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1、.-自动制钉机说明书目录目录1 1 设计题目要求设计题目要求 4 41.1 工作原理及工艺动作过程 41.2 原始数据和设计要求 42 2 机械系统运动方案的拟定与选择机械系统运动方案的拟定与选择 4 42.1 方案的拟定 42.1.1 方案一 42.1.1.1 机构运动简介 42.1.1.2 优缺点分析 52.1.2 方案二 62.1.2.1 机构运动简介 62.1.2.2 优缺点分析 62.1.3 方案三 72.1.3.1 机构运动简介 72.1.3.2 优缺点分析 82.2 方案的选择 103 3 运动循环图运动循环图 1010-.可修编 .-4 4 原动机的选择原动机的选择 11115
2、 5 各执行机构的设计各执行机构的设计 12125.1 基础机构设计 125.1.1 送丝矫直机构的设计 125.1.1.1 送丝矫直机构的基本尺寸设计 125.1.1.2 送丝矫直机构的运动分析 145.1.2 剪断机构的设计 145.1.2.1 剪断机构的基本尺寸设计 145.1.2.2 剪断机构的运动分析 155.1.3 压紧机构的设计 175.1.3.1 压紧机构的基本尺寸设计 175.1.3.2 压紧机构的运动分析 215.1.4 冷镦钉帽机构的设计 245.1.4.1 冷镦钉帽机构的基本尺寸设计 245.1.4.2 冷镦钉帽机构的运动分析 255.1.5 出钉机构的设计 275.1
3、.5.1 出钉机构的基本尺寸设计 275.1.5.2 出钉机构的运动分析 305.2 方案综合尺寸 306 6 传动机构的设计传动机构的设计 31317 7 飞轮的设计飞轮的设计 3232-.可修编 .-8 8 其他细节机构的设计其他细节机构的设计 35358.1 钉尖成型的设计 368.2 压紧机构的设计 379 9 心得体会心得体会 38381010 参考文献参考文献 3939-.可修编 .-1 1 设计题目要求设计题目要求1.11.1 工作原理及工艺动作过程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）较直钢丝，并按节拍
4、要求间歇地输送到装夹工位；（2）冷镦钉帽，在此前需夹紧钢丝；（3）冷挤钉尖；（4）剪断钢丝；（5）夹丝装置释放，重新输送钢丝。1.21.2 原始数据和设计要求原始数据和设计要求（1）铁钉直径1.63.4mm；（2）铁钉长度 2580mm；（3）生产率 360 枚/min；（4）最大冷镦力 3000N，最大剪断力 2500N；（5）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、噪声尽量小。2 2 机械系统运动方案的拟定与选择机械系统运动方案的拟定与选择2.12.1 方案的拟定方案的拟定2.1.1 方案一2.1.1.1 机构运动简介-.可修编 .-如图 1 所
5、示为方案一的传动示意图， 表 1 列出了方案一的各个机构选择。 本方案中的曲柄滑块机构经过计算按照预定的运动规律进行运动，即在曲柄滑块机构下方的推块接触钢丝的时候，推块的运动轨迹为水平线，实现间歇送丝的目的。剪断机构、压紧机构和冷镦钉帽机构均选择了凸轮机构。整个运动过程是：送料机构先送丝到位，接着压紧机构压紧钢丝，然后冷镦钉帽机构进行镦头，最后剪断机构剪断钢丝。图 1 方案一传动示意图2.1.1.2 优缺点分析方案一很明显的优点是机构选择简单， 凸轮机构很容易实现预定的运动规律，其中三个功能机构均选择了凸轮机构， 这样在设计过程中可以一起进行设计，大大减少了设计工作量。该方案的缺点主要有以下方
6、面，用铰链四杆机构作为送丝机构，-.可修编 .-这样对于送丝的最大长度有限制性， 很难在控制机构所占空间不大的前提下，实现大距离的送丝，表 1 方案一各机构选择功能机构名称功能机构名称送丝矫直机构剪断机构压紧机构冷镦钉帽机构传动机构2.1.2 方案二2.1.2.1 机构运动简介机械机构选择机械机构选择曲柄滑块机构凸轮推杆机构凸轮推杆机构凸轮推杆机构齿轮传动如图 2 所示是方案二的传动示意图，表 2 列出了方案二的各个机构选择。棘轮的运动是由曲柄摇杆机构带动， 由于摇杆的来回摆动使得棘轮间歇运动，从而达到间歇送丝的目的，并且通过棘轮与其他三个小轮的配合，实现矫直的目的。送丝到位之后，凸轮推杆机构
