扳手毕业设计

1 / 16 扳手毕业设计 目 录 气动扳手概述 1 1 总体方案设计 参数要求 2 整体结构概述 2 气压传动的工作原理 2 气压传动的组成 整体方案 3 方案选择 4 气动机械的优势特点 6 2 气压系统设计 6 3 2 拟订气压系统原理图 6 确定气压马达 6 叶片式气动马达的性能 7 夹紧或松开扳手时气动马达的转换 7 气压马达选用材料 8 其他辅助元件设计 9 气压管道 管接头 11 密封件 13 3 传动系统的设计与计算 14 2 / 16 一般传动系统设计的基本要求 14 齿轮机构传动系统设计 15 选定齿轮的类型、精度、材料、齿数 15 按齿面接触疲劳强度设计计算 按齿根弯曲强度计算 17 几何尺寸计算 18 4 键联接选择和校核 19 9 15 平键连接 19 联接的强度校核 20 矩形花键 21 5 轴的设计与校核 23 轴的设计 23 轴的材料 24 计算轴上转矩和初步确定最小直径 25 轴的选择和热处理方式 25 计算轴上转矩和初步确定最小直径 轴的结构设计 25 总结 27 致谢 28 参考文献 29 3 / 16 25 气动扳手概述 首先说起气动扳手不得不说起气压传动。 气压传动是风动技术与液压技术演变、发展而来。气压传动是以压缩空气作为工作介质传递运动和动力。由于气压传动的动力传递介质是取之不尽的空气，所以污染小，因此在自动化领域中具有广阔的发展前景。气压传动广泛应用于纺织、机械、汽车、电子、军事、钢铁、化工、食品、包装等行业中。随着原子能、空间技术、计算机技术等的发展，气压传动技术必将更加广泛地应用于各个工业领域。 气动板手，也称为是棘轮板手及电动工具总合体， 主要提供高扭矩输出最小的消耗的工具。 压缩空气是最常见的动力 源，尽管电动或液压动力也使用。气动板手被广泛应用在许多行业，如汽车修理，重型设备维修，产品装配，重大建设项目，以及其他任何一个地方的高扭矩输出需要。 气动板手可在每一个标准的棘轮插座驱动器大小，从小型的 1 / 4“驱 动器的工具小组装和拆卸，到 ”都有。 气动扳手是用气压推动叶片，压力能转化为扳手内轴的机械能。紧固强度 通过设置气压的大小来设置。比较形象的比喻就是4 / 16 把电风扇反过来使用就是气动扳手。 气动扳手的扭矩值是以改变气压的大小来控制的，且没有精 度，而是以重复度表示。但若在气动扳手上加装气动扳手专用的传感器，则可用精度表示。现今主要流行的气动扳手有双转速型式等其主要特点是： ? 基于传统的气动扭力扳手 ,标准系列的气动扳手是经过 40 年的经验累积 下来的成果 ,也达成到今日工业的要求 . 应用于全世界上千种场合 ,气动扭力扳手持续展现着 NORBAR 大扭力工个 范围的根基 . 此型式适合于各种有螺丝的应用 . 正反转操作 . 静音、非冲击式可降低操作者的疲劳 . 扭力重复度 +/-5%. 各式各样的反作用力臂型式可供各种工作场合搭配使用 . ? ? ? ? ? ? 1 总体方案设计 参数要求 最大扭矩： 6 公斤 .米 无负荷转速： 4000 转 /分 工作气压： 46 公斤 /厘米 5 / 16 整体结构概述 机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制，用于完成包括机械 力，运动和能量流等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。其核心是由计算机控制的，包括机械，电力，电子，气压，光学等 技术的伺服系统。他的主要功能是完成一系列机械运动。每一个机械运动可单独由控制电动机，传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统要由计算机协调控制，以完成其功能要求。因此机电一体化机械系统的设计要求考虑产品的总体布局，机构选型，结构造型的合理化和最优化。 气压传动的工作原理 气压传动工作原理是利用空气压缩机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的控制下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作并对外做功。具体例子：图 为气动剪切机的气动系统工作原理图。图示位置为工料被剪前，即非工作位置。当工料 5 由上料装置送入剪切机并到达规定位置时，行程阀 8 的顶杆受压使阀内通路打开，气控换向阀 7 的控制腔便与大气相通，阀芯受弹簧力作用而下移，由空气压缩机 4 产生并经过初次净化处理后储藏在储气罐 1 中的压缩空气，经分水滤气器 11、减压阀 10 和油雾6 / 16 气 9 及气控换向阀 7，进入气缸 6 的下腔；汽缸上腔的压缩空气通过气控换向阀 7 排入大气。此时，气缸 6 活塞向上运动，带动剪刀将工料 5 切断。