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南京理工大学 紫金学院 毕业设计（论文）任务书 系 ： 机械工程系 专 业 ： 机械工程及 自动化 学 生 姓 名： 陈良 学 号： 060104223 设计 (论文 )题目 ： 自动制钉机 的原理方案设计 及 A D A M S 运动仿 真 起 迄 日 期 : 2010 年 2 月 24 日 - 6 月 5 日 设计 (论文 )地点 : 南京理工大学紫金学院 指 导 教 师 : 宋梅利 专业 负责 人 : 肖猛 发任务书日期 : 2010 年 2 月 23 日 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各 课题的具体情况填写，经 学生所在专业 的负责人 审查、 系领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3任务书内填写的内容，必须和学生毕业 设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及 系主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“ 系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号 ； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： (1)培养和提高学生综合运用有关专业知识，解决工程设计问题的能力。 (2)掌握如何根据设计要求检 索相关文献资料。 (3)掌握机构设计的方法及步骤。 (4)提高学生对机构进行运动学及动力学分析的能力。 (5)学会使用 件 ,并能对具体机构进行运动仿真。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 自动制钉机在无人协助下，将完成一系列制钉动作，其工作要平稳可靠，工作时噪音要尽量小，适应性广、效率高，自动化程度高。 工作时，首先是将从轧钢厂运来的钢丝校直，以便下一个工序的制钉，这部分工作由校直机构完成。然后就是进入输送机构，由于实际制钉时，制成 的钉子不可能都一样长，所以输送机构就要具备可调输送行程的能力。 当钢丝被输送到指定位置，便由加紧装置加紧，随后由冷墩机构墩出钉冒和由剪断机构剪断，一个钉子制完，进入下一个制钉过程。整个机构如此往复循环。原始数据及设计要求 铁钉直径 铁钉长度 2580 生产率 360 枚 /分钟 最大冷镦力 3000N，最大剪断力 2500N 冷镦滑块质量 8他杆状构件质量和转动惯量不记 钢丝输送时要求匀速，冷镦冷挤时需考虑增力 要求结构紧凑，传动性能良好，噪音尽量小 本课题要求完成自动制钉机的原理 方案设计及 制订机主要的几根轴的设计和校核，并用 件进行仿真。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 1. 设计自动制订机的方案，包括动力系统、传动系统、执行系统； 2. 确定机械系统的运动循环图； 3. 完成各执行机构的选型，确定机构的主要尺寸 ，绘制机构运动简图； 4. 制订机主要的几根轴的设计和校核 ； 5. 用 件建模，并对机构进行运动学动力学分析；在 进行机构运动仿真。 4主要参考文献： 1徐灏 M1995. 2王华坤 M2000. 3华大年 , 唐文伟主编 M1985. 4杨基厚 M. 机械工业出版社 ,1987. 5(日 )和田忠太著 M1986. 6(民主德国 )拜 尔 (.)著 平面 机构尺寸综合理论基础 M. 机械工业出版社 ,1987. 7(美 )保 罗 (.)著 M8主编王之栎 , 王大康 M 2003. 9王昌明等编著 M 2003. 10郑文纬 ,吴克坚 七版） M1997. 11S A托贝斯著 机床振动学 M1977. 12机械传动及曲柄压力机 M1978. 13蒂，詹姆斯等 M. 晓园出版社 . 14李宗良，林永立 M 15李宗良，林永立 M. 全华科技图书股份有限公司 . 16郑建荣 虚拟样机技术入门与提高 M 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2010 年 2 月 23 日 3 月 9 日 3 月 10 日 3 月 23 日 3 月 24 日 4 月 27 日 4 月 28 日 5 月 31 日 6 月 1 日 6 月 14 日 6 月 15 日 检索文献，查阅资料。 完成文献综述，学习 件。 机械系统运动方案的拟定与比较，选择最佳方案设计机构，绘制机构运动简图及机械系统的运动循环图；确定机构的主要尺寸； 制订机主要的几根轴的设计和校核。 将设计好的机构在 建模，进行运动学及动力学分析，并进行运动仿真。 整理、编写计算说明书及论文 。 论文答辩 。 所在专业审查意见 ： 负责人： 年 月 日 系意见： 系领导： 年 月 日 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )前期工作材料 学生姓名 : 陈良 学 号： 060104223 系 ： 机械工程 系 专 业 : 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 : 自动制钉机的原理方案设计 及 动仿真 指导教师 : 宋梅利 讲师 (姓 名 ) (专业技术职务 ) 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备 注 1 毕业设计 (论文 )选题、审题表 1 2 毕业设计 (论文 )任务书 1 3 毕业设计 (论文 )开题报告含文献综述 1 4 毕业设计 (论文 )外文资料翻译含原文 1 5 毕业设计（论文）中期检查表 1 2010 年 3 月 注：毕业设计（论文）中期检查工作结束后，请将该封面与目录中各材料 合订成册 ，并统一存放在学生“ 毕业设计（论文）资料袋 ”中（打印件一律用 型）。 南京理工大学紫金学院 本科生毕业设计（论文）选题、审题表 系： 机械工程系 专业： 机械工程及 自动化 指导教师 姓 名 宋梅利 专业技术职 务 讲师 课题名称 自动制钉机 的原理方案设计及 动仿真 适用专业 机械工程及 自动化 课题性质 A B C D E 课题来源 A B C D 课题预计 工作量大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 适中 易 备注 : 课题简介 自动制钉机在无人协助下，将完成一系列 制钉动作，其工作要平稳可靠，工作时噪音要尽量小， 适应性广、效率高，自动化程度高。 工作时，首先是将从轧钢厂运来的钢丝校直，以便下一个工序的制钉，这部分工作由校直机构完成。然后就是进入输送机构，由于实际制钉时，制成的钉子不可能都一样长，所以输送机构就要具备可调输送行程的能力。 