7、运动使压块压紧钢丝。钢丝被压紧之后，镦头机构运动实现镦头过程。镦头完成后，由曲柄滑块机构带动刀具剪切钢丝。剪断之后，压紧机构松开，完成一个钉子的加工过程，循环运行，实现连续加工。2.1.2.2 优缺点分析本方案的选择主要有以下优点： 通过棘轮送丝， 可以配合使用棘轮罩，实现送丝长度的调整。送丝长度和刀具位置同时进行调整，可以实现不同长度钉子的加工。-.可修编 .-缺点主要是：虽然实现了一定程度上，加工钉子长度的调整， 但是， 由于棘轮的调整是齿数的整数倍调整， 只能实现离散数据的调节，不能够实现连续长度的调节。 并且在调节钉子长度的时候要通过调整棘轮送丝和刀具位置两项才能实现，而且两者的调节有
8、一定的关联性，要按一定比例进行调节，调节不方便。表 2 方案二各机构选择功能机构名称功能机构名称送丝矫直机构剪断机构压紧机构冷镦钉帽机构传动机构机械机构选择机械机构选择棘轮机构曲柄滑块机构凸轮推杆机构曲柄滑块机构带传动图 2 方案二传动示意图-.可修编 .-2.1.3 方案三2.1.3.1 机构运动简介如图 3 所示是方案三的传动示意图， 表 3 列出了方案三的各个机构的选择。在方案三中，从定力矩扳手中受到启发，根据定力矩扳手的原理进行改造设计，并且与槽轮结合，组合成为方案三中的送丝矫直机构。槽轮实现了间歇送丝的目的，在本方案中槽轮有6 个槽，槽轮转一圈，送丝6 次，槽轮每转过一个槽时，与之相
9、配合的依据定力矩扳手原理改造的送丝轮转一圈， 送丝轮的周长是本制钉机所能够加工的最长钉子长度加 8mm(镦头损失)，在本设计中，送丝轮的长度为88mm，即每次可以送丝 88mm。冷镦钉帽机构的镦头在送丝过程中距离压紧机构右端面 8mm，每次送丝到镦头之后，由于镦头的阻挡，丝不能够继续送，此时送丝轮由于应用了定力矩扳手的原理， 送丝轮的外轮由于受力将不再转动。送丝轮的内轮，由于弹簧被压缩，圆柱销进入内轮，内轮可以继续转动，直到转了一整圈为止，从而实现自动调节实际送丝长度。并且通过送丝轮与其他三个小轮的配合使用，实现矫直的目的。送丝到位之后压紧机构将运动使钢丝被压紧， 并且由于压头上有花纹，钉子靠
10、近钉头的地方也会被压出花纹， 也就是目前市场上钉子的形状。压紧之后，镦头机构运动，进行镦头，之后剪断机构将运动，通过刀具剪出四棱锥形的钉尖，同时剪断钢丝。剪断之后，出钉机构运动，将加工好的钉子运到制钉机之外，并且被运出去的钉子都是朝着同一方向，节省了排钉的工序，提高了工作效率。出钉机构使用不完全齿轮实现间歇运动。-.可修编 .-2.1.3.2 优缺点分析方案三的最大优点是可以轻松的实现不同长度钉子的加工， 在调整加工钉子的长度的时候，只需要改变剪断机构的位置即可， 而不需要调节送料机构。并且该方案加上了出钉机构， 使得加工好的钉子直接就排列整齐，节省了排钉的工序，节省了加工成本，提高了加工效率
11、。该方案的缺点主要是： 所用机构比较多， 加工生产该机器的成本略高。表 3 方案三各机构选择功能机构名称功能机构名称送丝矫直机构剪断机构压紧机构冷镦钉帽机构传动机构出钉机构机械机构选择机械机构选择槽轮机构曲柄滑块机构凸轮推杆机构凸轮推杆机构齿轮传动不完全齿轮机构-.可修编 .-图 3 方案三传动示意图2.22.2 方案的选择方案的选择经过组内激烈的讨论和与老师交流意见， 综合比较三个方案， 分析各个方案的优缺点，我们最终确定方案三为我们设计的最终方案。当今社会是一个快速发展的社会， 效率和柔性制造已经变得越来越重要。方案三的设计完全满足这两方面的要求，加上出钉机构，可以节省排钉工序，大大提高了
12、效率。槽轮机构和借鉴定力矩扳手原理的送丝机构相结合使用，完美的实现了送丝长度的连续可调节性， 并且调节加工钉子长度的步骤十分简单， 很容易实现。可轻松调节加工钉子长度的柔性生产，必定能够适应社会高速发展的要求。与该方案的优点相比较， 其成本适当高的缺点已经显得不太重要了，这是难以避免的，也是大家可以接受的。3 3 运动循环图运动循环图根据方案三的加工过程，首先确定该方案的运动循环图，如图4所示。-.可修编 .-图 4 运动循环图4 4 原动机的选择原动机的选择该方案设计的原动件采用集中驱动， 根据题目要求生产率为 360枚/min， 为了实现该要求， 则各个功能机构的构件的转速如表 4 所示。
