自動制釘機機械原理課程設計

1、機械原理課程設計 題目名稱 自動制釘機專業(yè)班級 15機制（專升本）學生姓名 劉備學 號 指導教師 諸葛亮機械與電子工程系二一六年 六月 十六日目錄 一、機械原理課程設計任務書3二、設計內(nèi)容41.根據(jù)工藝動作要求擬定運動示意圖42各機構(gòu)的選型設計52.1選型設計52.2自動制釘機的功能分解62.3系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖93.方案的比較94.執(zhí)行機構(gòu)設計過程124.1.連桿機構(gòu)134.2夾緊凸輪134.3冷擠（切斷）凸輪134.4齒輪的選擇144.5槽輪半徑的選擇144.6電動機的選擇 145.運動方案選擇156.運動循環(huán)圖 16總結(jié)17參考文獻18一、機械原理課程設計任務書專業(yè) 15機制（升本） 學

2、號 XXXXXXXXXX姓名 劉備 設計題目：自動制釘機的設計一、設計題目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)及設計要求：1）鐵釘直徑1.63.4mm。2）鐵釘長度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)動慣量不計。6）要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動性能優(yōu)良，噪聲盡量減小三、設計任務1）按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。2）進行送絲校直機構(gòu)、冷鐓釘帽機構(gòu)、

3、冷擠釘尖機構(gòu)、剪斷鋼絲機構(gòu)的選型。3）機械運動方案的評價和選擇。4）按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。5）設計飛輪和確定電動機型號。6）畫出機械運動方案簡圖。7）按蚌埠學院相關(guān)格式要求編寫設計說明書二、設計內(nèi)容1.根據(jù)工藝動作要求擬定運動示意圖送絲校直機構(gòu)（1）：首先送絲與校直動作要協(xié)調(diào)，又要使送絲有間隙性，因此我們選用了槽輪機構(gòu)帶動滾輪完成間歇送絲運動，并通過摩擦輪初步校直。另外我們的槽輪沒有直接接到摩擦輪，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，因此可調(diào)整釘子的長度，更好的滿足設計要求。夾緊機構(gòu)（2）：因為要在

4、送絲后夾緊一段時間來實現(xiàn)其他工序，因此采用凸輪，利用其遠休段夾緊鐵絲一段時間來保障其他工序。雖然機構(gòu)的尺寸設計比較復雜，但是傳動平穩(wěn)性較高，運行可靠。冷鐓釘帽機構(gòu)（3）：采用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)直線往復功能，制造和結(jié)構(gòu)相對簡單，具有急回特性，能提高生產(chǎn)效率。冷擠釘尖機構(gòu)（4）：為提高生產(chǎn)率，將冷鐓和冷擠同時進行，因此該機構(gòu)與冷鐓機構(gòu)具有相同的運動規(guī)律，同時為簡化設計工作量和減少加工生產(chǎn)該機構(gòu)所須的生產(chǎn)設備，時間準備，可設計將冷鐓和冷擠使用同種曲柄滑塊機構(gòu)，只是裝配的位置不同而已。剪斷鋼絲機構(gòu)（5）：采用曲柄滑塊機構(gòu)，運動規(guī)律與冷鐓和冷擠相似，只不過是在冷擠過后實現(xiàn)剪切，也可使用與冷鐓和冷擠相同的曲

5、柄滑塊機構(gòu)，只是起始狀態(tài)和裝配位置不同。圖3所示為該方案的運動示意圖。2各機構(gòu)的選型設計2.1選型設計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）送絲校直機構(gòu)：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）剪斷鋼絲圖1.2（a）和1.2（b）分別為冷鐓釘帽和冷擠釘尖的工作原理圖： 圖1.2（a） 圖1.2（b）2.2自動制釘機的功能分解 自動制釘機要依次完成送絲校直，夾緊，剪斷，冷擠，冷鐓五個動作。圖1所示為自動制釘機的樹狀功能圖送絲校直 槽輪的間隙運動夾緊 凸輪直桿機構(gòu)的循環(huán)運動自動制釘機的功能分解剪斷

