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1、装订线长 春 大 学 毕业设计（论文）纸气动扳手概述 首先说起气动扳手不得不说起气压传动。气压传动是风动技术与液压技术演变、发展而来。气压传动是以压缩空气作为工作介质传递运动和动力。由于气压传动的动力传递介质是取之不尽的空气，所以污染小，因此在自动化领域中具有广阔的发展前景。气压传动广泛应用于纺织、机械、汽车、电子、军事、钢铁、化工、食品、包装等行业中。随着原子能、空间技术、计算机技术等的发展，气压传动技术必将更加广泛地应用于各个工业领域。气动板手（Impact wrench），也称为是棘轮板手及电动工具总合体，主要提供高扭矩输出最小的消耗的工具。压缩空气是最常见的动力源，尽管电动或液压动力也
2、使用。气动板手被广泛应用在许多行业，如汽车修理，重型设备维修，产品装配（通常称为“脉冲工具”和专为精确的扭矩输出），重大建设项目，以及其他任何一个地方的高扭矩输出需要。气动板手可在每一个标准的棘轮插座驱动器大小，从小型的1 / 4“驱动器的工具小组装和拆卸，到3.5 ”都有。气动扳手是用气压推动叶片，压力能转化为扳手内轴的机械能。紧固强度通过设置气压的大小来设置。比较形象的比喻就是把电风扇反过来使用就是气动扳手。 气动扳手的扭矩值是以改变气压的大小来控制的，且没有精度，而是以重复度表示。但若在气动扳手上加装气动扳手专用的传感器，则可用精度表示。 现今主要流行的气动扳手有双转速型式等其主要特点是
3、： 基于传统的气动扭力扳手,标准系列的气动扳手是经过40年的经验累积下来的成果,也达成到今日工业的要求. 应用于全世界上千种场合,气动扭力扳手持续展现着NORBAR大扭力工个范围的根基. 此型式适合于各种有螺丝的应用. 正反转操作. 静音、非冲击式可降低操作者的疲劳. 扭力重复度+/-5%. 各式各样的反作用力臂型式可供各种工作场合搭配使用. 1 总体方案设计1.1 参数要求（1）最大扭矩： 6公斤.米（2）无负荷转速： 4000转/分（3）工作气压： 46公斤/厘米1.2 整体结构概述机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制，用于完成包括机械力，运动和能量流等动力学任务的机械和机电部件
4、相互联系的系统。其核心是由计算机控制的，包括机械，电力，电子，气压，光学等技术的伺服系统。他的主要功能是完成一系列机械运动。每一个机械运动可单独由控制电动机，传动机构和执行机构组成的子系统来完成，而这些子系统要由计算机协调控制，以完成其功能要求。因此机电一体化机械系统的设计要求考虑产品的总体布局，机构选型，结构造型的合理化和最优化。1.3气压传动的工作原理 气压传动工作原理是利用空气压缩机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的控制下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作并对外做功。具体例子：图11.1为气动剪切机的气动系统工作
5、原理图。图示位置为工料被剪前，即非工作位置。当工料5由上料装置送入剪切机并到达规定位置时，行程阀8的顶杆受压使阀内通路打开，气控换向阀7的控制腔便与大气相通，阀芯受弹簧力作用而下移，由空气压缩机4产生并经过初次净化处理后储藏在储气罐1中的压缩空气，经分水滤气器11、减压阀10和油雾气9及气控换向阀7，进入气缸6的下腔；汽缸上腔的压缩空气通过气控换向阀7排入大气。此时，气缸6活塞向上运动，带动剪刀将工料5切断。当工料剪下后，随之与行程阀8脱开，行程阀在弹簧作用下复位，阀芯封住排气通道，气控换向阀7的控制腔C中的气压升高，使阀芯上移，B口与P口相通，A口与O相通，气路变换。此时压缩空气便进入气缸6
6、的上腔，而下腔空气则通过气控控制阀7上的A从O口排气，活塞下移，带动剪刀复位准备第二次剪切工料。图1.3.11.4气压传动的组成 图11.1为典型气压传动系统图。与液压传动系统相似，也是由四部分组成。(1)气源装置：是将原动机的机械能转变为气体的压力能。包括空气压缩机。(2)执行元件：是将气体的压力能转变为机械能。包括各种气缸和气马达等。(3)控制元件：用以控制系统中空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以便使执行机构完成预定的动作。包括各种压力、流量、方向控制阀等。(4)辅助元件：保证气压系统正常工作所必需的部分。包括油水分离器、干燥器、过滤器等气源净化装置以及贮气罐、消声器、油
7、雾器、管网、压力表及管件等。1.5 整体方案图1-1 整体外观图 1-马达轴；2-转子；3-定子；4-内齿轮；5-行星架；6，7-牙嵌离合器【等边梯形齿】；8-牙嵌离合器【锯齿型齿】；9-扳手轴。 本气动扳手可装成夹紧扳手或者松开扳手，两者的主要区别为：气动马达得转子和定子得安装方向相反。 本扳手采用两套牙嵌离合器，在空载时和加载后可分别使扳手轴自动获得高，低两种转速 。空载时，马达轴1的旋转运动经过一级行星齿轮减速器后传至行星架5，然后接住等边梯形牙嵌离合器6和7传至扳手轴9使其高速回转。此时由于牙嵌离合器8【与轴9花键连接】得转速大于内齿轮4得转速 ，因此牙嵌离合器8便沿锯齿形牙的斜面打滑