13、表表 4 4 各功能机构相关构件的转速各功能机构相关构件的转速功能机构名称功能机构名称送丝矫直机构剪断机构压紧机构冷镦钉帽机构出钉机构相关构件的转速相关构件的转速送丝轮：6r/s；槽轮:1r/s；槽轮主动拨盘：6r/s曲柄：6r/s凸轮 6r/s凸轮 6r/s出钉轮 1r/s；不完全齿轮 6r/s-.可修编 .-图 5 Y250M-8 交流电机由表 4 可以看出，在该方案中，最大转速360r/s。而目前市场的一般电机的转速如下：一般电机的转速：2 级电机 3000 转，4 级电机 1500 转，6 级电机 1000 转，8 级电机 750 转， 10 级电机 600 转，16 级电机 500
14、转。根据各级数电机的转速，选择 8 级电机，并且经过一定速比的减速箱进行减速，使得减速箱输出的转速为360r/min，然后再经过齿轮传动，传到各个功能机构，使各个机构以需要的转速转动，达到正常工作。根据以上分析初步选定 Y250M-8， 该型号电机额定功率为 30kw，转速为 730r/min。该电机如图 5 所示。5 5 各执行机构的设计各执行机构的设计5.15.1 基础机构设计基础机构设计设计制钉机的各个执行机构的尺寸， 首先要对各个功能机构进行尺寸设计，设计尺寸实现各功能机构实现预定的运动规律。5.1.1 送丝矫直机构的设计5.1.1.1 送丝矫直机构的基本尺寸设计-.可修编 .-对于送
15、丝矫直机构，拟采用槽轮（如图6）和应用定力矩扳手原理的送丝轮（如图 7） ，保证每次的送料长度，同时，为了较好的控制以及准确的送料， 我们将采用槽轮机构来间歇控制定力矩扳手轮的传动，以最大指定长度为基准， ，将送丝轮的周长定为最长制钉长度加镦头损失长度共 88mm，根据要求 ，每分钟 360 枚，那么每秒钟需要 6 枚。于是，一秒钟扳手轮转六圈，六个周期，据此设计槽轮机构。根据运动特点和生产需要， 选用外槽轮机构。 为了尽量减少运动时间，减少值，提高生产率，不宜采用内槽轮机构，故而采用外槽轮机构；槽轮槽数愈少，角加速度变化越大，运动平稳性越差，所以设计时槽轮的槽数不应选的太少， 也不宜太多，因
16、为在尺寸不变的情况下， 槽轮的槽数受到结构强度的限制； 在外槽轮机构中， 当槽数 z=3时，槽轮的加速度变化大，运动平稳性差，因此在设计中，大多选z=4-8。-.可修编 .-图 6 槽轮机构设计图图 7 送丝轮设计图我们选用槽数为 6，圆柱销数为1 的外槽轮机构，预计效果：主动拨盘上的圆柱销随着主动拨盘转动， 每转动一圈， 槽轮转动一个槽，-.可修编 .-然后再根据齿轮的传动，将运动传递给送丝轮，使得其运动一个周期 ，所以能够实现 1:6 的运动，齿轮传动比 1:6。送丝轮设计根据最长钉子以及墩帽估计量88mm 进行设计， 外周长为 88mm，内部有单槽转盘，其中有弹簧连接，外连一圆柱销，销径
17、与内花纹边微拟合，内转外不转，以此来实现定力矩扳手传动送丝过程。槽轮和送丝轮靠齿轮传动，传动比 1:6.5.1.1.2 送丝矫直机构的运动分析如图 8 所示，在送丝矫直机构中，主动拨盘转动360，槽轮转动60。主动拨盘转动 6 圈，槽轮转动 1 圈，实现间歇送丝目的。图 8 槽轮与主动拨盘转角关系图5.1.2 剪断机构的设计5.1.2.1 剪断机构的基本尺寸设计考虑到题目中的设计要求，加工钉子的直径为1.63.4mm，-.可修编 .-所以切断机构刀具的行程不宜过大，设计其行程为30mm，由于选择的机构为偏距 e=0 的曲柄滑块机构， 则曲柄的长度理论上为行程的一半，即15mm。考虑制钉机的高度
18、问题和刀具的运动情况，设计连杆的长度为 200mm。如图 9 所示为剪断机构的运动简图。图 9剪断机构的运动简图5.1.2.2 剪断机构的运动分析通过 VB 软件对该机构进行数据分析， 如图 10 为剪断机构的运动分析结果，从该结果中可以看出，该曲柄滑块机构在整个运动过程中最小传动角为 85.69876，由此可知在整个传动过程中，传动角已经很大，传力效果很好。剪断机构的位移曲线如图 11 所示，剪断机构的速度曲线如图 12 所示，剪断机构的加速度曲线如图 13 所示。-.可修编 .-图 10剪断机构的运动分析图 11剪断机构的位移曲线-.可修编 .-图 12剪断机构的速度曲线图 13剪断机构的
