课程设计资料袋学院（系、部）—年第 2 学期课程名称机械原理课程设计指引教师职称学生姓名专业班级学号题目螺钉头冷镦机成绩起止日期年 6 月 7 日-- 年 6 月 13 日目录清单课程设计任务书—年第 2 学期学院（系、部）专业班级课程名称：机械原理设计题目：螺钉头冷镦机完毕期限：自年 6 月7 日至年6月21 日指引教师（签字）：年 6 月20 日系（教研室）主任（签字）：年 6 月20 日机械原理课程设计设计阐明书螺钉头冷镦机起止日期：年___6 月7 日至年 6 月14 日学生姓名班级学号成绩指引教师(签字)机械工程学院（部）6月20 日目录一、螺钉头冷镦机功能及设计规定 (5)二、工作原理和工艺动作分解 (5)三、依照工艺动作顺序和协调规定拟定运动循环图 (6)四、执行机构选型 (7)五、传动机构选取与比较 (11)六、运动方案选取和评估 (11)七、机械运动系统速比和变速机构 (12)八、机械运动方案简图 (12)九、机械传动系统和执行机构尺寸 (12)十、方案评价................................................ 错误!未定义书签。

一、螺钉头冷镦机功能及设计规定1.设计题目采用冷镦办法将螺钉头镦出，可以大大减少加工时间和简介所节约材料。

冷镦螺钉头重要完毕如下动作：（1）自动间歇送料（2）截料并运料（3）顶镦并终镦（4）顶料2.设计规定2.1原始数据及设计规定（1）每分钟冷镦螺钉头120只（2）螺钉杆直径D为2-4毫米，长度L为6-32毫米（3）毛坯料最大长度为49毫米，最小长度为12毫米（4）冷镦行程为56毫米2.2设计方案提示（1）自动间歇送料采用槽轮机构、凸轮机构间歇运动机构等（2）将坯料转动切割可采用凸轮机构推动进刀（3）将坯料用冲压机构在冲模内进行顶镦和终镦，冲压机构可采用平面四连杆或六连杆机构（4）顶料，采用平面连杆机构等二、工作原理和工艺动作分解1.工艺动作拟定依照题目分析可知，螺钉头冷镦机重要完毕如下几种工艺动作：⑴送料:将一定长度毛坯料送入执行机构中，并且具备间歇性。

⑵截料:将一定长度毛坯料截断，且要迅速截断并退出。

⑶夹紧:将截取下来毛坯料夹住，以便接下来将要进行冷镦，又要便于工件卸载。

⑷冷镦：在一定力冲压下将螺钉头部镦出，冷镦机构需要具备急回特性。

2.机构设计与比较依照机械使用规定、工艺性能、构造规定、空间位置和总传动比等条件选取传动系统类型，并拟定从原动机到工作机之间传动系统方案和总体布置。

设计该机械系统在运营过程中没有调速规定，故只需采用齿轮轮系构造进行降速到预期规定，即定传动比传动系统(对于执行机构机构或执行构件在某以拟定速度下工作机械，其传动系统只需固定传动比即可)。

在各个传动机构中，需要依照不同规定来选取不同传动办法。

①送料机构在送料机构中，必要保证间歇性送料，又要使其操作简朴化。

而送料机构重要有槽轮式、凸轮式、棘轮式，不完全齿轮式等间歇运动机构。

在这里我选取是4槽式槽轮机构，其构造简朴计算以便，更便于操作。

②夹紧机构夹紧机构重要用来夹紧剪切下来某些，以以便下面将要进行冷镦，并在冷镦结束后，将冷镦好工件推出夹具。

因此设计夹具时，必要保证其既要具备夹紧功能，又要使工件容易脱离夹具。

因此我设计为一种轮盘上开几种小孔便于工件夹持，又是其不会夹得太紧，而使工件不会脱离。

③冷镦机构冷镦机构需要有急回特性，因此选取曲柄滑块机构。

④剪切机构剪切机构需要迅速切断，并迅速退出。

这些机构重要是凸轮，而我选取是圆盘式凸轮，其架构简朴，计算也较为简朴。

三、依照工艺动作顺序和协调规定拟定运动循环图1.依照各机构执行先后循序，分别对送料、剪切、夹紧、冷镦四个机构单独分析，得到四个机构循环示意图如下：夹紧机构静止旋转90 º，与冷镦机构对齐静止冷镦机构静止预镦终镦表1 运动循环表2.设向上，向右，顺时针为正，则运动循环图如下：图1 运动循环图四、执行机构选型依照各个机构特性与功能不同，需要有不同执行机构来实现。

