自動(dòng)制釘機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 題目名稱 自動(dòng)制釘機(jī)專業(yè)班級 15機(jī)制（專升本）學(xué)生姓名 劉備學(xué) 號 指導(dǎo)教師 諸葛亮機(jī)械與電子工程系二一六年 六月 十六日目錄 一、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書3二、設(shè)計(jì)內(nèi)容41.根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)示意圖42各機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)52.1選型設(shè)計(jì)52.2自動(dòng)制釘機(jī)的功能分解62.3系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖93.方案的比較94.執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程124.1.連桿機(jī)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(dòng)機(jī)的選擇 145.運(yùn)動(dòng)方案選擇156.運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 16總結(jié)17參考文獻(xiàn)18一、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè) 15機(jī)制（升本） 學(xué)

2、號 XXXXXXXXXX姓名 劉備 設(shè)計(jì)題目：自動(dòng)制釘機(jī)的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)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(dòng)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(shè)計(jì)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(dòng)慣量不計(jì)。6）要求結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)性能優(yōu)良，噪聲盡量減小三、設(shè)計(jì)任務(wù)1）按工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。2）進(jìn)行送絲校直機(jī)構(gòu)、冷鐓釘帽機(jī)構(gòu)、

3、冷擠釘尖機(jī)構(gòu)、剪斷鋼絲機(jī)構(gòu)的選型。3）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評價(jià)和選擇。4）按選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案。5）設(shè)計(jì)飛輪和確定電動(dòng)機(jī)型號。6）畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡圖。7）按蚌埠學(xué)院相關(guān)格式要求編寫設(shè)計(jì)說明書二、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)示意圖送絲校直機(jī)構(gòu)（1）：首先送絲與校直動(dòng)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(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾輪完成間歇送絲運(yùn)動(dòng)，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(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)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(shè)計(jì)要求。夾緊機(jī)構(gòu)（2）：因?yàn)橐?/p>

4、送絲后夾緊一段時(shí)間來實(shí)現(xiàn)其他工序，因此采用凸輪，利用其遠(yuǎn)休段夾緊鐵絲一段時(shí)間來保障其他工序。雖然機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，但是傳動(dòng)平穩(wěn)性較高，運(yùn)行可靠。冷鐓釘帽機(jī)構(gòu)（3）：采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)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(jī)構(gòu)（4）：為提高生產(chǎn)率，將冷鐓和冷擠同時(shí)進(jìn)行，因此該機(jī)構(gòu)與冷鐓機(jī)構(gòu)具有相同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)為簡化設(shè)計(jì)工作量和減少加工生產(chǎn)該機(jī)構(gòu)所須的生產(chǎn)設(shè)備，時(shí)間準(zhǔn)備，可設(shè)計(jì)將冷鐓和冷擠使用同種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，只是裝配的位置不同而已。剪斷鋼絲機(jī)構(gòu)（5）：采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律與冷鐓和冷擠相似，只不過是在冷擠過后實(shí)現(xiàn)剪切，也可使用與冷鐓和冷擠相同的曲

5、柄滑塊機(jī)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(yùn)動(dòng)示意圖。2各機(jī)構(gòu)的選型設(shè)計(jì)2.1選型設(shè)計(jì)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(dòng)作來完成的。 1）送絲校直機(jī)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(dòng)制釘機(jī)的功能分解 自動(dòng)制釘機(jī)要依次完成送絲校直，夾緊，剪斷，冷擠，冷鐓五個(gè)動(dòng)作。圖1所示為自動(dòng)制釘機(jī)的樹狀功能圖送絲校直 槽輪的間隙運(yùn)動(dòng)夾緊 凸輪直桿機(jī)構(gòu)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)自動(dòng)制釘機(jī)的功能分解剪斷

