風(fēng)扳機(jī)畢業(yè)論文專業(yè)教學(xué)

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1、 分類號： 密級： UDC： 學(xué)號： 麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電信息分院 畢 業(yè) 設(shè) 計 設(shè)計名稱 氣動沖擊扳手的結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué)生學(xué)號： 0503050310 學(xué)生姓名： 趙浩峰 導(dǎo)師姓名： 楊端容 班　　級 機(jī)電0503 專業(yè)名稱 機(jī)電一體化技術(shù) 論文提交日期20 年 月 日 論文答辯日期 20 年

2、 月 日 答辯委員會主席 評 閱 人 20 年 月 日 麗職院機(jī)電信息分院畢業(yè)論文(設(shè)計)獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。

3、 學(xué)生簽名： 日 期： 論 文 使 用 授 權(quán) 聲 明 麗職院機(jī)電信息分院有權(quán)保留本人所送交畢業(yè)論文（設(shè)計）的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán)麗職院機(jī)電信息分院辦理。 學(xué)生簽名： 導(dǎo)師簽名： 日 期： 輔導(dǎo)工具a 摘 要 本課題主要在研究對象是通用氣動沖擊扳手。 首先是對氣動沖擊

4、扳手內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相關(guān)零件進(jìn)行建模和分析，通過對通用緊固件的分析，收集工程數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用專業(yè)的三維實體造型軟件對其進(jìn)行實體造型設(shè)計和建模仿真，再對模型各個受力部件、主要的沖擊部分進(jìn)行必要的計算和改進(jìn)，進(jìn)一步改良和完善本課題的設(shè)計。 本課題目在工程機(jī)械設(shè)計和理論試運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的前擔(dān)下，動用了工業(yè)設(shè)計的相關(guān)設(shè)計理念，這兩方面的有機(jī)結(jié)合在一定程度上使本課下周的設(shè)計更體現(xiàn)了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計制造的先進(jìn)性。 關(guān)鍵字： 氣動沖擊扳手 實體造型 測量 逆向 曲線和曲面

5、 目 錄 一.引言………………………………………………………………………………4 二．氣動沖擊扳手的研究和意義 …………………………………………………4 2.1氣動沖擊扳手的不足…………………………………………………………4 三．氣動沖擊扳手的工作原理 ……………………………………………………5 3.1工作原理 ……………………………………………………………………5 四.氣動沖擊扳手在國內(nèi)外的研究與分析 ………………………………………6 4.1 氣動沖擊扳手的調(diào)查 ………………………………………………………6 4.2 CAD技術(shù)的發(fā)展 ………………………

6、……………………………………7 五. 氣動沖擊扳手的結(jié)構(gòu)設(shè)計及裝配 …………………………………………8 5.1 氣動沖擊扳手的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 ……………………………………………8 5.2 氣動沖擊扳手的裝配 ……………………………………………………12 5.3 相關(guān)數(shù)據(jù)分析 ……………………………………………………………15 六．致謝 …………………………………………………………………………19 七．參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………20

7、一 . 引言 制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，無論是在發(fā)達(dá)國家，還是在發(fā)展中國家，制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中均占據(jù)主要地位。而設(shè)計作為產(chǎn)品制造的前提，它的完善和發(fā)展正不斷的為制造業(yè)注入新的動力。在當(dāng)前競爭激烈，需求變化非常迅速的市場環(huán)境下，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計制造技術(shù)正發(fā)生著深刻的變革，先進(jìn)設(shè)計制造技術(shù)顯著地表現(xiàn)出了高質(zhì)量、快響應(yīng)、靈活、敏捷等特點(diǎn)。極大的滿足了機(jī)械設(shè)計人員多樣化、快速化、概念化的設(shè)計需求。同盟時也可以在產(chǎn)品設(shè)計階段來完善產(chǎn)品，不用浪費(fèi)大量的人力財力。 同時，工業(yè)產(chǎn)品作為設(shè)計制造的終端工具在使用過程中必須要體現(xiàn)出以人為本的設(shè)計要求。目前較多的機(jī)械常用工具的外形設(shè)計上都是基于工程數(shù)據(jù)的純機(jī)械造

