机械原理课程设计-自动制钉机的设计.docx

机械原理课程设计说明书题目：自动制钉机的设计目录一、设计题目1二、原始数据1三、设计任务和要求1四、设计内容2五 .各机构的选型设计35.1 选型设计35.2 自动制钉机的功能分解45.3 .方案的比较6六 .执行机构设计过程86.1 .连杆机构的设计86.2 夹紧凸轮96.3 冷挤（切断）凸轮96.4 齿轮传动比的计算106.5 槽轮半径的选择106.6 运动方案选择106.7 运动循环图11七、构件的位移、速度和加速度曲线参考文献1312设计题目：自动制钉机的设计一、设计题目制造木工用大大小小的铁钉只需人工简单地将圆钢丝或方钢丝卷的一端放置在制钉机进料口，由机器自动完成下列工艺动作：1）校直钢丝。将钢丝边校直边输送到装夹工位；2）夹紧钢丝，在两个工位上分别冷墩钉帽和钉尖；。3）从钢丝上切下铁钉。二、原始数据：1）铁钉直径0.82.Omrn,长度630mm02）电动机参数：380V>1.IKW03）制钉速度：280-380枚min。三、设计任务和要求D对制钉机进行功能分析，并对各执行机构进行选型，合理安排各执行机构的运动配合关系。按工艺动作要求拟定运动循环图。2）绘制制钉机的运动方案示意图、机构运动简图及运动循环图。3）设计凸轮机构，选定从动件运动形式和运动规律，确定基圆半径，计算和绘制凸廓线，校核凸轮机构最大压力角。4）对连杆机构进行选型和尺寸设计，给出机构的最大压力角、急回运动特性系数。5）选择齿轮传动机构的齿数，并计算传动比。6）对制钉机进行三维造型和运动仿真，并画出输出构件的位移、速度和加速度曲线。7）编写设计说明书四、设计内容1.根据工艺动作要求拟定运动示意图送丝校直机构（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。冷锁钉帽机构（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，将冷徽和冷挤同时进行，因此该机构与冷锹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，可设计将冷锁和冷挤使用同种曲柄滑块机构，只是装配的位置不同而己。剪断钢丝机构（5）：采用曲柄滑块机构，运动规律与冷锁和冷挤相似，只不过是在冷挤过后实现剪切，也可使用与冷锁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。下图所示为该方案的运动方案示意图。五.各机构的选型设计5.1选型设计制钉机是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。1)送丝校直机构：并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。2)冷锹钉帽：在此前夹紧钢丝。3)冷挤钉尖4)剪断钢丝图1.2(a)和1.2(b)分别为冷锹钉帽和冷挤钉尖的工作原理图：1.2(a)1.2(b)5.2自动制钉机的功能分解自动制钉机要依次完成送丝校直，夹紧，剪断，冷挤，冷锻五个动作。(1)金属卷料校直，送料功能采用槽轮机构进行送料。当销轮连续转动一周时，槽轮转动1/4周(其送料长度为1/4槽轮周长)；槽轮送料时钢丝通过视图左边的滚子进行自动校直。图1.4(2)工件夹紧功能采用凸轮机构进行夹紧。其机构简图如图1.5所示，通过推杆的往复运动实现钢丝的夹紧和放松，夹紧杆的来回运动则由凸轮的连续转动来实现。图1.5(3)工件冷锻功能采用曲柄滑块机构对钢丝进行冷徽。其机构简图如图1.6所示,连杆与齿轮相连，齿轮转动时带动滑块来回往复运动，从而对钢丝进行冷徽。