19、加速度曲线5.1.3 压紧机构的设计5.1.3.1 压紧机构的基本尺寸设计压紧机构的机械机构选择是凸轮推杆机构， 该机构的设计主要是对凸轮进行设计，凸轮的设计是根据所需要实现的运动规律来设计的。由于该机构是用来压紧钢丝的，所需要的力比较大，并且运动速-.可修编 .-度为 360r/min,转速也比较高， 如表 5 比较几种从动件运动规律的冲击特性和适合场所，我们最终采用 5 次多项式运动规律。压紧机构在整个运动循环中要求：在送丝到位之后开始压紧钢丝，直到剪断机构剪断钢丝之后，压紧机构松开钢丝，出钉机构将加工好的钉子运送出去，一个加工周期结束。根据此要求设计压紧机构凸轮的推程角为0=100，远休
20、角为01=160，回程角为0=100,近休角为02=0。并且结合加工钉子的直径和长度，设定压紧机构凸轮的行程为 h=20mm，基圆半径为 r0=75mm，滚子半径为 rr=20mm。且已知凸轮转速为=6r/s。表 5从动件常用运动规律特性比较及使用场合运动规律运动规律等速等加等减余弦正弦5 次多项式冲击特性冲击特性刚性柔性柔性无无适合场所适合场所低速中载中速轻载中速中载高速轻载高速中载对于 5 次多项式运动规律的位移 s，速度 v，加速度 a 的计算公式如下：推程过程中，00：345s h10(） - 15 （） （6）00030h1v0 234() ()() - 2000-.可修编 .-23
21、60h1a- 3 200002回 程 过 程(001) 0010中，考虑凸轮的转动方向和从动件的偏置方向的影响， 凸轮理论廓线上任一点的坐标为：若凸轮逆时针转动 M=+1,凸轮顺时针转动 M=-1。在本方案设计中，凸轮逆时针转动，表示转角，并且偏距e=0，则s0=r0,所以该凸轮理论廓线上任一点的坐标为：x=( r0+s)siny=( r0+s)cos考虑凸轮的转动方向的影响， 凸轮实际廓线上任一点的坐标修正为:-.可修编 .-在该公式中，若凸轮逆时针转动 M=+1,凸轮顺时针转动 M=-1。且上面的一组“”和“”表示外包络廓线；下面的一组“”和“”表示内包络廓线。本设计中凸轮逆时针转动，则实
22、际内包络廓线上任一点的坐标为：Xnxrrdy/ddxd22dy ddy dYny-rrdx/ddxd22实际外包络廓线上任一点的坐标为：Xnx-rrdy/ddxdydd22Ynyrrdx/ddxdydd22根据以上设计数据和计算公式可以做出 excel 表格如表 6 所示。由 excel 可作出凸轮的理论廓线如图 14 所示。-.可修编 .-图 14压紧机构凸轮的理论廓线表 6压紧凸轮设计数据-.可修编 .-0102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310320330340
23、350360s00.17121.15843.26166.34881013.651216.738418.841619.8288202020202020202020202020202020202019.828818.841616.738413.6512106.34883.26161.15840.17120v0104.976331.776571.536746.496810746.496571.536331.776104.97600000000000000000-104.976-331.776-571.536-746.496-810-746.496-571.536-331.776-104.9760a0
24、40310.7853747.7147029.2526873.860-26873.9-47029.2-53747.7-40310.800000000000000000-40310.8-53747.7-47029.2-26873.9-4.7E-1126873.8647029.2553747.7140310.780 x013.0533426.0477139.130852.2965.1137876.7741986.205992.4159494.828893.5567489.270882.2724172.7742261.0648247.532.4919116.496581.16E-14-16.4966-
