电动拧紧枪设计(说明书+cad+三维）
摘要
螺栓（或螺母下同）的拧紧应用于机械行业的装配是一个普遍现象，一台机器有成百上千个零件采用螺栓紧固的方法装配，在大批量生产中又是由多人在不同的工位里完成的。而且每天又要装配几百或上千台机器，那么这个螺栓的数量是可想而知的，并且还要拧紧到产品图纸规定的拧紧力矩的数值。为了提高生产效率、保证螺栓的拧紧力矩――自动电动拧紧枪便诞生了。自动电动拧紧枪是集机械传动、电气传动、气动技术、电子技术、自动检测于一体的机电一体化设备。电动拧紧枪顾名思义就是拧紧工件的设备单元，主要应用在螺栓(或螺母)拧紧方面。以前人们只是考虑在装配时，把螺栓拧到最紧的程度。后来人们才发现，这个“最紧”不过是一个非常模糊的概念，它是因人而异的。因而，如何有效的控制“拧紧”，并使其达到“最佳”，也就成为了机械行业十分关注的课题。自动电动拧紧枪就是作为有效的控制“拧紧”，并使其达到“最佳”的装配工具。
关键词：电动拧紧枪；螺栓
Abstract
The tightening of bolts (or nuts) should be applied to the assembly of mechanical industry, which is a common phenomenon. A machine has hundreds of parts assembled by bolt fastening method, and it is completed by many people in different workstations in mass production. And it has to assemble hundreds or thousands of machines everyday, so the number of bolts is imaginable, and it should also be tightened to the value of tightening torque specified in the product drawings. In order to improve the production efficiency and ensure the tightening torque of the bolt - the automatic tightening machine is born. Automatic tightening machine is a mechanical and electrical integration equipment, which integrates mechanical transmission, electric drive, pneumatic technology, electronic technology and automatic testing. Tightening machine, as its name implies, is to tighten the equipment unit of the workpiece, which is mainly used in the tightening of bolts (or nuts). People used to consider screwing the bolts to the tightest when they were assembled. It was later discovered that the "tightest" is just a very vague concept, which varies from person to person. Therefore, how to effectively control "tighten" and make it "best" has become a subject of great concern in the machinery industry. Automatic tightening machine is used as an effective assembly tool to control "tighten" and make it "the best".
Key words: tightening machine; bolt
目 录
1 前言 1
1.1 本次设计的目的和意义 1
1.2 预期目标与解决方案 1
2 电动拧紧枪的总体设计方案 3
2.1 电动拧紧枪的结构及工作原理 3
2.2 主要技术参数的确定 3
2.3 电动拧紧枪的传动装置 3
3 电动机及电器元件的选择 4
3.1 电动机的选择 4
3.1.1伺服电机的结构和规格 4
3.1.2伺服电动机型号的选择 5
3.2 风扇的选择 5
3.2.1 风扇直径 6
3.2.2 叶片数 6
3.3 换向器的选择 6
3.4 电刷装置的选择 6
3.5 开关的选择 7
3.6 电源线及护套的选择 8
