机械原理课程设计说明书题目:自动制钉机学生姓名: 王涛学号: 2011701267 专业: 机械设计制造及其自动化指导老师: 房菲成绩:工程系目录１.设计任务书 (3)1.1功能要求 (3)1.2原始数据及设计要求 (3)1.3设计任务 (3)1.4提示 (4)2.自动制钉机设计方案 (4)2.1四种自动制钉机设计运动方案 (5)2.2四种方案比较 (8)3.自动制钉机设计方案的拟定及运动循环图 (9)4.自动制钉机各机构的分析及尺寸计算 (11)4.1间歇送料传动机构 (11)4.2夹紧机构 (12)4.3冷挤钉尖机构 (13)4.4剪断机构 (13)4.5冷镦钉帽机构 (14)4.6齿轮的选择 (14)5.自动制钉机电动机和飞轮的选择 (15)5.1电动机和飞轮的选择 (15)6.总结 (16)1.设计任务书自动制钉机的设计1.1功能要求自动制钉机是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝加工为木工用大小型号不同的铁钉。
1.2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）要求所设计的结构紧凑、传动性能良好、噪声尽量减小。
1.3设计任务（1）执行机构选型与设计构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出云顶方案的草图，经过对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比较好的方案进行详细设计，该机构最好具有急回特性；（2）对选择的方案画图机构运动循环图；（3）对传动系统进行设计；（4）对选择的方案进行尺寸计算；（5）绘制机械运动方案示意图；（6）完成设计计算说明书；1.4提示（1）自动制钉机的主要功能有校直钢丝并按节拍要求间歇地输送要装夹工件、冷镦钉帽、冷挤钉尖、剪断钢丝；（2）送丝校直机构，要求使送丝与校直动作合二为一来考虑机构型式，同时应附夹紧机构，在送丝时放松，其余时间夹紧。
送丝校直机构可考虑采用间歇运动机构带动摆动爪，摆动爪夹紧钢丝并送丝校直。
夹紧机构利用联动关系开合；（3）冷镦钉帽机构，可以采用移动或摆动式冲压机构，一般可用平面六杆机构或四杆机构，其移动、摆动的行程在25mm左右为宜。
为了减小电动机容量和机械速度波动可加装飞轮；（4）冷挤和剪断机构在性能要求上与冷镦机构相同，因此采用机构也十分类似；（5）由于机构较多，相互动作协调十分重要，尽量考虑将各执行机构的原动件固连在一个主轴上。
2.自动制钉机设计方案2.1四种自动制钉机设计运动方案方案1：此方案采用由电动机带动内4槽轮运动，可以实现自动制钉机的4个主要动作。
在这个方案中，我们采用槽轮机构产生间歇运动，带动摩擦轮传送钢丝。
然后通过加紧机构加紧，切钉机构和冷镦机构同时运动，结构简单，易于自动化生产。
结构简图如下:方案2：此方案采用由电动机带动内6槽轮运动实现转盘的间歇运动以实现钢丝的间歇传动,并通过摩擦轮初步校直。
在这个方案中，我们采用槽轮机构，产生间歇运动，带动摩擦轮传送钢丝。
然后通过夹紧机构夹紧，切断机构和冷镦钉帽机构在同一平面内协调工作。
另外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。
结构简图如下:向方案3：此方案采用电动机带动涡轮，由涡轮进行全部传递。
由涡轮传动到齿轮，再由齿轮带动不完全齿轮以完成间歇性传动，并通过摩擦轮进行校直。
传送机构，切断机构，冷镦机构，加紧机构都在一个水平面内，通过齿轮就可以实行传动。
结构简图如下：2.2 三种方案比较3.自动制钉机设计方案的拟定通过对比各种方案的优缺点，最终确定方案2为最终自动制钉机的设计方案。
向运动循环图将机械在一个工作循环中各执行构件各行程区段的起始时间和先后顺序按比例绘制在直线坐标上。
4.自动制钉机各机构的分析及尺寸计算4.1间歇送料传动机构槽轮机构能产生间歇运动，使送丝动作有停顿。
送丝后停顿，进行夹紧，挤钉，切断等动作。
