自动制钉机的原理方案设计

1、目 录1 引言 11.1 制钉机11.1.1 国外制钉机的发展现状 11.1.2 我国制钉机的发展现状 11.2 ADAMS 软件 11.3 自动制钉机工作原理及工艺过程 21.4 制钉机的设计方案提示 21.5 利用ADAMS软件仿真的基本步骤 21.6 制钉机的工作要求 31.7 自动制钉机基本概况 31.8 自动制钉机的原始数据 3 2 设计思路，方案选定 42.1 设计方案图及其特点 42.1.1 方案一，运动简图 42.1.2 方案二，运动简图 52.1.3 方案三，运动简图 62.2 方案比较，确定方案 62.3 机械运动循环图 7 3 制钉机机构的设计 83.1 送料机构的设计

2、83.1.1 选择合适的送料机构 83.1.2 机构实现 93.2 夹紧机构的设计103.2.1 夹紧机构必须考虑的因素113.2.2 夹紧机构在整个工作循环中的作用113.2.3 凸轮的工序113.2.4 相关数据的计算113.2.5 凸轮等急速运动时的位移图113.2.6 凸轮机构运动简图123.3 冷镦机构的设计123.3.1 工作方案及选定123.3.2 钢钉材料的选定及相关尺寸133.3.3 相关数据及计算133.3.4 冷镦机构运动简图133.4 切断机构的设计143.4.1 刀具位置确定143.4.2 相关数据及计算143.4.3 切断机构运动简图153.5 冷挤机构的设计153

3、.5.1 冷挤过程中的阶段性及压力变化153.5.2 相关系数及计算163.5.3 冷挤机构运动简图163.6 制钉机机构设计小结17 4 轴强度的校核184.1 低速轴的强度校核184.1.1 按弯扭合成应力校核轴的强度204.1.2 疲劳强度的校核204.2 中间轴强度的校核234.2.1 按弯扭合成应力校核轴的强度244.2.2 疲劳强度的校核24 5 轴承寿命的计算285.1 低速轴轴承寿命的计算285.2 中间轴轴承寿命的计算28 6 机构在ADAMS软件中的运动仿真296.1 冷镦机构296.2 切断机构306.3 冷挤机构32 结 论34 致 谢35 参考文献 36 1 引言11

4、 制钉机制钉机是用来制造铁钉的生产设备。制钉机又名废旧钢筋制钉机，它本着一切从废物利用节能高效，变废为宝的角度出发，一切从用户能够快速致富的角度出发，以经济实用性为主，达到了技术含量高，操作使用方便，它动力小，节约能源，性能稳定可靠。质量达到标准，该设备具有体积小，灵活移动方便，低噪声、低耗电、易安装等特点。故此该项目已成为各企业、个体、家庭、下岗职工、农民朋友快速致富投资的理想项目。1.1.1 国外制钉机的发展现状1970年到1979年，国际制钉机业飞速发展尤其是美国、德国、日本、韩国和我国台湾省等国家和地区，利用雄厚的资金和技术不断推陈出新。近年来工业发达国家在集团优势差。我国,技术含量越

5、高的制钉机产品质量越差,而质量差的产品,很难参与国际制钉机发展上速度不快，甚至有所下降。而发展中国家的制钉机产量则大幅度上伸升。1.1.2 我国制钉机的发展现状国内制钉机产品的生产工艺落后， 产品质量挡次较低。中国的全自动制钉机制造业经过多年的发展,从无到有,从弱小到强大。但总的来说,规模小的企业偏多,营业收入低,竞争,更谈不上形成品牌。据了解，美国，西欧和日本一年共消耗制钉机近20万。而作为手工产品著称的我国大陆， 出口欧、美、日本市场的制钉机只占其消耗量的l%15 %，显然是很不相称的。制钉机业较发达的韩国和台湾在几年前已达到年出口10万台以上。与我国处在同等水平的巴基斯坦和泰国制钉机出口

6、也超过我国。12 ADAMS软件ADAMS，即机械系统动力学自动分析，该软件是美国MDI公司开发的虚拟样机分析软件。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟

