螺母安装机机械原理课程设计说明书.docx

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螺母安装机机械原理课程设计说明书

机械原理课程设计报告

课题名称：

螺母安装机

专业班级：

机械设计制造及其自动化0907班

学生：

何磊

学号：

*********07

任课老师：

杨华

*******

一、小组分工及工作安排……………………………………..

二、螺母安装机功能要求及说明……………………………

三、执行机构的选型和方案设计……………………………

四、减速机构的运动设计………………………………………

五、课程设计体会和建议………………………………………

参考文献……………………………………………………………..

一．小组分工及工作安排

小组分工：

此次课程设计小组由何磊，陈立红，程枭，陈鼎四人组成。

时间安排：

一周

分工安排：

何磊，陈立红负责各个机构简图的绘制，程枭负责运动循环图的绘制，陈鼎负责设计说明书的撰写。

期间小组成员相互讨论，协调合作，在老师的知道能帮助指导下克服各种困难共同完成此次课程设计。

二．螺母安装机功能要求及说明

料筒里的螺母，经螺母推送机构传送至刚好由工件推送机构传输过来的螺栓的正上方，由自动扳手把螺母旋入螺栓，直至配装零件拧紧达到所需要求为止，然后扳手按照预定行程返回，此时即完成一个安装工作循环，以后均重复以上工作循环。