当工料剪下后，随之与行程阀8 脱开，行程阀在弹簧作用下复位，阀芯封住排气通道 ，气控换向阀 7 的控制腔 C 中的气压升高，使阀芯上移， B 口与P 口相通， A 口与 O 相通，气路变换。此时压缩空气便进入气缸 6 的上腔，而下腔空气则通过气控控制阀 7 上的 A 从 O口排气，活塞下移，带动剪刀复位准备第二次剪切工料。 图 气压传动的组成 图为典型气压传动系统图。与液压传动系统相似，也是由四部分组成。 气源装置：是将原动机的机械能转变为气体的压力能。包括空气压缩机。 执行元件：是将气体的压力能转变为机械能。包括各种气缸和气马达等。 控制元件：用 以控制系统中空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以便使执行机构完成预定的动作。包括各种压力、流量、方向控制阀等。 装 订 线 7 / 16 气动扳手概述 首先说起气动扳手不得不说起气压传动。 气压传动是风动技术与液压技术演变、发展而来。气压传动是以压缩空气作为工作介质传递运动和动力。由于气压传动的动力传递介质是取之不 尽的空气，所以污染小，因此在自动化领域中具有广阔的发展前景。气压传动广泛应用于纺织、机械、汽车、电子、军事、钢铁、化工、食品、包装等行业中。随着原子能、空间技术、计算机技术等的发展，气压传动技术必将更加广泛地应用于各个工业领域。 气动板手，也称为是棘轮板手及电动工具总合体，主要提供高扭矩输出最小的消耗的工具。 压缩空气是最常见的动力源，尽管电动或液压动力也使用。气动板手被广泛应用在许多行业，如汽车修理，重型设备维修，产品装配，重大建设项目，以及其他任何一个地方的高扭矩输出需要。 气动板手可在每一个标准的棘轮插座驱动器大小，从小型的 1 / 4“驱动器的工具小组装和拆卸，到 ”都有。 气动扳手是用气压推动叶片，压力能转化为扳手内轴的机械能。紧固强度通过设置气压的大小来设置。比较形象的比喻就是把电风扇反过来使用就是气动扳手。 气动扳手的扭矩值是以改变气压的大小来控制的，且没有精度，而是以重复度表示。但若在气动扳手上加装气8 / 16 动扳手专用的传感器，则可用精度表示。现今主要流行的气动扳手有双转速型式等其主要特点是： ? 基于传统的气动扭力扳手 ,标准系列的气动扳手是经过 40年的经验累积下来的成果 ,也达成到今日工业的要求 . 应用于全世界上千种场合 ,气动扭力扳手持续展现着 NORBAR 大扭力工个范围的根基 . 此型式适合于各种有螺丝的应用 . 正反转操作 . 静音、非冲击式可降低操作者的疲劳 . 扭力重复度+/-5%. 各式各样的反作用力臂型式可供各种工作场合搭配使用 . ? ? ? ? ? ? 装 订 线 1 总体方案设计 参数要求 最大扭矩： 6 公斤 .米 无负荷转速： 4000 转 /分 工作气压： 46 公斤 /厘米 整体结构概述 9 / 16 机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制，用于完成包括机械力，运动和能量流等动力学任务的机械和机电部件相互联系的系统。其核心是由计算机控制的，包括机械，电力，电子，气压，光学等技术的伺服系统。他的主要功能是完成一系列机械运动。每一个机械运动可单独由控制电动机，传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统要由计算机协调控制，以完成其功能要求。因此机电一体化机械系统的设计要求考虑产品的总体布局，机构选型，结构造型的合理化和最优化。 气压传动的工作原理 气压传动工作原理是利用空 气压缩机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的控制下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作并对外做功。具体例子：图为气动剪切机的气动系统工作原理图。图示位置为工料被剪前，即非工作位置。当工料 5 由上料装置送入剪切机并到达规定位置时，行程阀 8 的顶杆受压使阀内通路打开，气控换向阀 7 的控制腔便与大气相通，阀芯受弹簧力作用而下移，由空气压缩机 4 产生并经过初次净化处理后储藏在储气罐 1 中的压缩空气，经分水滤气器 11、减压阀 10 和油雾气 9 及气控换向阀 7，进 入气缸 6 的下腔；汽缸上腔的压缩空气通过气控换向阀 7 排入大气。此时，气缸 6 活塞向上运10 / 16 动，带动剪刀将工料 5 切断。当工料剪下后，随之与行程阀8 脱开，行程阀在弹簧作用下复位，阀芯封住排气通道，气控换向阀 7 的控制腔 C 中的气压升高，使阀芯上移， B 口与P 口相通， A 口与 O 相通，气路变换。此时压缩空气便进入气缸 6 的上腔，而下腔空气则通过气控控制阀 7 上的 A 从 O口排气，活塞下移，带动剪刀复位准备第二次剪切工料。 