螺釘頭冷鐓機 課程設(shè)計說明書課件

1、課 程 設(shè) 計資 料 袋 學(xué)院（系、部） 2011 2012 學(xué)年 第 2 學(xué)期 課程名稱 機械原理課程設(shè)計 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 學(xué)號 題 目 螺釘頭冷鐓機 成 績 起止日期 2012 年 6 月 7 日- 2012 年 6 月 13 日目 錄 清 單序號材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計任務(wù)書12課程設(shè)計說明書13課程設(shè)計圖紙1張45課程設(shè)計任務(wù)書20112012 學(xué)年第 2 學(xué)期 學(xué)院（系、部） 專業(yè) 班級課程名稱： 機械原理 設(shè)計題目： 螺釘頭冷鐓機 完成期限：自 2012 年 6 月 7 日至 2012 年 6月 21 日內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)二、設(shè)計任務(wù)

2、進(jìn)行螺釘頭冷鐓機的運動方案和傳動系統(tǒng)設(shè)計；確定螺釘頭冷鐓機運作原理和運動形式，繪制工作循環(huán)圖；設(shè)計幾種運動方案并進(jìn)行分析、比較和選擇；對選定運動方案進(jìn)行運動分析與綜合，并繪制機構(gòu)運動簡圖；進(jìn)行機械動力性能分析與綜合 ；三、設(shè)計工作量編寫說明書一份及機構(gòu)圖一張。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容主要參考資料指導(dǎo)教師（簽字）： 2012 年 6 月 20 日系（教研室）主任（簽字）： 2012 年 6 月 20 日 機 械 原 理 課 程 設(shè) 計設(shè)計說明書螺釘頭冷鐓機起止日期： 2012 年_6 月 7 日 至 2012 年 6 月 14 日學(xué)生姓名班級學(xué)號成績指導(dǎo)教師(簽字)機械工程學(xué)院（部） 2012年

3、 6月20 日目錄一、螺釘頭冷鐓機功能及設(shè)計要求5二、工作原理和工藝動作分解5三、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖6四、執(zhí)行機構(gòu)的選型7五、傳動機構(gòu)的選擇與比較11六、運動方案的選擇和評定11七、機械運動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)12八、機械運動方案簡圖12九、機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的尺寸12十、方案評價15一、螺釘頭冷鐓機功能及設(shè)計要求1.設(shè)計題目采用冷鐓的方法將螺釘頭鐓出，可以大大減少加工時間和介紹所節(jié)省材料。冷鐓螺釘頭主要完成以下動作：（1） 自動間歇送料（2） 截料并運料（3） 頂鐓并終鐓（4） 頂料2.設(shè)計要求2.1原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求（1） 每分鐘冷鐓螺釘頭120只（2） 螺釘桿的

4、直徑D為2-4毫米，長度L為6-32毫米（3） 毛坯料最大長度為49毫米，最小長度為12毫米（4） 冷鐓行程為56毫米2.2設(shè)計方案提示 （1）自動間歇送料采用槽輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)間歇運動機構(gòu)等 （2）將坯料轉(zhuǎn)動切割可采用凸輪機構(gòu)推進(jìn)進(jìn)刀 （3）將坯料用沖壓機構(gòu)在沖模內(nèi)進(jìn)行頂鐓和終鐓，沖壓機構(gòu)可采用平面四連桿或六連桿機構(gòu) （4）頂料，采用平面連桿機構(gòu)等二、工作原理和工藝動作分解1.工藝動作的確定根據(jù)題目分析可知，螺釘頭冷鐓機主要完成以下幾個工藝動作： 送料:將一定長度的毛坯料送入執(zhí)行機構(gòu)中，并且具有間歇性。 截料:將一定長度的毛坯料截斷，且要快速的截斷并退出。 夾緊:將截取下來的毛坯料夾住，以便

