風(fēng)扳機(jī)畢業(yè)論文專(zhuān)業(yè)教學(xué)

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1、 分類(lèi)號(hào)： 密級(jí)： UDC： 學(xué)號(hào)： 麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電信息分院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)名稱(chēng) 氣動(dòng)沖擊扳手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)號(hào)： 0503050310 學(xué)生姓名： 趙浩峰 導(dǎo)師姓名： 楊端容 班　　級(jí) 機(jī)電0503 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 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(huì)主席 評(píng) 閱 人 20 年 月 日 麗職院機(jī)電信息分院畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)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(xiě)過(guò)的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)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(jì)）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(duì)象是通用氣動(dòng)沖擊扳手。 首先是對(duì)氣動(dòng)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(guò)對(duì)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(zhuān)業(yè)的三維實(shí)體造型軟件對(duì)其進(jìn)行實(shí)體造型設(shè)計(jì)和建模仿真，再對(duì)模型各個(gè)受力部件、主要的沖擊部分進(jìn)行必要的計(jì)算和改進(jìn)，進(jìn)一步改良和完善本課題的設(shè)計(jì)。 本課題目在工程機(jī)械設(shè)計(jì)和理論試運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的前擔(dān)下，動(dòng)用了工業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)設(shè)計(jì)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(jì)更體現(xiàn)了現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)制造的先進(jìn)性。 關(guān)鍵字： 氣動(dòng)沖擊扳手 實(shí)體造型 測(cè)量 逆向 曲線(xiàn)和曲面

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

6、……………………………………7 五. 氣動(dòng)沖擊扳手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及裝配 …………………………………………8 5.1 氣動(dòng)沖擊扳手的零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ……………………………………………8 5.2 氣動(dòng)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，無(wú)論是在發(fā)達(dá)國(guó)家，還是在發(fā)展中國(guó)家，制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中均占據(jù)主要地位。而設(shè)計(jì)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(dòng)力。在當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)激烈，需求變化非常迅速的市場(chǎng)環(huán)境下，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)正發(fā)生著深刻的變革，先進(jìn)設(shè)計(jì)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(mǎn)足了機(jī)械設(shè)計(jì)人員多樣化、快速化、概念化的設(shè)計(jì)需求。同盟時(shí)也可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段來(lái)完善產(chǎn)品，不用浪費(fèi)大量的人力財(cái)力。 同時(shí)，工業(yè)產(chǎn)品作為設(shè)計(jì)制造的終端工具在使用過(guò)程中必須要體現(xiàn)出以人為本的設(shè)計(jì)要求。目前較多的機(jī)械常用工具的外形設(shè)計(jì)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(jì)的人機(jī)理念，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)越來(lái)越向人性化設(shè)計(jì)邁進(jìn)。從而在外觀(guān)、適用、性能等各個(gè)方面達(dá)到最理想的效果。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的快速化、多樣化、功能化、人性化等特點(diǎn)，將進(jìn)一步推動(dòng)制造業(yè)在市場(chǎng)上的不斷發(fā)展。 二. 氣動(dòng)沖擊扳手的研究和意義 在機(jī)械制造來(lái)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(chē),拖拉機(jī),機(jī)床等對(duì)裝配質(zhì)量的要求很高,因此對(duì)通用擰緊工具的要求也越來(lái)越高,氣動(dòng)沖擊扳手的主要特點(diǎn)有以下四點(diǎn):1耐高氣壓,2動(dòng)力強(qiáng)大,3性能穩(wěn)定.4使用壽命長(zhǎng). 據(jù)相關(guān)資料表明，全國(guó)汽車(chē)、

9、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)等動(dòng)力機(jī)械廠(chǎng)超過(guò)100家，配件廠(chǎng)超過(guò)500家。需要大量不同精度的裝配工具和裝配系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足工藝上的需要。以每個(gè)主機(jī)廠(chǎng)需要單軸扳手100臺(tái)，每個(gè)配件廠(chǎng)需單軸扳手10臺(tái)估算，則該行業(yè)需單鈾扳手1.5萬(wàn)臺(tái)。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(guó)大概需要?dú)鈩?dòng)沖擊扳手5萬(wàn)臺(tái)。加上常規(guī)的沖擊式電動(dòng)扳子需求量5萬(wàn)臺(tái)，市場(chǎng)前景十分可觀(guān)。進(jìn)口的擰緊工具及裝配系統(tǒng)的價(jià)格經(jīng)國(guó)產(chǎn)的要貴,近年來(lái)，中國(guó)國(guó)內(nèi)有能力開(kāi)發(fā)這些工具和裝配系統(tǒng)。其價(jià)格都要比國(guó)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(huì)效益都非常顯著。 2.1氣動(dòng)沖擊扳手的不足 雖然已