6、曲柄滑塊機構(gòu)的往復運動冷擠 曲柄滑塊機構(gòu)的往復運動冷鐓 曲柄滑塊機構(gòu)的往復運動圖1自動制釘機的樹狀功能圖（1）金屬卷料校直，送料功能 采用槽輪機構(gòu)進行送料。當銷輪連續(xù)轉(zhuǎn)動一周時，槽輪轉(zhuǎn)動1/4周（其送料長度為1/4槽輪周長）；槽輪送料時鋼絲通過視圖左邊的滾子進行自動校直。 圖1.4（2）工件夾緊功能 采用凸輪機構(gòu)進行夾緊。其機構(gòu)簡圖如圖1.5所示，通過推桿的往復運動實現(xiàn)鋼絲的夾緊和放松，夾緊桿的來回運動則由凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)。 圖1.5(3)工件冷鐓功能 采用曲柄滑塊機構(gòu)對鋼絲進行冷鐓。其機構(gòu)簡圖如圖1.6所示,連桿與齒輪相連，齒輪轉(zhuǎn)動時帶動滑塊來回往復運動，從而對鋼絲進行冷鐓。 圖1.6（

7、4）工件冷擠切斷功能 采用凸輪機構(gòu)。其機構(gòu)簡圖如圖1.7所示。其工件原理和夾緊裝置相似。 圖1.72.3系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式，繪制機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖如下圖所示圖1.113.方案的比較方案一、如圖1.8所示送料機構(gòu)槽輪機構(gòu)夾緊機構(gòu)凸輪連桿機構(gòu)冷鐓機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)冷擠（切斷）機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 圖.點評：本方案能夠?qū)崿F(xiàn)自動制釘機的個主要動作，但冷鐓機構(gòu)的力要比較大，而對心曲柄滑塊沒有急回運動，故而會影響機器效率。另一個較大的缺陷是傳遞運動較為困難。方案二、如圖.9所示送料機構(gòu)槽輪機構(gòu)夾緊機構(gòu)凸輪連桿機構(gòu)冷鐓機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)冷擠（切斷）機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu) 圖1.9點評：此方案與方

8、案一相似，主要運動機構(gòu)與方案一致。與方案一相比，此方案優(yōu)點在于夾緊，冷鐓，冷擠三大運動連接在一起，槽輪通過一個齒輪就可傳遞運動，即傳遞運動方便。但是冷擠上下都要進行，上面的運動不好傳遞。方案三 、如圖.10所示送料機構(gòu)槽輪機構(gòu)夾緊機構(gòu)凸輪連桿機構(gòu)冷鐓機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)冷擠機構(gòu)凸輪連桿機構(gòu) 圖1.10(a)主視圖 圖1.10(b)俯視圖點評:本方案較前二個方案有較大不同。四大運動中，夾緊，冷鐓，冷擠都在水平面內(nèi)進行。通過錐齒輪，將電機的轉(zhuǎn)動傳遞給夾緊，冷鐓，冷擠做運動。另一個槽輪送料機構(gòu)只需通過齒輪就可將運動傳達。4.執(zhí)行機構(gòu)設計過程 4.1.連桿機構(gòu) 冷鐓過程中，采用了曲柄滑塊機構(gòu)。根據(jù)要求,

9、其移動、擺動的行程為25mm。因為冷鐓過程的時間要根據(jù)送料，夾緊等過程來分配，故應采取偏置的曲柄滑塊。根據(jù)圖1.11所示，可推算出曲柄滑塊來回運動時間，從而可以算出行程速比系數(shù)K。K=t1:t2， K=1.4。，所以=30度。取e=5mm，確定A點。此機構(gòu)的最大壓力角為33度,滿足實際要求。故A點可取量取AC1=31.87,AC2=8.34，AB+BC=AC1，BC-AB=AC2。 由AC1與AC2的距離可求出曲柄AB與連桿BC的長度。AB=11.765, BC=20.1054.2夾緊凸輪 夾緊機構(gòu)采用了對心滾子凸輪。夾緊凸輪的運動行程應根據(jù)鋼絲的直徑來設計。鋼絲的直徑為1.63.4mm。由于