5、接下來將要進(jìn)行的冷鐓，又要便于工件的卸載。 冷鐓：在一定力的沖壓下將螺釘?shù)念^部鐓出，冷鐓機構(gòu)需要具有急回特性。2.機構(gòu)的設(shè)計與比較根據(jù)機械的使用要求、工藝性能、結(jié)構(gòu)要求、空間位置和總傳動比等條件選擇傳動系統(tǒng)類型，并擬定從原動機到工作機之間傳動系統(tǒng)的方案和總體布置。 設(shè)計的該機械系統(tǒng)在運行過程中沒有調(diào)速要求，故只需采用齒輪輪系結(jié)構(gòu)進(jìn)行降速到預(yù)期要求，即定傳動比的傳動系統(tǒng)(對于執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu)或執(zhí)行構(gòu)件在某以確定的速度下工作的機械，其傳動系統(tǒng)只需固定傳動比即可)。在各個傳動機構(gòu)中，需要根據(jù)不同的要求來選擇不同的傳動方法。 送料機構(gòu)在送料機構(gòu)中，必須保證間歇性的送料，又要使其操作簡單化。而送料機構(gòu)主要有

6、槽輪式、凸輪式、棘輪式，不完全齒輪式等間歇運動機構(gòu)。在這里我選擇的是4槽式槽輪機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單計算方便，更便于操作。 夾緊機構(gòu)夾緊機構(gòu)主要用來夾緊剪切下來的部分，以方便下面將要進(jìn)行的冷鐓，并在冷鐓結(jié)束后，將冷鐓好的工件推出夾具。所以設(shè)計夾具時，必須保證其既要具有夾緊的功效，又要使工件容易脫離夾具。所以我設(shè)計為一個輪盤上開幾個小孔便于工件的夾持，又是其不會夾得太緊，而使工件不會脫離。 冷鐓機構(gòu) 冷鐓機構(gòu)需要有急回特性，所以選擇曲柄滑塊機構(gòu)。 剪切機構(gòu)剪切機構(gòu)需要快速的切斷，并迅速的退出。這些機構(gòu)主要是凸輪，而我選擇的是圓盤式凸輪，其架構(gòu)簡單，計算也較為簡單。三、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動

7、循環(huán)圖1.根據(jù)各機構(gòu)的的執(zhí)行先后循序，分別對送料、剪切、夾緊、冷鐓四個機構(gòu)單獨分析，得到四個機構(gòu)的循環(huán)示意圖如下：送料機構(gòu)向右送料靜止剪切機構(gòu)靜止快速前進(jìn)靠近工件慢速前進(jìn)靠近工件并切割工件快速后退至原來位置靜止夾緊機構(gòu)靜止旋轉(zhuǎn)90 º，與冷鐓機構(gòu)對齊靜止冷鐓機構(gòu)靜止預(yù)鐓終鐓表1 運動循環(huán)表2.設(shè)向上，向右，順時針為正，則運動循環(huán)圖如下： 圖1 運動循環(huán)圖四、執(zhí)行機構(gòu)的選型 根據(jù)各個機構(gòu)的特征與功能的不同，需要有不同的執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)。以下表格即為各個機構(gòu)可以選用的執(zhí)行機構(gòu)，通過比較不同的機構(gòu)之間的合理性來確定最終的方案。送料機構(gòu)棘輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)剪切機構(gòu)凸輪機構(gòu)平面

8、四桿機構(gòu)夾緊機構(gòu)曲柄滑塊自鎖機構(gòu)有孔圓盤式機構(gòu)冷鐓機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)凸輪機構(gòu) 表2 執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣1.送料機構(gòu)的比較： 棘輪機構(gòu)原理及優(yōu)點:棘輪機構(gòu)的主動件為搖桿，這里想到要用棘輪機構(gòu)，也正是因為它用到搖桿，那么會有曲柄連桿去帶動它，而后面的剪切和夾緊機構(gòu)可以共用一個曲柄，使整體機構(gòu)簡單化，而且加工方便。但其設(shè)計業(yè)比較復(fù)雜。凸輪機構(gòu)圖2凸輪式送料機構(gòu)根據(jù)凸輪的間歇性可以將原料送入指定的位置，但要設(shè)計出指定的輪廓線，比較為麻煩。不完全齒輪機構(gòu)用一個完全齒輪和一個不完全齒輪，完全齒輪在電動機的驅(qū)動下勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)不完全齒輪的輪齒與完全齒輪嚙合時，不完全齒輪帶動履帶輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)行送料，轉(zhuǎn)動過的弧長，

