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盐城气动式钉跟机设计(带CAD图）,盐城,气动式,设计,CAD
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毕业设计(论文)气动式钉跟机所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 摘 要当今社会鞋子是人们不可缺少的生活必需品之一,为了避免鞋底接触地面而产生磨损,一般的男士皮鞋和女士高跟鞋的鞋底都装有鞋跟因为鞋子在使用时鞋跟和地面不断产生碰撞和摩擦,很容易磨损和脱落,所以鞋跟与鞋底之间一般都钉有钉子,钉子可以加强鞋跟与鞋底的固定强度装鞋跟的传统方法一般采用手敲或锤打的方式使钉子钉于鞋跟和鞋子之间,此方法不仅生产效率低!劳动强度大,并且还有可能把鞋钉钉弯因此人们发明了钉跟机,其包括钉鞋座和位于钉鞋座上方的鞋底压板!鞋跟压板!垂直传动装置,鞋底压板通过旋转轴安装在垂直传动装置上,钉鞋座上设有多个钉孔,钉孔内设置顶针装置。该课题主要研究内容是为了进行气动式钉跟机设计，设备重量轻，并且使钉跟平稳，需要对钉跟机的总体进行设计计算，其中包括主要零部件的设计计算和传动系统的设计，其中传动系统的设计还包括传动元件的设计等。关键词：气动式钉跟机, 气压，钉跟机，结构设计35AbstractKey words:目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪论5第2章 气动式钉跟机的设计要求与方案72.1气压传动系统的组成82.2气压传动特点9第3章 机械结构设计计算103.1气缸的选择157、气缸结构193.1 气缸的设计213.7 控制钉跟功能的气缸设计253.7.1 确定主要尺寸253.7.2 气缸结构设计283.8 导向装置283.9 平衡装置283.10 元件选取及工作原理293.10.1 气源装置293.10.2 执行元件293.10.3 控制元件303.10.4 辅助元件313.10.5 真空发生器323.11 回路的工作原理32总 结35参考文献36致 谢37第1章 绪论1.1 课题的研究意义：当今社会鞋子是人们不可缺少的生活必需品之一,为了避免鞋底接触地面而产生磨损,一般的男士皮鞋和女士高跟鞋的鞋底都装有鞋跟因为鞋子在使用时鞋跟和地面不断产生碰撞和摩擦,很容易磨损和脱落,所以鞋跟与鞋底之间一般都钉有钉子,钉子可以加强鞋跟与鞋底的固定强度装鞋跟的传统方法一般采用手敲或锤打的方式使钉子钉于鞋跟和鞋子之间,此方法不仅生产效率低,劳动强度大,并且还有可能把鞋钉钉弯因此人们发明了钉跟机,其包括钉鞋座和位于钉鞋座上方的鞋底压板!鞋跟压板!垂直传动装置,鞋底压板通过旋转轴安装在垂直传动装置上,钉鞋座上设有多个钉孔,钉孔内设置顶针装置。1.2 钉跟机的钉跟原理 钉跟机的钉跟原理是,将鞋子套设于钉鞋座上利用鞋跟压板压住鞋跟,同时钉鞋座内的顶针装置把钉子顶入鞋底与鞋跟之间,由此实现钉跟工序由此可见钉鞋座是钉跟机中不可缺少的部件之一但是由于加工条件的限制,传统的钉鞋座的本体为分体加工组装而成,其结构的设计不仅使得生产成本高效率低,并且在长时间使用后容易造成各部件的松动和同轴度偏差等现象,从而造成鞋钉钉弯等事故出现。本设计的目的是针对现有技术中存在的上述问题,提供了一种结构强度大,钉钉效果好的钉跟机的钉鞋座,本设计的目的可通过下列技术方案来实现:一种钉跟机的钉鞋座,包括钉鞋座本体,气缸和主轴,所述的主轴与气缸的气缸轴相固连,所述的钉鞋座本体的内部开设有竖直的台阶孔,所述的主轴穿设于台阶孔内,其特征在于,所述的钉鞋座本体包括座头部,所述的座头部的上端面开设有与台阶孔相连通的出钉孔,所述的钉鞋座本体为一体铸造,所述的主轴包括轴颈部!轴肩部!轴身部和轴头部,所述的轴颈部与台阶孔之间设置有导套,所述的导套与钉鞋座本体相固连,所述的轴身部套设有弹簧,所述的弹簧的下部抵靠于轴肩部的上端面,在上述的一种钉跟机的钉鞋座中,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,在上述的一种钉跟机的钉鞋座中,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。第2章 气动式钉跟机的设计要求与方案如图2-1所示为气动式钉跟机工作原理图，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，钉跟机的剪口张开，处于预备状态。