当钢丝被输送到指定位置，便由加紧装置加紧，随后由冷墩机构墩出钉冒和由剪断机构剪断，一个钉子制完，进入下一个制钉过程。整个机构如此往复循环。原始数据及设计要求 铁钉直径 铁钉长度 2580 生产率 360 枚 /分 钟 最大冷镦力 3000N，最大剪断力 2500N 冷镦滑块质量 8他杆状构件质量和转动惯量不记 钢丝输送时要求匀速，冷镦冷挤时需考虑增力 要求结构紧凑，传动性能良好，噪音尽量小 课题应完成的任务和对学生的要求 要求完成： 1、 设计自动制订机运动方案，最少设计两套方案，比较选择其一； 2、 各个执行机构的选型 和 运动参数 设计 ； 3、 画出机械运动方案简图 ； 4、 选择电动机； 5、 在 件中建模，运动仿真，对 制订机 进行运动学分析。 要求学生具有扎实的机械设计基础和较强的学习软件的能力 所在专业审定意见： 专业负责人 (签名 )： 年 月 日 注：本课题由 陈良 同学选定，学号： 060104223 注： 1该表由指导教师填写，经所在专业负责人签名后生效，作为该专业学生毕业设计（论文）选题使用； 2有关内容的填写见背面的 填表说明 ，并在表中相应栏内打“ ”； 3课题一旦被学生选定，此表须放在学生“毕业设计（论文）资料袋”中存档。 填 表 说 明 1 该表的填写只针对 1 名学生做毕业设计（论文）时选择使用，如同一课题由 2名及 2 名以上同学选择，应在申报课题的名称上加以区别（加副标题），并且在“设计（论文）要求”一栏中说明。 2 “ 课题性质” 一栏： A产品设计； B工程技术研究； C软件开发； D研究论文或调研报告 ； E其它。 3 “课题来源” 一栏： A自然（社会）科学基金与省（部）、市级以上科研课题； B企、事业单位委托课题； C院、系级基金课题； D自拟课题。 4 “课题简介” 一栏： 主要指该课题的背景介绍、理论意义或实用价值。 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )开题报告 学 生 姓 名： 陈良 学 号： 060104223 专 业 ： 机械工程及自动化 设计 (论文 )题目 ： 自动制钉机的原理方案设计 及 动仿真 指 导 教 师 : 宋梅 利 2010 年 03 月 19 日 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文献综述 1 引言 钉机 制钉机是用来制造铁钉的生产设备。 制钉机 又名废旧钢筋制钉机，它本着一切从废物利用节能高效，变废为宝的角度出发，一切从用户能够快速致富的角度出发，以经济实用性为主，达到了技术含量高，操作使用方便，它动力小，节约能源，性能稳定可靠。质量达到标准，该设备具有体积小，灵活移动方便，低噪声、低耗电、易安装等特点。故此该项目已成为各企业、个体、家庭、下岗职工、农民朋友快速致富投资的理想项目。 图 1 新型全自动制钉机 件 机械系统动力学自动分析 (该软件是美国 司 (开发的虚拟样机分析软件。 件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。 件的仿真可用于预测机械系统的性 能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台 。 1970 年到 1979 年，国际制钉机业飞速发展尤其是美国、簿国、日本、韩国和我国台湾省等国家和地区，利用雄厚的资金和技术不断推陈出新。 近年来工业发达国家在集团优势差。我国 ,技术含量越高的制钉机产品质量越 差 ,而质量差的产品 ,很难参与国际制钉机发展上速度不快，甚至有所下降。而发展中国家的制钉机产量则大幅度上伸升。 国内制钉机产品的生产工艺落后， 产品质量挡次较低。 中国的全自动制钉机制造业经过多年的发展 ,从无到有 ,从弱小到强大。但总的来说 ,规模小的企业偏多 ,营业收入低 ,竞争 ,更谈不上形成品牌。 据了解，美国，西欧和日本一年共消耗制钉机近 20 万。而作为手工产品著称的我国大陆， 出口欧、美、日本市场的制钉机只占其消耗量的 l 1 5 %，显然是很不相称的。制钉机业较发达的韩国和台湾在几年前已达到年出口球 10 万台以上。与 我国处在同等水平的巴基斯坦和泰国制钉机出口也超过我国。 动制钉机工作原理机工艺过程 制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。 1）校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。 2）冷墩钉帽，在此前需夹紧钢丝。 3）冷挤钉尖。 输送钢丝校直冷 镦冷挤剪断4）剪断钢丝。 械系统的运动循环图 图 2 运动循环图 钉机的原始数据及设计要求 1）铁钉直径 1.6 3.4 2）铁钉长度 2580 3）生产 率 360 枚每分钟 。 4）最大冷墩力 3000N，最大剪断力 2500N。 5）冷墩滑块质量 8它构件质量和转动惯量不计。 钉机的设计方案提示 1） 送丝校直机构，要求是送丝与校直动作合一来考虑机构型式。同时应附加夹紧机构，在送丝时放松，其余时间夹紧。送丝校直机构可采用间歇运动机构带动摆动爪，摆动爪压紧钢丝并送丝校直。 夹紧机构利用联动关系开合 。 2）冷墩钉帽机构，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、摆动的行程可在 25右为宜。为了减小电动机容量和机械速度波动可加 飞轮。 3）冷挤和剪断机构在性能要求上与冷墩机构相同，因而采用机构也十分类似。 4）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。 3 利用 件仿真的基本步骤 1） 模型的建立 2） 模型的验证 3） 预载分析 4） 动力学仿真 4 任务要求 1） 设计自动制订机运动方案，最少设计两套方案，比较选择其一 2） 各个执行机构的选型和运动参数设计； 3） 画出机械运动方案简图； 4） 选择电动机； 5） 在 件中建模，运动仿真，对制订机进行运动学分析。 6 要求学生具有扎实的机械 设计基础和较强的学习软件的能力 5 总结 自动制钉机在无人协助下，将完成一系列制钉动作，其工作要平稳可靠，工作时噪音要尽量小， 适应性广、效率高，自动化程度高。 工作时，首先是将从轧钢厂运来的钢丝校直，以便下一个工序的制钉，这部分工作由校直机构完成。然后就是进入输送机构，由于实际制钉时，制成的钉子不可能都一样长，所以输送机构就要具备可调输送行程的能力。 参考文献 1 王华坤，范元勋 . 机械设计基础上 M 兵器工业出版社 ,2001. 2 阎敏，王文博 M 机械工业出版社 ,1999. 3 黄锡恺等 M 高等教育出版社 ,1981. 4 王玉新 M天津大学出版社 ,1996 5 卜炎主编 、下） M 机械工业出版社 ,1999. 6 和田中太（日） M 机械工业出版社 ,1986. 