8、型，在很大層度上忽略了工具使用者作為工作主體的概念。為了體現(xiàn)工業(yè)設(shè)計的人機(jī)理念，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計越來越向人性化設(shè)計邁進(jìn)。從而在外觀、適用、性能等各個方面達(dá)到最理想的效果。產(chǎn)品設(shè)計的快速化、多樣化、功能化、人性化等特點(diǎn)，將進(jìn)一步推動制造業(yè)在市場上的不斷發(fā)展。 二. 氣動沖擊扳手的研究和意義 在機(jī)械制造來中,各種螺紋聯(lián)接的應(yīng)用十分廣泛,螺紋裝配技術(shù)是機(jī)電工業(yè)的共性技術(shù).重要的是機(jī)電產(chǎn)品,如發(fā)電機(jī),變電器,汽車,拖拉機(jī),機(jī)床等對裝配質(zhì)量的要求很高,因此對通用擰緊工具的要求也越來越高,氣動沖擊扳手的主要特點(diǎn)有以下四點(diǎn):1耐高氣壓,2動力強(qiáng)大,3性能穩(wěn)定.4使用壽命長. 據(jù)相關(guān)資料表明，全國汽車、

9、拖拉機(jī)、發(fā)動機(jī)等動力機(jī)械廠超過100家，配件廠超過500家。需要大量不同精度的裝配工具和裝配系統(tǒng)來滿足工藝上的需要。以每個主機(jī)廠需要單軸扳手100臺，每個配件廠需單軸扳手10臺估算，則該行業(yè)需單鈾扳手1.5萬臺。如果考慮壓縮機(jī)、電機(jī)電器和工程安裝等行業(yè)，則全國大概需要?dú)鈩記_擊扳手5萬臺。加上常規(guī)的沖擊式電動扳子需求量5萬臺，市場前景十分可觀。進(jìn)口的擰緊工具及裝配系統(tǒng)的價格經(jīng)國產(chǎn)的要貴,近年來，中國國內(nèi)有能力開發(fā)這些工具和裝配系統(tǒng)。其價格都要比國外的便宜，如果一發(fā)成功后，可以節(jié)約大量外匯，減少維修技術(shù)人員的維修工作和昂貴工資，其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都非常顯著。 2.1氣動沖擊扳手的不足 雖然已

10、經(jīng)完成了本課題的設(shè)計，但還有很多地方值得進(jìn)一步提高和改進(jìn)。比如在實體建模方面，如果能實現(xiàn)仿真運(yùn)動那就更理想了。在測量掃描時，點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)量也可以加大，雖然這會導(dǎo)致計算的復(fù)雜層度，使本課題目的設(shè)計更加復(fù)雜，但如果能進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集、分析的話，那么數(shù)據(jù)重建后所形成的曲面就會更加完美。 三.氣動沖擊扳手工作原理 3.1 工作原理 氣動沖擊扳手產(chǎn)品分類較多，本課題主要研究槍式的手握型，其外觀如圖所示 氣動沖擊扳手 氣動沖擊扳手的主要工作部件由兩部分組成，分別是氣動馬達(dá)部分和沖擊錘打部分， 氣

11、動馬達(dá) 沖擊錘打 氣動馬達(dá)組件主要由偏心汽缸、旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子、活葉片和密封端蓋等部件組成，主要完成氣能 轉(zhuǎn)換為高扭力的動能。 被壓縮的空氣氣流從空氣壓縮機(jī)出來，經(jīng)過管路，從汽缸兩個端蓋上的進(jìn)氣口進(jìn)入汽缸室內(nèi)，再利用汽缸的偏心設(shè)計，將氣流噴向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的活葉片，于是活葉片帶動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動作，活葉片在離心力的作用下和汽缸內(nèi)壁貼緊，把進(jìn)氣口和出氣口動態(tài)的隔離，此后轉(zhuǎn)子就利用氣流在活葉片上產(chǎn)生的壓力差恒速的轉(zhuǎn)動，當(dāng)活葉片在做圓周旋轉(zhuǎn)時，它每到一個固定角度就經(jīng)過排氣孔，排氣孔將集中在每一間隔活葉片內(nèi)的氣流排出，而排出的氣流同時與進(jìn)氣至密閉