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

11、動(dòng)馬達(dá) 沖擊錘打 氣動(dòng)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(dòng)能。 被壓縮的空氣氣流從空氣壓縮機(jī)出來(lái)，經(jīng)過(guò)管路，從汽缸兩個(gè)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(jì)，將氣流噴向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的活葉片，于是活葉片帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)，當(dāng)活葉片在做圓周旋轉(zhuǎn)時(shí)，它每到一個(gè)固定角度就經(jīng)過(guò)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(shí)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(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)由原來(lái)的氣能轉(zhuǎn)換為高扭力的動(dòng)能。 沖擊錘打組件主要由慣性沖擊架、傳動(dòng)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(shí)現(xiàn)高扭力作業(yè)的需要。 從汽缸組輸出的恒定扭力通過(guò)花鍵連接帶動(dòng)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(dòng)輸出軸，此時(shí)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(shí)，在沖擊架旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，安裝在沖擊架上的沖擊爪就會(huì)沖擊一下輸出軸的外切線(xiàn)，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(gè)瞬時(shí)的停頓，這時(shí)連接在風(fēng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子上的傳動(dòng)套在恒扭力的作用下，撥開(kāi)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(kāi)始下一次的沖擊。 四.氣動(dòng)沖擊扳手在國(guó)內(nèi)外的研究及分析 4.1 氣動(dòng)沖擊扳手調(diào)查 國(guó)外的機(jī)電、汽車(chē)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(dòng)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(dòng)工具等，是全美最大的機(jī)械及設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家，擁有ARO ，BEEBE，CHARLESMAIRE等一些氣動(dòng)產(chǎn)品品牌。 中國(guó)機(jī)電、汽車(chē)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(rùn)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(dòng)扳手為主。而在氣動(dòng)工具方面的生產(chǎn)單位，無(wú)論從裝配質(zhì)量還是多用性上都與國(guó)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(guó)家每年都要花費(fèi)大量外匯購(gòu)買(mǎi)國(guó)外產(chǎn)品及備件。為適應(yīng)汽車(chē)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(dòng)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(guó)家的通用擰緊工具制造廠(chǎng)商正致力于開(kāi)發(fā)定扭矩的氣動(dòng)、電動(dòng)扳手等，目前主要開(kāi)發(fā)方向有心下幾點(diǎn)：1定扭矩氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)力扳手。 氣動(dòng)沖擊扳手提供動(dòng)力的主要是壓縮的高壓空氣。以空氣作為動(dòng)力原料，取材方便而且沒(méi)有污染。氣動(dòng)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(dòng)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(dòng)扳手相比，氣動(dòng)扳手具有較高的安全性，要產(chǎn)生高強(qiáng)度的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)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(shí)沖擊力，滿(mǎn)

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(jì)算機(jī)屏幕上繪圖成為可能而開(kāi)始迅速發(fā)展.人們希望借助此項(xiàng)技術(shù)來(lái)擺脫繁瑣、費(fèi)時(shí)和低精度的傳統(tǒng)手工繪圖。當(dāng)時(shí)，CAD技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來(lái)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(jì)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(wú)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(shí)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(jiǎn)單的線(xiàn)框式系統(tǒng)。這種初期的線(xiàn)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(wú)法實(shí)現(xiàn)。飛機(jī)和汽車(chē)工業(yè)的蓬勃發(fā)展給三維CAD帶來(lái)了良好的機(jī)遇，為了解決飛機(jī)和汽車(chē)設(shè)計(jì)制造中遇到的大量自由曲面問(wèn)題，法國(guó)人提出貝賽爾算法，使得人們用計(jì)算機(jī)處理曲線(xiàn)及曲面問(wèn)題變得可以操作，同時(shí)也使得法國(guó)的達(dá)索飛機(jī)制造公司開(kāi)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)從單純模仿工程圖紙的三視圖模式中解放出來(lái)，首次實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)內(nèi)較完整