当送料机构将工料11送入钉跟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2-1气动式钉跟机工作原理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2.1气压传动系统的组成通过气动式钉跟机工作过程可知，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，我们可以绘制气动式钉跟机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气动式钉跟机气压系统符号图2.2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。第3章 机械结构设计计算第3章 机械结构设计计算3.1 气动钉跟机的结构原理本钉跟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气动钉跟机的压模装置 在上述的一种钉跟机的压模装置中,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,在上述的一种钉跟机的钉鞋座中,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（6） 拉伸弹簧（7）短调整杆3.1气缸的选择气缸的选用要根据以下方面进行分析：1、类型的选择 根据工作要求和条件，正确选择气缸的类型。要求气缸到达行程终端无冲击现象和撞击噪声应选择缓冲气缸；要求重量轻，应选轻型缸；要求安装空间窄且行程短，可选薄型缸；有横向负载，可选带导杆气缸；要求制动精度高，应选锁紧气缸；不允许活塞杆旋转，可选具有杆不回转功能气缸；高温环境下需选用耐热缸；在有腐蚀环境下，需选用耐腐蚀气缸。在有灰尘等恶劣环境下，需要活塞杆伸出端安装防尘罩。要求无污染时需要选用无给油或无油润滑气缸等。 2、安装形式 根据安装位置、使用目的等因素决定。在一般情况下，采用固定式气缸。在需要随工作机构连续回转时（如车床、磨床等），应选用回转气缸。在要求活塞杆除直线运动外，还需作圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。有特殊要求时，应选择相应的特殊气缸。 3、作用力的大小即缸径的选择。根据负载力的大小来确定气缸输出的推力和拉力。一般均按外载荷理论平衡条件所需气缸作用力，根据不同速度选择不同的负载率，使气缸输出力稍有余量。缸径过小，输出力不够，但缸径过大，使设备笨重，成本提高，又增加耗气量，浪费能源。在夹具设计时，应尽量采用扩力机构，以减小气缸的外形尺寸。 4、活塞行程与使用的场合和机构的行程有关，但一般不选满行程，防止活塞和缸盖相碰。如用于夹紧机构等，应按计算所需的行程增加1020的余量。5、活塞的运动速度主要取决于气缸输入压缩空气流量、气缸进排气口大小及导管内径的大小。要求高速运动应取大值。气缸运动速度一般为50800/s。对高速运动气缸，应选择大内径的进气管道；对于负载有变化的情况，为了得到缓慢而平稳的运动速度，可选用带节流装置或气液阻尼缸，则较易实现速度控制。选用节流阀控制气缸速度需注意：水平安装的气缸推动负载时，推荐用排气节流调速；垂直安装的气缸举升负载时，推荐用进气节流调速；要求行程末端运动平稳避免冲击时，应选用带缓冲装置的气缸。 图3.1 气缸实物图 6、气缸的选型步骤及其类型介绍程序1：根据操作形式选定气缸类型：气缸操作方式有双动，单动弹簧压入及单动弹簧压出等三种方式程序2：选定其它参数：1、选定气缸缸径大小 根据有关负载、使用空气压力及作用方向确定2、选定气缸行程 工件移动距离3、选定气缸系列4、选定气缸安装型式 不同系列有不同安装方式，主要有基本型、脚座型、法兰型、U型钩、轴耳型5、选定缓冲器 无缓冲、橡胶缓冲、气缓冲、油压吸震器6、选定磁感开关 主要是作位置检测用，要求气缸内置磁环7、选定气缸配件 包括相关接头（一）单作用气缸 单作用气缸只有一腔可输入压缩空气，实现一个方向运动。其活塞杆只能借助外力将其推回；通常借助于弹簧力，膜片张力，重力等。其原理及结构见下图：图3.2单作用气缸1 缸体；2活塞；3弹簧；4活塞杆；单作用气缸的特点是： 1）仅一端进（排）气，结构简单，耗气量小。 2）用弹簧力或膜片力等复位，压缩空气能量的一部分用于克服弹簧力或膜片张力，因而减小了活塞杆的输出力。 3）缸内安装弹簧、膜片等，一般行程较短；与相同体积的双作用气缸相比，有效行程小一些。 4）气缸复位弹簧、膜片的张力均随变形大小变化，因而活塞杆的输出力在行进过程中是变化的。 由于以上特点，单作用活塞气缸多用于短行程。其推力及运动速度均要求不高场合，如气吊、定位和夹紧等装置上。单作用柱塞缸则不然，可用在长行程、高载荷的场合。