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哈理工3mm空心铆钉机总体及送料系统设计(带CAD图）
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哈理工3mm空心铆钉机总体及送料系统设计(带CAD图）,理工,mm,空心,铆钉机,总体,系统,设计,CAD
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哈尔滨理工大学毕业设计(论文)开 题 报 告学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师 20 年 月 日课题题目及来源： 3mm空心铆钉机总体及送料系统设计题目来源： 自拟课题研究的意义和国内外研究现状：课题研究的意义: 3mm空心铆钉机主要用于铆合铝质金属空心铆钉，通过变换漏料盘和落钉器来实现铆钉规格的变换。本设计主要针对 铆钉所用部件。铆合物料最大厚度为3mm，可单独铆合各种位置的空心铆钉，适用于服装、皮鞋、胶鞋、帐篷、帆布口袋等。本设计中主要完成制定传动方案，电机的选择，带轮设计，主轴设计等，并绘制空心铆钉机总装图，然后进行相关设计计算、校核等。在设计送料系统时,先设计绘制了送料系统部装图，然后再设计并绘制零件图完成有关计算、校核等问题。同时考虑了机身和机座的设计，并对离合器、刹车装置进行了重点考虑。本次设计的铆钉机工作可靠，结构简单，便于维修基本符合要求。该机适用于各种空心铆钉的铆合，在外形上有一些像修鞋机，但是它们在结构上存在明显的差别，铆钉经上冲头冲压至下冲头，使铆钉翻边铆合至皮件及其它物体上，为了提高功效，进行批量生产，必须使铆钉自动落至上冲头，上冲针带铆钉冲压到下冲头。铆合成功后，上冲头迅速上升，送料机构回头。该机应由传动机构、送料机构、机座、上冲头运动机构及下冲头组成。国内外研究现状： 1916 年，当英国飞机制造公司的 HV 怀特第一次取得可以单面铆接的盲铆钉专利的时候，人们几乎没有料到这种铆钉今天会应用的这样广泛。从航天航空到办公机器、 电子产品以及运动场设备等， 可以说，这种盲铆钉现已成为有效而稳固的机械连接方法。最早的铆钉是木制或骨制的小栓钉，最早金属变形体可能就是我们今天知道的铆钉的祖先。毫无疑问，它们是人类已知金属连接的最古老的方法，可以追溯到最初使用可锻金属那么远，例如：青铜器时代埃及人用铆钉把开槽型车轮外线的六个木制扇形体铆接紧固在一起，希腊人成功地用青铜浇铸大型塑像之后， 再用铆钉把各部件铆合在一起。空心铆钉多半是为制造或维修马具装备而发明的，空心铆钉究竟什么时间发明的，人们并不十分清楚， 但是马具是在公元 9 世纪或 10 世纪间就发明出来了。 铆接的马具与挂了钉的马蹄一样， 把奴隶从沉重的劳动中解放出来， 铆钉还引发了很多重要发明，如铜铁工人用的铁式钳子和牧羊毛剪子等。多年来，我国一直从事铆钉机设备的研究工作， 经过十几年的不懈努力， 推出新型高效的节能新产品。新型铆钉机选用滚子轴承， 代替原来的瓦式合金滑动轴承，不仅减少了摩擦，降低能耗， 还使铆钉机更加容易启动。此外铆钉机可选用整体机架，安装精度高，安装简便， 周期短。目前，铆钉机在五金件设备行业中占据着重要的位置，是国内市场 较为推崇的铆合设备。目前国内的铆接机发展较为成熟，铆钉机是依据冷辗原理研制而成的一种新型铆接设备， 就是指能用铆钉把物品铆接起来机械装备。 该设备结构紧凑、 性能稳定、 操作方便安全。 铆钉机主要靠旋转与压力完成装配， 主要应用于需铆钉（中空铆钉、空心铆钉、实心铆钉等）铆合之场合，常见的有气动、 油压和电动，单头及双头等规格型号。而常见的类型主要有自动铆钉机和旋铆机。铆钉机目前在国内已经非常先进，已经开发有数控铆钉机，无铆钉铆钉机，自冲铆钉机等，完全替代了影像中的传统铆接工艺。目前国外铆钉机的发展方向和一般的设备发展方向相同，集多功能，高精度，智能化检测和控制，网络连接数据流等是未来的发展方向。特别是电磁铆接的研发。电磁铆接技术由于具有能实现较均匀的干涉配合连接(连接疲劳寿命高)、低噪声和低振动、效率高、 适用于钍合金和复合材料结构及大直径厚夹层结构铆接、 动力头轻巧和易于实觋自动化、 适用于干涉蝶栓和环槽钉安装等优势，已在国外广泛应用1。 俄罗斯和美国最早开始电磁铆接技术的研究与开发，并于20 世纪70年代初期研制成功电磁铆接设备。早期的电磁铆接设备的铆枪/工作头上工作电压为数千 V 的高电压，在一定程度上限值了电磁铆接技术的使用。 后来，美国和俄罗斯研制成功了铆枪工作电压不超过 500V 的低压电磁铆接设备，电磁铆接技术开始在飞机装配中推广应用。随着机械工艺的发展，会不断的有新设备新技术加入到实际的生产过程中。课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法：课题研究的主要内容:1、收集整理有关空心铆钉机及送料系统等资料；2、机器应工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；3、机器应能满足加工要求，保证加工精度；4、毕业设计说明书 1 份；5、空心铆钉机总装图 1 张；6、送料系统部装图 1 张；7、零件图 若干张。课题研究的方法:1.在图书馆查阅资料，了解空心铆钉机定义，构造等； 2.在网上查看空心铆钉机的实物图构造；3.用 autoCAD 和 Proe 软件绘制主要零部件图；4.用 Word 对论文排版、 修改； 5.查阅期刊、 报纸及报告； 6.查阅工程设计手册等；7.用电子计算机数据库查阅铆钉机设计资料。首先完成空心铆钉机总体的设计并绘制装备图，绘制送料系统部装图，送料系统是空心铆钉机设计的重要部分之一，送料系统的好坏，直接影响空心铆钉机的铆合的速度和铆钉机的总体设计效果，直接影响到被加工的精度等参数。首先确定铆钉机的总体尺寸，然后进行误差分析，确定传动方式，传动精度，然后对空心铆钉机的关键参数进行优化设计，把空心铆钉机的各个工况作为约束条件，然后进行分析，设计传动路线。接下来确定落料装置的配置，确定好料斗、落料器、漏钉盘等尺寸，做到能正确的把铆钉送到钉轨里，并准确地送到冲压的位置。同时也做好离合器、刹车装置的设计。研究过程中的主要问题和解决办法：开题报告与外文翻译(2.27-3.17)确定空心铆钉机总体设计方案（3.20-3.31） 不合格送料系统零件的设计计算(4.3-4.11)动力装置的选择(4.12-4.13) 不合格轴的计算(4.14-4.18)轴的强度刚度校核(4.19)轴承的选用与寿命校核(4.20)键的设计(4.21-4.25)零件的工艺设计(4.26-4.28)辅助系统设计(4.28)装配图与零件图绘制(5.1-5.26) 书写设计说明书(5.29-6.16)课题研究所需的参考文献： 1 许国康.电磁铆接技术的发展、 设备研制及应用探讨J.航空制造技术， 2010,23:38-41. 2 朱龙根主编.简明机械零件设计手册M.北京： 机械工业出版社，1997.3 张英会等主编.弹簧手册M.北京： 机械工业出版社， 1997.4 白聿钦等主编.工程图学M.中国电力出版社， 2007. 5 于英江主编.机械制造常用计算大全M.哈尔滨： 黑龙江科学技术出版社， 1992.6 孔庆华等主编.极限配合与测量技术基础M.上海： 同济大学出版社，2008.7 任嘉卉主编.公差与配合手册M.北京： 机械工业出版社， 1990. 8 吴宗泽等主编.机械设计课程设计手册M.北京： 高等教育出版社，2002. 9 姚永明主编.非标准装备设计M.上海： 上海交通大学出版社， 1999.10 叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册（ 上册） M.北京： 机械工业出版社， 2001.11 叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册（ 下册） M.北京： 机械工业出版社， 2001. 12 胡家秀主编.机械零件设计实用手册M.北京： 机械工业出版社，1999. 13 王之煦，许杏根主编.简明机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1997. 14 濮良贵， 纪名刚主编.机械设计M.北京:高等教育出版社， 2005. 15ASMEBoiler&PressureVesselCode,Section,RulesforConstructionOfpressureVesselsJ,Division1,200716LIMT,CORNEY J,RITCHIE J M,et al.Optimizing tool selectionJInternational Joumal of Producion Re,2001,39(6):1239-1256.指导教师审查意见：指导教师签字： 20 年 月 日指导委员会意见审核意见：组长签字： 20年 月 日 3mm空心铆钉机总体及送料系统设计摘要3mm空心铆钉机主要用于铆合铝质金属空心铆钉，通过变换漏料盘和落钉器来实现铆钉规格的变换。本设计主要针对铆钉所用部件。铆合物料最大厚度为3mm，可单独铆合各种位置的空心铆钉，适用于服装、皮鞋、胶鞋、帐篷、帆布口袋等。本设计中主要完成制定传动方案，电机的选择，带轮设计，主轴设计等，并绘制空心铆钉机总装图，然后进行相关设计计算、校核等。在设计送料系统时,先设计绘制了送料系统部装图，然后再设计并绘制零件图完成有关计算、校核等问题。同时考虑了机身和机座的设计，并对离合器、刹车装置进行了重点考虑。