12、式汽缸室內(nèi)，重復(fù)回轉(zhuǎn)后被充分利用，因此有了高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子，將高速轉(zhuǎn)子透過機(jī)械結(jié)構(gòu)由原來的氣能轉(zhuǎn)換為高扭力的動能。 沖擊錘打組件主要由慣性沖擊架、傳動套、沖擊爪和扭力輸出軸等組成，主要將恒定扭力轉(zhuǎn)換為高強(qiáng)度的脈沖扭力，以實現(xiàn)高扭力作業(yè)的需要。 從汽缸組輸出的恒定扭力通過花鍵連接帶動錘打組的慣性沖擊架，使沖擊架高速飛轉(zhuǎn)產(chǎn)生高強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)慣性。如果在聯(lián)接件比較松的情況下，沖擊架直接帶動輸出軸，此時輸出的是沖擊扭力；如果聯(lián)接件較緊，而且所需要的扭緊力比沖擊架輸出的扭力大時，在沖擊架旋轉(zhuǎn)一周的過程中，安裝在沖擊架上的沖擊爪就會沖擊一下輸出軸的外切線，把沖擊架的慣性轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度的脈沖扭力。在沖擊一

13、次輸出軸后，沖擊爪和輸出軸出現(xiàn)鎖死，錘打組各部件有一個瞬時的停頓，這時連接在風(fēng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的傳動套在恒扭力的作用下，撥開沖擊爪和輸出軸的死鎖，沖擊架繼續(xù)在恒扭力的作用下高速飛轉(zhuǎn)產(chǎn)生高慣性，開始下一次的沖擊。 四.氣動沖擊扳手在國內(nèi)外的研究及分析 4.1 氣動沖擊扳手調(diào)查 國外的機(jī)電、汽車制造行業(yè)已普遍采用可控扭矩、可控轉(zhuǎn)角和控制屈服點(diǎn)的審批權(quán)緊工具，并采用了微機(jī)控制的智能型裝配系統(tǒng)。在氣動工具方面，比較著名的有英格蘭公司，該公司主要生產(chǎn)氣動工具等，是全美最大的機(jī)械及設(shè)備生產(chǎn)廠家，擁有ARO ，BEEBE，CHARLESMAIRE等一些氣動產(chǎn)品品牌。 中國機(jī)電、汽車產(chǎn)品

14、的裝配擰緊工具目前還比較落后，雖然有江蘇通潤機(jī)電集團(tuán)等一些進(jìn)出口公司，但是他們生產(chǎn)制造的擰緊工具主要以手動扳手為主。而在氣動工具方面的生產(chǎn)單位，無論從裝配質(zhì)量還是多用性上都與國外產(chǎn)品有較大差距。也不能系列地批量供應(yīng)生產(chǎn)急需的中、高檔擰緊工具及裝配系統(tǒng)，為此國家每年都要花費(fèi)大量外匯購買國外產(chǎn)品及備件。為適應(yīng)汽車等現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品的高性能、高可靠、高安全性能的要求和自動化生產(chǎn)的需要，螺紋擰緊裝配工具及系統(tǒng)正在向低能耗、低噪聲、控制精確等方向發(fā)展。我們國家的通用擰緊工具制造廠商正致力于開發(fā)定扭矩的氣動、電動扳手等，目前主要開發(fā)方向有心下幾點(diǎn)：1定扭矩氣動扳手的扭矩精度要達(dá)到0.08-0.1。2是沖擊式定

15、扭矩電動扳手的扭矩控制精度要要達(dá)到0.08-0.15。3定扭矩內(nèi)燃動力扳手。 氣動沖擊扳手提供動力的主要是壓縮的高壓空氣。以空氣作為動力原料，取材方便而且沒有污染。氣動扳手不像液壓扳手，液壓扳手在密封性上有很高的要求，而且液壓扳手的出液口的液體也必須回流，使其在液壓機(jī)里面反復(fù)循環(huán)地壓縮和收集，但氣動扳手的出氣口的氣體不需要回流，可以直接排放在空氣里，因此也在一定程度上減輕了壓力機(jī)的技術(shù)要求。和電動扳手相比，氣動扳手具有較高的安全性，要產(chǎn)生高強(qiáng)度的轉(zhuǎn)動動力，必須要有高壓和強(qiáng)電流，因此在技術(shù)上必須要求有很高的材料絕緣性。沖擊扳手和定扭矩扳手相比較主要是沖擊扳手能產(chǎn)生高強(qiáng)度的瞬時沖擊力，滿