7 华大年，唐文伟 M 纺织工业出版社 ,1985. 8 傅则绍 M成都科技大学出版社 ,1988. 9 藤森 洋三（日） . 机构设计实用构思图册 机械工业出版社 ,1990. 10 曹惟庆，徐曾萌 M 机械工业出版社 ,1993. 11 厄而德曼 M徐氏基金会 12 道蒂，詹姆斯等 M园 出版社 13 许洪基 M机械工业出版社 ,1995. 14 卜炎主编 、下） M械工业出版社 ,1999. 15 徐灏 M械工业 出版社 ,1991. 16 翟文杰 ， 敖宏瑞 主编 M 1988. 17 陈卫平主编 . 机械系统动力学分析及 用教程 M清华出版社 18 杜中华 ， 薛德庆 ,赵迎红 和 递过程中若干问题的讨论 J2003 年 02 期 . 19 李荣丽 ， 冯江 ， 刘小明 的履带式联合收割机转向机构的运动仿真J2006 年 11 期 . 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少 于 15 篇（不包括辞典、手册）； 4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写 或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册）； 4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 毕 业 设 计 （论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 一、需要解决的问题 自动制钉机在无人协助下，将完成一系列制钉动作，其工作要平稳可靠，工作时噪音要尽量小，适应性广、效率高，自动化程度高。 工作时，首先是将从轧钢厂运来的钢丝校直，以便下一个工序的制钉，这部分工作由校直机构完成。然后就是进入输送机构，由于实际制钉时，制成的钉子不可能都一样长，所以输送机构就要具备可调输送行程的能力。 当钢丝被输 送到指定位置，便由加紧装置加紧，随后由冷墩机构墩出钉冒和由剪断 构剪断，一个钉子制完， 进入下一个制钉过程。整个机构如此往复循环。 二、采用的研究 途径 翻阅资料，根据原始数据，学习比较，精确的确定各个机械机构的尺寸。 在 建模，运动仿真，对制订机进行运动学分析。 。 南京理工大学 紫金学院 毕 业 论 文 作 者 : 陈良 学 号： 060104223 系 ： 机械系 专 业 : 机械工程及自动化 题 目 : 自动制钉机的原理方案设计 及 动仿真 指导者： 宋梅利 (姓 名 ) (专业技术职务 ) 评阅者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 2010 年 5 月 毕 业 论 文 中 文 摘 要 制钉机是用来制造铁钉的生产设备 。 本文介绍了 国内外制钉机的发展现状 ， 制钉机的工作原理，设计思路以及方案选定。 分析比较设计方案图，确定合理设计方案。制定机的工作过程可以简化为五个简单机构的运动，即送料机构 、夹紧机构、冷镦机构、切断机构和冷挤机构。 选定两根轴，并对他们进行强度校核，同时对轴的轴承进行寿命的计算。 为了更加切实的了解机构的运动过程，我引用 一软件。利用 对冷镦机构、切断机构和冷挤机构进行了运动模拟仿真。 关键词 铁钉 制钉机 发展方向 虚拟 毕 业 论 文 外 文 摘 要 of is to of at of of of a of To I is a 本 科 毕 业 论 文 第 1 页 共 2 页 目 录 1 引言 1 钉机 1 国外制钉机的发展现状 1 我国制钉机的发展现状 1 件 1 自动制钉机工作原理及工艺过程 2 制钉机的设计方案 提示 2 利用 件仿真的基本步骤 2 制钉机的工作要求 3 自动制钉机基本概况 3 自动制钉机的原始数据 3 2 设计思路，方案选定 4 设计方案图及其特点 4 方案一，运动简图 4 方案二，运动简图 5 方案三，运动简图 6 方案比较，确定方案 6 机械运动循环图 7 3 制钉机机构的设计 8 送料机构的设计 8 选择合适的送料机构 8 机构实现 9 夹紧机构的设计 10 夹紧机构必须考虑的因素 11 夹紧机构在整个工作循环中的作用 11 凸轮的工序 11 相关数据的计算 11 凸轮等急速运动时的位移图 11 凸轮机构运动简图 12 冷镦机构的设计 12 工作方案及选定 12 钢钉材料的选定及相关尺寸 13 相关数据及计算 13 冷镦机构运动简图 13 切断机构的设计 14 本 科 毕 业 论 文 第 2 页 共 2 页 刀具位置确定 14 相关数据及计算 14 切断机构运动简图 15 冷挤机构的设计 15 冷挤过程中的阶段性及压力变化 15 相关系数及计算 16 冷挤机构运动简图 16 制钉机机构设计小结 17 4 轴强度的校核 18 低速轴的强度校核 18 按弯扭合成应力校核轴的强度 20 疲劳强度的校核 20 中间轴强度的校核 23 按弯扭合成应力校核轴的强度 24 疲劳强度的校核 24 5 轴承寿命的计算 28 低速轴轴承寿命的计算 28 中间轴轴承寿命的计算 28 6 机构在 件中的运动仿真 29 冷镦 机构 29 切断 机构 30 冷挤机构 32 结 论 34 致 谢 35 参考文献 36 南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系： 机械 工程 系 专 业： 机械工程 及自动化 姓 名： 陈良 学 号： 060104223 外文出处： 60(2005)309 附 件： 指导教师评语： 该生翻译的外文资料内容基本与原文相符，表达较为准确，语句比较通顺，数量与质量达到要求。 需要在以后的论文工作中加强专业知识，进一步熟悉专业词汇，并增加外文专业文章的阅读量。 签名： 年 月 日 注 ： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 数学模型及其精确机构综合模拟可调构件 u 机械工程系，远东学院，台南 744 台湾 械工程系，国立成功大学，台南 701 台湾 因为最高点的精度限制连杆机构，一般来说，我们不能完全精确的合成出我们所需的连杆机构。本文介绍了一种想法，利用可调节的关系，来克服这一缺陷。通过调整连接长度的方法，只用平面四杆机构我们完全可以合成任何我们所需要的机构。我们必须做的，是控制这种调整环节，以适应各种不同的合成。 著名的 运动综合方法是图解法 1,2和环闭合方程 3矩阵的方法是由 平面联系的合成。 运用了最小二乘法，以 8 分的计算精度六，七，八参数四个要素 机构 ，函数发生器空间有限的合成。 人 8应用弗罗伊登施泰因方程来获得空间功能的产生机理精密点的最大数目。 使用了二分体和 向量回路来 合成空间五连杆运动发生器。 0解决了平面四杆的设计问题。 1实践了平面和空间的联系与符号表示函数生成封闭形式的合成。 