机械原理设计

机械原理

课程设计说明书

题目:自动制钉机

学生姓名: 王涛

学号: 2011701267 专业: 机械设计制造及其自动化

指导老师: 房菲

成绩:

工程系

目录

１.设计任务书 (3)

1.1功能要求 (3)

1.2原始数据及设计要求 (3)

1.3设计任务 (3)

1.4提示 (4)

2.自动制钉机设计方案 (4)

2.1四种自动制钉机设计运动方案 (5)

2.2四种方案比较 (8)

3.自动制钉机设计方案的拟定及运动循环图 (9)

4.自动制钉机各机构的分析及尺寸计算 (11)

4.1间歇送料传动机构 (11)

4.2夹紧机构 (12)

4.3冷挤钉尖机构 (13)

4.4剪断机构 (13)

4.5冷镦钉帽机构 (14)

4.6齿轮的选择 (14)

5.自动制钉机电动机和飞轮的选择 (15)

5.1电动机和飞轮的选择 (15)

6.总结 (16)

1.设计任务书

自动制钉机的设计

1.1功能要求

自动制钉机是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝加工为木工用大小型号不同的铁钉。

1.2原始数据及设计要求

（1）铁钉直径φ1.6—φ3.4mm;

（2）铁钉长度25—80mm;

（3）生产率360枚/min;

（4）最大冷镦力3000N，最大剪断力2500N；

（5）冷镦滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计；（6）要求所设计的结构紧凑、传动性能良好、噪声尽量减小。

1.3设计任务

（1）执行机构选型与设计构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出云顶方案的草图，经过对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比较好的方案进行详细设计，该机构最好具有急回特性；

（2）对选择的方案画图机构运动循环图；

（3）对传动系统进行设计；

（4）对选择的方案进行尺寸计算；

（5）绘制机械运动方案示意图；

（6）完成设计计算说明书；

1.4提示

（1）自动制钉机的主要功能有校直钢丝并按节拍要求间歇地输送要装夹工件、冷镦钉帽、冷挤钉尖、剪断钢丝；（2）送丝校直机构，要求使送丝与校直动作合二为一来考虑机构型式，同时应附夹紧机构，在送丝时放松，其余时间夹紧。送丝校直机构可考虑采用间歇运动机构带动摆动爪，摆动爪夹紧钢丝并送丝校直。夹紧机构利用联动关系开合；（3）冷镦钉帽机构，可以采用移动或摆动式冲压机构，一般可用平面六杆机构或四杆机构，其移动、摆动的行程在25mm左右为宜。为了减小电动机容量和机械速度波动可加装飞轮；

（4）冷挤和剪断机构在性能要求上与冷镦机构相同，因此采用机构也十分类似；

（5）由于机构较多，相互动作协调十分重要，尽量考虑将各执行机构的原动件固连在一个主轴上。

2.自动制钉机设计方案

2.1四种自动制钉机设计运动方案

方案1：

此方案采用由电动机带动内4槽轮运动，可以实现自动制钉机的4个主要动作。在这个方案中，我们采用槽轮机构产生间歇运动，带动摩擦轮传送钢丝。然后通过加紧机构加紧，切钉机构和冷镦机构同时运动，结构简单，易于自动化生产。

结构简图如下:

方案2：

此方案采用由电动机带动内6槽轮运动实现转盘的间歇运动以实现钢丝的间歇传动,并通过摩擦轮初步校直。在这个方案中，我们采用槽轮机构，产生间歇运动，带动摩擦轮传送钢丝。然后通过夹紧机构夹紧，切断机构和冷镦钉帽

机构在同一平面内协调工作。另外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。

结构简图如下:

向

方案3：

此方案采用电动机带动涡轮，由涡轮进行全部传递。由涡轮传动到齿轮，再由齿轮带动不完全齿轮以完成间歇性传动，并通过摩擦轮进行校直。传送机构，切断机构，冷镦机构，加紧机构都在一个水平面内，通过齿轮就可以实行传动。

结构简图如下：

2.2 三种方案比较

3.自动制钉机设计方案的拟定

通过对比各种方案的优缺点，最终确定方案2为最终自动制钉机的设计方案。

向

运动循环图

将机械在一个工作循环中各执行构件各行程区段的起始时间和先后顺序按比例绘制在直线坐标上。

4.自动制钉机各机构的分析及尺寸计算

4.1间歇送料传动机构

槽轮机构能产生间歇运动，使送丝动作有停顿。送丝后停顿，进行夹紧，挤钉，切断等动作。等一些列动作完成后，再进行送丝。

槽轮机构带动齿轮，调配齿轮传动比可调整摩擦轮转速，并带动摩擦轮转动。

摩擦轮校直钢丝，并传送出去。

单销拨盘转过一周所用时间为t1=2π/ω1

则圆盘转过的角度为1/4整圆

由于槽轮运动的角速度和角加速度的最大值随槽数Z的增大而减小，因此槽轮的槽数越多，柔性冲击越小，同时为了满足360枚/分的生产率，在该方案中我们采用了四槽两销的槽轮机构。而且槽轮的运动平稳性非常好，尤其是启动平稳性很好，这样有利于减小噪音。

槽轮机构的几何尺寸计算：

R=L×sinφ=Lsin（π/Z）

s=L×cosφ=Lcos（π/Z）

h>=s-(L-R-r)

d1<=2(L-s)

d2<2(L-R-r)

本机构制造铁钉长为70mm，冷镦时会挤压一些钢丝，故每次送料为75mm。即槽轮1/4弧长为75mm。所以L=360/2Π，取L=50

R=35.35

s=35.35

r约为R/6=5.89,取r=6

h>=26.7,取h=27

d1<=29.3,取d1=10

d2<17.3,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

4.2夹紧机构

在0~60°夹紧机构处于近休状态，保证送丝顺利进行。

60°~120°推动摆抓等速移动夹紧钢丝。

120°~300°凸轮远休，摆抓始终夹紧钢丝，进行冷镦、挤压和剪断工序。

300 ° ~360°凸轮等加速回程，回到近休状态。