16、足高扭力聯(lián)接的需要。 4.2 CAD技術(shù)的發(fā)展 CAD造型技術(shù):起步于50年代,隨著在計算機(jī)屏幕上繪圖成為可能而開始迅速發(fā)展.人們希望借助此項技術(shù)來擺脫繁瑣、費(fèi)時和低精度的傳統(tǒng)手工繪圖。當(dāng)時，CAD技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來表達(dá)零件，以圖紙為媒介進(jìn)行技術(shù)交流，這就是二維計算機(jī)繪圖技術(shù)，CAD的含義僅僅是圖板的替代品（Computer Aided Drawing）。CAD技術(shù)從出現(xiàn)到逐漸走向成熟經(jīng)歷了無數(shù)的風(fēng)風(fēng)雨雨，但是仍然可以把它歸結(jié)為CAD技術(shù)發(fā)展的四次技術(shù)革命。即(1曲面造型技術(shù)、2實體造型技術(shù)、3參數(shù)化技術(shù)、4變量化技術(shù))。 曲面造型技術(shù)：60

17、年代出現(xiàn)的三維CAD系統(tǒng)只是極為簡單的線框式系統(tǒng)。這種初期的線框造型系統(tǒng)只能表達(dá)基本的幾何信息不能有效表達(dá)幾何數(shù)據(jù)間的拓?fù)潢P(guān)系。由于缺乏形體的表面信息，CAM無法實現(xiàn)。飛機(jī)和汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展給三維CAD帶來了良好的機(jī)遇，為了解決飛機(jī)和汽車設(shè)計制造中遇到的大量自由曲面問題，法國人提出貝賽爾算法，使得人們用計算機(jī)處理曲線及曲面問題變得可以操作，同時也使得法國的達(dá)索飛機(jī)制造公司開發(fā)者們能在二維繪圖系統(tǒng)CADAM的基礎(chǔ)上，提出以表面模型為特點(diǎn)的自由曲面建模方法推出了三維曲面造型系統(tǒng)CATIA。CATIA的出現(xiàn)標(biāo)志著計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來，首次實現(xiàn)了在計算機(jī)內(nèi)較完整

18、地描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時也為CAM技術(shù)的開發(fā)打下了基礎(chǔ)。曲面造型系統(tǒng)帶來了第一次CAD技術(shù)革命，它改變了以往只能借助油泥模型來近似表達(dá)曲面的落后的工作方式。 曲面造型系統(tǒng)帶來的技術(shù)革新，使汽車開發(fā)手段有了質(zhì)的飛躍，新車型開發(fā)速度也大幅度提高，許多車型的開發(fā)周期由原來的6年縮短到約3年。汽車工業(yè)對CAD系統(tǒng)的大量采用，反過來也大大促進(jìn)了CAD技術(shù)本身的發(fā)展。 實體造型技術(shù)：80年代初，CAD系統(tǒng)價格依然令一般企業(yè)望而卻步，這使得CAD技術(shù)無法擁有更廣闊的市場。為使自己的產(chǎn)品更具特色，在有限的市場中獲得更大的份額，以CV、SDRC和UG為代表的系統(tǒng)開始朝各自的發(fā)展方向前進(jìn)。70年

19、代末到80年代初，CAE和CAM技術(shù)也有了較大發(fā)展。表面模型使CAM問題基本得到解決。但由于表面模型技術(shù)只能表達(dá)形體的表面信息，難以準(zhǔn)確表達(dá)零件的其它特性，如質(zhì)量、重心和慣性矩等，對CAE十分不利。 基于對CAD/CAE一體化技術(shù)發(fā)展的探索，SDRC公司于1979年發(fā)布了世界上第一個完全基于實體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件──I-DEAS。實體造型技術(shù)能夠精確地表達(dá)零件的全部屬性，有助于統(tǒng)一CAD、CAE和CAM的模型表達(dá)，給設(shè)計帶來了方便，代表著未來CAD技術(shù)的發(fā)展方向。但實體造型技術(shù)在帶來了算法的改進(jìn)和未來發(fā)展希望的同時，也帶來了數(shù)據(jù)計算量的極度膨脹。在當(dāng)時的計算機(jī)硬件條件下，實體造

