机械原理课程设计题目名称自动制钉机专业班级15 机制（专升本）学生姓名刘备学号指导教师诸葛亮机械与电子工程系二○一六年六月十六日目录一、机械原理课程设计任务书.........................................................................3..二、设计内容....................................................................................................4...1.根据工艺动作要求拟定运动示意图..............................................................4.. 2．各机构的选型设计.......................................................................................5..2.1 选型设计...............................................................................................5...2.2 自动制钉机的功能分解........................................................................6..2.3 系统运动转换功能图............................................................................9..3.方案的比较.....................................................................................................9...4.执行机构设计过程........................................................................................1..24.1.连杆机构.............................................................................................1..3.4.2 夹紧凸轮.............................................................................................1..3.4.3 冷挤（切断）凸轮..............................................................................1..34.4 齿轮的选择..........................................................................................1..44.5 槽轮半径的选择..................................................................................1..44.6 电动机的选择....................................................................................1..45.运动方案选择...............................................................................................1..5.6.运动循环图.................................................................................................1..6. 总结..................................................................................................................1..7. 参考文献..........................................................................................................1..8.一、机械原理课程设计任务书专业15 机制（升本）学号XXXXXXXXXX姓名刘备设计题目：自动制钉机的设计一、设计题目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）冷镦钉帽，在此前夹紧钢丝。

3）冷挤钉尖。

4）剪断钢丝。

二、原始数据及设计要求：1）铁钉直径Φ1.6 —Φ3.4mm。

2）铁钉长度25—80mm。

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，噪声尽量减小三、设计任务1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行送丝校直机构、冷镦钉帽机构、冷挤钉尖机构、剪断钢丝机构的选型。

3）机械运动方案的评价和选择。

4）按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。

5）设计飞轮和确定电动机型号。

6）画出机械运动方案简图。

7）按蚌埠学院相关格式要求编写设计说明书二、设计内容1.根据工艺动作要求拟定运动示意图送丝校直机构（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。

剪断钢丝机构（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，只是起始状态和装配位置不同。

图3 所示为该方案的运动示意图。

2．各机构的选型设计2.1 选型设计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）送丝校直机构：并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。

2）冷镦钉帽：在此前夹紧钢丝。

3）冷挤钉尖4）剪断钢丝图1.2（a）和1.2（b）分别为冷镦钉帽和冷挤钉尖的工作原理图：图 1.2（a）图1.2（b）2.2 自动制钉机的功能分解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送丝校直槽轮的间隙运动夹紧凸轮直杆机构的循环运动自动制钉剪断曲柄滑块机构的往复运动机的功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图（1）金属卷料校直，送料功能采用槽轮机构进行送料。

当销轮连续转动一周时，槽轮转动1/4 周（其送料长度为1/4 槽轮周长）；槽轮送料时钢丝通过视图左边的滚子进行自动校直。

图1.4（2）工件夹紧功能采用凸轮机构进行夹紧。

其机构简图如图 1.5 所示，通过推杆的往复运动实现钢丝的夹紧和放松，夹紧杆的来回运动则由凸轮的连续转动来实现。

图1.5(3)工件冷镦功能采用曲柄滑块机构对钢丝进行冷镦。

其机构简图如图 1.6 所示,连杆与齿轮相连，齿轮转动时带动滑块来回往复运动，从而对钢丝进行冷镦。

图1.6（4）工件冷挤——切断功能采用凸轮机构。

其机构简图如图 1.7 所示。

其工件原理和夹紧装置相似。

图1.72.3 系统运动转换功能图根据执行构件的运动形式，绘制机械系统运动转换功能图如下图所示送料槽轮的间歇转动运动分支电机减速冷挤杆的往复移动压紧杆的往复移动冷镦镦头的往复移动图1.113.方案的比较方案一、如图 1.8 所示冷挤（切断）机构——曲柄滑块机构9图１.８点评：本方案能够实现自动制钉机的４个主要动作，但冷镦机构的力要比较大，而对心曲柄滑块没有急回运动，故而会影响机器效率。

另一个较大的缺陷是传递运动较为困难。

方案二、如图１.9 所示送料机构——槽轮机构夹紧机构——凸轮连杆机构冷镦机构——曲柄滑块机构冷挤（切断）机构——曲柄滑块机构图1.9点评：此方案与方案一相似，主要运动机构与方案一致。

与方案一相比，此方案优点在于夹紧，冷镦，冷挤三大运动连接在一起，槽轮通过一个齿轮就可传递运动，即传递运动方便。

但是冷挤上下都要进行，上面的运动不好传递。

方案三、如图１.10 所示送料机构——槽轮机构夹紧机构——凸轮连杆机构冷镦机构——曲柄滑块机构冷挤机构——凸轮连杆机构图1.10(a)主视图向图1.10(b)俯视图点评:本方案较前二个方案有较大不同。

四大运动中，夹紧，冷镦，冷挤都在水平面内进行。

通过锥齿轮，将电机的转动传递给夹紧，冷镦，冷挤做运动。

另一个槽轮送料机构只需通过齿轮就可将运动传达。

4.执行机构设计过程4.1.连杆机构冷镦过程中，采用了曲柄滑块机构。

根据要求, 其移动、摆动的行程为25mm。

因为冷镦过程的时间要根据送料，夹紧等过程来分配，故应采取偏置的曲柄滑块。

根据图 1.11 所示，可推算出曲柄滑块来回运动时间，从而可以算出行程速比系数K。

K=t1:t2，K=1.4。

180K(K11)，所以θ=30 度。

取e=5mm，确定A点。

此机构的最大压力角为33 度,满足实际要求。

故 A 点可取量取AC1=31.87,AC2=8.34，AB+BC=AC1 ，BC-AB=AC2 。

由AC1 与AC2 的距离可求出曲柄AB 与连杆BC 的长度。