7、样机分析开发工具，其开放性的程序结构和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。13 自动制钉机工作原理及工艺过程 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）校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。2）冷墩钉帽，在此前需夹紧钢丝。3）冷挤钉尖。4）剪断钢丝。14 制钉机的设计方案提示 1）送丝校直机构，要求是送丝与校直动作合一来考虑机构型式。同时应附加夹紧机构，在送丝时放松，其余时间夹紧。送丝校直机构可采用间歇运动机构带动摆动爪，摆动爪压紧钢丝并送丝校直。夹紧机构利用联动关系开合。2）冷墩钉帽机构，可以采用移动

8、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、摆动的行程可在25mm左右为宜。为了减小电动机容量和机械速度波动可加飞轮。3）冷挤和剪断机构在性能要求上与冷墩机构相同，因而采用机构也十分类似。 4）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。15 利用ADAMS软件仿真的基本步骤1）模型的建立2）模型的验证3）预载分析4）动力学仿真16 制钉机的工作要求自动制钉机在无人协助下，将完成一系列制钉动作，其工作要平稳可靠，工作时噪音要尽量小，适应性广、效率高，自动化程度高。工作时，首先是将从轧钢厂运来的钢丝校直，以便下一个工序的制钉，这部分工作由校直机

9、构完成。然后就是进入输送机构，由于实际制钉时，制成的钉子不可能都一样长，所以输送机构就要具备可调输送行程的能力。1.7 自动制钉机基本概况钢钉是用途极为广泛的建筑五金制品尤其在当今的建筑行业中需要大量的钢钉作为劳动的工具，所以要高效、合理、廉价地生产出钢钉需要一套整体结构紧凑，科学合理，性能稳定，操作简单简便利的自动制钉机。自动制钉机主要采用废旧钢筋来作为原料，通过拉直，镦尖等工序来生产，我们日常生活中的所用圆钉子，具有原材料易取、广泛，投资较少等优点。1.8 自动制钉机的原始数据1.钢钉的直径1.6mm3.4mm。2.钢钉的长度25mm80mm。3.生产率360枚每分钟。4.最大冷镦力300

10、0N，最大剪断力2500N。5.冷镦块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计。2 设计思路，方案选定因为钉子的原材料是一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝或钢条，为了使我们设计的机构能够满足产品的设计要求，我们的 设计思路是：1.送丝校直：将钢丝传送的同时利用摩擦轮将弯曲的钢丝校直，并且送丝与校直动作要协调，但考虑到为配合接下来的操作过程，不能使钢丝不停的传送，所以要考虑用间歇机构，使送丝有间隙性地传递。2.冷镦钉帽：我们所看到的钉子都有钉帽，由夹紧机构夹持钢丝时，露出一段钢丝进行冷镦钉帽，可采用移动或者摆动式的冲压机构。3.冷挤钉尖：通过模具挤压出钉尖形状。4.切断钢丝：挤压完成后，剪断机构剪断

11、钢丝，可采用急回运动机构。5.夹紧机构松开，铁钉落下。6.送丝机构重新送丝，工序重复，实现自动制钉的目的。轮及皮带连接各主动件，使其有联动的效果。 机构相对较多，相互动作也比较复杂，协调就变得尤为重要，所以我们考虑用齿2.1 设计方案图及其特点2.1.1 方案一，运动简图图2-1 运动简图在这个方案中，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，挤钉尖机构，切断机构，和挤钉帽机构在同一平面内协调工作。 夹紧机构和挤钉机构我们确定用内槽凸轮，避免用弹簧或依靠重力使推杆回复，而且比较平稳，等加速运动时柔性冲击，冲击相对较小。挤钉帽机构我们采用有偏心距的曲柄滑块机构，能

12、够产生急回运动特性，从而提高生产效率。2.1.2 方案二，运动简图图2-2 运动简图这个方案中我们考虑将挤钉尖和切断的动作同时进行，可以提高效率，同时又能避免复杂的协调工作。其次，我们将方案一中的曲柄滑块机构替换为增力机构，因为我们考虑到可能对于需要较大力的挤钉帽机构，普通的曲柄滑块机构无法产生足够大的力。夹紧机构和挤钉机构我们确定用内槽凸轮，避免用弹簧或依靠重力使推杆回复，而且比较平稳，等加速运动时柔性冲击，冲击相对较小。镦钉帽机构用增力机构，因为镦钉帽需要较大的力，采用这个机构能够增大压力角。2.1.3 方案三，运动简图图2-3 运动简图在这个方案中，我们仍旧采纳了槽轮机构作为送丝机构的主