关键词：3mm空心铆钉机总体及送料系统设计,气压，铆钉机，结构设计51Designof3mmHollowRivetMachineandFeedingSystemAbstract3mmhollowrivetmachineismainlyusedforrivetingaluminummetalhollowrivets,throughthetransformationofthematerialtrayandthevoltagedroptoachievethetransformationofrivetspecifications.Thisdesignismainlyusedforrivets.Themaximumthicknessoftherivetingmaterialis3mm,whichcanbeusedforrivetingrivetsinvariouspositions.Itissuitableforclothing,leathershoes,rubbershoes,tents,canvasbagsandsoon.Thisdesignismainlytocompletethedevelopmentofthetransmissionscheme,thechoiceofmotor,beltwheeldesign,spindledesign,anddrawthegeneralassemblyofthehollowrivetingmachine,andthencarryouttherelevantdesigncalculations,checks,etc.Inthedesignofthefeedingsystem,thefirstdesignandmappingofthefeedingsystem,thendesignanddrawthepartdrawingtocompletethecalculation,checkandotherissues.Atthesametime,thedesignofthefuselageandthebaseisconsidered,andtheclutchandthebrakedeviceareconsidered.Keywords:3mmhollowrivetmachinefeedingsystemdesign,pneumaticpressure,rivetingmachine,structuraldesign:哈尔滨理工大学学士学位论文目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1课题研究的意义11.2国内外研究现状11.3课题研究的方法2第2章 3mm空心铆钉机总体及送料系统设计的设计要求与方案32.1 3mm空心铆钉机总体及送料系统设计工作原理32.2 气压传动系统的组成42.3 气压传动特点5第3章 机械结构设计计算63.1 3mm空心铆钉机的结构原理63.2 3mm空心铆钉机的压模装置73.3 压模气缸的设计113.4 顶料气缸设计143.4.1确定主要尺寸143.4.2气缸结构设计163.5 导向装置173.6 平衡装置173.7 元件选取及工作原理173.7.1气源装置173.7.2执行元件183.7.3控制元件183.7.4辅助元件193.7.5真空发生器20第4章 送料系统的设计214.1 送料系统结构及工作原理214.2 送料系统设计原始数据234.3 输送速度的计算244.4 激振力的计算254.5 振动输送参数的选择294.6 送料系统的结构设计294.7 送料系统的定向方法314.8板弹簧的设计334.9橡胶减震胶垫的设计34总 结36参考文献37致 谢38哈尔滨理工大学学士学位论文第1章 绪论1.1课题研究的意义3mm空心铆钉机主要用于铆合铝质金属空心铆钉，通过变换漏料盘和落钉器来实现铆钉规格的变换。本设计主要针对铆钉所用部件。铆合物料最大厚度为3mm，可单独铆合各种位置的空心铆钉，适用于服装、皮鞋、胶鞋、帐篷、帆布口袋等。本设计中主要完成制定传动方案，电机的选择，带轮设计，主轴设计等，并绘制空心铆钉机总装图，然后进行相关设计计算、校核等。在设计送料系统时,先设计绘制了送料系统部装图，然后再设计并绘制零件图完成有关计算、校核等问题。同时考虑了机身和机座的设计，并对离合器、刹车装置进行了重点考虑。本次设计的铆钉机工作可靠，结构简单，便于维修基本符合要求。该机适用于各种空心铆钉的铆合，在外形上有一些像修鞋机，但是它们在结构上存在明显的差别，铆钉经上冲头冲压至下冲头，使铆钉翻边铆合至皮件及其它物体上，为了提高功效，进行批量生产，必须使铆钉自动落至上冲头，上冲针带铆钉冲压到下冲头。铆合成功后，上冲头迅速上升，送料机构回头。该机应由传动机构、送料机构、机座、上冲头运动机构及下冲头组成。1.2国内外研究现状1916年，当英国飞机制造公司的HV怀特第一次取得可以单面铆接的盲铆钉专利的时候，人们几乎没有料到这种铆钉今天会应用的这样广泛。从航天航空到办公机器、电子产品以及运动场设备等，可以说，这种盲铆钉现已成为有效而稳固的机械连接方法。最早的铆钉是木制或骨制的小栓钉，最早金属变形体可能就是我们今天知道的铆钉的祖先。毫无疑问，它们是人类已知金属连接的最古老的方法，可以追溯到最初使用可锻金属那么远，例如：青铜器时代埃及人用铆钉把开槽型车轮外线的六个木制扇形体铆接紧固在一起，希腊人成功地用青铜浇铸大型塑像之后，再用铆钉把各部件铆合在一起。空心铆钉多半是为制造或维修马具装备而发明的，空心铆钉究竟什么时间发明的，人们并不十分清楚，但是马具是在公元9世纪或10世纪间就发明出来了。铆接的马具与挂了钉的马蹄一样，把奴隶从沉重的劳动中解放出来，铆钉还引发了很多重要发明，如铜铁工人用的铁式钳子和牧羊毛剪子等。多年来，我国一直从事铆钉机设备的研究工作，经过十几年的不懈努力，推出新型高效的节能新产品。新型铆钉机选用滚子轴承，代替原来的瓦式合金滑动轴承，不仅减少了摩擦，降低能耗，还使铆钉机更加容易启动。此外铆钉机可选用整体机架，安装精度高，安装简便，周期短。目前，铆钉机在五金件设备行业中占据着重要的位置，是国内市场较为推崇的铆合设备。目前国内的铆接机发展较为成熟，铆钉机是依据冷辗原理研制而成的一种新型铆接设备，就是指能用铆钉把物品铆接起来机械装备。该设备结构紧凑、性能稳定、操作方便安全。铆钉机主要靠旋转与压力完成装配，主要应用于需铆钉（中空铆钉、空心铆钉、实心铆钉等）铆合之场合，常见的有气动、油压和电动，单头及双头等规格型号。而常见的类型主要有自动铆钉机和旋铆机。铆钉机目前在国内已经非常先进，已经开发有数控铆钉机，无铆钉铆钉机，自冲铆钉机等，完全替代了影像中的传统铆接工艺。目前国外铆钉机的发展方向和一般的设备发展方向相同，集多功能，高精度，智能化检测和控制，网络连接数据流等是未来的发展方向。特别是电磁铆接的研发。电磁铆接技术由于具有能实现较均匀的干涉配合连接(连接疲劳寿命高)、低噪声和低振动、效率高、适用于钍合金和复合材料结构及大直径厚夹层结构铆接、动力头轻巧和易于实觋自动化、适用于干涉蝶栓和环槽钉安装等优势，已在国外广泛应用1。俄罗斯和美国最早开始电磁铆接技术的研究与开发，并于20世纪70年代初期研制成功电磁铆接设备。早期的电磁铆接设备的铆枪/工作头上工作电压为数千V的高电压，在一定程度上限值了电磁铆接技术的使用。后来，美国和俄罗斯研制成功了铆枪工作电压不超过500V的低压电磁铆接设备，电磁铆接技术开始在飞机装配中推广应用。随着机械工艺的发展，会不断的有新设备新技术加入到实际的生产过程中。1.3课题研究的方法首先完成空心铆钉机总体的设计并绘制装备图，绘制送料系统部装图，送料系统是空心铆钉机设计的重要部分之一，送料系统的好坏，直接影响空心铆钉机的铆合的速度和铆钉机的总体设计效果，直接影响到被加工的精度等参数。首先确定铆钉机的总体尺寸，然后进行误差分析，确定传动方式，传动精度，然后对空心铆钉机的关键参数进行优化设计，把空心铆钉机的各个工况作为约束条件，然后进行分析，设计传动路线。接下来确定落料装置的配置，确定好料斗、落料器、漏钉盘等尺寸，做到能正确的把铆钉送到钉轨里，并准确地送到冲压的位置。同时也做好离合器、刹车装置的设计。第2章 3mm空心铆钉机总体及送料系统设计的设计要求与方案2.1 3mm空心铆钉机总体及送料系统设计工作原理如图2-1所示为3mm空心铆钉机总体及送料系统设计工作原理图，图示位置为钉跟前的预备状态，其工作过程如下：空气压缩机1产生的压缩空气后冷却器2油水分离器3贮气罐4空气过滤器5调压阀6油雾器7气控换向阀9气缸10，此时换向阀A腔的压缩空气将阀芯推到上位，使气缸上腔充压，活塞处于下位，铆钉机的剪口张开，处于预备状态。当送料机构将工料11送入铆钉机并到达规定位置时，工料将行程阀8的阀芯向右推，换向阀A腔经行程阀8与大气相通，换向阀阀芯在弹簧的作用下移到下位，将气缸上腔与大气相通，下腔与压缩空气连通。此时活塞带动压模装置快速向上运动将工料切下。工料被切下后，即与行程阀脱开，行程阀复位，将排气口封死。换向阀A腔压力上升，阀芯上移，使气路换向。气缸上腔进压缩空气，下腔排气，活塞带动压模装置向下运动，系统又恢复到图示状态，等待第二次进料钉跟。图2-13mm空心铆钉机总体及送料系统设计工作原理1-空气压缩机2-后冷却器3-油水分离器4-贮气罐5-空气过滤器6-调压阀7-油雾器8-行程阀9-气控换向阀10-气缸11-工料2.2 气压传动系统的组成通过3mm空心铆钉机总体及送料系统设计工作过程可知，气源装置将电动机的机械能转换为气体的压力能，然后通过气缸将气体的压力能再转换为机械能以推动负载运动，气压传动过程可用如下方框图表示：为了实现压缩空气的输送，在气源装置与气缸或气马达之间用管道连接，同时为了实现执行机构所要求的运动，在系统中还设置有各种控制阀及其它辅助设备。所以气压传动系统主要由下列五部分组成：(1)气源装置气源装置是压缩空气的产生装置，其主体部分是空气压缩机（简称空压机）。它将原动机（如电动机）的机械能转换为空气的压力能，并经净化装置净化，为各类气压传动设备提供洁净的压缩空气。(2)执行元件执行元件是把气体压力能转换成机械能，以驱动工作机构的元件。一般指作直线运动或摆动的气压缸或作旋转运动的气压马达。(3)控制调节元件控制调节元件是对气压系统中气体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的元件。例如，溢流阀、节流阀、换向阀等，这些元件的不同组合组成了能够完成不同功能的气压系统。(4)辅助元件辅助元件是指除以上三种以外的其他装置，例如，过滤器、油雾器、消声器、干燥器和转换器等，它们对保持系统正常、可靠、稳定和持久地工作起着十分重要的作用。(5)传动介质气压传动系统中所使用的工作介质是空气。由此，我们可以绘制3mm空心铆钉机总体及送料系统设计气压传动系统符号图，如图2-2所示。