自动制钉机

-1-湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）第二学年第二学期课程名称机械原理课程设计指导教师XX职称教授学生姓名XX专业班级机械制造及其自动化学号XXXXXXXX题目自动制钉机成绩起止日期2012年6月4日～2012年6月8日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸若干张456机械原理课程设计-0-机械原理课程设计设计说明书自动制钉机起止日期：2012年6月4日至2012年6月8日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2012年月日机械原理课程设计-1-目录0.课程设计任务书…………………………………………1.工作原理和工艺动作分解………………………………2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图……………3.执行机构选型……….…………………4.机械运动方案的选择与评定…………………………5.机械传动系统的速比和变速机构………………………6.机械运动简图……………………………………7.主加压机构的尺度设计………………8.制钉机三维图设计………………………………………9.主加压机构速度与加速度分析（分析一个位置）……..10.参考资料…………………………………………………11.设计总结…………………………………………………机械原理课程设计-2-湖南工业大学课程设计任务书2010—2011学年第2学期机械工程学院（系、部）专业班级课程名称：机械原理课程设计设计题目：自动制钉机完成期限：自2012年6月4日至2012年6月8日共1周内容及任务一、设计的任务与主要技术参数铁钉直径:φ1.6～φ3.4mm;铁钉直径:25～80mm;生产率:360枚/min最大冷镦力:3000N;最大剪断力:2500N.冷镦滑块质量:8KG;其它构件质量和转动惯量不计;要求结构紧凑,船东性能优良,噪音尽量减小.要求所设计的机器相互协调,尽量将各执行机构的原动件固连在一个主轴上,工作可靠、外形美观。二、设计工作量要求：）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；2）构思能实现上述动作要求的送丝机构,剪断机构,冷镦机构,压紧机构；3）结合设计要求，比较各方案的优缺点，选定合理的机械运动方案；4）根据选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；机械原理课程设计-3-5）画出机械运动方案简图；6）对传动机构和执行机构进行尺度设计；7）完成设计计算说明书。要求有设计说明书一份，相关图纸一至两张。（有条件的要求用三维动画表述）。进度安排起止日期工作内容构思该机械运动方案运动分析及作图整理说明书与答辩主要参考资料［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250指导教师：2012年月日第一章工作原理和工艺动作分解1.1设计原理：1）送丝校直工作同时完成，且用间歇机构实现送丝与夹紧在时间上的配合。2）附加夹紧机构，送丝时放松，其余时间夹紧。3）夹紧机构夹持钢丝，露出一段钢丝进行冷镦钉帽。4）冷镦钉帽的同时，对钢丝进行挤压，通过特殊模具挤压出钉尖机械原理课程设计-4-形状。5）挤压完成后，剪断机构剪断钢丝。6）夹紧机构松开，铁钉落在传送带上被运走。7）送丝机构重新送丝，重复以上各工序，实现自动制钉的目的。1.2工艺动作分解：图1自动制钉机的树状功能图2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。以主动件的转角作为横坐标(0°、360°)，以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。主动轴每转一圈为其准拟定的运动循环图如下图所示：自动制钉机的功能分解夹紧凸轮直杆机构的循环运动剪断曲柄滑块机构的往复运动冷挤曲柄滑块机构的往复运动冷镦曲柄滑块机构的往复运动机械原理课程设计-5-图2自动制钉机的运动循环图第3章.执行机构选型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机械原理课程设计-6-矩阵法创建机械系统运动方案根据机械系统运动功能转换功能图可构成下表所示形态学矩阵。由表所示的形态学矩阵可求出自动制钉机系统运动方案为（考虑到冷镦机构变动的幅度不大）N=3x3x3=27种方案可由给定的条件，各机构的相容性，各机构的空间布置，类似产品的借鉴和设计者的经验等，从中选出若干个较为实际可行的方案，然后从选出的若干个方案中用评价方法选出最优方案。功能元功能元解（匹配机构）123减速1带传动齿轮传动蜗杆传动送料机构的间歇回转运动棘轮机构槽轮机构擒纵论机构夹紧杆的往复移动曲柄滑块机构平面凸轮机构空间凸轮机构冷镦滑块的往复直线运动曲柄滑块机构平面凸轮机构空间凸轮机构冷挤——切断杆的往复移动曲柄滑块机构平面凸轮机构空间凸轮机构机械原理课程设计-7-冷镦镦头的往复移动压紧杆的往复移动冷挤杆的往复移动送料槽轮的间歇转动运动分支减速电机第四章.机械运动方案的选择与评定一，送丝校直机构的选择方案一——不完全齿轮机构简单介绍：不完全齿轮机构为送丝校直机构，不完全齿轮机构结构简单、制造容易、工作可靠，从动轮运动时间和静止时间可在较大范围内变化。但是从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速，轻载场合。方案二——棘轮机构简单介绍：通过棘轮机构实现间歇运动，但在之后的剪断操作过程中，由于剪断部分失去再运动性，导致后面的操作无法进行。方案三——槽轮机构机械原理课程设计-8-简单介绍：槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速，多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动应此此方案较好。二剪断机构的选择方案一方案二方案三方案一中截断机构和挤压机构为一体为凸轮连杆机构，在挤压的同时从而截断为了使制钉循环进行，应处理制造好的铁钉出料问题。方案二中截断机构为偏心轮机构缺点：剪断机构位置错误，不能获得要求的铁钉。方案三中截断机构凸轮连杆机构结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动二冷挤机构的选择方案一方案二方案三方案一中凸轮连杆机构结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动点、但线接触易磨损凸轮轮廓加工困难且行程不大。方案二中偏心轮机构的使用场合多用来带动机械的开关、活门等所以此方案不适合。方案三中凸轮连杆机构但和截断机构相连所以与方案一有所区别。机械原理课程设计-9-在这些运动方案中，必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案，就单个执行机构来说能实现执行动作，但把这些机构组合成系统后，就会发现在结构安排上是不可行的，整个机器太庞杂，制造成本太高。这些方案可以先加以否定，然后列出一批可行的方案，从中优选出好的运动方案。以下方案是经过综合考虑后得出的相对最佳方案。送料校直机构（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。第5章.机械传动系统的速比和变速机构==0.67iii入总出第一级传动采用锥齿轮传动，传动比为1第二级传动采用圆柱齿轮传动，传动比为0.67第6章.制钉机的机构运动简图机械原理课程设计-10-7.主加压机构的尺度设计R=L*sinφ=Lsin（π/Z）s=L*cosφ=Lcos（π/Z）h=s-(L-R-r)d1=2(L-s)d22(L-R-r)其中L由安装的空间位置决定,取L=50,则有R=35.35s=35.35r约为R/6=5.89,取r=6h=26.7,取h=27d1=29.3,取d1=10d217.3,取d2=10槽顶侧壁厚b=3~5mm,取b=3锁止弧半径r0=R-r-b=26.35机械原理课程设计-11-8主加压机构三维建模9.主加压机构速度与加速度分析（分析一个位置）由于设计要求结构紧凑，而且在镦挤过程中不需要太大的行程，且各执行机构属高速运转，过大的行程将引起额外的噪音。为了满足上述要求，取冷镦机构的行程为25mm，另外为提高生产效率，该曲柄滑块机构应具有急回特性，取K=1.2，再根据以上条件设计该机构，以下是利用AutoCAD软件进行设计过程图。10.参考资料［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250机械原理课程设计-12-11.设计总结