2使用符号计算得出平面连杆机构近似综合的优化问题的基本方程组。 合成的方法有很多。但这些方法都有一个共同的弊端，那就是最大精度点的限制。一般来说，我们不能合成真正我们需要或想要的连杆机构。 13使用了四个可调的合成技术，并在驱动侧链接生成机构调节支点。 4合成了五杆方程的封闭循环可调四杆函数发生器。 5调整了 多阶段四杆机的移动枢纽点 。 6提出了产生与指定圆弧切面可调的合成方法的杆机制 。 7调整 了简易 滑块的位置，曲柄的联系，产生了 多条路径。采用这些方法，有利于我们对一些机构的制定，解决了运动的综合问题。设计变量的选择更加弹性和自由。所需的输入输出关系，可以完全满足。可调环节的反应是合理和自动化控制技术的控制。此外，所需计算时间的也是可调整的。 对于任何连杆机构 ，我们有以下变数：长度的联系，这些联系之间的相对位置。当一个设计师要设计一个机制，他必须清楚地知道变量和方程，分别进行编号。因此，他可以决定多少方案 及其变量和公式。这是一个麻烦而 有限的工作。我们只可以得到我 们的设计有限的解决方案。本文介绍一个简单的想法，以克服 这一缺陷。从这个想法，我们完全可以合成想要的的连杆机构。以下是与 可调连接 可调的联系过程中的想法。 对于任何平面连杆机构，这些机构自由度是最大的，即两个方法，一个旋转对Z 轴。然而，对于空间的机构，我们有最大的六自由度。因此，设计变量约束的自由度。这是我们无法预期的设计与任何联系的立场完全相符。如果我们让一个环节“ 可调 ” ，我们将增加 三个自由度的平面连杆机构 。为什么？因为在极坐标，我们可以使用（ r;h）协调来描述任何平面的物理现象。但是，如果一个环 节调节，这意味着我们（ Dr;h）变量，所以我们可以完成通过控制变量 就是说，可调整的连接长度的任何平面合成。在下面的部分，本文提供了两个例子来说明 这些为问题。 平面曲柄滑块机构 光盘图。 1，设计常数变量为 A， B， E 和设计瓦里款变量是分贝。所需的设计曲线如图。 2。考虑到设计常数变量，我们首先选择三个位置，决定之一三个设计变量的值。然后，我们得出了与 理想曲线的关系如下 图 1 平面曲柄滑块机构。 图 2 在给定的 S 曲线对应的 2 此外，设计变量的变化率 来自方程 。 （ 1）如下 ： 平面四杆机构 从图 4，设计常数变量甲，乙，丙，丁，设计变量的变化也分贝。 所需的设计曲线功能生成： 图 3 相应的 b 的 2 平面滑块曲柄机构的反应。 图 4 平面杆机构。 图 5 相应的 b 平面杆机构与给定 2 的关系。 对于常数变量的设计，我们首先选择 3 个点利用切比雪夫间距法和 D 组 52:5毫米决定设计变量的值。然后，我们推导出相应的 b 提供曲线反应如下： 图 6 在可调平面 - 机制计算机制定。 连杆 曲线路径，位置 1，位置 2，位置 3 和位置 4。 5 平面四完全合成的形式通过调整浮动链接图 3 长连杆机构。 4 的 2 图如图 5。从图 5，我们发现变异的分贝之间） 是平面曲柄滑块图机制3。当然 ,里的分贝款是连接长度和投入产出关系的功能。因此，将不同长度之间的联系和投入产出的关系作出任何规定。这是另一个有趣的问题要解决。图中的曲线。5 也是连续和可微。因此，可调节的联系，即屋宇署副署长，长度的变化速度可以控制好。这个例子的计算机模拟图绘制。 6 在图 6（ a）条，开槽链接被固定在 Q，它推动了联系汇率沿着连杆曲线路径是由方程定义的 P。）图第 6（ b） - 5 是可调连接机构。 结论 通常情况下，它通常是一个很大的麻烦，对我们不利的综合联系，因为最高点精度的限制机制。一般来说，我们不能合成正是我们需要或想要的联动机制。提出了一种想法，以克服这点瑕疵。通过调整连接长度的方法，我们完全可以合成任何满意的机制。我们必须做的，是控制这种调整环节，以适应各种不同的联系立场。 从结果我们可以发现变动或更改联系的调整是合理的。通过连接长度和投入产出关系的功。我们可以控制得很好连 接长度的改变和投入产出的关系。它总是 可控制的 在任何设计，除了不断的变量设计变量的变化或客户提供渴望投入产出的关系。它提供了更广泛的工程师设计的空间，选择设计变量。 有趣的想法还提供了另一种合成方法。希望这里的工作将有助于在运动综合技术和机械设计的进展。 参考文献 1 个在特定的输入输出的关系 ,设计四杆机构，在：第一应用机制会议，俄克拉荷马州塔尔萨， 1969 年 7 月的图形技术调查 . 2用连杆合成， 版公司，伦敦， 1964. 3F. 用分析方法进行了 4 个设计环节的机制，跨行动对6（ 1954） 4834动的联系， 列中的机械工程 纽约， 1964. 5 成近似四杆机构，跨行动的 7（ 8）（ 1955） 8536面之间的 联系与位移的合成矩阵，杂志使用工业工程，跨行动 （ 1967） 2067 间联系较低的合成机制对国际机械科学杂志（ 1960） 768D. 间功能的封闭形式的合成生成点的精度，工程期刊的最大数量的机制工业，对跨行动 1973）7259D. A. 开形式的分析五合成链接空间运动发电机，在：对应用第七次会议论文机制， 二十七 - 7，机制和机械杂志理论， 1983. 10解平面四杆设计问题继续使用， 刊机械设计 112（ 1990） 54411面和空间的联系函数生成闭合合成与符号表征，数学和模拟 44（ 1997） 155脑 . 12 J. J. 算在平面近似合成的最佳二人组合对挂钩的刚体导引，机制和机械论 35（ 8）（ 2000） 1065 年至 1078 年 . 13 A. 调平面合成四杆机构，机制和机械原理 14（ 3）（ 1979） 40514C. 调四杆函数发生器通过五杆的合成循环封闭方程，机制和机械论 24（ 6）（ 1989） 52315动枢纽可调四杆机构 运动综合多阶段运动的一代，机制和机械论 31（ 4）（ 1996） 45916 成可调 4 杆机构的产生与圆弧指定的切向速度，机制和机械原理 36（ 3）（ 2001） 38717 H. 调曲柄滑块多个路径的产生，联系机制机械原理37（ 2002） 499 附件 2：外文原文 of u a, t is a us to of of In we or an to By of we we do is to t b 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 36 页 1 引言 1 1 制钉机 制钉机是用来制造铁钉的生产设备 。 制钉机又名废旧钢筋制钉机，它本着一切从废物利用节能高效，变废为宝的角度出发，一切从用户能够快速致富的角度出发，以经济实用性为主，达到了技术含量高，操作使用方便，它动力小，节约能源，性能稳定可靠。质量达到标准，该设备具有体积小，灵活移动方便，低噪声、低耗电、易安装等特点。故此该项目已成为各企业、个体、家庭、下岗职工、农民朋友快速致富投资的理想项目。 国外制钉机的发展现状 1970年到 1979 年，国际制钉机业飞速发展尤其是美国、德 国 、日本、韩国和我国台湾省等国家和地区，利用雄厚的资金和技术不断推陈出新。 