如下表格即为各个机构可以选用执行机构，通过比较不同机构之间合理性来拟定最后方案。

表2 执行机构形态学矩阵1.送料机构比较：⑴棘轮机构原理及长处:棘轮机构积极件为摇杆，这里想到要用棘轮机构，也正是由于它用到摇杆，那么会有曲柄连杆去带动它，而背面剪切和夹紧机构可以共用一种曲柄，使整体机构简朴化，并且加工以便。

但其设计业比较复杂。

⑵凸轮机构图2凸轮式送料机构依照凸轮间歇性可以将原料送入指定位置，但要设计出指定轮廓线，送料机构 棘轮机构 凸轮机构 槽轮机构 不完全齿轮机构剪切机构 凸轮机构 平面四杆机构夹紧机构 曲柄滑块自锁机构 有孔圆盘式机构冷镦机构曲柄滑块机构 凸轮机构比较为麻烦。

⑶不完全齿轮机构用一种完全齿轮和一种不完全齿轮，完全齿轮在电动机驱动下匀速转动，当不完全齿轮轮齿与完全齿轮啮合时，不完全齿轮带动履带轮转动，进行送料，转动过弧长，即为送料长度。

当不完全齿轮不进行啮合时，毛坯料不动，可在这段时间内进行剪切和冷镦。

不完全齿轮机构简朴，制造容易，工作可靠，并且设计时从动轮运动时间和静止时间比例可在较大范畴内变化。

图3不完全齿轮机构⑷槽轮机构槽轮机构与不完全齿轮原理同样，是通过用积极轮圆销带动槽轮转动，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种径向槽时，又重复上述运动。

槽轮机构要控制槽轮运动时间和静止时间，是依照槽轮上槽数来定。

在外槽轮机构中，当积极拨盘回转一周时，槽轮运动时间td 与积极拨盘一周总时间之比，为槽轮机构运动系数，用k表达，且k=td/t=1/2－1/Z,这里z就是槽轮上槽数。

槽轮机构构造简朴，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比例可调范畴没有不完全齿轮那么大。

图4 槽轮式送料机构综合上述可得，槽轮机构比其她机构其构造、设计都较简朴，操作也比较以便，因此最后方案为草轮式送料机构。

2.剪切机构比较⑴凸轮机构此机构运用凸轮往复式运动，对工件从接触到剪切再到离开，这些过程都很简洁迅速，对于需要迅速完毕动作有很大效果。

图5 凸轮式剪切机构⑵平面四杆机构平面四杆机构具备构造简朴，计算以便，设计容易特点，在工程上得到广泛应用。

但在截取毛坯料时会有滞留性，会使流程得到滞留，从而影响工件精度。

综合上述可得，在选用剪切机构式最佳选取凸轮式剪切机构。

3.夹紧机构比较⑴曲柄滑块自锁机构运用曲柄滑块自锁性质可以将毛坯夹紧，但在自锁过程中会对工件进行挤压，使工件表面受损，影响工件精度，因此不适合做夹紧机构。

图6 曲柄滑块自锁机构⑵有孔圆盘式机构这个机构是由圆盘，并在圆盘边沿上钻几种与工件直径相近小孔所形成机构，它可以使毛坯工件插入圆盘，比可以随着圆盘继续旋转，从而达到夹紧并使工件直接转到预定位置目。