各个机构运动要求：

工件推送机构、螺母推送机构、扳手推送机构。

扳手连续旋转，当扳手下移套住螺母推送机构上的螺母后，螺母推送机构才开始退回。

气动扳手说明：

拧螺母的扳手采用已有的气动扳手。

扳手为定力矩扳手，始终在旋转，在拧紧时可以自动打滑。

设计时只需考虑扳手的上下动作。

每分钟安装10个螺母，拧紧螺母时所需要的扭矩M=5N/m。

工件输送原理：

利用单向限位块，推送时由限位块顶住工件，退回时由于反向无限位可避让工件。

三、执行机构的选型和方案设计

1.扳手推送机构

根据设计要求对气动扳手的运动规律进行分析，同时考虑到螺母安装的时间限制可以知道扳手做无间歇往复运动。

能够实现往复运动的机构有凸轮机构、连杆机构、齿轮齿条机构、螺旋机构以及其它各种组合机构。

（1）凸轮机构

凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便是一种看似很合理的设计。

一般凸轮为主动件，作连续回转运动，从动件的运动规律可以由运动循环图得出。

但是，由于主从动件之间为点、线接触，易磨损，适用于运动规律复杂、传力不大的场合。

所以，舍弃凸轮设计。

（2）齿轮机构

齿轮传动是应用最为广泛的一种传动形式，与其它传动相比，具有效率高、寿命长、工作可靠、结构紧凑、速度范围广、传递的功率大、能保证恒定传动比。

缺点是制造及安装精度要求高，成本高，不适于两轴中心距过大的传动。

而我们经过计算，根据传动要求设计的齿轮过大，不符合要求，故舍弃齿轮设计。

（3）连杆机构

在曲柄滑块机构中，当曲柄整周回转时，滑块往复运动，对心曲柄滑块机构的滑块最大行程为曲柄长度的两倍，若增加曲柄长度，可以增大行程。

偏置的曲柄滑块机构具有急回运动特性，当曲柄长度或偏距加大时，急回特性显著，而连杆长度减小时，急回特性减缓。

经过我们小组的设计与计算，由于扳手做无间歇往复运动，考虑到设计的合理与简洁，我们使用对心曲柄滑块机构。

又根据设计说明扳手连续旋转，当扳手下移套住螺母推送机构上的螺母后，螺母推送机构才开始退回。

然而，扳手为定力矩扳手，始终在旋转，在拧紧时可以自动打滑。

设计时只需考虑扳手的上下动作。

故将曲柄定为40mm，连杆为100mm。

校核时，机构最小传动角为66°，符合最小传动角要大于40°-50°的要求。

从上面各种往复运动机构优缺点的分析及应用的范围，我们小组最终决定使用连杆机构中的曲柄滑块机构实现气动扳手的运动，如图3所示。

图3

2.工件推送机构

由工件推送要求的限制，推送机构要进行无间歇往复运动，而能够实现往复运动的机构很多，比如：

连杆机构、齿轮齿条机构、螺旋机构以及其它各种组合机构。

第一种送进机曲柄-摆杆-滑块机构如图1，可以实现工件的连续送进与返回，但是此种机构的位置会使整个螺母安装机过于庞大，传动机构过于复杂。

我小组考虑到设计方便简介等要求，决定使用对心曲柄滑块机构作为动力机构，如图2。

经过我们小组的计算与设计得出，图2中机构的最小传动角为66°，符合要求，并且机构结构简单，设计简便，加工成本低。

故设计机构最后决定为对心曲柄滑块机构，如图2。

图1

图2

3.螺母推送机构

根据设计要求螺母推送机构将做有间歇的往复运动。

能够实现间歇移动的机构有凸轮机构、棘轮机构、连杆机构、齿轮机构等及它们的组合机构。

而停歇方式又有单侧停歇、双侧停歇之分，经讨论我组选用双侧停歇的螺母推送机构。

同时考虑到对机构的掌握和学习情况，我小组最后决定使用凸轮连杆机构。

在我们设计的机构中包括凸轮和连杆机构所组成，凸轮作为主动件驱动与滚子相连的推杆，在一个行程中完成螺母的送进，推杆的停歇与退回等动作。

在远休和近休时凸轮轮廓是一段圆弧，反映到滚子带动的滑块上，则滑块在极限位置停歇，同时回程后停歇，从而实现双侧停歇的间歇往复运动。

但由于螺母推送器的推程在150mm到300mm，经计算要使用的凸轮过大，不合要求，因此需要行程放大机构。

常见的调节方式有：

杠杆调节、螺旋调节、偏心调节等。

设计时，我们小组取推程为150mm，经过我小组设计与计算，我们得出两杆长分别为a=40mm，b=334mm，然后由作图得出连杆摆角为26°，校核最小传动角为78°。

再根据摆角26°，设计的基圆半径20mm和滚子杆长55mm得到推程24.2mm。

又根据一分钟内拧10个螺母的要求，我们小组设计了凸轮的运动，凸轮的推程运动角是101°，远休止角60°，回程运动角为101°，近休止角98°，故运动循环图如图4。

在校核凸轮的最大压力角为44°，符合设计要求，而同时考虑到设计简便，制造容易等因素决定采用如图5所示的杠杆-凸轮放大行程机构。

图4

图5

四、减速机构的运动设计

减速机构如图6：

减速机构设计要求：

齿轮齿数约为20，又要大于17，模数m=2.5~5mm,单级传动比小于等于8,带轮直径>=80mm,10个螺母/min，紧螺母时所需要的扭矩M=5N/m

电机转速：

960r/min

带轮传动比：

4

与带轮连接的齿轮1传动比：

n3/n4=4

齿轮2传动比：

n5/n6=6

五、课程设计体会和建议

谈到课程设计，可以说是有苦有得，尤其是在最后看着图一张张完成，看着我们设计的机构慢慢成型，那心中的喜悦，远远胜过我这几天所经受的疲惫。

起初，看到老师出的题目可以说不知从何下手，从一起的讨论，到方案的分析，我们不断发现问题，并总是讨论，想方设法解决，有事觉得想要放弃那种方法，可是看着别的组渐渐成型的机构，我最终定下心来解决问题。

直到问题得以解决,看着一次又一次的修改，觉得每个组员都辛苦了，大家每个人都不间断的完成各项任务，一次又一次的研究机构和画图。

从机械原理到工程图学，翻着各种书，不断运算，从这些过程中，才明白其实每个精美设计的背后都是需要很复杂的思考与推敲。

尽管我们的设计不是最合理的，不是最经济的，不是最精美的。

但是它的产生丝毫不松懈。

学习的过程就是独立思考，通过这次的设计，各种学习过程中存在的问题显露无疑。

只有不断的学习不断的补充才能不断的进步。

在这次过程中，我再次深刻的学习了曲柄滑块机构，凸轮机构，机械传动，放大机构的设计。

很珍惜这样的机会，我认为这是我更真实的学习过程，是课程学习很有必要的过程，我会经过这次设计，更加深度地研究机械原理的设计，让自己设计出更经济的机构。

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