25、32.4919-47.5-61.0648-72.7742-82.2724-89.2708-93.5567-94.8288-92.4159-86.2059-76.7742-65.1138-52.29-39.1308-26.0477-13.05330y7574.0291871.5654967.7765362.316854.6369544.325631.3763816.295425.81E-15-16.4966-32.4919-47.5-61.0648-72.7742-82.2724-89.2708-93.5567-95-93.5567-89.2708-82.2724-72.7742-61.0648
26、-47.5-32.4919-16.4966-1.7E-1416.2954231.3763844.325654.6369562.316867.7765371.5654974.0291875dx7574.0291871.5654967.7765362.316854.6369544.325631.3763816.295425.81E-15-16.4966-32.4919-47.5-61.0648-72.7742-82.2724-89.2708-93.5567-95-93.5567-89.2708-82.2724-72.7742-61.0648-47.5-32.4919-16.4966-1.7E-14
27、16.2954231.3763844.325654.6369562.316867.7765371.5654974.0291875dy0-13.0533-26.0477-39.1308-52.29-65.1138-76.7742-86.2059-92.4159-94.8288-93.5567-89.2708-82.2724-72.7742-61.0648-47.5-32.4919-16.4966-1.2E-1416.4965832.4919147.561.0648272.7742282.2724189.270893.5567494.828892.4159486.205976.7741965.11
28、37852.2939.130826.0477113.053341.84E-14Xn09.58037819.207329.130839.4342549.7928959.4536867.4120572.7197874.828873.8605870.4769564.9519157.4533348.2090737.525.6515113.023619.19E-15-13.0236-25.6515-37.5-48.2091-57.4533-64.9519-70.4769-73.8606-74.8288-72.7198-67.412-59.4537-49.7929-39.4342-29.1308-19.2
29、073-9.580384.9E-15Yn5554.3330352.7716350.4560346.9959141.7811934.325624.5359812.822464.58E-15-13.0236-25.6515-37.5-48.2091-57.4533-64.9519-70.4769-73.8606-75-73.8606-70.4769-64.9519-57.4533-48.2091-37.5-25.6515-13.0236-1.4E-1412.8224624.5359834.325641.7811946.9959150.4560352.7716354.3330355Xw016.526
30、3132.8881149.130865.1457580.4346794.0947104.9997112.1121114.8288113.2529108.064799.5929288.0951173.9205857.539.3323219.969541.41E-14-19.9695-39.3323-57.5-73.9206-88.0951-99.5929-108.065-113.253-114.829-112.112-105-94.0947-80.4347-65.1458-49.1308-32.8881-16.5263-4.9E-15Yw9593.7253490.3593485.0970477.