图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数。图2-2气压系统符号图2.3 气压传动特点（1）气压传动的优点1)工作介质为空气，来源经济方便，用过之后可直接排入大气，不污染环境；2)由于空气流动损失小，压缩空气可集中供气，作远距离输送，且对工作环境的适应性好，可安全应用于易燃易爆场所；3)气压传动具有动作迅速、反应快、维护简单、管路不易堵塞等优点，且不存在介质变质、补充和更换等问题；4)气压传动装置结构简单、重量轻、安装维护简单，压力等级低，使用安全；5)气压传动系统能够实现过载自动保护。（2）气压传动的缺点1)由于空气具有可压缩性，所以气缸的动作速度受负载的影响比较大；2)气压传动系统工作压力较低（一般为0.40.8MPa），因而气压传动系统输出动力较小。3)工作介质没有自润滑性，需要另设装置进行给油润滑。哈尔滨理工大学学士学位论文第3章 机械结构设计计算3.1 3mm空心铆钉机的结构原理图3.1 结构原理本铆钉机的主要包括钉机架，气源装置，压模装置,气缸和主轴,气缸的气缸轴相固连,钉鞋座本体的内部开设有竖直的台阶孔,主轴穿设于台阶孔内,钉鞋座本体包括座头部,座头部的上端面开设有与台阶孔轴颈部与台阶孔之间设置有导套,导套与钉鞋座本体相固连。3.2 3mm空心铆钉机的压模装置图3.2 压模装置在上述的一种铆钉机的压模装置中,所述的座头部的外壁上安装有U形的调整环,所述的调整环与座头部通过松紧螺钉连接,所述的调整环上开设有一环形槽,所述的松紧螺钉穿过环形槽根据不同鞋码的鞋子通过松开松紧螺钉,调整调整环的位移可实现座头部的大小与鞋子贴合,调整完成后拧紧松紧螺钉,在上述的一种铆钉机的钉鞋座中,所述的座头部未被调整环包裹的一端开设有一凹槽,所述的凹槽内铰接有一调整块,所述的调整块上螺纹连接有一根螺钉,所述的螺钉一端抵靠于钉鞋座本体的外壁上根据不同形状的鞋子,通过调节调整块上的螺钉来调整调整块的高度,从而实现鞋子的斜度调节。具体各个零件图的设计具体如下：（1）压模底座（2） 衬套（3） ）滑座槽（4） 卡片（5） 调节盘拉伸弹簧（7）短调整杆3.3 压模气缸的设计（1）气缸内径和活塞杆直径的确定根据设计要求，结合压模装置尺寸，采用单活塞杆双作用气缸，初定内径为。由,可得活塞杆直径：圆整后，取活塞杆直径查表取气缸工作压力由公式：（5-1）（5-2）计入载荷率就能保证气缸工作时的动态特性。若气缸动态参数要求较高；且工作频率高，其载荷率一般取，速度高时取小值，速度低时取大值。若气缸动态参数要求一般，且工作频率低，基本是匀速运动，其载荷率可取。得。（2）缸筒壁厚和外径的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚按薄壁筒公式（3-5）计算:设计的送料气缸缸筒材料为:铝合金ZL1060,=3MPa代入己知数据，则壁厚为：取，则缸筒外径为：。（3）手部活塞杆行程长确定按设计要求取100mm。为防止活塞与缸壁碰撞，活塞行程留有一定的余量。故行程查有关手册圆整为。（4）活塞杆稳定性的计算：当活塞杆的长度时，一般按压杆稳定性来计算活塞杆直径。当气缸承受的轴向负载达到极限值后，极微小的干扰力都会使活塞杆产生弯曲变形，出现不稳定现象，导致气缸不能正常工作。活塞杆稳定性条件是：（5-3）式中：气缸承受的轴向负载，即气缸的理论输出推力，；气缸的压杆稳定极限力，；气缸的压杆稳定性安全系数，一般取。气缸的压杆稳定极限力与缸的安装形式、活塞杆直径及行程有关15。当长细比时，（5-4）当长细比时，（5-5）上式中：活塞杆计算长度；活塞杆横截面回转半径；实心杆半径：（5-6）空心杆半径：（5-7）活塞杆断面惯性矩；实心杆惯性矩：（5-8）空心杆惯性矩：（5-9）空心活塞杆内孔直径；活塞杆截面积；实心杆截面积：（5-10）空心杆截面积：（5-11）系数，查手册；材料弹性模量，对钢取；材料强度实验值，对钢取；系数，对钢取；查阅机械手册气缸设计章由表得安装方式为固定-自由式，取，代入公式（5-6）至（5-11）：实心杆半径：由于，用公式（5-5）：所以该活塞杆满足稳定性条件。（5）驱动力校核考虑活塞等的摩擦力，设定摩擦系数，总受力为：因为，所以该气缸的尺寸符合实际使用驱动力要求。（6）前后运动气缸部分质量估算活塞杆及导向套材料采用45钢；缸体采用铝合金ZL1060；连接件采用HT250。查相关手册，45号钢密度为7.85；ZL106的密度为2.73；HT250密度为7.35；经计算，可算出质量约为：3.4 顶料气缸设计3.4.1确定主要尺寸（1）气缸内径和活塞杆直径的确定根据设计要求，结合气缸的结构尺寸，采用单活塞杆双作用气缸，初定内径为。由,可得活塞杆直径：圆整后，取活塞杆直径。查手册取气缸工作压力。由公式（5-1）、（5-2）：计入载荷率就能保证气缸工作时的动态特性。若气缸动态参数要求较高；且工作频率高，其载荷率一般取，速度高时取小值，速度低时取大值。若气缸动态参数要求一般，且工作频率低，基本是匀速运动，其载荷率可取。得。（2）缸筒壁厚和外径的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算：气缸缸筒材料采用为:铝合金ZL1060,=3MPa代入己知数据，则壁厚为：取，则缸筒外径为：（3）活塞杆行程长确定按设计要求，腰部上下运行距离为20cm，即200mm。为防止活塞与缸壁碰撞，活塞行程留有一定的余量。故行程查有关手册圆整为。（4）活塞杆稳定性的计算：当活塞杆的长度时，一般按压杆稳定性来计算活塞杆直径。当气缸承受的轴向负载达到极限值后，极微小的干扰力都会使活塞杆产生弯曲变形，出现不稳定现象，导致气缸不能正常工作。活塞杆稳定性条件公式（5-3）：当长细比时，用公式（5-5）：实心杆回转半径：实心杆截面积：系数，由查表安装方式为固定-固定式，得；材料强度实验值，对钢取；系数，对钢取；代入公式（5-6）至（5-11）：得，所以该活塞杆满足稳定性条件。（5）上下移动气缸部分质量估算活塞杆及导向套材料采用45钢，缸体采用铝合金ZL106，连接件采用HT250。查相关手册，可得：45号钢密度为7.85ZL106的密度为2.73HT250密度为7.35经计算，可算出质量约为：所以总质量约为：3.4.2气缸结构设计（1）缸筒和缸盖的连接查阅机械设计手册，选择拉杆式螺栓连接。该结构简单，易于加工，易于装卸。（2）活塞杆与活塞的连接结构活塞杆与活塞的常用连接形式分整体结构和组合结构。组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。该气缸选择螺纹连接，结构简单，装卸方便，应用较多。（3）密封气缸密封的好坏，直接影响气缸的性能和使用寿命，正确设计、选择和使用密封装置，对保证气缸的正常工作非常重要。采用O型密封圈。工作可靠，静摩擦因素大，活塞的结构比较简单，目前使用的范围较广。（4）气缸的安装连接结构根据安装位置和工作要求不同可有法兰式、脚架式、支座式、铰轴式。由于结构需要，该气缸用法兰式安装连接。3.5 导向装置气压驱动的机械手臂在进行上下运动时，为了防止手臂绕轴线转动，以保证手指的正确方向，并使活塞杆不受较大的弯曲力矩作用，以增加手臂的刚性，在设计手臂结构时，采用导向装置。具体的安装形式应该根据本设计的具体结构和抓取物体重量等因素来确定，同时在结构设计和布局上应该尽量减少运动部件的重量和减少对回转中心的惯量。在本设计中才用双导向杆来增加腰部的刚性和导向性。3.6 平衡装置在本设计中，为了使手臂的两端能够尽量接近重力矩平衡状态，减少手爪一侧的重力矩对性能的影响，故在手臂伸缩气缸一侧加装平衡装置，根据抓取物体的重量和气缸的运行参数配一块重量为8kg的铁块。这样，机械手臂的倾覆力矩就非常小，不会有翻到的状况发生。3.7 元件选取及工作原理气压驱动是利用压缩气体的压力能来实现能量传递的一种方式，其介质主要是空气，也包括燃气和蒸汽。典型的气压传动系统由以下四部分组成：3.7.1气源装置气源装置是获得具有一定能量的压缩空气的装置，其主体部分是空气压缩机，有的还配有气源净化处理装置、气罐等附属设备。它将原动机提供的机械能转变为气体的压力能。气压传动对气源的要求：(1) 要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。(2) 要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度。下面对于主要的气源装置元件进行如下介绍：1、空气压缩机空气压缩机是产生压缩空气的气压发生装置，是气源主要的设备。按结构和工作原理可分为速度型和容积型两大类。容积型压缩机是利用特殊形状的转子或活塞压缩吸入封闭容积室空气的体积来增加空气的压力。容积型结构简单、使用方便。本设计选用容积型压缩机。2、储气罐储气罐可以调节气流，减少输出气流的脉动，使输出气流连续和气压稳定，也可以作为应急气源使用，还可以进一步分离油水杂质。储气罐上装有安全阀，使其极限压力比正常工作压力高10%，并装有指示罐内压力的压力表和排污阀等。罐的型式可分为立式和卧式两种。本设计选用立式储气罐，因为它的进气口在下，出气口在上，以利用进一步分离空气中的油、水。3.7.2执行元件执行元件是以压缩空气为工作介质产生机械运动，并将气体的压力能转变为机械能的能量转换装置，如气缸输出直线往复式机械能，摆动气缸输出回转摆动式机械能。1、气缸输出直线往复式气缸是执行元件之一。目前最常选用的是标准气缸，其结构和参数都已系列化、标准化、通用化。水平送料气缸选用单活塞杆双作用气缸。单活塞杆双作用气缸一般由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封件和紧固件等组成。其工作原理：对于前伸/回缩气缸，当左侧无杆腔进气，右侧有杆腔排气时活塞杆前伸，反之，活塞杆回缩；对于上升/下降气缸，当上侧无杆腔进气，下侧有杆腔排气时，活塞杆下降，反之活塞杆上升。2、摆动气缸输出回转摆动式摆动气缸分为单叶片式和双叶片式。单叶片式摆动气缸：压缩空气由进气口输入，作用在叶片上，带动轴回转产生转矩，另一腔的空气从排气口排出。双叶片式摆动气缸：从进气口进入的压缩空气作用在一个叶片上，同时通过轴上的气路也作用在另一叶片上带动轴回转。