近年来工业发达国家在 集团优势差。我国 ,技术含量越高的制钉机产品质量越差 ,而质量差的产品 ,很难参与国际 制钉机发展上速度不快，甚至有所下降。而发展中国家的制钉机产量则大幅度上伸升。 我国制钉机的发展现状 国内制钉机产品的生产工艺落后， 产品质量挡次较低。 中国的全自动制钉机制造业经过多年的发展 ,从无到有 ,从弱小到强大。但总的来说 ,规模小的企业偏多 ,营业收入低 ,竞争 ,更谈不上形成品牌。 据了解，美国，西欧和日本一年共消耗制钉机近 20万。而作为手工产品著称的我国大陆， 出口欧、美、日本市场的制钉机只占其消耗量的 l% 1 5 %，显然是很不相称的。制钉机业较发达的韩国和台湾在几年前已达到年出口 10万台以上。与我国处在同等水平的巴基斯坦和泰国制钉机出口也超过我国。 1 2 件 机械系统动力学自动分析，该软件是美国 司开发的虚拟样机分析软件。 件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟 机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。 件的仿真可用 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 36 页 于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。 方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台 。 1 3 自动制钉机工作原理及工艺过程 制造 木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉 直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。 1）校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。 2）冷墩钉帽，在此前需夹紧钢丝。 3）冷挤钉尖。 4）剪断钢丝。 1 4 制钉机的设计方案提示 1） 送丝校直机构，要求是送丝与校直动作合一来考虑机构型式。同时应附加夹紧机构，在送丝时放松，其余时间夹紧。送丝校直机构可采用间歇运动机构带动摆动爪，摆动爪压紧钢丝并送丝校直。 夹紧机构利用联动关系开合 。 2）冷墩钉帽机构，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、摆动的行程可在 25右为宜。为了减小电动机容量和机械速度波动可加飞轮。 3）冷挤和剪断机构在性能要求上与冷墩机构相同，因而采用机构也十分类似。 4）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。 1 5 利用 件仿真的基本步骤 1）模型的建立 2）模型的验证 3）预载分析 4）动力学仿真 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 36 页 1 6 制钉机的工作要求 自动制钉机在无人协助下，将完成一系列制钉动作，其工作要平稳可靠，工作时噪音要尽量小， 适应性广、效率高，自动化程度高。 工作时，首先是将从轧钢厂运来的钢丝校直 ，以便下一个工序的制钉，这部分工作由校直机构完成。然后就是进入输送机构，由于实际制钉时，制成的钉子不可能都一样长，所以输送机构就要具备可调输送行程的能力 。 动制钉机基本概况 钢钉是用途极为广泛的建筑五金制品尤其在当今的建筑行业中需要大量的钢钉作为劳动的工具，所以要高效、合理、廉价地生产出钢钉需要一套整体结构紧凑，科学合理，性能稳定，操作简单简便利的自动制钉机 。 自动制钉机主要采用废旧钢筋来作为原料，通过拉直，镦尖等工序来生产，我们日常生活中的所用圆钉子，具有原材料易取、广泛，投资较少等优点。 自动制钉机的原始数据 580 60 枚每分钟。 000N，最大剪断力 2500N。 他构件质量和转动惯量不计。 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 36 页 2 设计思路，方案选定 因为钉子的原材料是一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝或钢条，为了使我们设计的机构能够满足产品的设计要求，我们的 设计思路是： 钢丝传送的同时利用摩擦轮将弯曲的钢丝校直，并且送丝与校直动作要协调，但考虑到为配合接下来的 操作过程，不能使钢丝不停的传送，所以要考虑用间歇机构，使送丝有间隙性地传递。 们所看到的钉子都有钉帽，由夹紧机构夹持钢丝时，露出一段钢丝进行冷镦钉帽，可采用移动或者摆动式的冲压机构。 过模具挤压出钉尖形状。 压完成后，剪断机构剪断钢丝，可采用急回运动机构。 钉落下。 序重复，实现自动制钉的目的。 机构相对较多，相互动作也比较复杂，协调就变得尤为重要，所以我们考虑用齿轮及皮带连接各主动件，使其有联动的效果。 设计方案图及其特点 案一，运动简图 图 2动简图 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 36 页 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，挤钉尖机构，切断机构，和挤钉帽机构在同一平面内协调工作。 夹紧机构和挤钉机构我们确定用内槽凸轮，避免用弹簧或依靠重力使推杆回复，而且比较平稳，等加速运动时柔性冲击，冲击相对较小。 挤钉帽机构我们采用有偏心距的曲柄滑块机构，能够产生急回运动特性，从而提高生产效率。 方案二，运动简图 图 2动简图 这个方案中我们考虑将挤钉尖和切 断的动作同时进行，可以提高效率，同时又能避免复杂的协调工作。 其次，我们将方案一中的曲柄滑块机构替换为增力机构，因为我们考虑到可能对于需要较大力的挤钉帽机构，普通的曲柄滑块机构无法产生足够大的力。 夹紧机构和挤钉机构我们确定用内槽凸轮，避免用弹簧或依靠重力使推杆回复，而且比较平稳，等加速运动时柔性冲击，冲击相对较小。 镦钉帽机构用增力机构，因为镦钉帽需要较大的力，采用这个机构能够增大压力角。 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 36 页 方案三，运动简图 图 2动简图 在这个方案中，我们仍旧采纳了槽轮机构作为送丝机构的主动件， 但在槽轮机构并为直接接到摩擦轮，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。 镦钉帽机构用增力机构，因为镦钉帽需要较大的力，采用这个机构能够增大压力角。 切断机构采用曲柄滑块机构，能产生急回特性，但和方案一中不同，我们将切断机构放在了垂直平面，虽然这样协调较为复杂，但考虑到准确性将大大提高。 