31、6376967.492754.325638.2167819.768397.03E-15-19.9695-39.3323-57.5-73.9206-88.0951-99.5929-108.065-113.253-115-113.253-108.065-99.5929-88.0951-73.9206-57.5-39.3323-19.9695-2.1E-1419.7683938.2167854.325667.492777.6376985.0970490.3593493.72534955.1.3.2 压紧机构的运动分析根据 excel 表格做出的压紧机构的设计数据，可以做出在运动过程中，压块的位移曲线
32、如图15 所示，速度曲线如图16 所示，加速度-.可修编 .-曲线如图 17 所示。图 15 压紧机构压块的位移曲线图 16 压紧机构压块的速度曲线-.可修编 .-图 17压紧机构压块的加速度曲线通过 VB 软件对压紧机构进行数据分析， 如图 18 所示。 由分析结果可以看出在整个运动过程中，最大压力角为14.268。由压力角和传动角互余可以知道在整个运动过程中，最小传动角为75.732，也就说，该方案设计的传力效果非常好！-.可修编 .-图 18VB 软件对压紧机构运动参数压力角的分析结果5.1.4 冷镦钉帽机构的设计5.1.4.1 冷镦钉帽机构的基本尺寸设计冷镦钉帽机构的设计需要考虑到送丝
33、机构的可调节性， 为了配合送丝机构使用，要求冷镦钉帽机构在送丝的过程中， 墩头一直处于距离压紧机构 8mm 处。当送丝到位，并且压紧机构压紧钢丝之后，冷镦机构开始运动，进行镦头，镦头结束之后，回到初始位置。根据冷镦钉帽的运动要求，使用凸轮机构，很容易实现这一要求。根据表 5 中从动件常用运动规律特性比较及使用场合可以选择5次多项式运动规律。根据运动规律要求，并且结合实际加工尺寸，设定冷镦钉帽机构中凸轮的推程角0=50，远休角为01=50，回程角为0=50,近休角为02=210， 行程为 h=8mm， 基圆半径为 r0=75mm，滚子半径为 rr=20mm，且已知凸轮转速为=6r/s。根据 5
34、次多项式的运动规律公式， 可以做出冷镦钉帽机构中凸轮的各项有关数据如表 7 所示。由excel 可作出凸轮的理论廓线如图 19所示。-.可修编 .-图 19冷镦钉帽机构凸轮的理论廓线表 7冷镦钉帽机构凸轮设计数据0102030405060708090100110120130140150160170180190200210220230240250260270280290300310320330340350360s00.463362.539525.460487.536648888887.536645.460482.539520.463360000000000000000000000v0265.42
35、08597.1968597.1968265.4208000000-265.421-597.197-597.197-265.4210000000000000000000000a085996.3442998.17-42998.2-85996.3000000-85996.3-42998.242998.1785996.343.98E-10000000000000000000000 x013.1040726.5200840.2302453.0535363.5816971.8801177.9944981.739048381.7390477.5590769.6808259.3987248.5069137.5
36、25.6515113.023619.19E-15-13.0236-25.6515-37.5-48.2091-57.4533-64.9519-70.4769-73.8606-75-73.8606-70.4769-64.9519-57.4533-48.2091-37.5-25.6515-13.02360y7574.316972.8633169.6808263.2267353.3513741.528.3876714.41285.08E-15-14.4128-28.2292-40.2302-49.8414-57.8083-64.9519-70.4769-73.8606-75-73.8606-70.47
37、69-64.9519-57.4533-48.2091-37.5-25.6515-13.0236-1.4E-1413.0236125.6515137.548.2090757.4533364.9519170.4769573.8605875dx7574.316972.8633169.6808263.2267353.3513741.528.3876714.41285.08E-15-14.4128-28.2292-40.2302-49.8414-57.8083-64.9519-70.4769-73.8606-75-73.8606-70.4769-64.9519-57.4533-48.2091-37.5-
