多功能剪钳的创新设计

目录

一、立项背景 (2)

1.1设计主要技术条件及参数 (2)

二、设计任务拟定 (2)

1.设计目的 (2)

三、总体设计思路及总体技术方案设计 (3)

1、总体设计思路 (3)

2、技术方案设计 (3)

3、所选方案及功能原理简述 (3)

1、设计原理 (3)

2、采用四杆结构的摇杆原理实现滑动的优点： (4)

四、功能及结构组成 (5)

4.1多功能剪钳装配图 (8)

五、主要部件设计 (9)

1、底座 (10)

2、支架 (10)

3、钳口 (10)

4、连接杆、活动杆、活动连接钉 (10)

5、压扎板、剪断板、打孔板和打孔副板 (10)

六、主要部件的计算 (15)

6.1柳钉的剪切强度计算 (15)

七、方案设计及评价 (16)

八、参考文献 (16)

多功能剪钳的创新设计

一、立项背景

众所周知，随着人们生活水平的不断提高，对生活质量要求越来越高。家用五金在人们生活中应用广泛，特别是家用的压榨机、剪钳机等，但是这些家用小五金的作用都是比较单一，单调的。所以，本设计的宗旨是设计一个兼压扎、剪断、打孔等多功能一体化的家用剪钳机，使家用工具更便捷、灵活。

1.1设计主要技术条件及参数

1）钳口水平张开最大距离40mm

2）钳口压紧力 0.5 kg

3）剪切压制范围0到10mm

4）材料：工具钢、木材和硬质塑料

5）采用手动方式

6）采用方法：滑杆传动

二、设计任务拟定

1.设计目的

多功能剪钳机新型的优点是:

⑴结构简单,使用省力,在使用的过程中可以更换模块实现多功能用途。

⑵可以自如地掌握力量,核桃不会挤崩出去,没有任何危险；也可以自如地轻易剪断电线，并且可以为纸张或者书本等打孔。

三、总体设计思路及总体技术方案设计

1、总体设计思路

要求稳定钳口的用力扩大钳子使用范围实现一钳多能。在使用的过程中可以更换模块实现多功能用途。如：实现钳口的压扎、剪断、打孔等。方法是在钳口上装上各种不同用途的模块，即在钳口上开一一个等腰梯形口。

2、技术方案设计

采用嵌入式设计，并配以多个钳头模块，达到一钳多用的效果，实现多功能用途。

3、所选方案及功能原理简述

1、设计原理

采用四杆结构的摇杆原理，实现钳口单一方向的滑动，已达到压扎、剪断和打孔。四杆结构简图如图一所示

图一

由图一的简图可得出自由度的计算：3N-（2P+H）=3*3-2*4=1，故此四杆结构能够运动。

2、采用四杆结构的摇杆原理实现滑动的优点：

（1）能实现多种运动形式。如：转动，摆动，移动，平面运动。（2）运动副为低副：

面接触：①承载能力大；②便于润滑。寿命长，几何形状简单，便于加工，成本低。

（3）原动件的运动规律不变，可通过改变从动件的长度得到不同的运动规律。

（4）多功能性：在钳口嵌入不同用途的模块，就可以达到一钳多用的效果，实现多功能用途。如下图二：

图二

四、功能及结构组成

多功能剪钳机主要用于核桃、坚果等的压扎；电线的剪断；纸张或者书本等打孔整合。其结构如图三（A,B,C,D）所示，主要由各滑杆装置和机构组成：底板、主板、钳口、连接杆、活动杆、活动连接钉、压扎板、剪断板、打孔板、打孔副板等部分组成。

A空载B压扎

C打孔D剪断图三

4.1多功能剪钳装配图

该钳子运用圆柱面实现移动，应用移动块的两面加工出的不同形状来夹紧相应形状的物体和切断铁线。装配图所对应的主、俯视、右图依次如下：

五、主要部件设计

由于本设计是参照一般的家用压扎核桃进行设计的，故其活动杆的长度140mm、直径Ø10mm和Ø6mm，底座长度200mm皆是一般家用钳相对应零件的大概尺寸，由于是家用，所压夹剪切物体的宽度或直径皆较小，故体积应尽量小，所以宽度减小为90mm。压夹时的物体以核桃为基准，由于核桃的一般直径为18-30mm不等，故钳口张开最大距离应大于30mm，本设计中钳口安装上压夹模块时，钳口张开长度为40mm，故符合设计要求。剪切时的物体以大号电线为基准，大号电线一般直径为10mm，安装上剪切模块时其钳口张开最大

距离约为10mm，故符合设计要求。而书本纸张的厚度一般上为5-15mm，故钳口张开最大距离约为15mm，符合设计要求。

1、底座

底板最主要是为了支撑主板，材料为木质，环保节约。如图四所示。

2、支架

主板支架主要作用是支撑各部件的运动的和更换各部件，材料是硬质塑料，环保节约、节省成本。如图五所示。主板与底板的连接固定采用工业胶水黏合。

3、钳口

钳口主要作用是实现结构的滑动，零件的更换，材料是硬质塑料。如图六所示。

4、连接杆、活动杆、活动连接钉

连接杆和活动是为了连接钳口和活动杆，材料是硬质塑料。连接钉为铁质，连接好后，直接焊死。如图七所示。

5、压扎板、剪断板、打孔板和打孔副板

压扎板、剪断板、打孔板和打孔副板是为了实现核桃的压扎、电线的剪断和纸张或者书本的打孔，材料是钢。如图八所示。

图四（底座）图五（支架）

图六（钳口）

图七（连接杆、活动杆、活动连接钉）

图八（压扎板、剪断板、打孔板）

六、主要部件的计算

6.1柳钉的剪切强度计算 剪切强度公式][ττ≤=A

Q ，挤压应力条件][e e e e A p σσ≤= 式中：τ剪切强度，Q 剪切力，A 截面面积，e σ挤压应力，e p 挤压力，e A 挤压面积][e σ容许挤压力。

因为核桃直径在18MM-30MM 之间不等，壳厚2-3MM ，破壳需要力在100-150N 之间，小的山核桃直径在8MM-16MM 之间不等，壳厚

1.5-

2.2MM ，破壳需要力在80-122N 之间。

根据本设计选取剪切应力为1kN 。截面处轴的直径为4mm 。代入数据