20、型的計算及顯示速度很慢，離實際應(yīng)用還有較大的差距。另外，面對算法和系統(tǒng)效率的矛盾，許多贊成采用實體造型技術(shù)的公司并沒有下大力氣進(jìn)行開發(fā)，而是轉(zhuǎn)向攻克相對容易實現(xiàn)的表面模型技術(shù)。在以后的10年里，隨著硬件性能的提高，實體造型技術(shù)又逐漸為眾多CAD系統(tǒng)所采用。 CAD技術(shù)基礎(chǔ)理論的每一次重大進(jìn)展，無一不帶動了CAD/CAM/CAE整體技術(shù)的提高以及制造手段的更新。CAD技術(shù)一直處于不斷的發(fā)展與探索之中。 五.氣動扳手零件結(jié)構(gòu)設(shè)計及裝配 5.1 氣動扳手零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 氣動沖擊扳手的氣動馬達(dá)部分主要由氣缸、轉(zhuǎn)子、氣缸前端蓋、氣缸后端蓋、活動葉片這幾個零件組成氣缸如圖4-1所示。建模過程主要由

21、旋轉(zhuǎn)、切除、打孔等功能來完成。 圖5-1 氣缸 氣缸壁左右兩側(cè)的打孔是作為進(jìn)氣孔使用，兩側(cè)分別控制轉(zhuǎn)子的正反轉(zhuǎn)動。氣缸底部的兩個孔作為出氣孔使用。進(jìn)氣孔連接高壓氣體，出氣孔直接和外界相通，兩個氣壓在轉(zhuǎn)子活動葉片上所形成的壓力比就導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，氣缸的偏心設(shè)計也就是應(yīng)用了這個原理。 氣缸兩側(cè)的進(jìn)氣孔的作用主要是使活動葉片均勻受力，氣缸所需的高壓氣體是一部分是經(jīng)過氣缸后端蓋直接進(jìn)入氣缸，另一部分是經(jīng)過氣缸兩側(cè)的進(jìn)氣孔傳到后端蓋的氣槽再進(jìn)入氣缸。 氣缸后端蓋如圖4-2所示。建模過程也主要由旋轉(zhuǎn)、切割、打孔等功能來完成。

22、 圖5-2 后端蓋 中間兩個導(dǎo)氣槽使氣流進(jìn)入氣缸，左右兩個通孔接受高氣壓氣流，并和氣缸兩側(cè)的進(jìn)氣孔連接，傳導(dǎo)氣流到氣缸前端蓋。 氣缸前端蓋如圖4-3所示，建模過程和前端蓋相似，就是左右兩側(cè)形成不通孔。 圖5-3 前端蓋 接受到氣缸兩側(cè)進(jìn)氣孔傳來的氣流，通過導(dǎo)氣槽進(jìn)入氣缸。這樣氣缸里的活動葉片兩側(cè)同時受力，均勻的受到等力驅(qū)動。 氣動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子如圖4-4所示。建模過程主要由拉伸、切割、陣列等功能來完成。 圖5-4 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子主體開6等分活動葉片槽，聯(lián)接花鍵采用11齒漸開線花鍵。帶花鍵一端和前端蓋配合，另一端和后端蓋配合。 氣動馬達(dá)后端蓋的高壓氣流，

23、也是通過機(jī)殼蓋的導(dǎo)氣槽得到的。 機(jī)殼蓋如圖4-5所示。建模過程主要由拉伸、切割、打孔等功能來完成的。 圖5-5 機(jī)殼蓋 機(jī)殼蓋和機(jī)殼配合，主要承受扳手的后推力，導(dǎo)氣槽主要作用就是將來自扳手把手部分進(jìn)氣管道的氣流傳導(dǎo)到氣缸內(nèi)部，并利用活動葉片兩面受力的壓力差驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。它和機(jī)殼配合時要求密封配合，因此采用鋼紙作為墊片，機(jī)殼蓋墊片如圖2-6所示。 氣動沖擊扳手的沖擊錘打組件主要由沖擊架、傳動套、沖擊爪這幾部分組成。 沖擊架如圖4-6所示。建模過程主要由旋轉(zhuǎn)、拉伸、打孔等功能來完成。 圖5-6 沖擊架 在氣動沖擊扳手中，沖擊架主要就是作為儲能元件被使用，它后端口安裝一個傳動套，用來