（二） 双作用气缸 双作用气缸指两腔可以分别输入压缩空气，实现双向运动的气缸。其结构可分为双活塞杆式、单活塞杆式、双活塞式、缓冲式和非缓冲式等。此类气缸使用最为广泛。1） 双活塞杆双作用气缸双活塞杆气缸有缸体固定和活塞杆固定两种。2） 缸体固定时，其所带载荷（如工作台）与气缸两活塞杆连成一体，压缩空气依次进入气缸两腔（一腔进气另一腔排气），活塞杆带动工作台左右运动，工作台运动范围等于其有效行程s的3倍。安装所占空间大，一般用于小型设备上。活塞杆固定时，为管路连接方便，活塞杆制成空心，缸体与载荷（工作台）连成一体，压缩空气从空心活塞杆的左端或右端进入气缸两腔，使缸体带动工作台向左或向左运动，工作台的运动范围为其有效行程s的2倍。适用于中、大型设备。 图3.3双活塞杆双作用气缸a）缸体固定；b）活塞杆固定1缸体；2工作台；3活塞；4活塞杆；5机架双活塞杆气缸因两端活塞杆直径相等，故活塞两侧受力面积相等。当输入压力、流量相同时，其往返运动力及速度均相等。(三)缓冲气缸缓冲气缸对于接近行程末端时速度较高的气缸，不采取必要措施，活塞就会以很大的力（能量）撞击端盖，引起振动和损坏机件。为了使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击现象。在气缸两端加设缓冲装置，一般称为缓冲气缸。缓冲气缸见下图，主要由活塞杆1、活塞2、缓冲柱塞3、单向阀5、节流阀6、端盖7等组成。其工作原理是：当活塞在压缩空气推动下向右运动时，缸右腔的气体经柱塞孔4及缸盖上的气孔8排出。在活塞运动接近行程末端时，活塞右侧的缓冲柱塞3将柱塞孔4堵死、活塞继续向右运动时，封在气缸右腔内的剩余气体被压缩，缓慢地通过节流阀6及气孔8排出，被压缩的气体所产生的压力能如果与活塞运动所具有的全部能量相平衡，即会取得缓冲效果，使活塞在行程末端运动平稳，不产生冲击。调节节流阀6阀口开度的大小，即可控制排气量的多少，从而决定了被压缩容积（称缓冲室）内压力的大小，以调节缓冲效果。若令活塞反向运动时，从气孔8输入压缩空气，可直接顶开单向阀5，推动活塞向左运动。如节流阀6阀口开度固定，不可调节，即称为不可调缓冲气缸。图3.4缓冲气缸1活塞杆；2活塞；3缓冲柱塞；4柱塞孔；5单向阀6节流阀；7端盖；8气孔7、气缸结构气缸是由缸筒、端盖、活塞、活塞杆和密封件组成，其内部结构如图所示： 1）缸筒 缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。活塞要在缸筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到Ra0.8um。对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀。缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜。小型气缸有使用不锈钢管的。带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应使用不锈钢、铝合金或黄铜等材质。 SMC CM2气缸活塞上采用组合密封圈实现双向密封，活塞与活塞杆用压铆链接，不用螺母。 2）端盖 端盖上设有进排气通口，有的还在端盖内设有缓冲机构。杆侧端盖上设有密封圈和防尘圈，以防止从活塞杆处向外漏气和防止外部灰尘混入缸内。杆侧端盖上设有导向套，以提高气缸的导向精度，承受活塞杆上少量的横向负载，减小活塞杆伸出时的下弯量，延长气缸使用寿命。导向套通常使用烧结含油合金、前倾铜铸件。端盖过去常用可锻铸铁，现在为减轻重量并防锈，常使用铝合金压铸，微型缸有使用黄铜材料的。 3）活塞 活塞是气缸中的受压力零件。为防止活塞左右两腔相互窜气，设有活塞密封圈。活塞上的耐磨环可提高气缸的导向性，减少活塞密封圈的磨耗，减少摩擦阻力。耐磨环长使用聚氨酯、聚四氟乙烯、夹布合成树脂等材料。活塞的宽度由密封圈尺寸和必要的滑动部分长度来决定。滑动部分太短，易引起早期磨损和卡死。活塞的材质常用铝合金和铸铁，小型缸的活塞有黄铜制成的。 4）活塞杆 活塞杆是气缸中最重要的受力零件。通常使用高碳钢，表面经镀硬铬处理，或使用不锈钢，以防腐蚀，并提高密封圈的耐磨性。 5）密封圈 回转或往复运动处的部件密封称为动密封，静止件部分的密封称为静密封。 缸筒与端盖的连接方法主要有以下几种： 整体型、铆接型、螺纹联接型、法兰型、拉杆型。 6）气缸工作时要靠压缩空气中的油雾对活塞进行润滑。也有小部分免润滑气缸。 