这个机构构造简朴，计算以便，操作容易。

并且在镦完后可以很便捷将工件卸载掉。

图7 有孔圆盘夹紧机构4.冷镦机构比较⑴凸轮机构凸轮式机构具备间歇性功能，但却法实现冷镦机构所需急回特性，因此此机构在这里不可以使用。

⑵曲柄滑块机构简朴偏心轮曲柄滑块机构，使构具备急回特性，滑块可以在水平或垂直方向上往复运动。

既具备冷镦时所需力，又可以具备急回功能，大大提高了工作效率。

图8 曲柄滑块冷镦机构综合上述可得，选用曲柄滑块机构为冷镦机构，选用有孔式圆盘机构为夹紧机构。

五、传动机构选取与比较表3 惯用传动机构带传动具备传动平稳、噪声低、清洁（无需润滑）特点，具备缓冲减振和过载保护作用，并且维修以便。

与链传动和齿轮传动相比，带传动强度较低以及疲劳寿命较短齿轮传动效率高、传动比稳定、工作可靠、寿命长、构造紧凑、比带、链传动所需空间尺寸小涡轮蜗杆传动传动比大，体积小，单头有能自锁，不用另加制动装置就能停在任意位置，但是它效率太低在选取传动机构时，要综合考虑每个执行机构间配合，并注意各个机构运营环境，合理安排好每个机构、机构与机构间传动方案，能更好使整台机器有效地工作，提高工作效率。

下面为我传动方案，其中包具有圆柱形齿轮、带轮、锥齿轮、直动滑块从动件盘形凸轮、槽轮、摩擦轮等，各个传动机构组合在一起，使得各机构可以由一台电动机带动，并且使各机构紧密相连，一起运作，更便于控制。

图9 运动方案简图六、运动方案选取和评估依照表2执行机构形态学矩阵可知，运动方案可以有诸各种，但综合考虑得出运动方案为：送料机构:槽轮式送料机构剪切机构:凸轮式剪切机构夹紧机构:有孔圆盘式机构冷镦机构:曲柄滑块机构七、机械运动系统速比和变速机构依照题目规定和电动机型号，咱们可采用Y132S—6，其功率为N=3000W，转速n=960r/min。

由电动机转速960r/min与螺钉头生产速度120只/min可知，机器总传动比为：i=960/120=8即电动机转8圈就生产1个螺钉。

八、机械运动方案简图图10 运动方案简图电动机上直接连接齿轮1，齿轮1与齿轮2啮合，齿轮2与齿轮3啮合，由齿轮3带动槽轮转动，槽轮上连接一种带轮1带动摩擦轮运转，开始向右送料。

齿轮1也与齿轮4啮合，齿轮4上安装一种锥齿轮1，锥齿轮1与锥齿轮2啮合，锥齿轮2与锥齿轮2′同轴，锥齿轮2′与锥齿轮3啮合，锥齿轮2带动凸轮，凸轮运转推动刀具向下运动切割工件。

齿轮4又与齿轮5啮合，齿轮5上安装带轮2带动曲柄滑块机构转动。

曲柄滑块上安装带轮3，带动夹紧机构运转。

当剪切机构将工剪断后，夹紧机构将带着毛坯顺时针旋转90°，与冷镦机构对齐。

同步，冷镦机构在带动下将会向下运动对工件开始进行冷镦。

整个机器由5个圆柱齿轮、4个锥齿轮、3个带轮、2个摩擦轮、1个槽轮、1个凸轮构成。

九、机械传动系统和执行机构尺寸1.带轮传动⑴带轮1：带轮1为非等速传动，依照其他轮系，取d1=10mm，传动比例为9:1，则d2=90mm，即D1轮转90°D2轮转10°，则带轮中心距a范畴为：70mm≤a≤100mm，取a=100mm。

⑵带轮2：带轮2为非等速传动，依照其他轮系，取d3=20mm,其传动比例可为2:1，则d4=40mm，即D3轮转2圈D4轮转1圈，则带轮中心距a取值范畴为：42mm≤a≤60mm，取a=60mm。

⑶带轮3：带轮3为非等速传动，依照其他轮系，取d5=20mm,其传动比例可为2:1，则d6=40mm，即D5轮转2圈D6轮转1圈，则带轮中心距a取值范畴为：42mm≤a≤60mm，取a=60mm。

2.齿轮传动表4 齿轮参照数据表3.凸轮设计取凸轮基圆直径为80mm，推程为20mm，且前90°时，刀具静止不动，随后在凸轮旋转180°时间里，刀具开始向下迅速移动接近工件，接着放慢速度切割工件，然后迅速退回，静止不动。