18、地描述產(chǎn)品零件的主要信息，同時(shí)也為CAM技術(shù)的開(kāi)發(fā)打下了基礎(chǔ)。曲面造型系統(tǒng)帶來(lái)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(lái)近似表達(dá)曲面的落后的工作方式。 曲面造型系統(tǒng)帶來(lái)的技術(shù)革新，使汽車(chē)開(kāi)發(fā)手段有了質(zhì)的飛躍，新車(chē)型開(kāi)發(fā)速度也大幅度提高，許多車(chē)型的開(kāi)發(fā)周期由原來(lái)的6年縮短到約3年。汽車(chē)工業(yè)對(duì)CAD系統(tǒng)的大量采用，反過(guò)來(lái)也大大促進(jìn)了CAD技術(shù)本身的發(fā)展。 實(shí)體造型技術(shù)：80年代初，CAD系統(tǒng)價(jià)格依然令一般企業(yè)望而卻步，這使得CAD技術(shù)無(wú)法擁有更廣闊的市場(chǎng)。為使自己的產(chǎn)品更具特色，在有限的市場(chǎng)中獲得更大的份額，以CV、SDRC和UG為代表的系統(tǒng)開(kāi)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(wèn)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(duì)CAE十分不利。 基于對(duì)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(gè)完全基于實(shí)體造型技術(shù)的大型CAD/CAE軟件──I-DEAS。實(shí)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(jì)帶來(lái)了方便，代表著未來(lái)CAD技術(shù)的發(fā)展方向。但實(shí)體造型技術(shù)在帶來(lái)了算法的改進(jìn)和未來(lái)發(fā)展希望的同時(shí)，也帶來(lái)了數(shù)據(jù)計(jì)算量的極度膨脹。在當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬件條件下，實(shí)體造

20、型的計(jì)算及顯示速度很慢，離實(shí)際應(yīng)用還有較大的差距。另外，面對(duì)算法和系統(tǒng)效率的矛盾，許多贊成采用實(shí)體造型技術(shù)的公司并沒(méi)有下大力氣進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而是轉(zhuǎn)向攻克相對(duì)容易實(shí)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(shí)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(wú)一不帶動(dòng)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(dòng)扳手零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及裝配 5.1 氣動(dòng)扳手零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 氣動(dòng)沖擊扳手的氣動(dòng)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(dòng)葉片這幾個(gè)零件組成氣缸如圖4-1所示。建模過(guò)程主要由

21、旋轉(zhuǎn)、切除、打孔等功能來(lái)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(dòng)。氣缸底部的兩個(gè)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(gè)氣壓在轉(zhuǎn)子活動(dòng)葉片上所形成的壓力比就導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸的偏心設(shè)計(jì)也就是應(yīng)用了這個(gè)原理。 氣缸兩側(cè)的進(jìn)氣孔的作用主要是使活動(dòng)葉片均勻受力，氣缸所需的高壓氣體是一部分是經(jīng)過(guò)氣缸后端蓋直接進(jìn)入氣缸，另一部分是經(jīng)過(guò)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(guò)程也主要由旋轉(zhuǎn)、切割、打孔等功能來(lái)完成。

22、 圖5-2 后端蓋 中間兩個(gè)導(dǎo)氣槽使氣流進(jìn)入氣缸，左右兩個(gè)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(guò)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(lái)的氣流，通過(guò)導(dǎo)氣槽進(jìn)入氣缸。這樣氣缸里的活動(dòng)葉片兩側(cè)同時(shí)受力，均勻的受到等力驅(qū)動(dòng)。 氣動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子如圖4-4所示。建模過(guò)程主要由拉伸、切割、陣列等功能來(lái)完成。 圖5-4 轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子主體開(kāi)6等分活動(dòng)葉片槽，聯(lián)接花鍵采用11齒漸開(kāi)線(xiàn)花鍵。帶花鍵一端和前端蓋配合，另一端和后端蓋配合。 氣動(dòng)馬達(dá)后端蓋的高壓氣流，

23、也是通過(guò)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(guò)程主要由拉伸、切割、打孔等功能來(lái)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(lái)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(dòng)葉片兩面受力的壓力差驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。它和機(jī)殼配合時(shí)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(dòng)沖擊扳手的沖擊錘打組件主要由沖擊架、傳動(dòng)套、沖擊爪這幾部分組成。 沖擊架如圖4-6所示。建模過(guò)程主要由旋轉(zhuǎn)、拉伸、打孔等功能來(lái)完成。 圖5-6 沖擊架 在氣動(dòng)沖擊扳手中，沖擊架主要就是作為儲(chǔ)能元件被使用，它后端口安裝一個(gè)傳動(dòng)套，用來(lái)