这样双叶片式产生的转矩将是单叶片式的2倍。本设计采用双叶片式摆动气缸，这样就能产生更大的转矩，以利于机械手的转动。3.7.3控制元件控制元件是用来调节压缩空气的压力、流量和控制其流动方向，使执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作。控制元件按功能分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。1、压力控制阀调节和控制压力大小的元件称为压力控制阀。它包括调压阀、溢流阀、顺序阀及多功能组合阀。调压阀是出口侧压力可调，并能保持出口侧压力稳定的压力控制阀。溢流阀是在回路中的压力达到阀的规定值时，使部分气体从排气侧排出，以保持回路内的压力在规定值的阀。调速阀是根据“流量负反馈”原理设计而成的单路流量阀。调速阀一般用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。调速阀根据“串联减压式”和“并联溢流式”，又分为调速阀和溢流节流阀两种主要类型。本设计选用串联减压式调速阀。2、方向控制阀方向控制阀是改变压缩空气流动方向和气流通断状态，使执行元件的动作或状态发生变换的控制阀，其通常可分为单向型控制阀和换向型控制阀两类。(1) 单向型控制阀单向阀是指气流只能向一个方向流动而不能反向流动通过的阀，是最简单的单向型方向阀。在系统中，单向阀除单独使用之外，经常与流量阀、换向阀和压力阀组合成只能单向控制的阀。单向调速阀就是单向阀与节流阀并联而成。单向调速阀是把节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分。当流体正向流动时，其节流过程与调速阀是一样的，节流缝隙的大小可通过手柄进行调节；当流体反向流动时，靠流体的压力把阀芯压下，下阀芯起单向阀作用，单向阀打开，可实现流体反向自由流动。当正向流动时，经过节流阀节流。当反向流动时，单向阀打开，不节流。(2)换向型控制阀换向型方向控制阀按控制方式分类，分为气压控制、电磁控制、人力控制。换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换不同管路间的通断关系，实现接通、切断，或改变流体方向的阀。它的用途很广，种类也很多。换向阀的性能的主要要求是：（1）油液流经换向阀时的压力损失小；（2）互不相通的油口间的泄漏小；（3）换向可靠、迅速且平稳无冲击。按换向阀的操纵方式有：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、式。按工作位置数和控制的通道数有：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、二位五通阀、三位四通阀、三位五通阀等。本设计选用三位四通电磁换向阀理由如下：(1) 电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。由于它操作轻便，易于实现自动化，因此应用广泛。(2) 当三位四通电磁换向阀两端电磁铁都断电时，阀芯处于中位，各口互不相通。(3) 使用三位四通电磁换向阀能够快速实现气缸的正反向运动。3.7.4辅助元件辅助元件是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的。可分为气源净化装置和其他辅助元件两大类。1、气源净化装置过滤器、调压阀和油雾器等组合在一起称为空气处理单元，又称为三联件。压缩的空气中含有各种杂质，这些杂质的存在会降低元件的耐用度和性能，造成误动作和事故，必须清除。空气处理单元就是用来清除压缩空气的杂质，提高空气质量的元件。2、消声器消声器是降低排气噪声的装置。压缩空气完成驱动工作后，由换向阀的排气口排入大气。此时的压缩空气是以接近音速的状态进入大气，由于压力的骤然变化，使空气急速膨胀从而发出噪音，其音量一般为80dB100dB，为了改善劳动条件，应使用消声器。常用的消声器有三种类型吸收型、膨胀型和吸收膨胀型。吸收型消声器是依靠吸声材料来消声的。膨胀型消声器的结构比较简单，相当于一段比排气口径大的管件，当气流通过时，让气流在其内部扩散、膨胀、碰壁撞击、反射、相互干涉而消声。吸收膨胀型消声器是上述两种的结合。气流由斜孔引入，气流束相互撞击、干涉、进一步减速，再通过设在消声器内表面的吸声材料消声，最后排向大气。本设计选用膨胀型消声器。3.7.5真空发生器真空发生器的作用主要是使吸盘的橡胶皮碗形成真空而将工件吸附。真空发生器的工作原理是利用喷管高速喷射压缩空气，在喷管出口形成射流，产生卷吸流动。在卷吸流动作用下，使得喷管出口周围的空气不断地被抽吸走，使吸附腔内的压力降至大气压以下，形成一定真空度。第4章 送料系统的设计本课题的送料系统主要是通过送料系统进行的操作的.4.1 送料系统结构及工作原理本课题的送料系统主要是采用振动盘的原理进行设计的，振动盘是一种自动组装或者自动加工机械的辅助送料装备，最早是由振动给料机演变而来的。振动盘下面诱惑哥脉冲电磁铁，可以使料斗垂直方向振动，由倾斜的板簧带动料斗绕其垂直轴做扭摆振动。料斗内零件，由于受到这种振动，而沿螺旋轨道上升，直到送到出料口。其工作目的是通过振动将无序工件自动有序定向排列整齐、准确地输送到下道工序。目前，振动盘广泛应用于电子、五金、塑胶、钟表业、电池、食品、连接器、医疗器械、医药、食品、玩具、文具、日常用品的制造等各个行业，是解决工作自动化设备供料的必须设备。振动盘除满足产品的定向排序外还可用于分选、检测、计数包装等，是一种现代化高科技产品。以电磁振动底座为例，主要由以下几部分组成，如图所示4-1：1-衔铁及上底座2-板弹簧3-电磁铁4下底座图4-1 送料系统1.衔铁：衔铁焊接在一块钢板上，钢板通过螺钉和上底座连接，料斗通过螺钉与上底座连接。2.板弹簧：板弹簧作为振盘的储能装置，主要由65Mn材料制成，板弹簧一端固定在下底座上，另一端固定在上底座上组成弹性系统，将垂直振动方向的振动转变为振盘绕其垂直轴做扭摆运动的重要工件，材料的好坏会影响送料系统的工作性能。3.电磁铁：通电后产生吸引力，是振盘振动的原动力。4.下底座：通常用铸铁或者铸钢铸造而成，起到固定板弹簧和电磁铁的作用，同时作为平衡质量使用。送料系统的工作原理1-料盘2-上底座3-衔铁4-气隙5-板弹簧6-电磁铁7-下底座图4-2送料系统的工作原理如图所示，由料盘、上底座、衔铁、板弹簧的一部分以及料盘中的物料等构成质量；由电磁铁板弹簧的一部分以及下底座共同构成质量。质量和质量由板弹簧连接在一起，形成一个振动的弹性系统。振动料斗有工作平稳，消耗功率小的特点。图4-3 电磁铁的电流电磁铁的电流一般是经过半波整流的。未经整流之前的电流如图a所示，经过半波整流后，在正半周内有电压（图b）加在电磁线圈上的，此时线圈就有电流通过，在电磁铁和衔铁之间产生一对大小相等的脉冲电力，见图c，从而互相吸引。此时料盘向下运动，有成角度的板弹簧是料盘绕其中线做微小的旋转运动，弹簧板发生变形，进而储存部分势能，在负半周，线圈没有电流通过，电磁铁吸引力消失，弹簧板的势能就会释放，衔铁朝相反方向离开，料盘向上运动并且绕其中线做反向旋转运动。料盘的料道与激振力作用线间有一定的夹角，当料盘振动加速度的垂直分量大于重力加速度时，料盘的物料被连续抛起，并按抛物线的轨迹向前进行跳跃运动。送料系统振动频率很高，振幅很小，物料被抛起的高度也很小，所以只能看见物料在送料系统中向前流动。4.2 送料系统设计原始数据本次设计的送料系统基本参数如下：1） 物料名称：轴套（D=27.14，d=21.68，L=18.20）2） 输送量：12个/分钟3） 工作方式：连续4） 双振幅：0.5mm5） 振动频率：50Hz6） 料槽料道斜角：7） 结构形式：料盘采用板弹簧支撑4.3 输送速度的计算槽体的位移为：式中槽体的振幅振动频率时间槽体的速度为：槽体的加速度为：产生抛掷运动的条件：得令表示抛掷的特性，故命名为抛掷指数。K表示机械振动的强度，故命名为机械指数。由此得产生抛掷运动的时间：当时，物料在整个振动周期中附于槽底，不可能被抛起，只有相对滑动，为送料系统的工作状态。当时，这时物料的起跳点和落下点重合。当时，物料被连续抛掷，在槽体加速度垂直分量等于重力加速度负值的瞬间，物料被开始抛起，沿抛物线轨迹向前运动，经过一定时间此运动过程重复进行，物料又被抛起，沿着抛物线方向向前运动。通过物料的连续跳跃来实现物料连续向前运动。理论的输送速度为：式中重力加速度（)；振动频率（Hz）；振动方向角（）；跳跃系数（上式中取）当时为物料落到槽上当即被抛起；物料运动周期与槽振动周期的比值（上式中取）P为正整数考虑到物料性质及其他因素的影响后得到的实际输送速度为：式中修正系数（上式中取）送料系统的供料能力：式中Q供料能力（KN/h）B槽的宽度（m）H卸料端料层高度（m）R物料容量（）4.4 激振力的计算送料系统的结构经过简化，可以看做是一个双子有毒的双质点强迫振动系统，其原理如图。图中称为前质量（或有效质量），为后质量（或平衡质量）。板弹簧分属于。图4-4 送料系统的振动系统在送料系统的振动系统中，一般存在以下几个力：弹簧反力，他是阻止位移的，力的方向与位移相反。弹簧系统的内阻力，其大小与弹簧的位移速度成正比。以上两力同时作用在两个质点上，大小相等，方向相反。外阻力，它与振动质量的运动速度成正比。惯性力，其方向与加速度相反。激振力，它是同时作用在两个质点上，大小相等，方向相反。综上所述，送料系统的双质点振动系统中的诸力可以用以下微分方程式表示：式中、振动质点的质量；由平衡位置算起，质点的各自位移；外阻力系数；c内阻力系数；k弹簧刚度；起始相位角。以上两式相加，可得：这就是说，每个质量所产生的惯性力的瞬时值与外阻力之和，在任何时候都等于零。为了简化计算起见，可以认为输送物料所产生的外阻力平均分布在两个质点上，大小相等，方向相反，即：这样可得：如以带入上式可得：式中分别为质体1和质体2的振幅。质量料盘+物料+上底座+衔铁+板弹簧折算质量=4.6kg+6kg+2.5kg+0.9kg+0.1kg=14.1kg质量下底座+电磁铁+板弹簧折算质量+橡胶减震座=13.4kg+2.1kg+0.1kg=15.6kg折算质量主振弹簧刚度：式中角频率（rad/s）；z调谐系数（z取0.9）；M计算质量（kg）。