3.1 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：3.7 顶料气缸设计3.7.1 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 2.73 HT250密度为 7.35经计算，可算出质量约为：所以总质量约为：3.7.2 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。3.8 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。3.9 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8 kg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。3.10 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：3.10.1 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。3.10.2 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。3.10.3 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。3.10.4 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。3.10.5 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。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,CORNEY J,RITCHIE J M,et al.Optimizing tool selectionJInternational Joumal of Producion Re,2001,39(6):1239-1256.致谢致 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气动式钉跟机的设计，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，我已经对气动式钉跟机有了一定的了解。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。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2017目 录1前言.12气动式钉跟机的设计要求与方案.32.1气动式钉跟机的工作原理.32.2气压传动系统的组成.32.3气压传动的特点.42.4主要的规格和相应的特征.42.5机器的相关结构和操作程序.43电动机的选择.53.1电动机类型和结构型式.53.2电动机参数的确定.54机械结构设计计算.64.1气动式钉跟机的结构原理.64.2气动式钉跟机的压模装置.64.3气缸参数的确定.84.3.1活塞杆的直径d.94.3.2缸筒的壁厚和外径的设计.94.3.3选择设计的压力.94.3.4计算气缸的输出压力.94.3.5气缸的结构设计.104.4气动元件的选择.104.4.1压缩机的选择.104.4.2控制阀的设计.114.5对于辅助元件的说明.125机器强度的校核.135.1活塞杆的材料和技术要求.135.2活塞杆的强度计算.135.3缸筒壁厚的校核.146其他部件的说明.147结论.15参考文献.16致谢.17附录.18盐城工学院本科生毕业设计说明书 20171 前言 这次我毕业设计的内容是气动式钉跟机，原理主要是通过气压传动的方式来进行装钉跟的。课题是来自于盐城市智成机械制造有限公司，所拥有的参照实物是由盐城市智成机械制造有限公司它自主设计制造的气动式钉跟机。而我这次毕业设计需要解决的问题就是要在原有机器的基础之上进行调整和改造的工作，来完成对于整台钉跟机的设计工作。 我设计的气动式钉跟机它主要是靠气动的方式来进行传动的，气动传动的方式它传递压力损失会比较小。而且，不当如此，在气压传动系统当中，操作控制也比较方便，使用起来也比较安全，维护简单，比较容易实现过载保护，这种传动方式对空气环境的影响也比较小。与电气控制一起，这样能够大大的提高生产效率，减少工人的劳动强度。钉跟机的钉跟的主要原理是将鞋子套在钉鞋座上，然后利用鞋跟的压板来压住鞋跟,与此同时，钉鞋座内的顶针装置把钉子顶入鞋底和鞋跟之间,这样就实现了钉跟。 钉跟机的结构比较简单，国内外的钉跟机它的主要不同的地方主要是在于传动方式的不同，还有结构的不同等这些方面。在传动方式上面，现在主要是有气动传动方式、液压液压传动方式和手动简易方式这三种方式。