(gòu)中滑塊的位移曲線圖經(jīng)驗算，讀圖可知曲線的最高點減去最低點約為150mm,實為滑塊最大行程的五倍。6-3-3 冷擠機構(gòu)中滑塊的速度曲線圖6-3-4 冷擠機構(gòu)中滑塊的加速度曲線圖結(jié) 論從2010年2月，我開始了我的畢業(yè)論文的工作，時至今日，論文基本完成。說實話，一開始拿到課題我很茫然，進過指導老師的細心指導以前與同學的交流才慢慢把思路理清楚。經(jīng)歷了幾個月的奮戰(zhàn)，金章而又充實的畢業(yè)設(shè)計終于落下了帷幕?；叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受，我感慨萬千，在這次畢業(yè)設(shè)計過程中，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。二月初，我選定了我的論文課題：制釘機的原理方

42、案設(shè)計以及ADAMS運動仿真。指導老師慢慢引導我從何做起，以及怎么獲取資料等等，終于我對自己工作方向和方法有了掌握。三月到四月我的主要工作就是畫出每個機構(gòu)的運動簡圖，一開始上手的時候確實很困難，特別是畫凸輪機構(gòu)的時候，說實話那時候確實不會。最后在指導老師的幫助下，利用圖解法終于完成了。五月初的工作時針對幾根軸進行強度校核，根據(jù)課程設(shè)計這一環(huán)節(jié)可以說輕松的解決。同時這個月還要學習ADAMS軟件，并用此來進行機構(gòu)的運動仿真。工作量還試蠻大的。最后在老師的幫助下，大略的掌握了這一軟件的基本知識，能進行一些簡單機構(gòu)的仿真。腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計中最大的收益。