alzoepa自动制钉机课程设计书

1、、| !_一个人总要走陌生的路，看陌生的风景，听陌生的歌，然后在某个不经意的瞬间，你会发现，原本费尽心机想要忘记的事情真的就这么忘记了. 目录设计题目一设计任务二功能分解三运动转换1-2四形态学矩阵-3五方案简述3六运动循环图4七槽轮的设计4-5八凸轮设计5-16九冷镦机构的设计16-21十冷挤机构的设计21十一.剪断机构的设计21十二.电动机的选择22十三.参考资料23设计题目：自动制钉机工作原理及工艺动作过程 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

2、尖。 4）剪断钢丝。一 明确设计任务设计一台自动制钉机，设计要求为：1） 铁钉直径d=1.63.4mm.2） 铁钉长度2580mm3） 生产率360枚/分4） 最大冷镦力3000N，最大剪切力2500N5） 冷镦滑块质量8Kg，其他构件质量和转动惯量不计6） 要求结构紧凑，传动性能优良，噪声尽量减小二 自动制钉机的功能分解送丝校直 槽轮的间隙运动 自动制钉机要依次完成送丝校直，夹紧，剪断，冷挤，冷镦五个动作。图1所示为自动制钉机的树状功能图自动制钉机的功能分解夹紧 凸轮直杆机构的循环运动剪断 曲柄滑块机构的往复运动冷挤 曲柄滑块机构的往复运动冷镦 曲柄滑块机构的往复运动图1自动制钉机的树状功能

3、图三螺钉头冷镦机的运动转换功能图图2自动制钉机的运动转换功能图四.自动制钉机的形态学矩阵表 1 螺钉头冷镦机的形态学矩阵 功 能 元 功能元解(匹配机构或载体) 1 2 3 4摆线针轮传动 减速 A 带传动 链传动 齿轮传动 摆线针轮传动减速 B 带传动 链传动 齿轮传动 移动推杆圆柱凸轮轮夹紧 C 齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮 移动推杆圆柱凸轮圆柱凸轮冷镦 D 齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮 移动推杆盘形凸轮间歇送料 E 槽轮机构 棘轮摩擦轮机构 移动推杆圆柱凸轮 螺旋齿轮传动轴线变向 F 蜗杆传动 锥轮传动 单万向连轴节传动 移动推杆圆柱凸轮轮冷挤 G 齿轮齿

4、条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮 移动推杆圆柱凸轮轮剪断 H 齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮 根据树状功能图及运动转换功能框图，已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式，然后，根据这些运动形式，匹配相应的执行机构。把功能元作为列，功能元解(即匹配的执行机构)作为行，可获得表1所示的自动制钉机的形态学矩阵。对该形态学矩阵求解， 即把实现每一功能的任一解法进行组合，可得到多种运动方案。理论上求得的组合方案数为 N=4*4*4*4*4*4*4*4=65536 个方案。在这些运动方案中，必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案，就单个执行机构来说能实现执行动作，但把这些机

5、构组合成系统后，就会发现在结构安排上是不可行的，整个机器太庞杂，制造成本太高。这些方案可以先加以否定，然后列出一批可行的方案，从中优选出好的运动方案。以下方案是经过综合考虑后得出的相对最佳方案。五该方案完全由机械执行机构组成，其工作原理及特点如下：送料校直机构（1）：首先送丝与校直动作要协调，又要使送丝有间隙性，因此我们选用了槽轮机构带动滚轮完成间歇送丝运动，并通过摩擦轮初步校直。另外我们的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。夹紧机构（2）：因为要在送丝后夹紧一段

6、时间来实现其他工序，因此采用凸轮，利用其远休段夹紧铁丝一段时间来保障其他工序。虽然机构的尺寸设计比较复杂，但是传动平稳性较高，运行可靠。冷镦钉帽机构（3）：采用曲柄滑块机构实现直线往复功能，制造和结构相对简单，具有急回特性，能提高生产效率。冷挤钉尖机构（4）：为提高生产率，将冷镦和冷挤同时进行，因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律，同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备，时间准备，可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构，只是装配的位置不同而已。剪断机构（5）：采用曲柄滑块机构，运动规律与冷镦和冷挤相似，只不过是在冷挤过后实现剪切，也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构，只是起

7、始状态和装配位置不同。图3所示为该方案的运动示意图。六. 方案的运动循环图七方案中间隙送丝机构槽轮的设计 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*sin=Lsin（/Z）s=L*cos=Lcos（/Z）h>=s-(L-R-r)d1<=2(L-s)d2<2(L-R-r)其中L由安装的空间位置决定,取L=50, 则有 R=35.35s=35.35r约为R