方案 比较，确定方案 方案一最为简单紧凑，如果遇到需要很大的冷镦力的情况下，就无法完成镦钉帽的功能。 方案二中将切断机构分离出来，和镦钉尖不同完成，这样 可以提高切断时的稳定性和准确性。采用加力机构又能够使方案一中镦力不够的情况得以解决。 方案三中吸取了前两个方案的优点，同时避免了相应的缺陷。并且增加的齿轮能够通过调配齿轮，调整传动比，进而调整钉子的长度，能更好的符合设计要求。 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 36 页 由于钉子的长度已经选定，需要的冷镦力，用简单的曲柄滑块机构就能完成，则方案一的简单紧凑加好满足我们的设计需要。选方案一。 机械运动循环图 图 2械运动循环图 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 36 页 3 制钉机 机构的 设计 送料机构的设计 选择合适的送料机构 1） 方案一，不完全齿轮机构 用一个完全齿轮和一个不完全齿轮，完全齿轮在电动机的驱动下匀速转动，当不完全齿轮的轮齿与完全齿轮 啮 合时，毛坯料不动，可在这段时间内进行。 优点 不完全齿轮季候的结构简单，制造容易，工作可靠，而且设计师从动轮的运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。 2） 方案二，槽轮机构 槽轮机构与不完全齿轮的原理一样，是通过用主动轮的圆销带动槽轮转动，当圆销离开径向槽时，槽轮又静止不动。直至圆销再次进入另一个径向槽时，又重复上述运动。 槽轮机构要控制槽轮的运动时间和静止时间，是根据 槽轮上的槽数来定的。在外槽轮机构中，当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间 主动拨盘一周的总时间之比，为槽轮机构的运动吸收，用 K 表示，且 k=td/t=1/2 1/z，这里的 Z 就是槽轮上的槽数。 优点 槽轮机构的结构简单，工作可靠，刚性冲击较小，但与不完全齿轮比较起来，槽轮机构运动时间和静止时间的比例可调范围没有不完全齿轮那么大。 3） 方案三，棘轮机构 棘轮季候的主动件伟摇杆，这里想到要用几轮机构，也正是因为它用到摇杆，那么会有曲柄连杆去带动它，而后面的剪切和夹紧机构可以共用一个曲柄 。 优点 利用 棘轮机构 送料，可使整个工作过程机构简单化，而且加工方便。 4） 最终方案，槽轮机构 选择理由： 这三种方案中，不完全齿轮和槽轮是同样的原理，而且结构简单，制造容易，但不完全齿轮油较大的冲击，根据制钉机的设计要求，每分钟要做 360个螺钉，那么一秒钟要送六次料，齿轮的转速达到 2160s，这是属于比较高速的机构， 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 36 页 不完全齿轮就不大适合。我们最终选用槽轮机构，就是因为槽轮机构的机械效率高，并能平稳地间歇地进行转位。而第三方案几轮机构，同样是因为转速问题，棘轮工作时的冲击也是比较大的，而且运动精度较差。但从整体设计角度来看 ，选用棘轮机构，能使整体的机 构配合紧凑而且简单。如果这里是低速机构的话，那么将选择棘轮机构， 以方便实现。 机构实现 1） 选择参数 槽轮机构里主动盘和槽轮的中心距离 L=100销直径 d=12数 Z=4。 槽数为 4，那么槽轮机构的运动系数 k=据设计要求，主动轮转一周的时间为 1/6 秒，那么槽轮的运动时间为 1/24 秒，在这个时间内完成送料。由于槽轮每次转过的角度都是 90度，那么根据 L= / 据需要加工的毛坯料长度，调节履带轮的直径，就可以 实现送不同长度毛坯料的要求。 2） 相关数据及 计算 槽轮的槽数 4m 回转半径 R /z)= 70圆销半径由受力大小确定 / 1 2 6r R m m 槽顶半径 S /z) 70 槽深 ( ) 4 6h s L R r m m ,取 槽顶侧壁厚 35b 经验确定，取 4b 拨盘轴径1 2( )d L S，取 20槽轮轴径2 2 ( )d L R r ,取 20拨盘的直径 锁止弧半径 r , r R r b 60 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 36 页 3） 槽轮机构运动简图 图 3轮机构运动简图 夹紧机构的设计 夹紧机构必须考虑的因素 受力情况 能够吸收震动能 工件装卸要快速 因此夹紧位置应选择在工件坚实部 位或尽量靠近支撑面 须垫以软质材料 ,例如青铜 ,黄铜 ,橡胶 ,塑胶等 刀具间的相对位置保持正确 工件 ,夹具 ,刀具 ,在使用前后的妨害减到最小 应设计 颚夹式的夹具 ,避免以摩擦力夹紧的方式夹紧 或所夹面积庞大时 ,须使夹紧之力平均 避免紊乱 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 36 页 夹紧机构在整个工作循环中的作用 压紧机构是本次设计中的关键所在，因为能否压紧钢丝就决定着下面工序能否正常进行。夹紧机构必须使工件真实夹紧，那样在冷镦过程中，工件才不会因为受到一个很大的冲击，致使工件飞出或者螺钉杆偏置移位。同时，夹紧需要一个时间过程，在夹紧期间要完成冷镦以及剪切。夹紧利用凸轮远休的一段时间来压紧钢丝，进行冷镦、冷挤和剪断。在回程时，松开钢丝，使送丝机构向前送丝。 凸轮的工序 60夹紧机构处于近休状态，保证送丝机构向前送丝。 120 推动摆抓等速移动夹紧钢丝。 300 凸轮远休，摆抓始终夹紧钢丝，进行冷镦挤压和剪断工序。 4. 300 360 凸轮等加速回程，回到近休状态。 相关数据的计算 选定 R=40mm,r=10mm,a=10mm,h=20 4 0 1 0 1 0 4 0r R a r m m 计算得出 ：123 2 . 9 1 , 5 2 . 9 1r m m r m m凸轮等加速运动是时的位移图 在 60 120 和 300 360 凸轮做等加速和等减速运动，根据等加速运动及等减速运动的规律，作出凸轮在这时间段的行程： 图 3凸轮加速运动位移图 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 36 页 凸轮机构运动简图 图 3 轮运动简图 冷镦机构的设计 工作方案及选定 冷镦机构在方案上基本都用了曲柄滑块机构，第一种就是简单的偏心曲柄滑块机构，使机构具有急速运动特性。滑块（相当于镦头）在水平方向上进行移动，完成冷镦。 结合前面第二种夹具方案，使镦头在垂直方向上工作。这种方案对机构设计要求比较高，这是将冲压机的工作原理应用到这里来。但在冷镦机中，冷镦的部分即为工作本身，而且冷镦的作用力比较大，如果是垂直方向工作，那螺钉杆在必须加紧的情况下底端又必须处于离开基座的状态，这 样在镦头镦粗螺钉头的时候才不会是螺钉受到一个方向力而变形。如果是设计成前面的那种圆盘式的，又对机器本身损耗很大，所以在这里，我们只选用了水平位移的曲柄滑块机构。 