等一些列动作完成后，再进行送丝。
槽轮机构带动齿轮，调配齿轮传动比可调整摩擦轮转速，并带动摩擦轮转动。
摩擦轮校直钢丝，并传送出去。
单销拨盘转过一周所用时间为t1=2π/ω1则圆盘转过的角度为1/4整圆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×sinφ=Lsin（π/Z）s=L×cosφ=Lcos（π/Z）h>=s-(L-R-r)d1<=2(L-s)d2<2(L-R-r)本机构制造铁钉长为70mm，冷镦时会挤压一些钢丝，故每次送料为75mm。
即槽轮1/4弧长为75mm。
所以L=360/2Π，取L=50R=35.35s=35.35r约为R/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=3~5mm,取b=3锁止弧半径r0=R-r-b=26.354.2夹紧机构在0~60°夹紧机构处于近休状态，保证送丝顺利进行。
60°~120°推动摆抓等速移动夹紧钢丝。
120°~300°凸轮远休，摆抓始终夹紧钢丝，进行冷镦、挤压和剪断工序。
300 ° ~360°凸轮等加速回程，回到近休状态。
4.3挤钉尖机构冷挤机构采用和剪断机构一样的槽轮凸轮无偏心椭圆机构。
凸轮转动，带动推杆使其到达最高点时挤压钢丝，在杆尖安装特殊形状的模具挤压出钉尖的形状。
冷挤和冷镦可以通过调节初始位置使其同步进行，提高生产效率4.4剪断机构剪断机构采用和冷挤机构一样的槽轮凸轮无偏心椭圆机构。
凸轮转动，带动推杆使其到达最高点时挤压钢丝，在杆尖安装特殊形状的模具挤压出钉尖的形状。
冷挤和冷镦可以通过调节初始位置使其同步进行，提高生产效率原动n=360r/min，件转速ω=6r/s，原动件角速度F=2500N剪切模剪切力假设剪切机构为理想机构则机构能量无损失曲柄供力为2500N解：速度v=ωr/1000P=Fv=F×ωr/1000=4710W/1000=4.710KW所以原动件最小功率为4.710KW4.5冷镦钉帽机构冷镦机构是采用增力机构，实现增力目的，且此机构有急回特性，提高了生产效率。
n=360r/min，转速角速度ω=6r/s，冷F=3000N镦力假设冷镦机构为理想机构则机构能量无损失则曲柄供力为3000N解：速度v=ωr/1000P=Fv=F×ωr/1000=7536W/1000=7.536KW所以原动件最小功率为7.536KW4.6 齿轮的选择由于冷镦，送料的周期相等，故齿轮4与齿轮6必须选择相同。
从电机传递到飞轮2的转速为360R/MIN，要求生产率为360R/MIN，故齿轮3与齿轮4，6规格也一样。
齿轮5是连接4与6的，所以，所有齿轮的型号都一致。
齿轮参数如表1.13所示5.自动制钉机电动机的选择与机构运动分析5.1电动机和飞轮的选择电动机的选择：本机构要求生产率为360枚/min，即与槽轮单销拨盘转速为360r/min,冷镦机构最小功率为7.536KW, 剪切机构最小功率为4.710KW。
所以选择电机的功率至少要＞12.246KW,综合转速、效率、噪声以及质量体积的考虑，我选择Y160L1-4型号的电动机，转速为1440r/min。
飞轮的选择：由于电机转速较大，需要先减速，一般采用带≯传动来减速。
飞轮1与飞轮2的半径比为R1:R2 =1:4. 如表5.11所示表56.总结这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。
在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的可能不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧, 而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为我们的出发点都是一致的。
经过这次课程设计我们学到了很多课本上没有的东西，它对我们今后的生活和工作都有很大的帮助，所以，这次的课程设计不仅仅有汗水和艰辛，更的是苦后的甘甜。