气动式钉跟机采用的是压缩机，以压缩机作为能源的转换装置，同时各种阀控制着气压的传动。 在这次设计当中，设计的主要内容包括：气动式钉跟机的总装图、部件的设计、如压模装置的设计和钉跟装置的设计、气缸的设计、电机及压缩机，各种控制阀的设计以及管件的选择使用等等这些方面的设计。而且，我为了使得让设计更加合理化和标准化，绝大多数的零件都是按照国家的标准要求来进行思考和设计的。 气动式钉跟机主要是由上下气缸、侧离缸、压缩机、电磁阀、电器和各种控制元件和机体等主要零件所组成。在气动式钉跟机中，将上气缸、压模装置设计在机体的上部，而将电动机、下气缸、侧离气缸设计在机体的内部，将电器安装在机体上台板的右侧的电器箱内。这气动式钉跟机适用于各类男女鞋的装跟，并且更换钉模速度较快，它是制鞋生产线上不可缺少的设备。设计采用的是全气动的系统，改变了以往液压式钉跟机和手工钉跟机的传动方式，这会使得制鞋工作安全，操作简单并且价格低廉，维护起来也容易，工作过程中对环境的影响也较小。 这次设计，对于气动式钉跟机的技术要求是:外行美观、结构简单、操作也简单，使用起来安全可靠；所设计的气动式钉跟机应该具备良好的结构工艺性，比如便于制造，装配及和维修，对于气动式钉跟机整机的布置要做到合理，使得操作简单方便，维护也容易，而所作的运动及运动参数都应该做出比较科学的解释。 这次设计的主要的目的是针对现在技术当中所存在的一些问题,提供一种结构强度大,打钉效果又比较好的钉跟机的钉鞋座。这次设计的目的可以通过以下的两种方案来实现:一种钉跟机的钉鞋座,包括钉鞋座,气缸和主轴,主轴与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,它的特征在于,所述的钉鞋座包括钉跟座,钉跟座的上端面开设有与台阶孔相互连通的出钉孔。可以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钉跟座的大小与鞋子相互贴合,调整完成了以后拧紧松紧螺钉,在前面所说的钉跟机的钉鞋座中,所说的钉跟座未被调整环包裹的一端开设有一个凹槽,凹槽内铰接有一块调整块,调整块上螺纹连接有一根螺钉,螺钉一端靠在钉鞋座的外壁上。根据鞋子的不同形状,通过调节调整块上的螺钉来调整调整块的高度,从而就能够实现鞋子的斜度的调节。 钉跟机的结构比较简单，目前国内外的钉跟机它的主要的不同的地方主要是在于传动方式的不同，还有结构的不同等这些方面。在传动方式上主要是有气动式的，液压式的和手动简易式的三种。气动式钉跟机采用压缩机，阀实现气压传动，其主要特点有：结构简单，操作简单，维护容易，使用安全可靠，成本低廉，较环保，便于过载保护。钉跟机的钉跟原理是将鞋子套在钉鞋座上利用鞋跟压板来压住鞋跟,同时钉鞋座内的顶针装置把钉子顶入鞋底与鞋跟之间,来实现钉跟的工序。 机器制鞋的优势在于机械化程度较高，实现专业化生产。随着制鞋机械设备的不断得到发展，生产效率会逐步地得到提高，产品的质量也会更好，生产成本逐渐的降低，经济效益会更好，为制鞋的工人大大地减少了工作的强度，极大地改善了工作的条件。 随着鞋类产品逐步向高档化的方向发展，所需鞋机设备也必须同步跟上，而开发适销对路的新产品则是使鞋机稳步发展的动力，产品开发及产品的升级换代必须滚动式推进，不仅要吸收国际上先进的技术，同时本身还要勇于实践，敢于创新，要在实践当中生产出满足制鞋的工艺装备。 在这次的设计当中，我一个人所掌握的专业知识还远远不够，而且缺乏实践经验。恳请老师能够给予我批评和指正。我相信，有了这些批评和指正，我将会在今后的学习和工作中更加地努力，一步一步地提高自身的能力，同时还要加强实践锻炼，努力在今后的工作中做的更好。2 气动式钉跟机的设计方案与要求2.1 气动式钉跟机的工作原理 气动系统主要是由压缩机、过滤器、调压阀、油气雾化器、电磁及气动换向阀和气缸等主要的零部件所组成。当套好鞋以后，踩动脚踏开关，上气缸下降，鞋跟支架将鞋跟压紧定位。下气缸动作，带动打钉杆将钉子从钉孔打入鞋跟。与此同时，加油气缸动作，将缸内的液压油注入到增压缸的上油腔，使得鞋跟支架上的压板向下加压，从而确保钉子钉入到鞋跟内。松开脚踏开关，动作复位。2.2 气压传动系统的组成 通过气动式钉跟机的工作过程可以知道，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来推动负载的运动，气压的传动过程可用如下方框图来具体的表示： 为了能够实现压缩空气的输送，在气源装置与气缸或者气压马达之间用管道相互连接，同时为了实现执行机构所要求的运动，在系统当中还设置有各种控制阀及其它的辅助的设备。