13、动件，但在槽轮机构并为直接接到摩擦轮，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。镦钉帽机构用增力机构，因为镦钉帽需要较大的力，采用这个机构能够增大压力角。切断机构采用曲柄滑块机构，能产生急回特性，但和方案一中不同，我们将切断机构放在了垂直平面，虽然这样协调较为复杂，但考虑到准确性将大大提高。2.2 方案比较，确定方案方案一最为简单紧凑，如果遇到需要很大的冷镦力的情况下，就无法完成镦钉帽的功能。方案二中将切断机构分离出来，和镦钉尖不同完成，这样可以提高切断时的稳定性和准确性。采用加力机构又能够使方案一中镦力不够的情况得以解决。方案三中吸

14、取了前两个方案的优点，同时避免了相应的缺陷。并且增加的齿轮能够通过调配齿轮，调整传动比，进而调整钉子的长度，能更好的符合设计要求。 由于钉子的长度已经选定，需要的冷镦力，用简单的曲柄滑块机构就能完成，则方案一的简单紧凑加好满足我们的设计需要。选方案一。2.3 机械运动循环图图2-4 机械运动循环图3 制钉机机构的设计3.1 送料机构的设计3.1.2 机构实现1）选择参数槽轮机构里主动盘和槽轮的中心距离L=100mm，圆销直径d=12mm，槽数Z=4。 槽数为4，那么槽轮机构的运动系数k=0.25。根据设计要求，主动轮转一周的时间为1/6秒，那么槽轮的运动时间为1/24秒，在这个时间内完成送料。

15、由于槽轮每次转过的角度都是90度，那么根据L=/d（L为毛坯料的长度，d为履带轮的直径）根据需要加工的毛坯料长度，调节履带轮的直径，就可以实现送不同长度毛坯料的要求。2）相关数据及计算3）槽轮机构运动简图图3-1 槽轮机构运动简图3.2 夹紧机构的设计3.2.1 夹紧机构必须考虑的因素1.必须适合工件形状,受力情况2.装置於工具机使用时,能够吸收震动能3.夹紧件操作要简易,工件装卸要快速4.夹紧力须足够而且不可造成工件的变形,因此夹紧位置应选择在工件坚实部位或尽量靠近支撑面5.工件表面精密光制者,须垫以软质材料,例如青铜,黄铜,橡胶,塑胶等6.夹紧后使工件与定位件,刀具间的相对位置保持正确7.

16、夹紧位置必须使操作者,工件,夹具,刀具,在使用前后的妨害减到最小8.若须夹紧机构承受切削力,应设计颚夹式的夹具,避免以摩擦力夹紧的方式夹紧9.若须同时夹紧数个工件,或所夹面积庞大时,须使夹紧之力平均10.夹紧机构应和其他构件结成一体,避免紊乱3.2.2 夹紧机构在整个工作循环中的作用压紧机构是本次设计中的关键所在，因为能否压紧钢丝就决定着下面工序能否正常进行。夹紧机构必须使工件真实夹紧，那样在冷镦过程中，工件才不会因为受到一个很大的冲击，致使工件飞出或者螺钉杆偏置移位。同时，夹紧需要一个时间过程，在夹紧期间要完成冷镦以及剪切。夹紧利用凸轮远休的一段时间来压紧钢丝，进行冷镦、冷挤和剪断。在回程时

17、，松开钢丝，使送丝机构向前送丝。3.2.3 凸轮的工序1.0° 60°夹紧机构处于近休状态，保证送丝机构向前送丝。2.60° 120°推动摆抓等速移动夹紧钢丝。3.120° 300°凸轮远休，摆抓始终夹紧钢丝，进行冷镦挤压和剪断工序。4. 300° 360°凸轮等加速回程，回到近休状态。3.2.4 相关数据的计算选定R=40mm,r=10mm,a=10mm,h=20mm则r=R-a+r=40-10+10=40mm计算得出：r1=32.91mm,r2=52.91mm3.2.5 凸轮等加速运动是时的位移图在60

