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本科生畢業(yè)設計（論文）
畢 業(yè) 設 計（論 文）
題目： 多軸自動螺栓擰緊機的設計
學生姓名
學 院
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
學 號
指導教師
校外指導教師
年 月 日
畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明
本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設計（論文），是本人在導師指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本研究做出過重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明并表示了謝意。
論文作者簽名： 日期： 年 月 日
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論文作者簽名： 日期： 年 月 日
導師簽名： 日期： 年 月 日
摘 要
因為螺栓連接結構簡單，容易拆裝，在很多機械裝配中廣泛使用螺栓連接，螺栓裝配在現(xiàn)代工業(yè)過程中應用比較普遍， 特別是對裝配擰緊的位置角度等要求很高的場合，像汽車，機床，發(fā)動機等。現(xiàn)階段，實現(xiàn)螺栓緊固件的聯(lián)接的可靠性能，通過螺栓擰緊技術可以更好的去控制。擰緊工藝中螺栓的擰緊大體有三種：扭矩法，屈服點控制法以及扭矩—轉角法。因為傳統(tǒng)工藝的因素，在國內使用的氣動液壓扳手，它的操作不便利， 效率低下，精度控制不達標，在現(xiàn)代化高性能裝配機械行業(yè)，已經(jīng)無法滿足人們的需求。國外的自動螺栓擰緊機在中國市場中，因為它的靈活性能差，價位比較高，售后服務不完善，所以中國的機械行業(yè)很少使用。在汽車行業(yè)裝配中，螺栓擰緊被廣泛使用，以前的人們在裝配的時候，一般都把螺栓或螺母擰到最緊。后來人們才發(fā)現(xiàn)，這個“最緊”根本沒有一個固定的標準，不同的人擰緊程度不同。一臺機器能有成百上千零件，用螺栓緊固去裝配，在大批量生產(chǎn)中讓多數(shù)人在不同的時間里完成裝配的，而且工人們每天都要裝配幾十到幾百臺機器，我們可以知道這個“最緊”離散度有多大了。同時，一些機械零件，像汽車發(fā)動機中的連桿大頭孔，需要在金屬切削車間用螺栓把瓦蓋裝配起來，在裝配車間，又要先擰下螺栓，拆下機器的瓦蓋，套到曲軸上后再重新擰緊，裝配，使用“最緊”來進行擰緊，將會出現(xiàn)不可預料的情況。所以，如何有效地擰緊，達到“最佳”的效果，也就成了機械裝配行業(yè)中十分關注的課題。擰緊機就是有效地擰緊，讓裝配擰緊達到“最佳”的裝配工具。本文從螺栓擰緊機的機械結構設計出發(fā)，通過對擰緊機不同部件的設計，最后完成整體裝配圖，較圓滿的完成了螺栓擰緊機的設計。詳細認真的繪制一些比較重要的部件的零件圖。
,
關鍵詞：螺栓擰緊；扭矩—轉角法；減速裝置；花鍵軸
I
ABSTRACT
Since bolting simple, reliable, easy to disassemble, widely used in many institutions assembly, bolt assembly in modern industrial process applications more common, especially in engines, automobiles, machine tools, compressors and gearboxes bolt tightening angle high precision the position of the mounting case. At this stage, reliable coupling bolts fasteners, mainly controlled by bolt tightening process. Tighten bolts there are three main processes, namely: torque method, torque - angle method and the yield point Control Act. But in the current China, because the traditional crafts and other reasons, are now widely used in the assembly of pneumatic and hydraulic wrenches, its existence is not convenient operation, high labor intensity, bottom efficiency, angle and torque control accuracy is poor and can not be achieved networking and online management and other shortcomings, has been unable to meet the requirements of modern industrial high-performance assembly. Although foreign countries have automatic bolt tightening machine , but because of its high-priced products , the use of a single station , poor flexibility , service is not in place and other reasons is not accepted by the majority of Chinese users . Tighten the bolts used in the automotive industry assembly is a universal phenomenon, before people only considered in the assembly, the bolt (or nut) onto the tightest degree. Later it was discovered that this “most concerned” but is a very vague concept, it is unique and individual. A machine with dozens or even hundreds of thousands of parts, assembled with bolts fastening method, in turn, the majority of people in different time done in large-scale production, but also a day of tens or hundreds of assembly machine, the “tightest " discrete degrees will be imagined . In addition, some parts ( such as automobile engine connecting rod in the hole ) , metal-cutting shop in need bolts tiling assembled for processing, and to the assembly plant , they must first loosen the bolts, remove the tile cover, cover after the then retighten the crank assembly , as with the " tightest " to carry out, the result will be very dangerous. Thus, how to effectively control the “tightening” and to reach the "best”, has become a topic of great concern to the industry. Tightening machine is effectively controlled as “tightening” and to achieve the "best" assembly tools. In this paper, the structural design of tightening machine to start, through the various structural bolts tightening machine is designed to complete the general assembly drawings, comparing the successful completion of tightening machine system design. Some of the more important parts for a detailed description and draw their parts diagram.