10、此機構(gòu)在水平面內(nèi)工作，回程時需要靠彈簧力使其回程。為使凸輪運動平穩(wěn)，可使凸輪推程較小，能夠?qū)崿F(xiàn)夾緊功能即可。故取基圓半徑為R=80mm，升程為8mm。 4.3冷擠（切斷）凸輪 為了確保凸輪運動平穩(wěn)，冷擠力較大，可取基圓半徑為R=60mm,升程為4mm。 4.4齒輪的選擇 由于冷鐓，送料的周期相等，故齒輪4與齒輪6必須選擇相同。從電機傳遞到飛輪2的轉(zhuǎn)速為360R/MIN，要求生產(chǎn)率為360R/MIN，故 齒輪3與齒輪4，6規(guī)格也一樣。齒輪5是連接4與6的，考慮到實際工程，齒輪5應取大些.故幾個齒輪參數(shù)如表1.12所示模數(shù)（mm）壓力角（。）齒數(shù)直徑（mm）齒輪34202496齒輪44202496

11、齒輪542040160齒輪64202496表1.124.5槽輪半徑的選擇本機構(gòu)中，槽輪是用來間歇傳送鋼絲的，槽輪每轉(zhuǎn)動90次度，送料一次。本機構(gòu)制造鐵釘長為70mm，冷鐓時會擠壓一些鋼絲，故每次送料為75mm。即槽輪1/4弧長為75mm。利用弧長與圓心角的關(guān)系，可求得R7=48mm。4.6電動機的選擇 本機構(gòu)要求生產(chǎn)率為360枚/MIN，即與曲柄焊接的齒輪轉(zhuǎn)速為360R/MIN。所以選擇電機的轉(zhuǎn)速為1440R/MIN。由于電機轉(zhuǎn)速較大，需要先減速，一般采用帶傳動來減速。飛輪1與飛輪2的半徑比為R1:R2 =1:4. 如表1.12所示 型號功率/kw電流/A轉(zhuǎn)速/（r/min）效率/%功率因數(shù)c

12、os額定轉(zhuǎn)矩額定電力最大額定轉(zhuǎn)矩Y90L-448.8144084.50.822.27.02.2表1.135.運動方案選擇通過三種方案的優(yōu)缺點的比對，運動的可靠性，傳遞的穩(wěn)寫性與可行性，設計的新穎性，我們最終確定了“方案三”為設計方案。以下為運動方案簡圖： (a)主視圖 (b)俯視圖6.運動循環(huán)圖 如圖所示總結(jié)這一次做課程設計的過程對我來說是一個全新的體驗，從完全不知道從何著手到學會查閱資料，再到加入自己的設計思想，接著再發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，仔細琢磨反復推敲，不斷發(fā)現(xiàn)新的不足之處，不斷改良，終于完成了這個全自動制釘機的設計說明書?；仡^看看這近兩星期的設計過程，真是感慨萬千。首先，課程設計是對我們

13、所學知識的綜合考驗，在整個設計中，始終使我感到力不從心的是知識的捉襟見肘，所學的知識只是皮毛，真要解決實際問題就會遇到各種各樣的困難，未知的知識太多，感覺肚子里沒貨，面對問題不知所措。比如冷鐓機構(gòu)，對于冷鐓滑塊速度的計算，由于角度都不是特殊角，反復使用正弦，余弦定理，對于小角度也不會使用近似，算了很久，也錯了好多次，特別是最后快去打印時，發(fā)現(xiàn)先前的計算有一處近似使用錯誤，結(jié)果急忙改正，改了好多處，多花了好多時間。其次，課程設計考驗了我們的團結(jié)合作能力，以及集體處理問題的能力?，F(xiàn)在的我們說實話還不是很會合作辦事，不是各抒己見，就是工作都是由幾個人來做。這次課程設計使我們加強了團結(jié)協(xié)作的意識。一開始，我們都不知道怎么合作，一些人抱著別人做事我拿成果的思想，又有一些人正好相反，不喜歡別人插手，想完全按自己的思路，事事包辦。我屬于后者，后來，我嘗試著組織了幾次討論，分了下工，發(fā)現(xiàn)每個人的想法中都有我想不到的地方，每個人都很好的完成了任務?，F(xiàn)在，我學會了相信別人，向別人學習，這點也是我最受益的一點。課程設計還給了很多平時無法體會到的經(jīng)驗，比如細節(jié)的重要性，很多細節(jié)牽