图1.6(4)工件冷挤一一切断功能采用凸轮机构。其机构简图如图1.7所示。其工件原理和夹紧装置相似。图1.753.方案的比较方案一、如图1.8所示送料机构一一槽轮机构夹紧机构一一凸轮连杆机构冷锁机构一一曲柄滑块机构冷挤（切断）机构曲柄滑块机构点评：本方案能够实现自动制钉机的4个主要动作，但冷锻机构的力要比较大，而对心曲柄滑块没有急回运动，故而会影响机器效率。另一个较大的缺陷是传递运动较为困难。方案二、如图1.9所示送料机构一一槽轮机构夹紧机构一一凸轮连杆机构冷徽机构一一曲柄滑块机构冷挤（切断）机构曲柄滑块机构图1.9点评：此方案与方案一相似，主要运动机构与方案一致。与方案一相比，此方案优点在于夹紧，冷徽，冷挤三大运动连接在一起，槽轮通过一个齿轮就可传递运动，即传递运动方便。但是冷挤上下都要进行，上面的运动不好传递。方案三、如图1.10所示送料机构一一槽轮机构夹紧机构一一凸轮连杆机构冷锁机构一一曲柄滑块机构冷挤机构一一凸轮连杆机构110(b)俯视图点评:本方案较前二个方案有较大不同。四大运动中，夹紧，冷锻，冷挤都在水平面内进行。通过锥齿轮，将电机的转动传递给夹紧，冷徽，冷挤做运动。另一个槽轮送料机构只需通过齿轮就可将运动传达。六.执行机构设计过程6.1 .连杆机构的设计冷锁过程中，采用了曲柄滑块机构。根据要求，其移动、摆动的行程为25mm。因为冷徽过程的时间要根据送料，夹紧等过程来分配，故应采取偏置的曲柄滑块。根据图1.11所示，可推算出曲柄滑块来回运动时间，从而可以算出行程速比系数K0K=t1:t2,K=I.4。=180×(K-1)(K+1),所以=30度。取e=5m,确定A点。此机构的最大压力角为33度，满足实际要求。故A点可取量取AC1=3187,AC2=8.34,AB+BC=AC1,BC-AB=AC2。由AC1与AC2的距离可求出曲柄AB与连杆BC的长度AB=II.765,BC=20.1056.26.3 夹紧凸轮夹紧机构采用了对心滚子凸轮。夹紧凸轮的运动行程应根据钢丝的直径来设计。钢丝的直径为0.82.0mm°由于此机构在水平面内工作，回程时需要靠弹簧力使其回程。为使凸轮运动平稳，可使凸轮推程较小，能够实现夹紧功能即可。故取基圆半径为R=80mm,升程为8mm。6.4 冷挤(切断)凸轮为了确保凸轮运动平稳冷挤力较大可取基圆半径为R=60mm,升程为4mm。6.5 齿轮传动比的计算根据设计参数,制钉速度：280-380枚min,我们设定制钉速度为360枚min,选用转速为1440R/MIN的电机进行驱动。减速比为1440/360=4,选取带轮的减速比为1：2,齿轮的减速比为1：2,总传动比为1：4.齿轮参数如下表所示。表1.126.6 槽轮半径的选择本机构中，槽轮是用来间歇传送钢丝的，槽轮每转动90次度，送料一次。本机构制造铁钉长为70mm,冷饿时会挤压一些钢丝，故每次送料为75mo即槽轮1/4弧长为75mmo利用弧长与圆心角的关系，可求得R7=48mmo6.7 .运动方案选择通过三种方案的优缺点的比对，运动的可靠性，传递的稳写性与可行性,设计的新颖性，我们最终确定了“方案三”为设计方案。以下为运动方案简图:(a)主视图(b)俯视图6.6.运动循环图*运动循环图七、构件的位移、速度和加速度曲线1961469747FZ您俎到赛参考文献1申永胜，机械原理教程（第2版），清华的大学出版社2申永胜，机械原理教程辅导与习题（第2版），清华大学出版社3邹慧君，机械原理课程设计手册，高等教育出版社4符炜，机构设计学，湖南大学出版社5德J.伏尔默凸轮机构，机械工业出版社6殷鸿梁，朱邦贵，间歇运动机构设计，上海科学技术出版社