Key words：Bolt tight; Torque - corner law; Slow device; spline
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1前言 1
1.1螺栓聯(lián)接的歷史 1
1.2 螺栓擰緊機的出現(xiàn) 1
1.3螺栓擰緊機的發(fā)展 1
1.4中國擰緊機的發(fā)展 1
2螺栓擰緊機的原理及意義 3
2.1原理 3
2.1.1扭矩法 4
2.1.2扭矩轉角法 4
2.1.3 屈服點法 5
2.2 意義 6
2.2.1 預緊力不適當帶來的后果 6
2.2.2設計意義 6
3螺栓擰緊機的總體設計過程 6
3.1 設計內容 6
3.2性能特點 6
3.3主要技術參數(shù) 6
3.4螺栓擰緊機總體設計 7
3.4.1 減速裝置的選擇 7
3.4.2 軸的設計 8
3.4.3花鍵軸的校核 9
3.5 電動機的選擇 10
4 行星齒輪減速器的設計 11
4.1 概述 11
4.2 設計的四個條件 11
4.2.1 滿足給定的傳動比 11
4.2.2 同心條件 12
4.2.3 鄰接條件 13
4.2.4 安裝條件 14
4.3 行星輪系的設計 14
4.3.1 一級行星輪系的設計 14
4.3.2 二級行星輪系的設計 15
4.3.3 三級行星輪系的設計 15
4.4嚙合效率的計算 16
4.5 總的傳動效率計算 16
4.6 齒輪強度的校核 17
4.6.1 對一級行星輪系校核 18
4.6.2對二級行星輪系校核 21
4.6.3 對三級行星輪系校核 23
5 螺栓擰緊機的控制方法 26
5.1 扭矩傳感器 26
5.2 擰緊過程中的控制方法 27
5.2.1 扭矩法 27
5.2.2 扭矩轉角法 27
5.2.3 屈服點法 27
5.3 擰緊過程的檢測 27
6 結 論 28
參 考 文 獻 29
致 謝 30
IV
1前言
1.1螺栓聯(lián)接的歷史
螺栓聯(lián)接因為它的簡單可靠、拆卸方便等特點在汽車行業(yè)螺栓緊固中得到廣泛的應用。當前, 螺栓的擰緊普遍采用了液壓和電動扳手來完成, 因為液壓和電動扳手在擰緊過程中是依靠大沖擊力來擰緊螺栓裝置, 所以擰緊扭矩值誤差非常大, 另外液壓和電動的定值扭矩扳手不適宜在大扭矩狀況下去工作, 這樣使得勞動強度增大, 生產(chǎn)效率低下, 擰緊的質量更是極不穩(wěn)定。
1.2 螺栓擰緊機的出現(xiàn)
自動螺栓擰緊機是一種機電一體化（機械的傳動、電氣的傳動、電子技術、氣動技術和自動檢測于一體）設備。顧名思義，螺栓擰緊機就是擰緊工件的設備單元，主要適用于螺栓/螺母擰緊等方面。一臺機器有幾百幾千個零件通過螺栓緊固，實現(xiàn)裝配，在大批量生產(chǎn)中讓多數(shù)人在不同的時間里完成裝配。而且每天又要去裝配幾十或幾百臺的機器，這個螺栓的數(shù)量由此可想而知，并且還要擰緊到產(chǎn)品圖紙規(guī)定的擰緊扭矩的數(shù)值。為了提高生產(chǎn)的效率、保證螺栓的擰緊扭矩所以自動螺栓擰緊機便就誕生了。
1.3螺栓擰緊機的發(fā)展
螺栓擰緊是從國外發(fā)展起來，最具代表性的螺栓擰緊有阿特拉斯（Atlas Cop-co），英格索蘭(Ingenuous AND)，庫柏(Cooper)等。為了滿足可控制螺栓擰緊的需求，在20世紀90年代初，汽車機電制造行業(yè)已經(jīng)開始使用屈服點可控制的擰緊工具?，F(xiàn)在，隨著電動機調速等扭矩控制方法的發(fā)展，國外的機械裝配作業(yè)線上的裝配工具正再向能耗更低，控制更精確的擰緊設備的方向發(fā)展，通過微機系統(tǒng)控制的自動型裝配系統(tǒng)，實現(xiàn)了對螺栓裝配的定轉角頂扭矩的屈服強度的檢測控制。
1.4中國擰緊機的發(fā)展