8、/6=5.89,取r=6h>=26.7,取h=27d1<=29.3,取d1=10d2<17.3,取d2=10槽顶侧壁厚b=35mm,取b=3锁止弧半径r0=R-r-b=26.35八.方案中夹紧机构凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析由方案的运动循环图以及机构尺寸的综合考虑，选取对心直动滚子推杆几何封闭盘行凸轮机构，基圆半径r0=35mm， 滚子半径rr=10mm，偏心距e=0mm。凸轮以等角速度转过角90的过程中，推杆按正弦加速度运动规律下降h=15mm。凸轮继续转过180时，推杆保持不动。其后，凸轮再转过90时，推杆按正弦加速度运动规律上升至起始位置。运动分配由运动循环图而定

9、。由设计要求可得凸轮的角速度W=12/s=37.7rad/s为已知条件，利用WIN-TC如下程序画凸轮廓线以及计算最大位移s，最大加速度a，最大速度v最大压力角b,理论轮廓线,实际轮廓线,曲率半径.#include"stdarg.h"#include"stdio.h"#include"graphics.h"#include"math.h"#define H 60 /*最大行程*/#define W 12.56637 /*角速度（度/秒）*/#define K 5 /*循环步骤*/#define A1 90 /*各段

10、角度*/#define A2 150#define A3 240#define A4 360#define X0 400 /*凸轮转轴坐标*/#define Y0 280#define pi 3.14159#define t pi/180 /*度-弧度*/main() /*主程序*/float e,ro,rr,p,so,dx,dy,st,ct,C3,C4,C5,vmax,amax; /*变量说明*/ float s200,v200,a200,b200,x200,y200,xp200,yp200; int c=DETECT,d,i=0,w=0; /*-*/ initgraph(&c,&a

11、mp;d,""); e=10; /*偏心距*/ ro=80; /*基圆半径*/ rr=10; /*滚子半径*/ so=sqrt(ro*ro-e*e); /*-*/for(p=0;p<=A4;p+=K) if(p<=A1)/*第一段:正弦加速（推程)*/ si=H*(p/90-sin(2*pi*p/90)/(2*pi); vi=H*W*(1-cos(2*pi*p/90)/(90*t)*0.001; /* v 表示速度*/ ai=2*pi*H*W*W/pow(90*t,2)*sin(2*pi*p/90)*0.001; /* a 表示速度*/ if(p>A1&a

12、mp;&p<=A2)/*第二段 远修*/ si=60; vi=0; ai=0; if(p>A2&&p<=A3)/*第三段:正弦加速（回程）*/ si=H*(1-(p-A2)/90+sin(2*pi*(p-A2)/90)/(2*pi); vi=H*W*(cos(2*pi*(p-A2)/90)-1)/(90*t)*0.001; ai=-2*pi*H*W*W/pow(A3-A2)*t,2)*sin(2*pi*(p-A2)/(A3-A2)*0.001; if(p>A3) /*第四段: 近修 */ si=0; vi=0; ai=0; bi= (atan (

13、vi/ W+e)/(so+si) /(t); /* b 表示压力角*/ xi=X0+(so+si)*sin(p*t)+e*cos(p*t); /*理论廓线坐标*/ yi=Y0+(so+si)*cos(p*t)-e*sin(p*t); dx=(vi-e)*sin(p*t)+(so+si)*cos(p*t); /*x微分*/ dy=(vi-e)*cos(p*t)-(so+si)*sin(p*t); /*y微分*/ st=dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*sin值*/ ct=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*cos值*/ xpi=xi+rr*st; /*外实际廓线坐标*/

14、 ypi=yi-rr*ct; i+; /*-*/ circle(X0,Y0,ro); /*画基圆*/ circle(X0,Y0,e); /*画偏距圆*/ for(w=0;w<A4/K; w+) line(xw,yw,xw+1,yw+1); /*画理论廓线*/ line(xpw,ypw,xpw+1,ypw+1); /*画外实际廓线*/ circle(xw,yw,rr); /*画滚子*/ circle(x0,y0,rr); /*滚子*/ circle(x0,y0,5); /*滚轴*/ circle(xA1/K,yA1/K,5); /*滚轴*/ circle(xA2/K,yA2/K,5);/*

15、滚轴*/ circle(xA3/K,yA3/K,5);/*滚轴*/ circle(xA4/K,yA4/K,5);/*滚轴*/ line(X0+e,Y0,x0,y0+50);/*3条导路方向线*/ line(X0+e*cos(60*t),Y0-e*sin(60*t),x60/K,y60/K); line(X0+e*cos(240*t),Y0-e*sin(240*t),x240/K,y240/K); arc(X0,Y0,0,50,100);/*凸轮转向*/ line(X0+100,Y0,X0+100-5,Y0-15);/*转向箭头*/ line(X0+100,Y0,X0+100+3,Y0-15);