24、接受來之氣缸組件中轉(zhuǎn)子輸出的扭矩。 傳動套如圖4-7所示。建模過程主要由旋轉(zhuǎn)、切割、陣列等功能來完成。 圖5-7 傳動套 花鍵聯(lián)接部分和氣動馬達(dá)轉(zhuǎn)子的花鍵配合，也是11齒漸開線花鍵。上面開口部分就是為了撥動沖擊爪。 沖擊爪如圖4-8所示。建模過程主要由旋轉(zhuǎn)、拉伸、切割等功能來完成。 圖5-8 沖擊爪 沖擊爪軸安裝在沖擊架的兩個安裝孔上，方形部分和傳動套的開口作用，爪扣部分主要和輸出軸作用。在傳動套的撥動下，周期性的對輸出軸進(jìn)行沖擊。 氣動沖擊扳手輸出軸如圖4-9所示。建模過程主要由旋轉(zhuǎn)、拉伸、掃掠等功能來完成。 圖5-9 輸出軸 輸出軸在開爪扣糟時，要求考慮制作工藝，因

25、此有一段過度部分來滿足零件加工制作過程中刀具切割的路徑。輸出軸爪扣槽部分和沖擊爪扣作用，當(dāng)沖擊爪受到傳動套撥動和輸出軸碰撞時，既可輸出沖擊扭矩，當(dāng)空載時輸出氣動馬達(dá)轉(zhuǎn)子的恒定扭矩。 輸出軸輸出聯(lián)接端采用14厘米的方形聯(lián)接鍵。和緊固件套筒聯(lián)接時為了避免高強(qiáng)度沖擊產(chǎn)生的聯(lián)接不穩(wěn)定，因此在輸出軸端的機(jī)殼外端貼附一個離合器機(jī)殼來緩減沖擊。 離合器機(jī)殼如圖4-10所示。建模過程主要由旋轉(zhuǎn)功能來完成。 圖5-10 離合器機(jī)殼 輸出軸的高速轉(zhuǎn)動會對機(jī)殼產(chǎn)生強(qiáng)摩擦，為了保護(hù)機(jī)殼，就在其內(nèi)部附加一個低粗糙度的套筒柄。套筒柄如圖2-11所示。它將輸出軸和機(jī)殼隔開，既保護(hù)了機(jī)殼不受摩擦，也作為滑動軸承來支

26、持輸出軸的高速轉(zhuǎn)動。 考慮到高壓廢氣高速排除機(jī)體所帶來的不利因素，在設(shè)計扳手時，要在出氣口加一個排氣變流裝置。高壓廢氣流受到凸弧面的阻擋，速度自然下降。 圖5-11 套筒柄 5.2氣動扳手裝配 以上對相關(guān)零件進(jìn)行了實體建模后，下面要對其進(jìn)行裝配，以實現(xiàn)各個組件的功能。 氣動馬達(dá)組件的裝配圖如圖5-12所示。 圖5-12氣動馬達(dá)裝配圖 轉(zhuǎn)子在偏心氣缸內(nèi)的裝配位置如圖5-13所示。 圖5-13 氣動馬達(dá)剖面圖 偏心設(shè)計就可以造成壓力差。這也是氣動馬達(dá)的設(shè)計原理。 沖擊錘打組件的裝配圖，如圖5-14所示。 圖5-

27、14沖擊錘打組件裝配圖 沖擊爪和傳動套的配合情況，如圖5-15所示。 圖5-15沖擊爪和傳動套配合圖 沖擊爪和輸出軸相對位置，如圖5-16所示。 圖5-16 沖擊爪和輸出軸相對位置 沖擊爪受傳動套的撥動，可以使其和輸出軸相頂或分離。在分離時，沖擊架利用本身的慣性特點(diǎn)對轉(zhuǎn)動扭矩進(jìn)形儲能；當(dāng)相頂時，沖擊架積蓄的扭矩通過沖擊爪傳遞給輸出軸。致使輸出軸輸出高強(qiáng)度的沖擊扭矩。沖擊完成后，沖擊爪再次和輸出軸分離。這樣就形成一個周期性的扭矩儲能和沖擊錘打的過程。 氣動馬達(dá)和沖擊錘打組件這兩部分的配合就形成了氣動沖擊扳手的主要工作部分。氣動馬達(dá)、沖擊錘打組件、輸出軸裝配圖，如圖5-17所示。