装 订 线 图 气压传动的组成 图为典型气压传动系统图。与液压传动系统相似，也是由四部分组成。 气源装置：是将原动机的机械能转变为气体的压力能。包括空气压缩机。 执行元件：是将气体的压力能转变为机械能。包括各种气缸和气马达等。 控制元件：用以控制系统中空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以便使执行机构完成预定的动作。包括各种压力、流量、方向控制阀等。 装 订 线 11 / 16 辅助元件：保证气压系统正常工作所必需的部分。包括油水分离器、干燥器、过滤器等气源净化装置以及贮气罐、消声器、油雾器、管网、压力表及管件等。 整体方案 图 1-1 整体外观图 1-马达轴； 2-转子； 3-定子； 4-内齿轮； 5-行星架；6， 7-牙嵌离合器【等边梯形齿】； 8-牙嵌离合器【锯齿型齿】； 9-扳手轴。 本气动扳手可装成夹紧扳手或者松开扳手，两者的主要区别为：气动马达得转子和定子得安装方向相反。 本扳手采用两套牙嵌离合器，在空载时和加载后可分别使扳手轴自动获得高，低两种转速 。 空载时，马达轴 1 的旋转运动经过一级行星齿轮减速器后传至行星架 5，然后接住等边梯形牙嵌离合器 6 和 7 传至扳手轴 9 使其高速回转。此时由于牙嵌离合器 8【与轴 9 花键连接】得转速大于内齿轮 4 得转速 ，因此牙嵌离合器 8 便沿锯齿形牙的斜面打滑。 加载后，牙嵌离合器 6 和 7 过载打滑，马达轴 1 得运动便 经由二级行星齿轮减速传至内齿轮 4，并 通过牙嵌离合器 8 将运动传至扳手轴 9，使其低速回转。此时由于内齿轮 4 是主动 12 / 16 装 订 线 件，牙嵌离合器 8 是从 动件【与告诉回转时正好相反】因此由锯齿形牙的垂直 面传递扭矩，并继续迫使牙嵌离合器 6 和 7 过载 打滑。 对于夹紧扳手，牙嵌离合器 8 只能传递右旋扭矩；对于松开扳手， 只能传递左旋扭矩。 方案选择 本设计提供两套方案： 第一套方案：采用液压传动方式 第二套方案：采用气压传动方式 两种方案的优缺点如下： 第一套方案 ; 1）液压元件制造精度要求高 由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。 2）实现定比传动困难 液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。 3）油液受温度的影响 由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。 4)不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。 5）油液中混入空气易影响工作性能 油液中混入空13 / 16 气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。 6）油液容易污染 油液污染后，会影响系统工作的可靠性。 7）发生故障不易检查和排除。 第二套方案： 1、空气容易获取、且工作压力低，用过的空气可就地排放，无需回收管道。 快速扳手在巷道施工中的设计应用 杜建锋 邹山峰 王更银 一、 前言 随着矿井的深部开采，现在井下巷道由于受大矿压影响，巷 道变形较快，矿井扩修地点逐月增加，扩修施工压力较大。扩修时因涉及 U 型钢卡缆螺帽、锚杆螺帽的紧固工作，使用传统的套头工具，扳手扳动的正常旋转幅度在 90度左右，并且每旋转一回，需要松掉一次，套头磨埙较快，而且有时还会出现扳手打滑伤人现象。使用时既费时、费力而且套头磨埙严重，又容易发生安全问题。针对这一情况，我们设计了一种结构简 单、使用安全方便、可连续紧螺母不用松套头的快速扳手，增加了安全系数，提高了工作效率，减少了材料消耗，解决了卡缆螺帽和锚杆螺母扭力常常达不14 / 16 到要求的。 二、 设计应用原理 该扳手结构如下图所示，由 18#废旧钻杆、新型可调扳手机头、 16mm、 24mm、 36mm 套头组成。工作原理： 18#废旧钻杆 1m 镶嵌在新型可调扳手机头手柄槽内，新型可调扳手机头安装 16mm、 24mm、 36mm 套头，根据现场工作实际安装调试及更换不同型号套头。 每个扩修点可配备 1-2 套，可大大提高工作效率，减轻职 工劳动强度，保证施工安全。 三、使用的优点 1、确保安全施工，杜绝了套头打滑伤人，卡缆、锚杆螺帽扭 力不够等不安全因素。 2、减轻职工大量劳动强度。该工具投入使用后，职工紧卡缆、锚杆螺帽时可通过调节扳手方向，连续拧上或拆卸螺帽，避免了以往旋转一回，摘掉一回套头的弊端，切实在一定程度上减轻了职工的劳动强度。 3、节省材料，原来的套头由于使用时需重复摘装，套头磨埙 较快，并且螺帽容易埙坏，采用此工具后套头套上螺帽时不需来回摘装，提高了套头