得：k=900753.58（N/m)把简化为单质量的强迫振动系统，其方程式为：方程的特解为：其中，取b=0.05-0.07式中x相对位移（m）；F激振力幅（N）；共振放大系数；激振力之后位移的相位角；Z调谐系数；B衰减系数。激振力为板弹簧最大变形与弹簧刚度之积：取b=0.07，则：式中A相对振幅（m）；z调谐系数（z取0.9）；b衰减系数；K板弹簧刚度（N/m）。则电磁铁吸力为：所以选择功率为96W震动重量为12kg的电磁铁。图4-5 电磁铁4.5 振动输送参数的选择机械指数K的确定设备的机械指数K主要受机械零件强度和结构刚度限制。输送距离长，输送量大的振动输送机，为提高设备利用系数，使设备不过于庞大复杂并能长期工作。通常动力系数K=4-6,。在选用振动次数n与振幅时，应满足振动强度【K】的要求。【K】一般为5-10，所以按照下式验算送料系统的振动强度：所以机械系数K取5。抛掷系数的选择对于各种振动机械，抛掷系数的选择范围是不相同的。对于大多数长距离大产量的振动输送机，抛掷系数通常为1.4-2.5；对于送料系统，由于长度较短，为了获得较大的输送速度，抛掷系数的选择范围为2.5-3.3。物料在抛掷状态下运动，由于物料与料槽底部接触时间较短，大部分时间处于空中运行状态，所以对槽体磨损较小。送料系统采用中速抛掷状态，在这种状态下，振动输送率较高，能耗少，对机体强度和刚度要求不太高。4.6 送料系统的结构设计4.6.1料盘基本参数的确定料斗的结构形式最常用的有螺旋槽的圆柱形料斗和圆锥形料斗两种,圆柱形料斗因其结构工艺性好应用比较广泛,料斗的基本尺寸如图所示。图4-5 料斗 (1)料斗直径D。料斗直径就是指料斗圈直径,它的大小取决于件料尺寸和件料的装载量,一般希望D小一些,从而使料斗结构紧凑些,但不宜过小，过小将影响装载量和较长件料的上料,一般取Dmin=(812)L料(L料为件料的最大外形尺寸mm;料斗圈的壁厚也尽可能薄一些,一般壁厚多为13mm,对塑料料斗也尽可能小于810mm)。取D=400mm。（2）螺旋槽结构形式和主要参数。螺旋槽与料壁所构成的料斗圈通常有整体或和镶焊式两种,整体式是料斗壁与螺旋槽原为同一坯料加工制出,而镶焊式则是将螺旋槽镶入料斗壁上切成的螺旋凹槽中焊牢,也可直接将螺旋槽焊在料斗圈的光滑内壁上。螺旋槽的截面形状,根据件料的结构形状和定向方法有所不同,常见的有如图所示的几种图4-6 螺旋槽结构形式斜角是便于件料输送和定向用的。螺旋槽的螺旋升距t:当料斗直径一定时,t的变化将影响螺旋槽的螺旋升角的变化,故在决定t时应同时考虑的变化,另外还要注意不要使两个重叠在一起的件料同时在槽上行进,一般取t=1.5h料+(h料-件料在螺旋槽中的定向高度mm,-螺旋槽的厚度mm)。螺旋槽的螺旋升角:的大小影响件料的沿螺旋向上行进的难易程度,在一定程度上也影响着送料速度,一般取在13范围内。升距t、升角及料斗直径D三者之间具有如下的几何关系,即tg=t/D。当其中两个参数确定后,即可算出另外一个参数,通常在图纸上只标注D和t,而不标。取=1。螺旋槽的宽B:B的大小影响料斗在一定容量条件下的尺寸,自然也影响着料斗的重量,一般不宜太宽,通常为B=b料+(25)mm,式中b料为件料在螺旋槽上定向送出的宽度或直径。取B=25mm。螺旋圈数n:n的选取主要应考虑件料由料斗底部爬上螺槽后,在螺旋槽上定向所需的长度,当需要多次定向时,螺旋槽的长度应长一些,另外,还应考虑件料倒入料斗后堆积的件料对料斗底部的影响,螺旋槽的螺旋圈数建议取为1.53.5圈。螺旋槽的表面应光滑平整,无凹壳凸起及毛刺,以利于件料在其上行进。特别是料槽起始处与料斗底板相接的地方应修整平滑,使之无缝隙,无凹壳凸台,否则件料不易爬上螺旋槽而影响料斗的送料率。取n=3.（3）料斗高度H料斗高度H的大小,主要决定于所选取的螺旋槽升距t,螺旋槽的圈数n以及出料口的高度等。一般宜小于三到四倍螺旋槽升距,即H(34)t。取H=155mm4.7 送料系统的定向方法在振动式料斗中，是以剔除法来进行定向的。一般都在螺旋料道的最上一层，根据工件的形状特性和定向要求，安装一些剔除构件，或将某一段料道开出缺口、槽子，或做出斜面等，将不符合定向要求的工件剔除，使之重新落入料斗底部，而让正确定向的工件通过。这样的结果就能满足都干的定向问题。图4-7 送料系统的定向方法在振动式料斗中，是以剔除法来进行定向的。一般都在螺旋料道的最上一层，根据工件的形状特性和定向要求，安装一些剔除构件，或将某一段料道开出缺口、槽子，或做出斜面等，将不符合定向要求的工件剔除，使之重新落入料斗底部，而让正确定向的工件通过。图(a)为凸缘定向分选结构，通过在料斗内壁适当位置设置一段凸缘，容许大头向下的正立物品顺利通过，倒立、侧卧者则被剔除并落回料斗，实现定向分选。图(b)和图(c)适用于王冠瓶盖及有凸缘瓶盖的定向分选。图(b)为限制板结构，限制板与螺旋输送道间的距离只容许一个瓶盖自由通过，重叠的盖受阻并被分隔开，下面的盖从限制板下通过，上面的盖受限制板的阻挡而落回料斗，未能分离开的重叠盖都落回料斗。图(c)是拱桥结构，一般设置在限制板结构之后，适用于盖口向上的送料场合，方位合乎要求的盖通过拱桥结构继续前进，不合要求的盖从剔除孔落回料斗。图(d)和图(e)为缺口结构，适用于小杯、小盖、小盒等的定向分选，通常直接在输送槽或道上开设特定形状的缺口，盖口朝上者可通过，盖口朝下者剔除回料斗。图(f)为凸块结构，适用于高度大于直径的圆柱或圆筒形盖、塞的分选。在螺旋输送道上高度大于物件直径但小于物件高度的位置处设置特殊形状的凸块，物件直立者输送至凸块处即被推倒或剔除回料斗。为使圆柱形物品沿输送道前进时，其中心线与输送道中心线方向一致，将设置凸块结构之后的螺旋输送道逐步减小宽度，这样，不符合定向的又被除，实现二次定向分选挡条是常用于保证零件单项纵向的机构，剔除静置其他零件之上的零件。它还用于剔除那些直立方向上移动的零件。如果零件楔形挤入挡条下，使用这种机构将会出现阻塞，这种阻塞机构与零件的几何结构有关。据曲线图可以确定最大可接受挡条斜角，它与由阻塞角表示的零件几何结构有关。通过的零件层与挡条之间的最大间隙近似等于零件的厚度。可以确定其最小间隙，它是输送速度的函数。当值达时，对进给速度的影响可以忽略不计。4.8板弹簧的设计振动器板弹簧一般有优质弹簧钢65Mn材料制成的板弹簧片叠装而成。板弹簧经过淬火后，要求硬度HRC=40-42，热处理后板弹簧不允许有扭曲、裂纹、夹渣、锤痕等缺陷；表面脱碳层厚度不得超过板弹簧厚度的1/100；板弹簧叠片两端用螺栓压紧，其中一端与底盘用螺栓连接，另一端与上底盘连接。当振动时，板弹簧两端有相对平移，所以在计算弹簧刚度时应考虑压不紧系数。有材料力学弯曲变形知识可知，若忽略板弹簧本身质量，视两端为固定梁，两端受一对大小相同，方向相反的力，其挠度为式中：P作用力（N）I板弹簧的有效长度（m）E钢的拉伸弹性系数，J惯性矩（）b板弹簧宽度（m）h板弹簧的厚度（m）弹簧刚度：由弹簧叠片，并考虑到压紧系数，则弹簧板束总刚度为：式中：k弹簧片总刚度（N/m）压紧系数，与弹簧板厚度和片数有关，一般板弹簧的有线长度为140mm，宽度20mm，厚度2mm。主振弹簧刚度：为不压紧系数，取=1.25，取板弹簧片数为12片。4.9橡胶减震胶垫的设计在振动设备的设计中，橡胶或橡胶金属零件可用作减震器或者激振器的主弹簧。它与金属弹簧相比有以下的特点：可以塑模成所需的形状和尺寸；可以随意选择三个方向的弹簧刚度；改变橡胶弹簧的内部构造，可以大幅度地改变弹簧刚度；此外由于相较具有较大的内摩擦，在共振或者近共振工作时，其振幅不易出现浪涌现象。使用实心圆柱橡胶减震座，则：则压缩方向上的弹簧刚度为：上式中：受力面积（）自由面积（）s受力面积与自由面积之比，称为形状因素形状系数竖直方向的橡胶弹簧系数E橡胶静态弹性系数减震橡胶的挠曲量一般取15%，其静力挠曲量为：（mm）橡胶的邵氏硬度当邵氏硬度取时，所需减震器荷重为：动载的挠曲量为：总 结毕业设计转眼间就到了扫尾阶段，在这几个月的设计学习过程中，我取得了长足的进步。在这次毕业设计中，我收获了很多，首先，对知识有了更深的了解，几年的知识做了系统的回顾，图书馆使用培养独立分析的知识，我学会了如何更好的利用网络寻找信息解决问题的能力，以及信息使用，但也使我学会如何与同学讨论问题。这是我未来的工作有很大的帮助，我将继续在未来的工作中，努力提高自己的水平。通过这次设计，我真的感到棘手的优秀设计人员。在设计过程中，但在老师的帮助和自己的努力，终于使我成功地完成了设计。我经常没有足够的知识来设计经验，有不足。这些问题有时会让我无奈。虽然我的设计存在诸多不足，锻炼自己分析问题，解决一般问题的能力，我希望通过这次毕业设计，未来将从事的训练，为将来的工作打好基础，毕业设计仿真。毕业设计，历时半年多，我阅读了大量的文献，查阅相关书籍很多；从没有线索来寻找灵感，从不知如何开始大胆的尝试，从教师向他们自己的独立思考，终于完成了本课题的设计。我除了自己的努力工作的完成，也受到老师的细心指导，刘国光的老师总是在关键时刻，并及时督促我们的工作，严格要求我们，我们仔细检查每个阶段的任务；我要真诚的感谢给我的老师。写这个，对我的论文代表将接近结束。是四年的毕业设计最后的大学课程，这将是教师和学生的复习，是否做的好的和坏的，这个过程也有经验。首先要感谢所有老师的标记，我真诚地接受您的指导，并希望得到你对我的努力。当我们不了解，你不会做，老师给了我们知识的补充；很明显，我们更像是一个知识进入状态，设计，工艺和毕业更注重的是自我锻炼。我想如果大学四年没有打下了坚实的基础的课程设计，我们可能要完成毕业设计变得非常困难。所有的老师，所以我在大学四年把我的课程设计，真诚的道声谢谢！参考文献1许国康.电磁铆接技术的发展、设备研制及应用探讨J.航空制造技术，2010,23:38-41.2朱龙根主编.简明机械零件设计手册M.北京：机械工业出版社，1997.3张英会等主编.弹簧手册M.北京：机械工业出版社，1997.4白聿钦等主编.工程图学M.中国电力出版社，2007.5于英江主编.机械制造常用计算大全M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1992.6孔庆华等主编.极限配合与测量技术基础M.