18、6; 120°和300° 360°凸轮做等加速和等减速运动，根据等加速运动及等减速运动的规律，作出凸轮在这时间段的行程：图3-2 凸轮加速运动位移图3.2.6 凸轮机构运动简图图3-3 凸轮运动简图3.3 冷镦机构的设计3.3.1 工作方案及选定1.方案一冷镦机构在方案上基本都用了曲柄滑块机构，第一种就是简单的偏心曲柄滑块机构，使机构具有急速运动特性。滑块（相当于镦头）在水平方向上进行移动，完成冷镦。2.方案二结合前面第二种夹具方案，使镦头在垂直方向上工作。这种方案对机构设计要求比较高，这是将冲压机的工作原理应用到这里来。但在冷镦机中，冷镦的部分即为工作本身，而且

19、冷镦的作用力比较大，如果是垂直方向工作，那螺钉杆在必须加紧的情况下底端又必须处于离开基座的状态，这样在镦头镦粗螺钉头的时候才不会是螺钉受到一个方向力而变形。如果是设计成前面的那种圆盘式的，又对机器本身损耗很大，所以在这里，我们只选用了水平位移的曲柄滑块机构。3.3.2 钢钉材料的选定及相关尺寸1045,080M46,DIN称为：C45。 1.钢钉的材料选用45钢，45钢市GB中的叫法，JIS中称为：S45C，ASTM中称为2.45号钢为 优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做 模板,梢子,导柱等,但须热处理。3.45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62

20、）为合格。4.45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。3.3.3 相关数据及计算1.查机械手册可知，此材料抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa,许用压应力为235MPa。2.滑块的质量M=8kg。3.假设滑块的加速度为a,钢钉的截面积S=3.14*D2/4。4.由P=F/S>355MPa,则满足屈服强度。即F=1114.7N<最大冷镦力3000N,符合要求。5.极为夹角a=146.滑块的行程H=26.2mm7.行程速比系数K=1.178.经计算可以得出:AB=12mm,BC=45mm3.3.4 冷镦机构运动简图图3-4 冷镦机构运动简图3.4 切断机构的设计切断机构我们在这

21、里只选用了曲柄滑块机构，主要是机构建档，且同样能达到间歇间断材料的目的。当履带停止送料，加工材料在夹紧的状态下，完成冷镦，这时滑块正好移到加工材料的位置，同时完成剪切。然后再曲柄和连杆的带动下，滑块退回。在退回和再次到达加工材料位置这个过程中，机构完成了送料和预镦的过程。这个机构就是利用滑块的往返时间达到控制间歇剪裁的时间。3.4.1 刀具位置确定1.在滑块的正上方，是固定的刀具。总的配合起来就是一个固定的上刀刃和一个移动的下刀刃完成总的剪切。2.选择固定上刀刃的目的首先，是对加工材料起到定位和矫直的作用，材料在履带的传送下是稍微与上刀刃接触的，这样，通过这个固定的上刀刃和基座上的凹槽，就能使

22、加工材料在一条直线上，以便与冷镦的准确完成。再者，如果单用一个下面这个刀具对加工材料进行剪裁的话，那么加工材料在垂直平面上将受到一个很大的剪力。加工材料仅仅是一个细杆圆柱，那样剪切完后，材料要变性弯曲，这对后面工序的正常进行要造成很大的影响。比如说，弯曲后顶料顶不上，或者是螺钉杆再通过夹具的时候卡住了过不去。3.4.2 相关数据及计算1.最大切断力F=2500N2.切断钢丝，道具从接触钢丝到彻底剪断钢丝的行程H=D=2mm3.切断机构采用曲柄滑块机构，曲柄周转，使滑块向下移动，产生较大的冲击力剪断钢丝。由于剪断和冷挤位于钢丝的同一部位，为了避免两机构在运动时产生碰撞，故分别将他们安装在空间中相

23、垂直的两个平面上。4. AB=20mm,BC=40mm5.极位夹角a=06.偏距e=07.行程速比系数：K=18.滑块的最大行程H=40mm3.4.3 切断机构运动简图图3-5 切断机构运动简图3.5 冷挤机构的设计冷挤机构也采用和冷镦机构一样的滑块连杆机构。连杆推动滑块，使其到达最低点时挤压钢丝，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。由于本课题钉子选用的材料是45号钢，查机械手册可知：45号钢的含碳量为0.45%。挤压力达到2160N时，可实现钢丝的挤压比1.243.0。3.5.1 冷挤过程中的阶段性及压力变化在冷挤过程中，挤压力