38、25.6515-13.0236-1.4E-1413.0236125.6515137.548.2090757.4533364.9519170.4769573.8605875dy0-13.1041-26.5201-40.2302-53.0535-63.5817-71.8801-77.9945-81.739-83-81.739-77.5591-69.6808-59.3987-48.5069-37.5-25.6515-13.0236-9.2E-1513.0236125.6515137.548.2090757.4533364.9519170.4769573.860587573.8605870.47695
39、64.9519157.4533348.2090737.525.6515113.023611.84E-14Xn09.63111119.6796730.2302440.1977848.260854.559659.2006462.042896362.0428958.7652252.3603144.0778335.6511627.518.811119.550656.74E-15-9.55065-18.8111-27.5-35.3533-42.1324-47.6314-51.6831-54.1644-55-54.1644-51.6831-47.6314-42.1324-35.3533-27.5-18.8
40、111-9.550654.9E-15Yn5554.6207554.0694652.3603147.9058540.4956231.521.5472710.939843.86E-15-10.9398-21.3888-30.2302-36.9857-42.4874-47.6314-51.6831-54.1644-55-54.1644-51.6831-47.6314-42.1324-35.3533-27.5-18.8111-9.55065-1E-149.5506518.8111127.535.3533242.1324447.631451.6830954.1644355Xw016.5770433.36
41、04850.2302465.9092878.9025889.2006296.78834101.4352103101.435296.3529287.0013374.7196161.3626647.532.4919116.496581.16E-14-16.4966-32.4919-47.5-61.0648-72.7742-82.2724-89.2708-93.5567-95-93.5567-89.2708-82.2724-72.7742-61.0648-47.5-32.4919-16.4966-4.9E-15Yw9594.0130691.6571787.0013378.5476266.207125
42、1.535.2280717.885766.31E-15-17.8858-35.0696-50.2302-62.6972-73.1292-82.2724-89.2708-93.5567-95-93.5567-89.2708-82.2724-72.7742-61.0648-47.5-32.4919-16.4966-1.7E-1416.4965832.4919147.561.0648272.7742282.2724189.270893.55674955.1.4.2 冷镦钉帽机构的运动分析根据 excel 表格做出的冷镦钉帽机构的设计数据，可以做出在运动过程中，镦头的位移曲线如图20 所示，速度曲线如
43、图21 所示，加-.可修编 .-速度曲线如图 22 所示。图 20 冷镦钉帽机构的位移曲线图 21冷镦钉帽的速度曲线-.可修编 .-图 22冷镦钉帽机构的加速度曲线通过 VB 软件对压紧机构进行数据分析， 如图 23 所示。 由分析结果可以看出在整个运动过程中，最大压力角为12.282。由压力角和传动角互余可以知道在整个运动过程中，最小传动角为77.718，也就说，该方案设计的传力效果非常好！-.可修编 .-图 23VB 软件对冷镦钉帽机构运动参数压力角的分析结果5.1.5 出钉机构的设计5.1.5.1 出钉机构的基本尺寸设计出钉机构由不完全齿轮（如图 24）和旋转出钉盘（如图 25）构成，旋