9、即為送料長度。當(dāng)不完全齒輪不進(jìn)行嚙合時，毛坯料不動，可在這段時間內(nèi)進(jìn)行剪切和冷鐓。不完全齒輪機構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，而且設(shè)計時從動輪的運動時間和靜止時間的比例可在較大的范圍內(nèi)變化。圖3不完全齒輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)與不完全齒輪的原理一樣，是通過用主動輪的圓銷帶動槽輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)圓銷離開徑向槽時，槽輪又靜止不動。直至圓銷再次進(jìn)入另一個徑向槽時，又重復(fù)上述運動。槽輪機構(gòu)要控制槽輪的運動時間和靜止時間，是根據(jù)槽輪上的槽數(shù)來定的。在外槽輪機構(gòu)中，當(dāng)主動撥盤回轉(zhuǎn)一周時，槽輪的運動時間td 與主動撥盤一周的總時間之比，為槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)，用k表示，且k=td/t=1/21/Z,這里的z就是槽輪上的槽數(shù)

10、。槽輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，剛性沖擊較小，但與不完全齒輪比較起來，槽輪機構(gòu)運動時間和靜止時間的比例可調(diào)范圍沒有不完全齒輪那么大。圖4 槽輪式送料機構(gòu)綜合上述可得，槽輪機構(gòu)比其他的機構(gòu)其結(jié)構(gòu)、設(shè)計都較簡單，操作也比較方便，所以最終方案為草輪式送料機構(gòu)。2.剪切機構(gòu)的比較 凸輪機構(gòu) 此機構(gòu)利用凸輪的往復(fù)式運動，對工件從接觸到剪切再到離開，這些過程都很簡潔快速，對于需要快速完成的動作有很大的效果。圖5 凸輪式剪切機構(gòu)平面四桿機構(gòu) 平面四桿機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，計算方便，設(shè)計容易的特點，在工程上得到廣泛應(yīng)用。但在截取毛坯料時會有滯留性，會使流程得到滯留，從而影響工件的精度。綜合上述可得，在選取剪切機構(gòu)

11、式最好選擇凸輪式剪切機構(gòu)。3.夾緊機構(gòu)的比較 曲柄滑塊自鎖機構(gòu) 利用曲柄滑塊的自鎖性質(zhì)可以將毛坯夾緊，但在自鎖過程中會對工件進(jìn)行擠壓，使工件表面受損，影響工件的精度，所以不適合做夾緊機構(gòu)。圖6 曲柄滑塊自鎖機構(gòu) 有孔圓盤式機構(gòu)這個機構(gòu)是由圓盤，并在圓盤的邊緣上鉆幾個與工件的直徑相近的小孔所形成的機構(gòu)，它可以使毛坯工件插入圓盤，比可以隨著圓盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到夾緊并使工件直接轉(zhuǎn)到預(yù)定的位置的目的。這個機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，計算方便，操作容易。而且在鐓完后可以很便捷的將工件卸載掉。圖7 有孔圓盤夾緊機構(gòu)4.冷鐓機構(gòu)的比較 凸輪機構(gòu)凸輪式機構(gòu)具有間歇性的功能，但卻法實現(xiàn)冷鐓機構(gòu)所需的急回特性，所以此機構(gòu)在這