28、 圖5-17內(nèi)心主要部件裝配圖 5.3 相關(guān)數(shù)據(jù)分析 氣動馬達(dá)以高壓空氣作為動力源，高壓空氣進(jìn)入汽缸內(nèi)，對活動葉片產(chǎn)生壓力，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。如圖2-22為氣動馬達(dá)橫截面，來計算分析數(shù)據(jù)。 圖5-18氣動馬達(dá)橫截面 圓O1 是轉(zhuǎn)子橫截面，半徑R1為21.8，圓O2 是汽缸橫截面，半徑R2為18.65，圖上兩個截圓的中心距O1 O2 為2.7。AB為氣動馬達(dá)活動葉片受力部分。 角a、b、c的關(guān)系為： （5-1） 對于三角形AO1 O2 ，由正弦定

29、理： （5-2） 可得： （5-3） 再由余弦定理： （5-4） 得： （5-5） 氣動馬達(dá)葉片的長度L=34.9，所以實際受力面積是S=AB·L。高壓氣體的壓強(qiáng)

30、為90個大氣壓，P=9.09×106 N/m2，葉片上受到的力N=P·S。所產(chǎn)生的扭矩為： （5-6） 氣動馬達(dá)和沖擊錘打組件的聯(lián)接采用漸開線花鍵聯(lián)接。 花鍵采用11齒嚙合（z =11），分度圓壓力角為30度（α =30），模數(shù)為0.9（m =0.9）。 分度圓直徑為： （5-7） 齒頂高和齒根高分別為： （5-8） 式中分別為齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)。GB1356-88規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值分別為

31、1和0.25，非標(biāo)準(zhǔn)短齒為0.8和0.3。 齒頂圓直徑為： （5-9） 齒根圓直徑為： （5-10） 齒厚為： （5-11） 由以上式子可計算得出聯(lián)接花鍵軸的各個參數(shù)，部分主要參數(shù)見表2-1。 表2-1 花鍵軸主要參數(shù) 齒數(shù) 分度圓壓力角 模數(shù) 分度圓直徑 齒根圓直徑 起點(diǎn)圓直徑 周節(jié) 齒厚 齒根圓弧 公法線長 11 30 0.9 10 9 9.5 5.92 2.99 3.79 10 氣動馬達(dá)轉(zhuǎn)

32、子上的花鍵軸測量方法如圖5-19。 圖5-19 聯(lián)接花鍵測量方法 當(dāng)氣動扳手空載時，輸出扭矩就是T，而當(dāng)沖擊爪開始沖擊輸出板軸時，由于慣性扭矩的集中，就會產(chǎn)生高強(qiáng)度的扭矩。沖擊架剖面圖如圖2-24所示。 圖5-20 沖擊架剖面圖 計算轉(zhuǎn)動慣量： （5-12） 沖擊架由三部分組成： （5-13） 其中J 1為：

33、 （5-14） 其中J 2為： （5-15） 其中J 3為： （5-16） 綜合以上式子，再由 可以得到氣動馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為w=5000 r/min

34、，板軸輸出的最大扭矩為T=580 N·m。 致謝 本課題已經(jīng)完成扳手主要工作部件的建模和裝配，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計算和分析。同時扳手的外形做了測量、造型和數(shù)據(jù)重建等各方面的工作。在本課題的實體建模、模型制作和外形設(shè)計上都充分體現(xiàn)了工業(yè)設(shè)計中人機(jī)工程的相關(guān)理念。 雖然很好的完成了本課題的設(shè)計，但還有很多地方值得進(jìn)一步提高和改進(jìn)。比如在實體建模方面，如果能實現(xiàn)仿真運(yùn)動那就更理想了。在測量掃描時，點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)量也可以加大，雖然這會導(dǎo)致計算的復(fù)雜層度，使本課題的設(shè)計更加復(fù)雜，但如果能進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集、分析的話，那么數(shù)據(jù)重建后所形成的曲面就會更加完美。 參考文獻(xiàn) [1

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