上海：同济大学出版社，2008.7任嘉卉主编.公差与配合手册M.北京：机械工业出版社，1990.8吴宗泽等主编.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，2002.9姚永明主编.非标准装备设计M.上海：上海交通大学出版社，1999.10叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册（上册）M.北京：机械工业出版社，2001.11叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册（下册）M.北京：机械工业出版社，2001.12胡家秀主编.机械零件设计实用手册M.北京：机械工业出版社，1999.13王之煦，许杏根主编.简明机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1997.14濮良贵，纪名刚主编.机械设计M.北京:高等教育出版社，2005.15ASMEBoiler&PressureVesselCode,Section,RulesforConstructionOfpressureVesselsJ,Division1,200716LIMT,CORNEYJ,RITCHIEJM,etal.OptimizingtoolselectionJInternationalJoumalofProducionRe,2001,39(6):1239-1256.哈尔滨理工大学学士学位论文致 谢本论文是在导师的悉心指导下完成的，我的毕业设计的课题是3mm空心铆钉机总体及送料系统设计的设计，这是一个我以前所没有接触的。我对它来说完全是一个陌生者，经过指导老师的帮助和对参考资料的拜读，我已经对3mm空心铆钉机总体及送料系统设计有了一定的了解。感谢老师对我的指导，使我毕业设计顺利完成。真诚感谢老师对我的毕业设计的指导，以及感谢学院为我们提供的便利条件，使我们的毕业设计如期完成。毕业设计是将大学所学的知识融合在一起，综合运用所有的相关专业知识，是课本知识在实际中的应用。通过这次毕业设计，使我的专业知识在原有的基础上得到更加的巩固和提高，这离不开老师和同学们的帮助。本设计分析是在老师的指导下完成的，在分析的过程中，尹长城老师给了我很大的鼓励，在设计分析中引导我去思考了更多的设计思路，增强了我的学习能力，与我们一起讨论问题，使我对分析有了更清晰明确的认识，使我受益非浅。毕业设计是我们专业知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古言的真正含义。我今天认真地进行课程设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，毕业设计真是有点累。然而一着手清理自己的设计结果，仔细回味毕业设计的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一部，是我人生中的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了许多。通过毕业设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱；有时应为不小心计算出错，只能毫不留情地重做。但一想起老师平时多耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。经历了毕业设计，使我我发现了自己所掌握的知识是真正的贫乏，自己综合运用所学专业知识的能力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。想到这里，我真的有点心急了。由于毕业时间的仓促，很多本来应该弄懂弄透的地方都没有时间去细细追究来源，比如网格划分的控制、坐标系的理解、求解器的选择等，这使我明白了大学里学的只是一个大体上的方向，离实际应用还有太远的距离。但我相信方向才是最重要的，因为方向确定了，就会用最少的精力做好事情，这对于我以后的工作至关重要。因为在实际生产生活中，要从事的工种是千差万别的，只有从中找到自己最拿手，最有发展前途的岗位，个人才有更多的热情，也最可能在自己的岗位做出一些贡献。附件1：外文资料翻译译文机械设计摘要： 机器是由机械装置和其它组件组成的。它是一种用来转换或传递能量的装置，例如：发动机、涡轮机、车辆、起重机、印刷机、洗衣机、照相机和摄影机等。许多原则和设计方法不但适用于机器的设计，也适用于非机器的设计。术语中的“机械装置设计” 的含义要比“机械设计”的含义更为广泛一些，机械装置设计包括机械设计。在分析运动及设计结构时，要把产品外型以及以后的保养也要考虑在机械设计中。在机械工程领域中，以及其它工程领域中，所有这些都需要机械设备，比如：开关、凸轮、阀门、船舶以及搅拌机等。关键词： 设计流程 设计规则 机械设计设计流程设计开始之前就要想到机器的实际性，现存的机器需要在耐用性、效率、重量、速度，或者成本上得到改善。新的机器必需具有以前机器所能执行的功能。在设计的初始阶段，应该允许设计人员充分发挥创造性，不要受到任何约束。即使产生了许多不切实际的想法，也会在设计的早期，即在绘制图纸之前被改正掉。只有这样，才不致于阻断创新的思路。通常,还要提出几套设计方案，然后加以比较。很有可能在这个计划最后决定中,使用了某些不在计划之内的一些设想。一般的当外型特点和组件部分的尺寸特点分析得透彻时，就可以全面的设计和分析。接着还要客观的分析机器性能的优越性，以及它的安全、重量、耐用性，并且竞争力的成本也要考虑在分析结果之内。每一个至关重要的部分要优化它的比例和尺寸，同时也要保持与其它组成部分相协调。也要选择原材料和处理原材料的方法。通过力学原理来分析和实现这些重要的特性，如那些静态反应的能量和摩擦力的最佳利用，像动力惯性、加速动力和能量；包括弹性材料的强度、应力和刚度等材料的物理特性，以及流体润滑和驱动器的流体力学。设计的过程是重复和合作的过程，无论是正式或非正式的进行，对设计者来说每个阶段都很重要。最后，以图样为设计的标准，并建立将来的模型。如果它的测试是符合事先要求的，则再将对初步设计进行某些修改，使它能够在制造成本上有所降低。产品的设计需要不断探索和发展。许多方案必须被研究、试验、完善，然后决定使用还是放弃。虽然每个工程学问题的内容是独特的，但是设计师可以按照类似的步骤来解决问题。产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料过程中，五个最常见的问题为：（a）不了解或者不会使用关于材料应用方面的最新最好的信息资料；(b)未能预见和考虑材料的合理用途（如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决）；(c)所使用的材料的数据不全或是有些数据不确定，尤其是当其性能数据长期不更新；(d)质量控制方法不适当和未经验证；(e)由一些完全不称职的人员选择材料。通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由而存在的结论。对这些问题的研究分析可以为避免这些问题的出现而指明方向。尽管采用最好的材料选择方法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。从以上的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方法有一个全面而基本的了解。在随后生产和售后服务的几年中，要接受新观念的变化，或者由试验和经验为基础，进一步分析并改进。一些设计规则在本节中，建议要运用创造性的态度来替代和改进。也许会创造出更实用、更经济、更耐用的产品。为了激发创造性思维，下列是设计和分析的建议规则。前六个规则对设计者来说特别适用。1. 要有创造性的利用所需要的物理性质和控制过程。2. 认识负载产生的影响及其意义。3. 预测没有想到的负载。4. 创造出对载荷更为有利的条件。5. 提供良好的应力分布和最小的刚度条件。6. 运用最简单的方程来优化体积和面积。7. 选择组合材料。8. 仔细选择所备的原料和不可缺少的组件。9. 调整有效的设计方案，以适应生产过程和降低成本。10. 规定好准确的位置条件为了使组件安装时不干涉。机械设计包括一下内容：1. 对设计过程、设计所需要公式以及安全系数进行介绍。2. 回顾材料特性、静态和动态载荷分析，包括梁、振动和冲击载荷。3. 回顾应力的基本规律和失效分析。4. 介绍静态失效理论和静态载荷下机械断裂分析。5. 介绍疲劳失效理论并强调在压力条件下接近高循环的疲劳设计，这通常用在旋转机械的设计中。6. 深入探讨机械磨损机理、表面接触应力和表面疲劳现象。7. 使用疲劳分析技术校核轴的设计。8. 讨论润滑油膜与滚动轴承的理论和应用。9. 深入介绍直齿圆柱齿轮的动力学、设计和应力分析，并简单介绍斜齿轮、锥齿轮和涡轮有关方面的问题。10. 讨论弹簧设计、螺杆等紧固件的设计，包括传动螺杆和预紧固件。11. 介绍盘式和鼓式离合器以及制动器的设计和技术说明。机械设计一台完整机器的设计是一个复杂的过程。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创造性，还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺学等方面具有深厚的基础知识。任何产品在设计时第一步就是选择产品每个部分的构成材料。许多的材料被今天的设计师所使用。对产品的功能，它的外观、材料的成本、制造的成本作出必要的选择是十分重要的。对材料的特性必须事先作出仔细的评估。仔细精确的计算是必要的，以确保设计的有效性。在任何失败的情况下，最好知道在最初设计中有有缺陷的部件。计算（图纸尺寸）检查是非常重要的。一个小数点的位置放错，就可以导致一个本可以完成的项目失败。设计工作的各个方面都应该检查和复查。计算机是一种工具，它能够帮助机械设计师减轻繁琐的计算，并对现有数据提供进一步的分析。互动系统基于计算机的能力，已经使计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）成为了可能。