24、随压力机的行程而变化，所以要确定冷挤压力。定挤压凸模上所承受的单位压力P，作为设计模具的重要依据；确定变形压力P，作为选择设备的依据。由于冷挤压力很大，确定挤压力是非常重要的。冷挤压力与行程关系一般可以分为三个阶段：1.第一阶段（镦粗与充满阶段）这一阶段是材料充满凹模型腔的过程。冲头开始下行时，冲头底面压倒毛坯，材料首先被镦粗，沉声径向流动而逐渐充满凹模型腔。这一阶段压力始终是增加的。2.第二阶段（稳定挤压阶段）冲头继续下压，材料不断地从稳定变形区往模孔中挤出。这一阶段中，毛坯只改变高度，变形区稳定不变。对于正挤压由于毛坯与模壁间摩擦面积的减小及变形热效应等的影响。3.第三阶段（非稳定变形阶段

25、）由于变形材料的厚度变得很小了，变形遍及与冲头端面相连的整个毛坯，金属变形异常困难，这时挤压力急剧增大。3.5.2 相关系数及计算1.AB=15mm,BC=30mm2.极位夹角a=03.行程速比系数：K=14.两个模具的最大行程H=30mm3.5.3 冷挤机构运动简图图3-6 冷挤机构运动简图3.6 制钉机机构设计小结我们所设计的自动制钉机，在送丝过程中，使用槽轮机构，机械效率高，并能平稳地、间歇地进行转位，但在送丝中，钢丝是由滚轮夹住往前移动的，有可能钢丝在两滚轮之间产生相对滑动，使送丝的效率降低。在冷镦过程中，采用平面连杆机构，虽然传动不太稳定，但效率较高，且机构简单。在冷挤和剪断机构中，

26、采用几何曲柄机构，传动平稳性和机械效率都能很好地满足要求。在夹紧机构中，采用几何封闭凸轮，虽然机构的尺寸设计比较复杂，但是传动平稳性较高。综观整个机构，机构的结构设计还是较为紧凑合理的，所用到的机构类型也尽量在满足要求的情况下，选择比较简单的机构类型。真个机构的传动还是比较平稳的，效率上也基本可以满足360枚/min的要求。但是我们的机构如果要运用到实际的机械生产中，还是需要做更多的改进，毕竟理论上可以实现的，在实际生产中可能就会有这样那样的问题。4 传动系统轴强度的校核4.1 低速轴的强度校核各轴可按承受纯扭矩并降低许用应力（考虑婉拒的影响）的办法来初步估算各轴的直径d,其公式为：d=A式中

27、：p为所传递的功率，n为轴的转速，A为轴的材料及承载情况确定的系数，可查相关教材。对于非外伸轴，初估算直径常作为与传动零件相配的直径（A取最大值），并圆整为标准值；对于外伸轴，初估直径作为外伸轴端直径（A取最小值），并圆整为标准值，若外伸轴有外接零件（联轴器等），d应与外接零件孔径一致（必要时适当作调整），并满足键的强度要求。1.低速轴：拟定轴上零件的装配方案：左端轴承、轴承端盖和联轴器依次由轴的左端装入，右端轴承、套筒和齿轮从右端装入。2.低速轴的简图图4-1 低速轴示意图3.低速轴的计算简图图4-2 低速轴弯扭矩图截面c处计算弯矩最大，是轴的危险截面，下表列出了c处的MHM1M及Mca值。

28、4.1.1 按弯扭合成应力校核轴的强度M315617sca=ca=22.45MPa W0.1´523轴的材料为45钢，查机械设计基础下册表11-1s-1b=60MPa。sB=600MPa，因此，sca<s-1b，故安全。4.1.2 疲劳强度的校核从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面处的过盈配合引起的应力集中最严重。该轴只需校核截面左右两侧即可。（1）截面右侧抗弯截面模量 W=0.1d3=0.1´523=14060.8mm3抗扭截面模量 WT=0.2d3=0.2´523=28121.6mm3作用于截面右侧的弯矩为M=49820.28´60-24=