所以气压传动系统主要由以下四个部分所组成： （1）气源装置主要是向气压传动系统提供压缩空气的装置，它由四个部分所组成：气压发生装置、净化和贮存压缩空气的装置和设备、压缩空气的管道系统、 气源处理装置。它的主要的部分是空气压缩机。空压机是一种气压发生装置，是将机械能转换为气体压力能的转换装置。 (2)执行元件是把压缩气体的压力能转换成机械能，以此来推动工作机构运动的元件。一般情况下，主要指的是作旋转运动的气压马达，或者是作直线运动或是摆动的气缸。 (3)气动的控制元件主要是是对气压传动系统当中气体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的元件。比如说是各种阀，如节流阀、换向阀、溢流阀等等，将这些元件进行不同的组合，可以组成能够完成不同功能的气动系统。 (4)气动的辅助元件主要是指除了以上三种以外的其他的装置，指的是使得压缩空气得到冷却、消声、净化和润滑的作用和实现元件之间的连接所要的元件。比如，油雾器、过滤器、冷却器还有干燥器等等，它们对于保持系统运行的正常、稳定和持久连续的工作都有着十分重要的作用。 2.3 气压传动的优点 气压传动与其他传动方式相比有如下几个优点： 1.可以从大气当中提取空气，而且处理起来也比较方便。气压传动这种传动方式对于环境的影响也是比较小的。2.气动系统操作简单，维护也简单，且管道也不容易发生堵塞的现象。3.空气的传输损失比较小，比较适合远距离的输送。4.如果在空气管道中发生了泄漏，会引起部分功率损失，但是对环境污染的影响不会很大。5.考虑到空气的工作压力会比较低,所以，对于气动元件的材料和控制的精度的要求也会比较低。6.气压传动系统使用比其他传动系统会更加的安全，并且易于实现过载保护。2.4 主要规格和相应的特征 a.机器形式：卧式气压传动 b.控制形式：按钮开关控制着电动机，脚踏开关控制着活塞的往返动作。 c.电动机的型号及规格的选择： Y90L-4 型 1.5KW 1400转/分 d.使用压力：0.6Mpa2.5 机器的有关结构和操作程序 气动钉跟机主要是由上下气缸、侧离气缸、压缩机、脚踏开关，电磁阀、电器、控制元件及机体等组成。上气缸、压模是位于机体的上部，而电机、下气缸和侧离气缸是位于机体的内部，将电器安装在机体上台板的右侧的电器箱内。 操作程序：a.将机器的四周的水平螺丝拧紧。b.调整钉模开关，转至“ON”的位置，然后按下起动开关，这个时候电动机开始运转，在确定了电动机的转向以后，要调整好压缩机的压力。c.设定好压跟的时间与钉跟的时间，时间一般设定为2s。d.调整钉模开关，首先将调整手轮的滑座转到适当位置，再将转轮的压模底座调到压着效果的距离，且依鞋跟斜度将调整螺丝调整到适当的角度，最后将调整螺帽设定好。e.将调整钉模开关，转到“ON”位置。f.踏下脚踏开关，所有动作将完成一次动作。g.在所有的操作程序中，按下安全开关所有动作都将回到原位。3电动机的选择 原动机是很多机器当中运动和动力的来源，指的是能够利用能源进而产生原动力的所有机械，是把其他的能量转化为机械能的装置，比如是汽轮机利用蒸汽所产生的热能。原动机可以提供机组的有功功率以及各种损耗。原动机它的种类有很多，在实际的生活当中，有电动机、内燃机、蒸汽机还有液压机等等。电动机的结构具有简单、工作可靠、维护较容易的优点，所以在生活中应用很广。我这次的毕业设计钉跟机的设计采用的也是将电动机作为原动机。3.1 电动机类型和结构型式 电动机可以分为直流电动机，单相异步电动机，三相异步电动机和步进电动机。在我国，大多数的生产单位和企业采用的都是三相交流电源，通常情况下，采用的都是三相交流异步电动机。三相异步电动机主要是由定子和转子两部分所组成。电动机的结构型式主要指的是电动机的外壳防护、冷却方法及安装方法等等这些方面的因素。我国的Y系列电动机是全封闭笼型的感应电动机，这类电动机比较适用于不易爆、不易燃，也没有什么特殊要求的机械设备。因此在这次设计中我采用的是Y系列的三相异步电动机，可以根据功率选择、结构形式的选择等因素来选择电动机。3.2 电动机参数的确定 选择电动机，要考虑电动机的结构形式、种类、额定功率和转速等等这些方面。其中，电动机的额定功率对于电动机选择是至关重要的，对电动机的工作和经济性都会产生或大或小的影响。一旦电动机选用的功率合适，电动机不仅工作平稳，而且效率也会提高不少。 电动机发热就会影响到电动机的正常运作。电动机发热会影响到电动机的功率。三相异步电动机主要是由定子、转子和其他的附件所组成。电动机有两种工作的状态：一种状态是连续的，而且是长期的运转，在常温的条件下运行的电动机；第二种状态是用于变载荷条件下短期运行，长期运行和重复短期运行的电动机。从设计的实际情况来分析，主要考虑的是第一种情况下的电动机。选择第一种状态条件下的电动机，就要使电动机的负载不能超过它的额定功率。