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作，因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。另一个重要问题，设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和磋商。在开始阶段，设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和磋商，并得到批准。这一般是通过口头讨论，草图和文字材料进行的。如前所诉，机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科技知识本身并不一定能给人类带来好处，只有当它们被应用在产品上才能产生效益。因而，应该认识到在一个特定的产品进行设计之前，必须先确定人们是否需要这种产品。应当把机械设计看成是机械设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制定产品的制造工艺学的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以在一个好的设计中做出所需的全部决定的。另一方面，应该认真精确的进行所有运算。例如，即使将一个小数点的位置放错，也会使正确的设计变成错误的。一个好的设计人员应该勇于提出新的想法，而且愿意承担一定的风险，当新的方法不适用时，就使用原来的方法。因此，设计人员必须要有耐心，因为 所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计，要求屏弃许多陈旧的，为人们所熟知的方法。由于许多人墨守成规，这样做并不是一件容易的事。一位机械设计师应该不断地探索改进现有的产品的方法，在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理，将其与未经过验证的新观念结合起来。新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生，只有当这些缺陷和问题被解决之后，才能体现出新产品的优越性。因此，一个性能优越的产品诞生的同时，也伴随着较高的风险。应该强调的是，如果设计本身不要求采用全新的方法，就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新方法。附件2：外文原文（复印件）Mechanical DesignAbstract:A machine is a combination of mechanisms and other components which transforms, transmits. Examples are engines, turbines, vehicles, hoists, printing presses, washing machines, and movie cameras. Many of the principles and methods of design that apply to machines also apply to manufactured articles that are not true machines. The term mechanical design is used in a broader sense than machine design to include their design. the motion and structural aspects and the provisions for retention and enclosure are considerations in mechanical design. Applications occur in the field of mechanical engineering, and in other engineering fields as well, all of which require mechanical devices, such as switches, cams, valves, vessels, and mixers.Keywords: Mechanical Design mechanisms Design ProcessThe Design ProcessDesigning starts with a need real.Existing apparatus may need improvements in durability, efficiency, weight, speed, or cost. New apparatus may be needed to perform a function previouslydone by men, such as computation, assembly, or servicing. With the objective wholly or partlyIn the design preliminary stage, should allow to design the personnel fully to display the creativity, not each kind of restraint. Even if has had many impractical ideas, also can in the design early time, namely in front of the plan blueprint is corrected. Only then, only then does not send to stops up the innovation the mentality. Usually, must propose several sets of design proposals, then perform the comparison. Has the possibility very much in the plan which finally designated, has used certain not in plan some ideas which accepts.When the general shape and a few dimensions of the several components become apparent, analysis can begin in earnest. The analysis will have as its objective satisfactory or superior performance, plus safety and durability with minimum weight, and a competitive cost. Optimum proportions and dimensions will be sought for each critically loaded section, together with a balance between the strengths of the several components. Materials and their treatment will be chosen. These important objectives can be attained only by analysis based upon the principles of mechanics, such as those of static for reaction forces and for the optimum utilization of friction; of dynamics for inertia, acceleration, and energy; of elasticity and strength of materials for stress and deflection; of physical behavior of materials; and of fluid mechanics for lubrication and hydrodynamic drives. The analyses may be made by the same engineer who conceived the arrangement of mechanisms, or, in a large company, they may be made by a separate analysis division or research group. Design is a reiterative and cooperative process, whether done formally or informally, and the analyst can contribute to phases other than his own. Product design requires much research and development. Many Concepts of an idea must be studied, tried, and then either used or discarded. Although the content of each engineering problem is unique, the designers follow the similar process to solve the problems. Product liability suits designers and forced in material selection, using the best program. In the process of material, the most common