自動(dòng)制釘機(jī)設(shè)計(jì)

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)自動(dòng)制釘機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)目錄一. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及工作要求3二. 機(jī)構(gòu)工作原理3三. 功能分解圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作分解圖4四. 工作循環(huán)圖9五. 運(yùn)動(dòng)方案的選擇與比較10六. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖13七. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程13八. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)流程框圖16九. 程序清單17十. 運(yùn)動(dòng)線圖21十一. 凸輪設(shè)計(jì)分段圖,輪廓圖,設(shè)計(jì)結(jié)果21十二. 設(shè)計(jì)總結(jié)與心得 28十三. 主要參考資料及其編號(hào)30一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及工作要求圖1.1所示為一鐵釘?shù)耐庥^圖。自動(dòng)制釘機(jī)的功能是將鋼筋等金屬材料自動(dòng)加工成鐵釘。設(shè)計(jì)要求和參數(shù)為：圖1.1（1） 鐵釘直徑為1.63.4mm；（2） 鐵釘帽直徑是鐵釘直徑的2 倍；（3） 鐵釘長(zhǎng)度為 2580mm；（4） 生產(chǎn)率為 360枚min；（5） 要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)性能優(yōu)良，噪聲盡量??；（6） 連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)；（7） 加工質(zhì)量要達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求；（8） 成品鐵釘?shù)男螤钊鐖D1.1。二機(jī)構(gòu)工作原理n 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。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）三.功能分解圖 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分解圖為了實(shí)現(xiàn)將金屬卷料加工成鐵釘?shù)目偣δ?，可將總功能分解為如下分功能：?） 金屬卷料校直功能；（2） 金屬卷料送料功能；（3） 工件夾緊功能；（4） 工件鐓帽功能；（5） 工件冷擠釘尖和切斷功能功能原理的工藝過(guò)程分解（1）金屬卷料校直，送料功能 采用槽輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行送料。當(dāng)銷(xiāo)輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)1/4周（其送料長(zhǎng)度為1/4槽輪周長(zhǎng)）；槽輪送料時(shí)鋼絲通過(guò)視圖左邊的滾子進(jìn)行自動(dòng)校直。 圖1.4（2）工件夾緊功能 采用凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊。其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.5所示，通過(guò)推桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)鋼絲的夾緊和放松，夾緊桿的來(lái)回運(yùn)動(dòng)則由凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖1.5(3)工件冷鐓功能 采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對(duì)鋼絲進(jìn)行冷鐓。其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.6所示,連桿與齒輪相連，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)滑塊來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)鋼絲進(jìn)行冷鐓。 圖1.6（4）工件冷擠切斷功能 采用凸輪機(jī)構(gòu)。其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1.7所示。其工件原理和夾緊裝置相似。 圖1.7系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式，繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖如下圖所示矩陣法創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能轉(zhuǎn)換功能圖可構(gòu)成下表所示形態(tài)學(xué)矩陣。由表所示的形態(tài)學(xué)矩陣可求出自動(dòng)制釘機(jī)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案為N=3 x 3 x 3 x 3 x 3=243 可由給定的條件，各機(jī)構(gòu)的相容性，各機(jī)構(gòu)的空間布置，類(lèi)似產(chǎn)品的借鑒和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)等，從中選出若干個(gè)較為實(shí)際可行的方案，然后從選出的若干個(gè)方案中用評(píng)價(jià)方法選出最優(yōu)方案。功能元功能元解（匹配機(jī)構(gòu)）123減速1帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)擒縱論機(jī)構(gòu)夾緊桿的往復(fù)移動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)平面凸輪機(jī)構(gòu)空間凸輪機(jī)構(gòu)冷鐓滑塊的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)平面凸輪機(jī)構(gòu)空間凸輪機(jī)構(gòu)冷擠切斷桿的往復(fù)移動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)平面凸輪機(jī)構(gòu)空間凸輪機(jī)構(gòu)四工作循環(huán)圖 如圖1.11所示圖1.11五.