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

25、此有一段過(guò)度部分來(lái)滿(mǎn)足零件加工制作過(guò)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(dòng)套撥動(dòng)和輸出軸碰撞時(shí)，既可輸出沖擊扭矩，當(dāng)空載時(shí)輸出氣動(dòng)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(shí)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(gè)離合器機(jī)殼來(lái)緩減沖擊。 離合器機(jī)殼如圖4-10所示。建模過(guò)程主要由旋轉(zhuǎn)功能來(lái)完成。 圖5-10 離合器機(jī)殼 輸出軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)對(duì)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(gè)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(kāi)，既保護(hù)了機(jī)殼不受摩擦，也作為滑動(dòng)軸承來(lái)支

26、持輸出軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)。 考慮到高壓廢氣高速排除機(jī)體所帶來(lái)的不利因素，在設(shè)計(jì)扳手時(shí)，要在出氣口加一個(gè)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(dòng)扳手裝配 以上對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行了實(shí)體建模后，下面要對(duì)其進(jìn)行裝配，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)組件的功能。 氣動(dòng)馬達(dá)組件的裝配圖如圖5-12所示。 圖5-12氣動(dòng)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(dòng)馬達(dá)剖面圖 偏心設(shè)計(jì)就可以造成壓力差。這也是氣動(dòng)馬達(dá)的設(shè)計(jì)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(dòng)套的配合情況，如圖5-15所示。 圖5-15沖擊爪和傳動(dòng)套配合圖 沖擊爪和輸出軸相對(duì)位置，如圖5-16所示。 圖5-16 沖擊爪和輸出軸相對(duì)位置 沖擊爪受傳動(dòng)套的撥動(dòng)，可以使其和輸出軸相頂或分離。在分離時(shí)，沖擊架利用本身的慣性特點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩進(jìn)形儲(chǔ)能；當(dāng)相頂時(shí)，沖擊架積蓄的扭矩通過(guò)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(gè)周期性的扭矩儲(chǔ)能和沖擊錘打的過(guò)程。 氣動(dòng)馬達(dá)和沖擊錘打組件這兩部分的配合就形成了氣動(dòng)沖擊扳手的主要工作部分。氣動(dòng)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(dòng)馬達(dá)以高壓空氣作為動(dòng)力源，高壓空氣進(jìn)入汽缸內(nèi)，對(duì)活動(dòng)葉片產(chǎn)生壓力，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2-22為氣動(dòng)馬達(dá)橫截面，來(lái)計(jì)算分析數(shù)據(jù)。 圖5-18氣動(dòng)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(gè)截圓的中心距O1 O2 為2.7。AB為氣動(dòng)馬達(dá)活動(dòng)葉片受力部分。 角a、b、c的關(guān)系為： （5-1） 對(duì)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(dòng)馬達(dá)葉片的長(zhǎng)度L=34.9，所以實(shí)際受力面積是S=AB·L。高壓氣體的壓強(qiáng)

30、為90個(gè)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(dòng)馬達(dá)和沖擊錘打組件的聯(lián)接采用漸開(kāi)線(xiàn)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(jì)算得出聯(lián)接花鍵軸的各個(gè)參數(shù)，部分主要參數(shù)見(jiàn)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(xiàn)長(zhǎng) 11 30 0.9 10 9 9.5 5.92 2.99 3.79 10 氣動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)

32、子上的花鍵軸測(cè)量方法如圖5-19。 圖5-19 聯(lián)接花鍵測(cè)量方法 當(dāng)氣動(dòng)扳手空載時(shí)，輸出扭矩就是T，而當(dāng)沖擊爪開(kāi)始沖擊輸出板軸時(shí)，由于慣性扭矩的集中，就會(huì)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(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為w=5000 r/min

34、，板軸輸出的最大扭矩為T(mén)=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(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算和分析。同時(shí)扳手的外形做了測(cè)量、造型和數(shù)據(jù)重建等各方面的工作。在本課題的實(shí)體建模、模型制作和外形設(shè)計(jì)上都充分體現(xiàn)了工業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)，但還有很多地方值得進(jìn)一步提高和改進(jìn)。比如在實(shí)體建模方面，如果能實(shí)現(xiàn)仿真運(yùn)動(dòng)那就更理想了。在測(cè)量掃描時(shí)，點(diǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)量也可以加大，雖然這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算的復(fù)雜層度，使本課題的設(shè)計(jì)更加復(fù)雜，但如果能進(jìn)行大數(shù)據(jù)采集、分析的話(huà)，那么數(shù)據(jù)重建后所形成的曲面就會(huì)更加完美。 參考文獻(xiàn) [1

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