所以根据我设计的实际条件，我选择型号为Y90L-4的电动机，基本参数如下：额定功率 Pm=1.5 Kw额定转速为1400 r/min额定电压 V=380 V额定电流 A=3.7 A 4 机械结构设计计算4.1 气动式钉跟机的结构原理 本次设计的气动式钉跟机主要包括机架，气源装置，压模装置,钉跟装置，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,钉鞋座本体包括钉跟座,钉跟头，台阶孔轴颈部与台阶孔之间设置导套,导套与钉鞋座本体相连接。4.2 气动式钉跟机的压模装置 图3.2 压模装置 在上述的一种气动式钉跟机的压模装置中,所述的座头部的外壁上安装有U形的调整环,调整环与座头部通过松紧螺钉相互连接,调整环上开设有一个环形槽,松紧螺钉穿过环形槽。可以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以实现座头部的大小与鞋子贴合,调整完成了以后要拧紧松紧螺钉,在上述的一种气动式钉跟机的钉鞋座中,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,调整块上螺纹连接有一根螺钉,螺钉一端抵靠在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,从而来实现鞋子的斜度的调节。 具体各个零件图设计如下：（1）压模底座（2） 衬套（3） 滑座槽4.3 气缸参数的确定 气缸的种类有很多，如果按照结构特点来划分，主要可以分为活塞式、柱塞式和摆动式这三大类。如果按照作用来划分，可以分为单作用形式和双作用形式。气体的流量和压力是输入量，输出量是直线的速度和力。气缸是由缸筒、活塞、活塞杆、端盖和活塞杆的密封件等主要的零部件所构成。在气缸中的空气同时具备压力P和流量Q的特性。压力是克服负载的，而流量则是形成运动速度的，压力和流量一同构成了输入缸的压力能。气缸输出的机械能则是活塞作用于负载的作用力和运动速度。缸的主要性能参数是缸的压力F,流量Q，作用力F和运动速度V. 根据各种主机的不同的用途，气缸拥有许多种类型。气缸是可以分为单作用气缸以及双作用气缸。单作用气缸是带有复位活塞的，而双作用气缸是依靠膜片在气压作用下的变形来使得活塞杆的运动。活塞杆运动都是依靠气压力来实现的。气缸的设计的主要目的是确定缸的结构尺寸和气缸的工作压力。这次的设计要求需要有一定的速比要求，所以我选单活塞杆缸。4.3.1计算活塞杆的直径d 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d/D=0.6可以得到活塞杆的直径为d=0.6D=0.650=30mm （4-1）经过圆整以后，取d=32mm4.3.2缸筒壁厚和外径的设计 缸筒直接承受着压缩空气的压力，所以在设计时必须考虑具有一定的厚度。一般的气缸缸筒壁厚与内径之比为小于或者等于1/10，它的壁厚按照薄壁筒公式计算得到 设计的气缸的缸筒的材料为:铝合金ZL1060,=3MPa代入到已知公式当中，则壁厚为： 取，那么计算得出缸筒的外径为：D=50+52=60mm计算出的D按照表4-1进行圆整：表4-1缸内径D系列（GB2348-80)81012162025324050556380100125160200250320400 所以，在经过圆整以后，选取D=63mm4.3.3选择设计的压力 气压元件的额定压力是在运转的条件下，气压元件能够长期正常工作的压力。 在系统中承受的压力是元件的工作压力，工作压力大小的变化会随着负载的变化而发生变化。在实际生产和生活中，额定压力大于等于工作压力。缸的设计压力的数值等于额定压力。 选取系统的压力作为设计压力。缸的工作压力要进行圆整。见表4-2表4-2气缸的公称压力系列（GB2346-80)0.6311.62.546.310162531.5选取气缸的设计压力p=0.6Mpa4.3.4 计算气缸的输出压力 若根据（4-2）式算出的FH，小于根据（4-1)式算出的输出力F，则需加大设计压力p，或缸筒直径D。若FH远远大于F，则应相应地减小p和D。在调整D的过程要相应地也要调整d，如有改变，则需在表4-1中选择另一个档次的d。这样，选定p、D、d一组合用的参数。4.3.5气缸的结构设计 （1）缸筒和端盖的连接查阅机械设计手册，选择拉杆式的螺栓连接。这个结构简单，不仅容易加工，而且容易装卸。 （2）活塞与活塞杆的连接活塞与活塞杆的连接主要有整体结构式和组合结构式。组合式的结构又可以分为螺纹连接和半环连接等。这个气缸选择的是螺纹连接，螺纹连接的特点是结构简单，拆装方便。 （3）密封气缸密封性能的好坏，会直接影响到气缸的整体性能，甚至是气缸的使用寿命。