16、/*转向箭头*/ getch();/*-运动线图-*/ line(0,180,360,180); line(0,240,360,240); line(0,360,360,360); line(0,0,0,480); line(A1,0,A1,480); line(A2,0,A2,480); line(A3,0,A3,480); line(A4,0,A4,480); line(360,0,360,480); for(w=0;w<A4/K;w+) line(w*K,180-sw,(w+1)*K,180-sw+1); line(w*K,240-vw*4,(w+1)*K,240-vw+1*4);

17、 line(w*K,360-aw*10,(w+1)*K,360-aw+1*10); getch();/*-数据列表-*/ printf(" p s v a b n"); printf("=n"); for(w=0;w<=A4/K;w=w+3) printf("%4d%10.2f%8.2f%8.2f%10.2fn",w*K,sw,vw,aw,bw); vmax=2*H*W/(90*t)*0.001; /*正弦加速运动规律时的最大加速度*/ amax=6.28*H*W*W/pow(90*t,2)*0.001; /*正弦加速运动规律时

18、的最大速度*/ printf("=n"); printf(" vmax=%5.2f amax=%5.2f",vmax,amax); getch();计算结果为基圆半径(mm) 35 偏心距(mm) 0 滚子直径(mm) 10 刀具直径(mm) 0 凸轮转向 顺时针方向 推程角(度) 90 远休止角(度) 180 回程角(度) 90 近休止角(度) 0凸轮转角 刀具中心轨迹 凸轮轴直径(mm) 10 升程(mm) 15 回程最大类加速度(mm) 37.6169 回程最大类速度(mm) 19.0986 升程最大类加速度(mm) 37.6169 升程最大类速度

19、(mm) 19.0986 最大压力角(度) 28.5467 根据上面的程序可以完成绘制凸轮内轮廓曲线图，如图所示。根据上表做出位移，速度，加速度曲线图。15平面凸轮位移曲线图19.0986平面凸轮速度曲线图37.6169平面凸轮加速度曲线图 根据加速度曲线图可得，正弦加速度运动规律无刚性冲击也无柔性冲击。适用于中高速轻载。由表知压力角max=28.5467，这样min=90-28.5467=61.4533，满足了min>=4050，而且传动角比较大，机构传力效果好。 九.方案中冷镦机构（曲柄滑块机构）的设计及运动学和动力学分析由于设计要求结构紧凑，而且在镦挤过程中不需要太大的行程，且各执

20、行机构属高速运转，过大的行程将引起额外的噪音。为了满足上述要求，取冷镦机构的行程为25mm，另外为提高生产效率，该曲柄滑块机构应具有急回特性，取K=1.2，再根据以上条件设计该机构，以下是利用AutoCAD软件进行设计过程图。序号 曲柄角度 点x坐标 点y坐标 点x速度 点y速度 点x加速度 点y加速度 度 米 米 米/秒 米/秒 米/(秒*秒) 米/(秒*秒) 0 45.0 0.0405 -0.026 -0.545 1.0E-5 -4.467 1.0E-5 1 60.0 0.0366 -0.026 -0.547 1.0E-5 4.0424 1.0E-5 2 75.0 0.0330 -0.02

21、6 -0.490 1.0E-5 12.062 1.0E-5 3 90.0 0.0299 -0.026 -0.385 1.0E-5 17.607 1.0E-5 4 105. 0.0277 -0.026 -0.254 1.0E-5 19.588 1.0E-5 5 120. 0.0264 -0.026 -0.120 1.0E-5 18.581 1.0E-5 6 135. 0.0260 -0.026 2.5E-4 1.0E-5 16.093 1.0E-5 7 150. 0.0264 -0.026 0.1024 1.0E-5 13.379 1.0E-5 8 165. 0.0274 -0.026 0.18

22、69 1.0E-5 11.013 1.0E-5 9 180. 0.0289 -0.026 0.2564 1.0E-5 9.0648 1.0E-5 10 195. 0.0309 -0.026 0.3134 1.0E-5 7.3687 1.0E-5 11 210. 0.0332 -0.026 0.3587 1.0E-5 5.6784 1.0E-5 12 225. 0.0359 -0.026 0.3917 1.0E-5 3.7420 1.0E-5 13 240. 0.0386 -0.026 0.4096 1.0E-5 1.3476 1.0E-5 14 255. 0.0415 -0.026 0.409

23、0 1.0E-5 -1.631 1.0E-5 15 270. 0.0443 -0.026 0.3856 1.0E-5 -5.190 1.0E-5 16 285. 0.0468 -0.026 0.336 1.0E-5 -9.157 1.0E-5 17 300. 0.0489 -0.026 0.2583 1.0E-5 -13.19 1.0E-5 18 315. 0.0503 -0.026 0.1537 1.0E-5 -16.81 1.0E-5 19 330. 0.0510 -0.026 0.0269 1.0E-5 -19.50 1.0E-5 20 345. 0.0507 -0.026 -0.113 1.0E-5 -20.71 1.0E-5