6、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)冷擠 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)冷鐓 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)圖1自動(dòng)制釘機(jī)的樹狀功能圖（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（其送料長度為1/4槽輪周長）；槽輪送料時(shí)鋼絲通過視圖左邊的滾子進(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)簡圖如圖1.5所示，通過推桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)鋼絲的夾緊和放松，夾緊桿的來回運(yùn)動(dòng)則由凸輪的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。 圖1.5(3)工件冷鐓功能 采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)對鋼絲進(jìn)行冷鐓。其機(jī)構(gòu)簡圖如圖1.6所示,連桿與齒輪相連，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)滑塊來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而對鋼絲進(jìn)行冷鐓。 圖1.6（

7、4）工件冷擠切斷功能 采用凸輪機(jī)構(gòu)。其機(jī)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(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圖1.113.方案的比較方案一、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：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，而對心曲柄滑塊沒有急回運(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：此方案與方

8、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: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)只需通過齒輪就可將運(yùn)動(dòng)傳達(dá)。4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程 4.1.連桿機(jī)構(gòu) 冷鐓過程中，采用了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。根據(jù)要求,

9、其移動(dòng)、擺動(dòng)的行程為25mm。因?yàn)槔溏呥^程的時(shí)間要根據(jù)送料，夾緊等過程來分配，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。 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(jī)構(gòu)采用了對心滾子凸輪。夾緊凸輪的運(yùn)動(dòng)行程應(yīng)根據(jù)鋼絲的直徑來設(shè)計(jì)。鋼絲的直徑為1.63.4mm。由于

10、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。 4.3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。 4.4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(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1.12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(jī)構(gòu)中，槽輪是用來間歇傳送鋼絲的，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弧長為75mm。利用弧長與圓心角的關(guān)系，可求得R7=48mm。4.6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(yùn)動(dòng)方案選擇通過三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)的比對，運(yùn)動(dòng)的可靠性，傳遞的穩(wěn)寫性與可行性，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。以下為運(yùn)動(dòng)方案簡圖： (a)主視圖 (b)俯視圖6.運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 如圖所示總結(jié)這一次做課程設(shè)計(jì)的過程對我來說是一個(gè)全新的體驗(yàn)，從完全不知道從何著手到學(xué)會(huì)查閱資料，再到加入自己的設(shè)計(jì)思想，接著再發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，仔細(xì)琢磨反復(fù)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(gè)全自動(dòng)制釘機(jī)的設(shè)計(jì)說明書。回頭看看這近兩星期的設(shè)計(jì)過程，真是感慨萬千。首先，課程設(shè)計(jì)是對我們

13、所學(xué)知識的綜合考驗(yàn)，在整個(gè)設(shè)計(jì)中，始終使我感到力不從心的是知識的捉襟見肘，所學(xué)的知識只是皮毛，真要解決實(shí)際問題就會(huì)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(jī)構(gòu)，對于冷鐓滑塊速度的計(jì)算，由于角度都不是特殊角，反復(fù)使用正弦，余弦定理，對于小角度也不會(huì)使用近似，算了很久，也錯(cuò)了好多次，特別是最后快去打印時(shí)，發(fā)現(xiàn)先前的計(jì)算有一處近似使用錯(cuò)誤，結(jié)果急忙改正，改了好多處，多花了好多時(shí)間。其次，課程設(shè)計(jì)考驗(yàn)了我們的團(tuán)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(shí)話還不是很會(huì)合作辦事，不是各抒己見，就是工作都是由幾個(gè)人來做。這次課程設(shè)計(jì)使我們加強(qiáng)了團(tuán)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(gè)人的想法中都有我想不到的地方，每個(gè)人都很好的完成了任務(wù)?，F(xiàn)在，我學(xué)會(huì)了相信別人，向別人學(xué)習(xí)，這點(diǎn)也是我最受益的一點(diǎn)。課程設(shè)計(jì)還給了很多平時(shí)無法體會(huì)到的經(jīng)驗(yàn)，比如細(xì)節(jié)的重要性，很多細(xì)節(jié)牽