29、29892.17N·mm 60作用于截面上的扭矩为T=543417.6N·mm截面右侧弯曲应力sb=截面右侧扭转切应力 M49820.28=3.54MPa W14060.8tT=T543417.6=19.32MPa WT28121.6轴的材质是45钢，调质。查机械设计基础下册得知sB=640MPa，s-1=275MPa，t-1=155MPa。过盈配合产生的应力集中系数，查表并得公式得:ks=2.36eskt ks=0.8´2.36=1.888et=0.8´es轴按磨削加工，由图和公式得表面质量系数为bs=bt=0.92轴未经表面强化处理，bq=1，所以综

30、合系数值为ks11-1=2.450.92 Ks=eskt+bs1-1=2.36+Kt=et+bt-1=1.888+1-1=1.940.952材料特性系数ys=0.10.2 取ys=0.1 yt=0.050.1 取yt=0.05计算安全系数ScaSs=s-1275=31.18Kssa+yssm2.45´3.6+0.1´0 St=t-1155=7.95 19.619.6Ktta+yttm1.94´+0.05´Sca=所以安全。（2）截面左侧 =7.7S=1.53d=抗弯截面模量 W=0.10.´135=03125 00mm抗扭截面模量 WT=0.2

31、d3=0.2´503=25000mm3 左用于截面VI左侧的弯矩为M=30492.12N·mm作用于截面VI上的扭矩为T=553417.5N·mm截面VI左侧的弯曲应力为M30492.108=2.4MPaW12500 截面VI左侧的扭转切应力为 sb=tT=T553417.5=22.1MPa WT25000截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数as及at查表选取。因r1D52=0.019，=1.04，插值得: d52d50as=2.27 at=1.57所以有效应力集中系数按公式为ks=1+qs(as-1)=1+0.75(2.27-1)=1.95kt=1+qt(at

32、-1)=1+0.78(1.57-1)=1.44尺寸系数es=0.75 et=0.85轴未经表面强化处理，轴未经表面强化处理，bq=1，则综合系数值为Ks=ks+1-1=1.951+-1=2.690.750.92 esktbs1Kt=et+bt-1=1.441+-1=1.740.850.952计算安全系数ScaSs=s-1275=42.6 Kssa+yssm2.69´2.4+0.1´0St=t-1155=7.84Ktta+yttm1.74´+0.05´22Sca=7.71S=1.5所以安全。4.2 中间轴的强度校核1.中间轴：圆柱齿轮、套筒、挡油环和滚动轴

33、承从轴的左端装入，右端滚动轴承和挡油环从右端装入。2.中间轴的简图图4-3 中间轴简图3.中间轴的计算简图图4-4 中间轴的弯扭矩图截面B处计算弯矩最大，是轴的危险截面。下面列出B处的MH,MV,M及Mca。4.2.1 按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上承受最大计算弯矩的截面B的强度sca=Mca132074.8=20.05MPa 3W0.1´40轴的材料为45钢，sB=600MPa，查表，s-1b=60MPa。因此，sca<s-1b，故安全。4.2.2 疲劳强度校核从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处的过盈配合引起的应力集中最严重，但截面不受扭矩作用，不必校核。该轴只

34、需校核截面上下两侧即可（1）截面上方mm3 抗弯截面模量 W=0.1d3=0.1´403=6400抗扭截面模量 WT=0.2d3=0.2´403=1280mm03作用于截面上方的弯矩为M=27428.85´作用于截面上的扭矩为T=267787.2N·mm截面上方的弯曲应力 70-23=18416.5N×mm 70sb=M18416.5=2.88MPa W6400截面上方的扭转切应力tT=T267787.2=20.92MPa WT12800轴的材料为45钢，调质。查表得sB=640MPa，s-1=275MPa，t-1=155MPa。 过盈配合产生

35、的应力集中系数，查表并由公式得：kseskt=2.86et=0.8´kses=0.8´2.86=2.288轴按磨削加工，由图和公式得表面质量系数为bs=0.92bt=0.6bs+0.4=0.6´0.92+0.4=0.952所以综合系数为Ks=kseskt+1bs1-1=2.86+1-1=2.95 0.921-1=2.34 0.952Kt=材料特性系数 et+bt-1=2.288+ys=0.10.2 取ys=0.1yt=0.050.1 取yt=0.05轴在截面上方的安全系数为Ss=s-1275=32.4 Kssa+yssm2.95´2.88+0.1