3.7控制器的选择 8
4 传动装置的设计 9
4.1 齿轮传动的设计 9
4.1.1 直齿轮的强度计算 10
4.1.1.1选择齿轮的材料、精度等级、齿数、传动比及螺旋角 10
4.1.1.2按齿面接触强度设计 10
4.1.1.3 按齿根弯曲强度设计 12
4.1.1.4 几何尺寸的计算 13
4.1.2 直齿轮的结构设计 14
4.2.1基本参数的计算 14
4.2.1.1求轴上的功率、转速和转矩 14
4.2.1.2求作用在齿轮上的力 15
4.2.1.3初步确定轴的最小直径 15
4.2.2齿轮轴的结构设计 15
4.2.2.1拟定轴上零件的装配方案 15
4.2.2.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 15
4.2.2.3轴上零件的周向定位 16
4.2.2.4确定轴上圆角和倒角尺寸 16
4.2.3 轴的强度计算 16
4.2.3.1求轴上的载荷 16
4.2.3.2按弯扭合成应力校核轴的强度 18
4.3 主轴的设计 19
4.3.1基本参数的计算 19
4.3.1.1求轴上的功率、转速和转矩 19
4.3.1.2求作用在齿轮上的力 19
4.3.1.3初步确定轴的最小直径 19
4.3.2轴的结构设计 19
4.3.2.1拟定轴上零件的装配方案 19
4.3.2.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 20
4.3.2.3轴上零件的周向定位 20
4.3.2.4确定轴上圆角和倒角尺寸 20
4.3.3轴的强度计算 20
4.3.3.1求轴上的载荷 21
4.3.3.2按弯扭合成应力校核轴的强度 21
5 其他零部件的设计 22
5.1套筒的设计 22
5.2 套筒的选择 23
5.3 外壳的设计 23
5.3.1 人体工程学的概述 24
5.3.2 外壳的结构设计 25
5.4零件的紧固和联接 25
6 三维建模结构设计补充说明 26
结 论 29
参考文献 30
致 谢 31
外文翻译 32
附 件 46
1 前言
螺栓连接是一种普遍可靠的连接方式。其中高强度螺栓链接广泛使用在大型钢结构建中。 对于定日镜镜面的螺栓安装，其与基准面有不同的距离和角度，所以调试起来比较麻烦，而我们所设计的可控制型电动拧紧枪有计算机输入编码器来控制电机的精确转动，并在标尺的作用下准确测得螺母前进的位移。由此达到本次设计的目的，因此这种螺栓连接，在施工中要求用规定的前进位移锁紧螺母，以保证链接的可靠性。另外，高强度螺栓往往成批使用，并且工作的环境也比较坚苦，如果是用普通拧紧枪进行定力矩拧紧，工人拧紧螺母的过程中会有很多不便，工作效率也会很低。综合以上原因，在拧紧高强度螺栓时我们采用电动拧紧枪代替手从拧紧枪进行拧紧。电动拧紧枪以220V交流电源为动力进行工作，可以保证每个螺栓的拧紧力都在规定的范围内，同时，采用电动拧紧枪代替手动拧紧枪可以大大提高螺栓拧紧的速度，提高工人的工作效率，改善工人的劳动强度。
在长期的使用中，电动拧紧枪充分发挥了它的设计优点体积小、重量轻、操作方便快捷、安全可靠，从而使电动拧紧枪成为安装现场不可缺少、不可替代的专用工具。
1.1 本次设计的目的和意义
能源问题成为世界为之关注的难题，煤，石油等能源的枯竭，空气质量的下降，促使人们向空间要能源，要清洁能源，首选就是太阳能，太阳能发电，定日镜为关键设备，为使接收太阳能光聚集，要求定日镜镜面为曲面，但因定日镜与接收塔的距离不同，所以其曲率也不相同，而小组成定日镜镜面的小平面镜，每个都有与基准面不同距离与角度，所以调试起来相当麻烦，为此设计一部专用工具就非常必要了。我们把专用的工具称为精确控制型电动拧紧枪。
1.2 预期目标与解决方案
此次设计的主要内容是设计一专用安装调试工具。预期目标是提高安装速度与调试效率，降低工作难度与劳动强度。拟解决的问题是与计算机联接，在计算机编码器程序的控制下完成高速的安装调试工作。
针对以上提出的问题，本文将从以下几个方面来解决：
一、在计算机曲面建模的基础上，从计算机中直接获取数据为控制参数，完成准确的进给运动。
二、采用计算机编码器来控制电机转速装置，使电动拧紧枪能够实现从0~额定负载转速之间无级调速，实现套筒的精确旋转拧螺母的作用。
三、减小噪声和振动。噪声、振动是影响电动工具正常使用的重要质量指标，要减小振动和噪声，取决于选用的材料及零部件的质量和加工工艺水平，可在齿轮的加工精度、换向器的质量、轴绝缘工艺等方面采取技术措施。
四、使外壳具有外表美观、质轻、操作舒适等特点。故采用人体工程学原理设计电动拧紧枪的外壳，具体包括材料的选择、结构的设计、手柄的设计等。
本设计说明书总共分为六个章节，包括电动拧紧枪的总体设计方案、电动机及其电器元件的选择、传动装置的设计、外壳的设计等等。其中第四章传动装置的设计是本次设计的核心，也是本设计最困难、工作量最大的一部分，汇集了大量的计算公式和图表说明，轴承、键等标准件的参数均通过严格查表而得。设计过程中经常用到solid works和caxa和公式编辑器等辅助软件。