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 36 页 钢钉材料的选定及相关尺寸 5钢， 45钢市 的叫法， 80为： 钢为 优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工 ,模具中常用来做 模板 ,梢子 ,导柱等 ,但须热处理 。 钢淬火后没有回火之前，硬度大于 高可达 合格。 钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。 相关数据及计算 材料抗拉强度为 600服强度为 355用压应力为 235 量 M=8 a,钢钉的截面积 S=2/4。 =F/S355满足屈服强度。即 F=大冷镦力 3000N,符合要求 。 4 =2C=45 冷镦机构运动简图 图 3镦机构运动简图 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 36 页 切断机构的设计 切断机构我们在这里只选用了曲柄滑块机构，主要是机构建档，且同样能达到间歇间断材料的目的。当履带停止送料，加工材料在夹紧的状态下，完成冷镦，这时滑块正好移到加工材料的位置，同时完成剪切。然后再曲柄和连杆的带动下，滑块退回。在退回和再次到达加工材料位置这个过程中，机构完成了送料和预镦的过程。这个机构就是利用滑块的往返时间达到控制间歇剪裁的时间。 刀具位置确 定 固定的刀具。总的配合起来就是一个固定的上刀刃和一个移动的下刀刃完成总的剪切。 首先，是对加工材料起到定位和矫直的作用，材料在履带的传送下是稍微与上刀刃接触的，这样，通过这个固定的上刀刃和基座上的凹槽，就能使加工材料在一条直线上，以便与冷镦的准确完成。 再者，如果单用一个下面这个刀具对加工材料进行剪裁的话，那么加工材料在垂直平面上将受到一个很大的剪力。加工材料仅仅是一个细杆圆柱，那样剪切完后，材料要变性弯曲，这对后面工序的正常进行要造成很大的影响。比 如说，弯曲后顶料顶不上，或者是螺钉杆再通过夹具的时候卡住了过不去。 相关数据及计算 =2500N 具从接触钢丝到彻底剪断钢丝的行程 H=D=2柄周转，使滑块向下移动，产生较大的冲击力剪断钢丝。由于剪断和冷挤位于钢丝的同一部位，为了避免两机构在运动时产生碰撞，故分别将他们安装在空间中相垂直的两个平面上。 4. 2 0 , 4 0A B m m B C m m e 1K 0H 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 36 页 切断机构运动简图 图 3断机构运动简图 冷挤机构的设计 冷挤机构也采用和冷镦机构一样的滑块连杆机构。连杆推动滑块，使其到达最低点时挤压钢丝，在杆尖安装特殊形状的模具挤压出钉尖的形状。冷挤和冷镦可以通过调节初始位置使其同步进行，提高生产效率。 由于本课题钉子选用的材料是 45 号钢，查机械手册可知： 45 挤压力达到 2160实现钢丝的挤压比 冷挤过程中的阶段性及压力变化 在冷 挤过程中，挤压力随压力机的行程而变化，所以要确定冷挤压力。 定挤压凸模上所承受的单位压力 P，作为设计模具的重要依据；确定变形压力 P，作为选择设备的依据。由于冷挤压力很大，确定挤压力是非常重要的。 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 36 页 冷挤压力与行程关系一般可以分为三个阶段： 镦粗与充满阶段） 这一阶段是材料充满凹模型腔的过程。冲头开始下行时，冲头底面压倒毛坯，材料首先被 镦粗，沉声径向流动而逐渐充满凹模型腔。这一阶段压力始终是增加的。 稳定挤压阶段） 冲头继续下压，材料不断地从稳定变形区往模孔中挤出。这一阶段中，毛坯只改变高度，变形区稳定不变。对于正挤压由于毛坯与模壁间摩擦面积的减小及变形热效应等的影响 。 稳定变形阶段） 由于变形材料的厚度变得很小了，变形遍及与冲头端面相连的整个毛坯，金属变形异常困难，这时挤压力急剧增大。 相关系数及计算 1. 1 5 , 3 0A B m m B C m m 1K 0H 冷挤机构运动简图 图 3挤机构运动简图 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 36 页 制钉机机构设计小结 我们所设计的自动制钉机， 在送丝过程中，使用槽轮机构，机械效率高，并能平稳地、间歇地进行转位，但在送丝中，钢丝是由滚轮夹住往前移动的，有可能钢丝在两滚轮之间产生相对滑动，使送丝的效率降低。 在冷镦过程中，采用平面连杆机构，虽然传动不太稳定，但效率较高，且机构简单。 在冷挤和剪断机构中，采用几何曲柄机构，传动平稳性和机械效率都能很好地满足要求。 在夹紧机构中，采用几何封闭凸轮，虽然机构的尺寸设计比较复杂，但是传动平稳性较高。 综观整个机构，机构的结构设计还是较为紧凑合理的，所用到的机构类型也尽量在满足要求的情况下，选择比较简单的机构类型。真个机构的传动还是比较平稳的，效率上也基本可以满足 360枚 /是我们的机构如果要运用到实际的机械生产中，还是需要做更多的改进，毕竟理论上可以实现的 ，在实际生产中可能就会有这样那样的问题。 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 36 页 4 传动系统 轴强度的校核 低速轴的强度校核 各轴可按承受纯扭矩并降低许用应力（考虑婉拒的影响）的办法来初步估算各轴的直径 d,其公式为： 3 式中： 查相关教材。对于非外伸轴，初估算直径常作为与传动零件相配的直径（ A 取最大值），并圆整为标准值；对于外伸轴，初估直径作为外伸轴端直径（ A 取最小值），并圆整为标准值，若外伸轴 有外接零件（联轴器等）， 要时适当作调整），并满足键的强度要求。 定轴上零件的装配方案：左端轴承、轴承端盖和联轴器依次由轴的左端装入，右端轴承、套筒和齿轮从右端装入。 图 图 4速轴示意图 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 36 页 的计算简图 图 4速轴 弯扭矩 图 截面 c 处计算弯矩最大，是轴的危险截面，下表列出了 c 处的M M 及 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 R 1 20002 1800 9502 580矩 M 4 6 2 5 5 . 2 5 m m1 4 8 8 5 . 9 m m总弯矩1 6 2 5 5 . 2 5 1 4 8 8 5 . 9 4 9 8 2 0 . 2 8M N m m 扭矩 T 5 4 3 4 1 7 . 6T N m m 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 36 页 计算弯矩 m m（其中的 按弯扭合成应力校核轴的强度 3315617 2 2 . 4 50 . 