problems for five (a) dont understand or not use about the latest application materials to the best information, (b) failed to foresee and consider the reasonable use material may (such as possible, designers should further forecast and consider due to improper use products. In recent years, many products liability in litigation, the use of products and hurt the plaintiff accused manufacturer, and won the decision), (c) of the materials used all or some of the data, data, especially when the uncertainty long-term performance data is so, (d) quality control method is not suitable and unproven, (e) by some completely incompetent persons choose materials.Through to the above five questions analysis, may obtain these questions is does not have the sufficient reason existence the conclusion. May for avoid these questions to these questions research analyses the appearance indicating the direction. Although uses the best choice of material method not to be able to avoid having the product responsibility lawsuit, designs the personnel and the industry carries on the choice of material according to the suitable procedure, may greatly reduce the lawsuit the quantity. May see from the above discussion, the choice material people should to the material nature, the characteristic and the processing method have comprehensive and the basic understanding. Finally, a design based upon function, and a prototype may be built. If its tests are satisfactory, the initial design will undergo certain modifications that enable it to be manufactured in quantity at a lower cost. During subsequent years of manufacture and service, the design is likely to undergo changes as new ideas are conceived or as further analyses based upon tests and experience indicate alterations. Sales appeal.Some Rules for DesignIn this section it is suggested that, applied with a creative attitude, analyses can lead to important improvements and to the conception and perfection of alternate, perhaps more functional, economical,and durable products. To stimulate creative thought, the following rules are suggested for the designer and analyst. The first six rules are particularly applicable for the analyst.1. A creative use of need of physical properties and control process.2. Recognize functional loads and their significance.3. Anticipate unintentional loads.4. Devise more favorable loading conditions.5. Provide for favorable stress distribution and stiffness with minimum weight.6. Use basic equations to proportion and optimize dimensions.7. Choose materials for a combination of properties.8. Select carefully, stock and integral components.9. Modify a functional design to fit the manufacturing process and reduce cost.10. Provide for accurate location and noninterference of parts in assembly. Machinery design covers the following contents.1. Provides an introduction to the design process , problem formulation ,safety factors.2. Reviews the material properties and static and dynamic loading analysis ,Including beam , vibration and impact loading. 3. Reviews the fundamentals of stress and defection analysis. 4. Introduces fatigue-failure theory with the emphasis on stress-life approaches to high-cycle fatigue design, which is commonly used in the design of rotation machinery. 5. Discusses thoroughly the phenomena of wear mechanisms, surface contact stresses ,and surface fatigue. 6. Investigates shaft design using the fatigue-analysis techniques. 7. Discusses fluid-film and rolling-element bearing theory and application 8. Gives a thorough introduction to the kinematics, design and stress analysis of spur gears , and a simple introduction to helical ,bevel ,and worm gearing. 9. Discusses spring design including compression ,extension and torsion springs. 10. Deals with screws and fasteners including power screw and preload fasteners. 11. Introduces the design and specification of disk and drum clutches and brakes.Machine DesignThe complete design of a machine is a complex process. The machine design is a creative work. Project engineer not only must have the creativity in the work, but also must in aspect and so on mechanical drawing, kinematics, engineerig material, materials mechanics and machine manufacture technology has the deep elementary knowledge. One of the first step
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