8、。 加载后，牙嵌离合器6和7过载打滑，马达轴1得运动便经由二级行星齿轮减速传至内齿轮4，并通过牙嵌离合器8将运动传至扳手轴9，使其低速回转。此时由于内齿轮4是主动件，牙嵌离合器8是从动件【与告诉回转时正好相反】因此由锯齿形牙的垂直 面传递扭矩，并继续迫使牙嵌离合器6和7过载打滑。 对于夹紧扳手，牙嵌离合器8只能传递右旋扭矩；对于松开扳手，只能传递左旋扭矩。 1.6方案选择本设计提供两套方案：第一套方案：采用液压传动方式第二套方案：采用气压传动方式两种方案的优缺点如下：第一套方案;1）液压元件制造精度要求高 由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。 2）实现定比传动困难 液压传动是
9、以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。 3）油液受温度的影响 由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。 4)不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。 5）油液中混入空气易影响工作性能 油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。 6）油液容易污染 油液污染后，会影响系统工作的可靠性。 7）发生故障不易检查和排除。 第二套方案： 1、空气容易获取、且工作压力低，用过的空气可就地排放，无需
10、回收管道。 2、气的粘性小、流动阻力损失小，便于集中供气和远距离输送。 3、气动执行元件运动速度高。 4、气动系统对环境的适应能力强，能在温度范围很宽，潮湿和有灰尘的环境下可靠工作，稍有漏泄不会污染环境，无火灾爆炸危险，使用安全。 5、结构简单、维护方便、成本低廉。 6、气动元件寿命长。 7、气动元件的执行输出比液压小、运动较快、适应性强、可在易然、易爆、多沉、潮湿、冲击的恶劣环境中工作，不污染环境，工作寿命长，构造简单，便于维护，价格低廉。所以本次设计采用气动方式。1.7气动机械的优势特点气动机械排放的是空气及微量冷凝水，在躁音得以控制的情况下，气动机械如下特点电动机械无法比拟。1.三防：即
11、防潮、防爆、防尘，适应恶劣的工作环境。2.在相同转速及负载条件下, 气动机械比电动机械占用空间小得多。3.可无级调速。根据需要，通过调节供气流量、压力，实现无级调速。4.可实现远控、自控。5.过载自动保护。在一定范围内，超载自动停车，降载自动启动。从而自动保护。对极限扭矩有衡定要求的场合特别适宜。综上所述，气动机械在当今世界，特别是我国国内，有待开拓的空间巨大。 2 气压系统设计2.1 拟订气压系统原理图2.1.1确定气压马达 本次设计气动马达采取叶片式气动马达因为其特点1.可以无级调速。只要控制进气阀或排气阀的流量，就能调节气动马速的功率和转速.2.能够在瞬时间改变转向、并可在一转至两转内升
12、至全速运行。3.工作安全，适用于恶劣的环境，在易燃易爆、高温、潮湿等不利条件下均能正常工作。4.有过载保护作用，不会因过载而发生故障。过载时，马达只是转速降低或停转，并不产生机件损坏等故障.5.操纵方便，维修容易. 。2.1.2叶片式气动马达的性能 上图是在一定工作压力下作出的叶片式气马达的特性曲线。由图可知，气动马达具有软特性的特点。当外加转矩丁等于零时，即为空转，此时速度达到最大值nmax气动马达输出的功率等于零；当外加转矩等于气动马达的最大转矩Tmax时，马达停止转动，此时功率也等于零；当外加转矩等于最大转矩的一半时，马达的转速也为最大转速的1/2，此时马达的输出功率P最大。所以将下面所
13、列数据带入上图所示曲线可以得出： （1）最大扭矩： 12kgm;18nm（2）无负荷转速： 4000转/分（3）工作气压： 0.63MPa结果：马达输出功率最大时转速2000转/分 当马达转速小于2000转/分时其工作效率降低较慢实际使用时可以时候但不能大于最大扭矩18nm. 当马达转速大于2000转/分时候其工作效率降低较快实际使用时将造成不必要的浪费。2.1.3夹紧或松开扳手时气动马达的转换本气动扳手可装成夹紧扳手或者松开扳手，两者的主要区别为：气动马达得转子和定子得安装方向相反。图2.1.3图示：两种情况下气动马达的变化2.1.4气压马达选用材料1.输出轴(转子)：40铬 40cr钢材化
14、学成分和力学性能 成分：碳0.370.45，硅0.170.37，锰0.50.8，铬0.81.1 退火硬度：小于207HBS 正火硬度：小于250HBS 调质处理：试样直径：25mm，850度淬火加热油淬，520度回火后：抗拉1000兆帕，屈服800兆帕，延伸9，断面收缩45，冲击韧性588.3千焦/平方米 2.定子：球墨铸铁从材料性能以及性价比分析可得定子采用球墨铸铁。其机械性能良好。机械性能的好是因为球铁是石墨以球状存在在基体上,石墨的强度可以认为为零,从机械性能的角度上看铸铁就是钢材的基体上有许多的孔洞,孔洞就是石墨的位置,这些孔洞会对基体有割裂作用,而石墨的形状就决定了其的割裂作用的程度,球状的割裂作用最小,所以其的机械性能在铸铁中最好.而铸造性能差就因为流动性差. 2.2其他辅助元件设计2