方案的選擇與比較方案一如圖1.8所示送料機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)凸輪連桿機(jī)構(gòu)冷鐓機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)冷擠（切斷）機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖.點(diǎn)評(píng)：本方案能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)制釘機(jī)的個(gè)主要?jiǎng)幼?，但冷鐓機(jī)構(gòu)的力要比較大，而對(duì)心曲柄滑塊沒(méi)有急回運(yùn)動(dòng)，故而會(huì)影響機(jī)器效率。另一個(gè)較大的缺陷是傳遞運(yùn)動(dòng)較為困難。方案二如圖.9所示送料機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)凸輪連桿機(jī)構(gòu)冷鐓機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)冷擠（切斷）機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 圖1.9點(diǎn)評(píng)：此方案與方案一相似，主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與方案一致。與方案一相比，此方案優(yōu)點(diǎn)在于夾緊，冷鐓，冷擠三大運(yùn)動(dòng)連接在一起，槽輪通過(guò)一個(gè)齒輪就可傳遞運(yùn)動(dòng)，即傳遞運(yùn)動(dòng)方便。但是冷擠上下都要進(jìn)行，上面的運(yùn)動(dòng)不好傳遞。方案三 如圖.10所示送料機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)凸輪連桿機(jī)構(gòu)冷鐓機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)冷擠機(jī)構(gòu)凸輪連桿機(jī)構(gòu) 圖1.10(a)主視圖 圖1.10(b)俯視圖點(diǎn)評(píng):本方案較前二個(gè)方案有較大不同。四大運(yùn)動(dòng)中，夾緊，冷鐓，冷擠都在水平面內(nèi)進(jìn)行。通過(guò)錐齒輪，將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給夾緊，冷鐓，冷擠做運(yùn)動(dòng)。另一個(gè)槽輪送料機(jī)構(gòu)只需通過(guò)齒輪就可將運(yùn)動(dòng)傳達(dá)。通過(guò)三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)的比對(duì)，運(yùn)動(dòng)的可靠性，傳遞的穩(wěn)寫(xiě)性與可行性，設(shè)計(jì)的新穎性，我們最終確定了“方案三”為設(shè)計(jì)方案。六機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如上圖.（a）（b）所示七執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程 1.連桿機(jī)構(gòu) 冷鐓過(guò)程中，采用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。根據(jù)要求, 其移動(dòng)、擺動(dòng)的行程為25mm。因?yàn)槔溏呥^(guò)程的時(shí)間要根據(jù)送料，夾緊等過(guò)程來(lái)分配，故應(yīng)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(lái)回運(yùn)動(dòng)時(shí)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(diǎn)。此機(jī)構(gòu)的最大壓力角為33度,滿足實(shí)際要求。故A點(diǎn)可取量取AC1=31.87,AC2=8.34，AB+BC=AC1，BC-AB=AC2。 1. 由AC1與AC2的距離可求出曲柄AB與連桿BC的長(zhǎng)度。AB=11.765, BC=20.1052夾緊凸輪 夾緊機(jī)構(gòu)采用了對(duì)心滾子凸輪。夾緊凸輪的運(yùn)動(dòng)行程應(yīng)根據(jù)鋼絲的直徑來(lái)設(shè)計(jì)。鋼絲的直徑為1.63.4mm。由于此機(jī)構(gòu)在水平面內(nèi)工作，回程時(shí)需要靠彈簧力使其回程。為使凸輪運(yùn)動(dòng)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。 3.冷擠（切斷）凸輪 為了確保凸輪運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，冷擠力較大，可取基圓半徑為R=60mm,升程為4mm。 4.電動(dòng)機(jī)的選擇 本機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速為1440R/MIN。由于電機(jī)轉(zhuǎn)速較大，需要先減速，一般采用帶傳動(dòng)來(lái)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(hào)功率/kw電流/A轉(zhuǎn)速/（r/min）效率/%功率因數(shù)cos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1.12 5.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(jī)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(shí)際工程，齒輪5應(yīng)取大些.故幾個(gè)齒輪參數(shù)如表1.13所示模數(shù)（mm）壓力角（。）齒數(shù)直徑（mm）齒輪34202496齒輪44202496齒輪542040160齒輪64202496表1.13 6.槽輪半徑的選擇本機(jī)構(gòu)中，槽輪是用來(lái)間歇傳送鋼絲的，槽輪每轉(zhuǎn)動(dòng)90次度，送料一次。本機(jī)構(gòu)制造鐵釘長(zhǎng)為70mm，冷鐓時(shí)會(huì)擠壓一些鋼絲，故每次送料為75mm。即槽輪1/4弧長(zhǎng)為75mm。利用弧長(zhǎng)與圓心角的關(guān)系，可求得R7=48mm。 16