1 5 2 M P 轴的材料为 45 钢， 600B M ，查机械设计基础下册表 11 6 0b M P a 。因此，1b ，故安全。 疲劳强度的校核 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面处的过盈配合引起的应力集中最严重。该轴只需校核截面左右两侧即可。 （ 1）截面右侧 抗弯截面模量 3 3 30 . 1 0 . 1 5 2 1 4 0 6 0 . 8W d m m 抗扭截面模量 3 3 30 . 2 0 . 2 5 2 2 8 1 2 1 . 6TW d m m 作用于截面右侧 的弯矩为 6 0 2 44 9 8 2 0 . 2 8 2 9 8 9 2 . 1 760 m 作用于截面上的扭矩为 5 4 3 4 1 7 . 6T N m m 截面右侧弯曲应力 4 9 8 2 0 . 2 8 3 . 5 41 4 0 6 0 . 8b M M P 截面右侧扭转切应力 5 4 3 4 1 7 . 6 1 9 . 3 22 8 1 2 1 . 6T P 轴的材质是 45 钢，调质。查机械设计基础下册得知 640B M ，1 275M ，1 155M 。 过盈配合产生的应力集中系数，查表并得公式得 : 本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 36 页 0 . 8 0 . 8 2 . 3 6 1 . 8 8 8 轴按磨削加工，由图和公式得表面质量系数为 0 轴未经表面强化处理， 1q ，所以综合系数值为 111 2 . 3 6 1 2 . 4 50 . 9 2 111 1 . 8 8 8 1 1 . 9 40 . 9 5 2 材料特性系数 0 0 取 0 0 取 计算安全系数75 3 1 . 1 82 . 4 5 3 . 6 0 . 1 0 1 155 7 . 9 51 9 . 6 1 9 . 61 . 9 4 0 . 0 522 2 2 2 1 . 1 8 7 . 9 5S 7 . 7 S . 5S S 3 1 . 1 8 7 . 9 5 =1 所以安全 。 （ 2） 截面左侧 抗弯截面模量 3 3 3W 0 . 1 d 0 . 1 5 0 1 2 5 0 0 m m 抗扭截面模量 3 3 3 . 2 d 0 . 2 5 0 2 5 0 0 0 m m 左用于截面 侧的弯矩为 3 0 4 9 2 . 1 2M N m m 作用于截面 的扭矩为 5 5 3 4 1 7 . 5T N m m 本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 36 页 截面 b M 3 0 4 9 2 8s = = = 2 P 2 5 0 0 截面 5 5 3 4 1 7 . 5 2 2 . 125000T P 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 及 查表选取。因1 0 952 ， 52 1 50 ，插值得 : 所以有效应力集中系数按公式为 1 ( 1 ) 1 0 . 7 5 ( 2 . 2 7 1 ) 1 . 9 5 1 ( 1 ) 1 0 . 7 8 ( 1 . 5 7 1 ) 1 . 4 4 尺寸系数 轴未经表面强化处理，轴未经表面强化处理， 1q ， 则综合系数值为 1 1 . 9 5 11 1 2 . 6 90 . 7 5 0 . 9 2 1 1 . 4 4 11 1 1 . 7 40 . 8 5 0 . 9 5 2 计算安全系数75 4 2 . 62 . 6 9 2 . 4 0 . 1 0 1 155 7 . 8 42 2 . 1 2 2 . 11 . 7 4 0 . 0 522 2 2 2 24 2 . 6 7 . 8 4 7 . 7 1 S 1 . 54 2 . 6 7 . 8 4 所以安全。 本科毕业设计说明书（论文） 第 23 页 共 36 页 中间轴的强度校核 圆柱齿轮、套筒、挡油环和滚动轴承从轴的左端装入，右端滚动轴承和挡油环从右端装入。 图 4间轴简图 图 4间轴 的弯扭矩 图 本科毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 36 页 截面 轴的危险截面。下面列出 M ,及 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F ， NR v ， 弯矩 M v v 总弯矩 M 22 扭矩 T T=算弯矩222 7 4 2 8 . 5 ( 0 . 6 2 7 7 1 1 . 4 7 ) 3 2 0 7 4 . 8 N 按弯扭合成应力校核轴的强度 校核轴上承受最大计算弯矩的截面 B 的强度 M P 0 7 4 31 轴的材料为 45 钢， 00 ，查表， 0 1 。因此， 1 ，故安全。 疲劳强度校核 从应力集中对轴的疲劳强度 的影响来看，截面和处的过盈配合引起的应力集中最严重， 但截面不受扭矩作用，不必校核。该轴只需校核截面上下两侧即可 （ 1）截面上方 抗弯截面模量 333 抗扭截面模量 333 1 2 8 0 作用于截面上方的弯矩为 的扭矩为 本科毕业设计说明书（论文） 第 25 页 共 36 页 T=面上方的弯曲应力 M P 0 0 4 1 6 截面上方的扭 转切应力 M P 8 0 0 7 7 8 7 轴的材料为 45 钢，调质。查表得 40 ， ， 。 过盈配合产生的应力集中系数，查表并由公式得 ： 图和公式得表面质量系数为 所以综 合系数为 取 取 轴在截面上方的安全系数为 751 本科毕业设计说明书（论文） 第 26 页 共 36 页 2 2222 SS 所以其安全 。 （ 2）截面下方 抗弯截面模量 333 3 抗扭截面模量 333 4 6 作用于截面下方的弯矩为 作用于截面上的扭矩为 M P 截面下方的扭转切应力 4 6 7 7 7 8 7 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及查表选取。 插值得 ： 所以有效应力集中系数按公式为 8 2 (1 (1 由图得尺寸系数 、 轴按磨削加工，由图得表面质量系数为 2 本科毕业设计说明书（论文） 第 27 页 共 36 页 4 7 51 222 SS 所以其安全 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 28 页 共 36 页 5 轴承寿命的计算 低速轴轴承寿命的计算 以小时计的轴承寿命计算公式为 61060 常温下工作，温度系数 101,3(圆锥滚子轴承 ) 选定一对圆锥滚子轴承为 30205，由轴性 能表可查得 30205轴承： C=33200N。 2 2 2 211 2 0 0 0 9 5 0 2 2 1 4 . 1 6 R N 转速 495 /n r ,则 10631 0 1 3 3 2 0 0 5 8 4 9 3