44、转出钉盘的尺寸按照预想机器大小， 并结合实际运动和加工情况给出，出钉盘每秒钟转动1 圈，所以在上面设计6 个圆弧槽，来配合压紧机构压紧以及短暂存放钉子， 为了保证压紧效果，槽的尺寸按照制钉的最小直径来设计，要求最小直径为1.6mm，所以设计槽直径为1.5mm.再根据铁钉长度 X 围， 设计一个合适的出钉盘厚度我们取 8mm。对于出钉，我们应配合机器的整体运动，采用间歇运动机构，与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构结构简单，主动轮转动一周时，其从动轮的停歇次数、每次停歇的时间和每次转动的角度等变化的 X 围大， 因而设计灵活。 我们的出钉机构拟采用外啮合不完全齿轮传动，根据间歇次数，不完全齿轮
45、的从动轮需要6 个锁止弧，我们设计主动轮齿数1， 先根据标准齿轮进行设计， 选取模数为 m=2；根据国标，取分度圆压力角为标准值，=20。；根据正常齿制标准，ha*=1(齿顶高系数)，c*=0.25。我们设计总齿数为：主动轮齿数：Z1=12,;从动轮齿数：Z2=24.确定了基本参数 z、m、ha*及 c*的值，其主要尺寸及齿廓形状就完全确定了，计算过程如下：-.可修编 .-图 24 不完全齿轮的设计尺寸图图 25 出钉机构的设计尺寸表 8渐开线标准直齿圆柱齿轮几何尺寸公式表-.可修编 .-名称分度圆直径基圆直径齿顶高齿根高齿顶圆直径计算公式主动轮 d1=m*z1=24，从动轮 d2=m*z2=
46、48db1=m*z1*cos=22.6，db2=m*z2*cos=45.1主动轮 ha=ha*m=2，从动轮 ha=ha*m=2主动轮 hf=(ha*+c*)*m=2.5，从动轮 hf=(ha*+c*)*m=2.5主动轮 da1=d1+2ha=m(z1+2ha*)=28从动轮 da2=d2+2ha=m(z2+2ha*)=52主动轮 df1=d1-2hf=m(z1-2ha*-2c*)=19从动轮 df2=d2-2hf=m(z2-2ha*-2c*)=43主动轮=从动轮：p=*m=2主动轮=从动轮：s= *m=主动轮=从动轮：pb=*m*cos=1.9a= m(z2+z1)=36齿根圆直径分度圆齿距
47、分度圆齿厚基圆齿距中心距根据标准齿轮设计之后，按照制钉机设计要求，将其改造成不完全齿轮，首先，主动轮齿数 z=3,从动轮则每两个齿做成一个锁止弧，剩下有两个齿与主动轮配合传动，主动轮齿数 z1，在设计时候，首末齿的齿顶高都有降低。5.1.5.2 出钉机构的运动分析如图 26 所示，出钉轮与不完全齿轮的的转角关系为：不完全齿轮转 360，出钉轮转动 60，达到间歇出钉目的。-.可修编 .-图 26 出钉轮与不完全齿轮的的转角关系图5.25.2 方案综合尺寸方案综合尺寸根据各个机构的设计尺寸，并结合加工钉子的长度，进行综合尺寸的设计，如图 27 所示。图 27 方案综合尺寸6 6 传动机构的设计传
48、动机构的设计-.可修编 .-根据所选电机的转速为 730r/min，经过一定速比的减速器，使减速器输出的转速为 360r/min，选用模数为 2 的齿轮。可直接用带轮传动到槽轮的主动拨盘和墩头凸轮的转轴， 使得槽轮的主动拨盘和墩头凸轮转速为 360r/min，达到生产要求。同样，剪断机构的曲柄、压紧机构的凸轮、冷镦钉帽的凸轮以及出钉机构的不完全齿轮转速均为 360r/min，转动方向如图 28 所示。图 28 各机构转动方向示意图下面设计如何把各个机构的运动用齿轮传动系统连接起来， 如图29 所示。-.可修编 .-图 29 整体传动机构示意图由于各机构的转速均相同，所以 z1=z2=z3,z4
49、=z5,z6=z8=z9。这样各机构之间的传动比都是 1:1。具体齿数设计：下刀具驱动的轴与槽轮驱动的轴之间距离是200mm。则d1=d2=d3=100mm，m=2 ,z=d/m。m1=m2=m3=50。出钉机构的轴向运动与其它的轴向运动垂直，z3p,、z4、z4p、z5 可以适当设计为：z3p=100,z4=100,z4p=50,z5=50。上刀具驱动轴与压紧凸轮轴之间的距离为 100mm,则 d9=100，z9=d9/m=50，z6=z8=z9=50。压紧凸轮轴与墩头凸轮轴间距是 370mm，d7=370-d9=270，z7=d7/m=135。7 7 飞轮的设计飞轮的设计飞轮应该安装在转速
50、最高的轴上， 在本方案设计中，电机的转速最高，所以讲将飞轮安装在电动机上。由已知条件可以知道最大冷镦力 3000N，最大剪断力 2500N，冷镦滑块质量 8kg，其他构件质量和转动惯量不计。并且在设计冷镦钉帽机构的凸轮时，已经得到了冷镦滑块的加速度曲线，根据F=m*a，可以得到冷镦滑块的受力 F 的曲线如图 30 所示，根据冷镦钉帽机构-.可修编 .-凸轮的运动 VB 分析知，在运动过程中，最大压力角为=12.282，取其为 13，如图31 所示，压力角为运动方向和受力方向的夹角，这推杆的受力 Ft =F/cos。由于冷镦机构凸轮的行程较小，可以将此凸轮简化为半径为 75mm 的基圆，则推杆受