12、里不能夠使用。 曲柄滑塊機構(gòu)簡單的偏心輪曲柄滑塊機構(gòu)，使構(gòu)具有急回特性，滑塊可以在水平或垂直方向上往復(fù)運動。既具有冷鐓時所需的力，又可以具有急回的功效，大大提高了工作效率。圖8 曲柄滑塊冷鐓機構(gòu)綜合上述可得，選取曲柄滑塊機構(gòu)為冷鐓機構(gòu)，選取有孔式圓盤機構(gòu)為夾緊機構(gòu)。五、傳動機構(gòu)的選擇與比較 表3 常用的傳動機構(gòu)帶傳動具有傳動平穩(wěn)、噪聲低、清潔（無需潤滑）的特點，具有緩沖減振和過載保護(hù)作用，并且維修方便。與鏈傳動和齒輪傳動相比，帶傳動的強度較低以及疲勞壽命較短齒輪傳動效率高、傳動比穩(wěn)定、工作可靠、壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊、比帶、鏈傳動所需的空間尺寸小渦輪蝸桿傳動傳動比大，體積小，單頭的有的能自鎖，不用另

13、加制動裝置就能停在任意位置，但是它的效率太低 在選擇傳動機構(gòu)時，要綜合考慮每個執(zhí)行機構(gòu)間的配合，并注意各個機構(gòu)的運行環(huán)境，合理的安排好每個機構(gòu)、機構(gòu)與機構(gòu)間的傳動方案，能更好的使整臺機器有效地工作，提高工作效率。 下面為我的傳動方案，其中包含有圓柱形齒輪、帶輪、錐齒輪、直動滑塊從動件盤形凸輪、槽輪、摩擦輪等，各個傳動機構(gòu)組合在一起，使得各機構(gòu)可以由一臺電動機帶動，并且使各機構(gòu)緊密相連，一起運作，更便于控制。圖9 運動方案簡圖六、運動方案的選擇和評定 根據(jù)表2執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣可知，運動方案可以有很多種，但綜合考慮得出運動方案為： 送料機構(gòu):槽輪式送料機構(gòu)剪切機構(gòu):凸輪式剪切機構(gòu) 夾緊機構(gòu):有

14、孔圓盤式機構(gòu)冷鐓機構(gòu):曲柄滑塊機構(gòu)七、機械運動系統(tǒng)的速比和變速機構(gòu)根據(jù)題目要求和電動機的型號，我們可采用Y132S6，其功率為N=3000W，轉(zhuǎn)速n=960r/min。由電動機的轉(zhuǎn)速960r/min與螺釘頭的生產(chǎn)速度120只/min可知，機器的總傳動比為：i=960/120=8即電動機轉(zhuǎn)8圈就生產(chǎn)1個螺釘。八、機械運動方案簡圖圖10 運動方案簡圖 電動機上直接連接齒輪1，齒輪1與齒輪2嚙合，齒輪2與齒輪3嚙合，由齒輪3帶動槽輪轉(zhuǎn)動，槽輪上連接一個帶輪1帶動摩擦輪運轉(zhuǎn)，開始向右送料。齒輪1也與齒輪4嚙合，齒輪4上安裝一個錐齒輪1，錐齒輪1與錐齒輪2嚙合，錐齒輪2與錐齒輪2同軸，錐齒輪2與錐齒輪3

15、嚙合，錐齒輪2帶動凸輪，凸輪運轉(zhuǎn)推動刀具向下運動切割工件。齒輪4又與齒輪5嚙合，齒輪5上安裝帶輪2帶動曲柄滑塊機構(gòu)轉(zhuǎn)動。曲柄滑塊上安裝帶輪3，帶動夾緊機構(gòu)運轉(zhuǎn)。當(dāng)剪切機構(gòu)將工剪斷后，夾緊機構(gòu)將帶著毛坯順時針旋轉(zhuǎn)90°，與冷鐓機構(gòu)對齊。同時，冷鐓機構(gòu)在帶動下將會向下運動對工件開始進(jìn)行冷鐓。整個機器由5個圓柱齒輪、4個錐齒輪、3個帶輪、2個摩擦輪、1個槽輪、1個凸輪組成。九、機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的尺寸 1.帶輪傳動 帶輪1：帶輪1為非等速傳動，根據(jù)其它的輪系，取d1=10mm，傳動的比例為9:1，則d2=90mm，即D1輪轉(zhuǎn)90°D2輪轉(zhuǎn)10°，則帶輪的中心距a的范