在选择气缸密封圈的时候，要多考虑气缸密封圈的材料、密封圈材料的特性和密封件和产品的结合等等各种因素。所以，正确的选择和使用密封装置，对于气缸来说很重要。 （4）安装连接结构气缸的安装连接结构有法兰式结构的、支座式结构的，还有脚架式结构的。根据本次设计结构的需要，气缸选用的是法兰式结构的安装连接。4.4 气动元件的选择4.4.1 压缩机的选择 空气压缩机是用来产生压缩空气的设备，它是气压发生装置中的一种，它是气源的主要设备。空气压缩机的作用是将电能转换成压缩空气的压力能，供气动机械使用。在气压传动系统当中，对气源装置的要求主要有这么两个方面：第一，要求空气压缩机具备一定的压力和流量。第二，还要要求空气压缩机具备相应的清洁度和干燥度。可以按照工作的原理、结构的形式和性能的参数等这么几个方面可以对它进行分类。如果按照工作的原理来分的话，可以分为速度型空压机和容积型空压机。如果按照输出压力的大小来分，可以分为低压空压机、中压空压机、高压空压机和超高压空压机等。空压机的选用是首先按照空压机的特性要求，选择空压机的类型。再根据气动系统所需的工作压力和流量两个参数，确定空压机的输出压力和吸入流量，最终选取空压机的型号。a） 空气压缩机的输出压力的确定 想到在正常的工作当中，在进气管路当中会存在一定的压力损失，所以压缩机的输出压力为 =+ (4-3)式中:压缩机输出空气的绝对压力，MPa气动执行元件的最高使用压力，MPa气动系统的总压力损失，MPa 如果气缸的活塞停止运动的话，这时就会出现最大压力，也就是为零。 如果气缸在运动的过程当中出现了最大的负载，那么包括了接头的局部损失和管路的沿程阻力损失。 这次设计中的气动执行元件的最高使用压力选择2MPa =+ =2+0.2=2.6MPa (4-4)b)空压机的流量确定压缩机的最大流量应为 = (4-5)式中：向气动系统提供的流量，（标准状态） 气动系统的最大的耗气量，（标准状态）4.4.2 控制阀的设计 换向型控制阀 换向阀是方向阀的主要组成部分，它是靠阀芯位置的变化接通或切断某些油路从而改变流经阀的液流方向，因而叫换向阀。将换向阀与缸连接可以很方便的使缸的活塞改变运动方向。在气动系统中，气动控制阀用来调节压缩空气的压力、流量和流动的方向，以确保系统安全并为部分系统提供低于气源压力的压缩空气。气动控制阀有很多种，按照功能的不同可以分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀这三大类。进口与系统相连，为保证气动回路或者是气罐的安全，当压力超过某一调定值时，实现自动向外排气，使得压力回到某一调定值范围内，起到过压保护的作用。与液压控制阀一样，也有气动比例控制阀和气动伺服控制阀。阀岛具有结构紧凑、便于安装、易于维护和模块化程度高的特点，可以实现中小型气动系统的集中控制。 4.5对于其他附件的说明 辅助元件是使压缩空气冷却、消声、净化、润滑以及实现元件之间相连接的元件。 1、管道连接元件 管子和各种的管接头构成了管道的连接件。在气动系统当中，管接头可以分为卡套式、卡箍式、扩口螺纹式还有插入快换式等等，而管子又是可以可以分为软管和硬管两种形式。在使用的过程当中，一些不需要经常拆装地方，可以使用硬管，而如果是经常拆卸的话，选用软管比较合适。低压软管是以麻线或者是棉线编织体为骨架的橡胶软管，用于压力比较低的回油路或气动的管路中。铜管可以分为紫铜管和黄铜管。紫铜管是用于压力比较低的管路，装配时可以按照需要来弯曲，但同时抗振的能力也会较低，且容易使油氧化，价格较昂贵；黄铜管可以承受较高的压力，但不如紫铜管容易弯曲。 2、消声器 气动回路与液压回路不同，它没有回气管道，压缩空气使用以后就直接排入大气，较高的压差使得气体体积急剧地膨胀，产生强烈的排气噪声。为了降低噪声，一般要在排气口安装消声器。消声器是有着降低排气噪音的作用，原理是通过阻尼或者是增加排气的面积来排气的速度和功率，进而来降低噪声的。 气动元件上现在使用的消声器有三种类型：吸收型消声器、膨胀干涉型消声器和膨胀吸收型消声器这三种。 5 机器强度的校核5.1 活塞杆的材料和技术要求表5-1活塞杆的材料与性能材料选择一般用45号钢，进行调质处理；对只承受推力的单作用活塞杆就不需要进行调质处理。对活塞杆要求淬火。常用料机械性 能材料/MPa/MPa%热处理表面处理3552031015调质镀铬20-30m4560034013调质镀铬20-30m35CrM0100085012调质镀铬20-30m 活塞杆一般采用H8/h7或H8/f7配合。为了保证活塞杆外圆与活塞外圆的同轴度，安装活塞的轴颈与外
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