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生命是永恒不断的创造,因为在它内部蕴含着过剩的精力,它不断流溢,越出时间和空间的界限,它不停地追求,以形形色色的自我表现的形式表现出来。--泰戈尔减速 B 带传动 链传动 齿轮传动
夹紧 C 齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮
冷镦 D 齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮
间歇送料 E 槽轮机构 棘轮摩擦轮机构 移动推杆圆柱凸轮
轴线变向 F 蜗杆传动 锥轮传动 单万向连轴节传动
冷挤 G 齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮
剪断 H 齿轮齿条机构 曲柄滑块机构 移动推杆盘形凸轮
根据树状功能图及运动转换功能框图,已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式,然后,根据这些运动形式,匹配相应的执行机构。把功能元作为列,功能元解(即匹配的执行机构)作为行,可获得表1所示的自动制钉机的形态学矩阵。
对该形态学矩阵求解, 即把实现每一功能的任一解法进行组合,可得到多种运动方案。理论上求得的组合方案数为
N=4*4*4*4*4*4*4*4=65536 个方案。
在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案,就单个执行机构来说能实现执行动作,但把这些机构组合成系统后,就会发现在结构安排上是不可行的,整个机器太庞杂,制造成本太高。这些方案可以先加以否定,然后列出一批可行的方案,从中优选出好的运动方案。以下方案是经过综合考虑后得出的相对最佳方案。
五.该方案完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:
送料校直机构(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。
六. 方案的运动循环图
七.方案中间隙送丝机构槽轮的设计
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)
d22(L-R-r)
其中L由安装的空间位置决定,取L=50, 则有
R=35.35
s=35.35
r约为R/6=5.89,取r=6
h=26.7,取h=27
d1=29.3,取d1=10
d217.3,取d2=10
槽顶侧壁厚b=3~5mm,取b=3
锁止弧半径r0=R-r-b=26.35
八.方案中夹紧机构凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析
由方案的运动循环图以及机构尺寸的综合考虑,选取对心直动滚子推杆几何封闭盘行凸轮机构,基圆半径r0=35mm, 滚子半径rr=10mm,偏心距e=0mm。凸轮以等角速度转过角90?的过程中,推杆按正弦加速度运动规律下降h=15mm。凸轮继续转过180?时,推杆保持不动。其后,凸轮再转过90?时,推杆按正弦加速度运动规律上升至起始位置。运动分配由运动循环图而定。
由设计要求可得凸轮的角速度W=12π/s=37.7rad/s为已知条件,利用WIN-TC如下程序画凸轮廓线以及计算最大位移s,最大加速度a,最大速度v最大压力角b,理论轮
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