16、圍為：70mma100mm，取a=100mm。帶輪2：帶輪2為非等速傳動，根據(jù)其它輪系，取d3=20mm,其傳動比例可為2:1，則d4=40mm，即D3輪轉(zhuǎn)2圈D4輪轉(zhuǎn)1圈，則帶輪的中心距a的取值范圍為：42mma60mm，取a=60mm。帶輪3：帶輪3為非等速傳動，根據(jù)其它輪系，取d5=20mm,其傳動比例可為2:1，則d6=40mm，即D5輪轉(zhuǎn)2圈D6輪轉(zhuǎn)1圈，則帶輪的中心距a的取值范圍為：42mma60mm，取a=60mm。 2.齒輪傳動名稱齒數(shù)模數(shù)分度圓齒輪1202.5mm50mm齒輪2802.5mm200mm齒輪31602.5mm400mm齒輪4402.5mm100mm齒輪5802.

17、5mm50mm錐齒輪1202.5mm50mm 錐齒輪2402.5mm100mm 錐齒輪2202.5mm50mm錐齒輪3402.5mm100mm表4 齒輪參考數(shù)據(jù)表3.凸輪設(shè)計取凸輪的基圓直徑為80mm，推程為20mm，且前90°時，刀具靜止不動，隨后在凸輪旋轉(zhuǎn)180°的時間里，刀具開始向下快速移動靠近工件，接著放慢速度切割工件，然后快速退回，靜止不動。所以根據(jù)刀具的移動情況可以知道，凸輪的輪廓形狀。因為所需的毛坯料長度為48mm，夾緊機構(gòu)的半徑為80mm，螺桿深入夾緊機構(gòu)的長度為28mm，所以刀具的位置在距離夾緊機構(gòu)中心為100mm的位置圖11 刀具的運動規(guī)律位移曲線 圖1

18、2 凸輪機構(gòu)輪廓曲線4.摩擦輪傳動兩個摩擦輪大小相等，根據(jù)送料的長度為48mm，可知當(dāng)槽輪轉(zhuǎn)90°時，摩擦輪轉(zhuǎn)10°，送料長度為48mm，所以摩擦輪半徑可以求得為175mm。兩摩擦輪之間所夾得距離即為螺釘桿的直徑，即4mm。5.夾緊機構(gòu)的設(shè)計夾緊機構(gòu)為一圓盤，在其邊緣上開四個小孔，孔的直徑比螺釘桿的直徑略大，為5mm。圓盤厚度為20mm。6.曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計圖13 曲柄滑塊機構(gòu) 如上圖所示，因為鐓頭的行程為56mm，滑塊2中心與中心輪圓心的距離取為14mm，中心輪圓心與冷鐓桿的距離取100mm，則滑塊1距中心輪為100mm，距冷鐓桿為200mm。中心輪半徑取50mm。十、方案評價 兩周的課程設(shè)計已接近尾聲，現(xiàn)在對這個過程進(jìn)行一個小小的回顧和總結(jié)。有很多東西只有你再次重溫它的時候才會給你心靈上的觸動，使你受益。通過這一段時間的學(xué)習(xí)體會，解決了以前遺留下來的問題，學(xué)到了一些新的知識。給我感受最深的是以下幾點：1、工程素養(yǎng)的培養(yǎng)。雖然說我們的專業(yè)要求藝術(shù)和工程兩方面知識的結(jié)合，但在平時的訓(xùn)練中