36、0;0t-1155=6.2 20.9220.92Ktta+yttm2.34´+0.05´22St=SSt32.4´6.2ca=SsS22=.1>S=1.5s+St32.42+6.22=6所以其安全。（2）截面下方抗弯截面模量 W=0.1d3=0.1´463=9733.6mm3 抗扭截面模量 WT=0.2d3=0.2´463=19467.2mm3 作用于截面下方的弯矩为M=18416.5N×mm作用于截面上的扭矩为sMb=W=18416.59733.6=1.89MPa截面下方的扭转切应力t267787.2T=TW=13.7MPaT

37、19467.2截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数as及at查表选取。rd=140=0.025，Dd=4640=1.15，插值得：as=2.1 at=1.7所以有效应力集中系数按公式为ks=1+qs(as-1)=1+0.75(2.1-1)=1.825 kt=1+qt(at-1)=1+0.78(1.7-1)=1.546由图得尺寸系数es=0.71、et=0.81 轴按磨削加工，由图得表面质量系数为K1.825s=kse+1sb-1=s0.71+10.92-1=2.66Kkt1t=e+1.546tb-1=0.81+10.952-1=1.96t 因计算安全系数Sca 所以其安全。5 轴承寿命的计算

38、 Ss-1s=Ks=275=54.7ssa+ysm2.66´1.89+0.1´0 St-1t=K=155tta+yttm1.96´13.713.7=11.262+0.05´2 SSsSt7´11.26ca=S22=54.s+St.72´11.262=11.03>S=1.55.1 低速轴轴承寿命的计算以小时计的轴承寿命计算公式为106æftCöLh=ç÷ 60nèPø10(圆锥滚子轴承) 3选定一对圆锥滚子轴承为30205，由轴性能表可查得30205轴承：C=33200N

39、。e常温下工作，温度系数ft=1,e=P=2214.16N =转速 n=495r/min,则Lh=10æ1´33200öç÷=58493.26h 60´960è2214.16ø61035.2 中间轴轴承寿命的计算常温下工作，温度系数ft=1,e=3 (深沟球轴承)选定一对深沟球轴承为16005，有轴性能表可查得16005轴承：C=4180NP=806.7N =转速n=495r/min，则106æ1´4180öLh=ç÷=4684.2h 60´495

40、2;806.7ø36 机构在ADAMS软件中的运动仿真注：滑块在ADAMS的位移和上面二维机构运动简图的比例为5:1。6.1 冷镦机构图6-1-1 冷镦机构的模型图图6-1-2 冷镦机构中滑块的位移曲线图经验算，读图可知滑块的最大位移差约为130mm，实为滑块的最大位移的五倍。图6-1-3 冷镦机构中滑块的速度曲线图图6-1-4 冷镦机构中滑块的加速度曲线图6.2 切断机构6-2-1 切断机构的模型图图6-2-2 切断机构中滑块的位移曲线图经验算，读图可知曲线的位移差约为200mm,实为滑块最大位移的五倍。图6-2-3 切断机构中滑块的速度曲线图图6-2-4 切断机构中滑块的加速度曲

41、线图6.3 冷挤机构6-3-1 冷挤机构的模型图6-3-2 冷挤机构中滑块的位移曲线图经验算，读图可知曲线的最高点减去最低点约为150mm,实为滑块最大行程的五倍。6-3-3 冷挤机构中滑块的速度曲线图6-3-4 冷挤机构中滑块的加速度曲线图结 论从2010年2月，我开始了我的毕业论文的工作，时至今日，论文基本完成。说实话，一开始拿到课题我很茫然，进过指导老师的细心指导以前与同学的交流才慢慢把思路理清楚。经历了几个月的奋战，金章而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。二月初，我选定了我的论文课题：制钉机的原理方

42、案设计以及ADAMS运动仿真。指导老师慢慢引导我从何做起，以及怎么获取资料等等，终于我对自己工作方向和方法有了掌握。三月到四月我的主要工作就是画出每个机构的运动简图，一开始上手的时候确实很困难，特别是画凸轮机构的时候，说实话那时候确实不会。最后在指导老师的帮助下，利用图解法终于完成了。五月初的工作时针对几根轴进行强度校核，根据课程设计这一环节可以说轻松的解决。同时这个月还要学习ADAMS软件，并用此来进行机构的运动仿真。工作量还试蛮大的。最后在老师的帮助下，大略的掌握了这一软件的基本知识，能进行一些简单机构的仿真。脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。