同國外相比，我國機械行業(yè)中的機電，汽車產(chǎn)品的螺栓擰緊工具還很落后，無法大量系統(tǒng)地去供應機械生產(chǎn)行業(yè)中急需的擰緊工具和設備，每年都要花費大筆錢購買國外的擰緊工具。最近，隨著我國汽車機械業(yè)的突飛猛進，為了提高整體素質，增強中國機械產(chǎn)品的國際競爭力，我國機械業(yè)正向著規(guī)?；⒆詣踊姆较蚯斑M，對裝配質量及生產(chǎn)效率有了更高的要求，因此對大量使用的螺栓或螺母的擰緊效率也有了更高的要求，這種要求極大地促進了現(xiàn)階段我國在螺栓擰緊方面的快速發(fā)展。當前來說，我國國內的機械市場大部分被國外的市場占領，主流整車廠大部分用國外的機械設備；同時也有少量的機械廠進行自主開發(fā)，比如中國科學院沈陽自動化研究所，大連德欣公司，山東龍口氣動機械廠 等，從技術方面比較，我國的機械產(chǎn)品跟國外的產(chǎn)品還很大的差距。 隨著擰緊技術和電子技術的深入發(fā)展，我國機械業(yè)將會出現(xiàn)精度，自動化程度更高的螺栓擰緊機；也可能生產(chǎn)出應用全新技術的螺栓擰緊機。由此可知，我國的汽車裝配行業(yè)會越來越多的使用自動螺栓擰緊機，使汽車裝配的質量和效率得到極大的提高。
2螺栓擰緊機的原理及意義
2.1原理
螺栓擰緊機由支承部件，動力控制系統(tǒng)，升降系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)組成。螺栓擰緊機的作用是按規(guī)定的要求將螺栓擰緊。擰緊機主要以電動機當動力源，輸出的扭矩經(jīng)過減速器增大。螺栓的擰緊加載，主要以壓縮空氣作為輔助的動力來源，擰緊箱由氣缸帶動。擰緊箱運動到工作位置后，螺栓就可以進行擰緊了。螺栓的整個擰緊過程通過電氣控制系統(tǒng)進行控制，通過傳感器將數(shù)據(jù)送到控制系統(tǒng)，通過對數(shù)據(jù)的計算和判斷，來監(jiān)視整個的擰緊過程，這就是控制系統(tǒng)。擰緊機卸載的過程，也是通過控制系統(tǒng)按照一定的固定的循環(huán)自動運行來控制的。螺栓的扭矩，轉動角度等參數(shù)能通過實際情況來設定。
圖2-1螺栓擰緊機的原理圖
2.1.1扭矩法
當扭矩大于等于目標的扭矩，擰緊機的擰緊軸會停止。如果最小扭矩小于等于峰值扭矩小于等于最大扭矩，則擰緊合格。扭矩法只能控制施加的扭矩。螺紋副及零件表面的摩擦力的變化使得實際軸向夾緊力控制不能達到預期的精度。因為螺栓表面狀況潤滑的不同，軸向夾緊力離散度可以達到±50%。此外，扭矩法不能夠檢測到擰緊過程中出現(xiàn)的不良狀況，可能會出現(xiàn)產(chǎn)生施加扭矩已到達，但是實際螺栓卻沒有擰緊的差錯。
圖2-2
扭矩法的優(yōu)點：作控制簡單，測量更容易。扭矩控制法缺點：可以充分使用材料，摩擦系素對他的影響小，使得預緊力離散度變大，因此擰緊控制的精度會變低。所以，扭矩法通常采用手動（電動或氣動）工具，一次性將螺紋副的裝配扭矩裝配到位，在一些不太重要的裝配位置使用較多。
2.1.2扭矩轉角法
如果轉角大一等于目標轉角，或扭矩大于最大扭矩，擰緊軸將停止。如果最小扭矩小于最終扭矩小于最大扭矩，同時最小轉角小于最終轉角小于最大轉角，則擰緊合格。扭矩轉角法是將螺栓拉長在超彈性極限塑性變形區(qū)來實現(xiàn)完全使用材料強度“設計夾緊力可取螺栓屈服強度的70%”完成高精度擰緊控制。扭矩轉角法可以明顯的提高軸向夾緊力控制的精度，達到15到25%，螺栓緊固件摩擦系數(shù)對擰緊質量的影響小。螺栓緊固件夾緊力分散度比較小，平均值可以達到屈服極限的70~80%，提高了螺栓擰緊的可靠性。在擰緊過程中，螺栓緊固件摩擦系數(shù)對擰緊產(chǎn)生的階段預緊力有影響，但是影響很小，在角度控制階段，能夠得知螺栓件摩擦系數(shù)對轉角擰緊產(chǎn)生的預緊力沒有影響，例如螺栓緊固件擰緊轉動3600度螺栓受力部分將伸長一個螺距。所以，螺栓緊固件的摩擦系數(shù)對最終預緊力數(shù)值的影響不大。
2.1.3 屈服點法
屈服點法將螺紋件擰緊到螺栓的屈服點通過扭矩轉角增量法。螺栓擰緊工具使用計算機電路將輸入的轉角跟扭矩進行微分計算，繪制扭矩轉交曲線，控制它自動停機。屈服點法的擰緊質量只與螺栓緊固件的屈服強度有關。
屈服點法的優(yōu)點：把螺栓擰至其屈服點，充分發(fā)揮螺栓件的最大強度。通過一些實驗可以知道，螺栓件擰緊時軸向預緊力越大，螺栓抗疲勞和抗松動性能就越好。屈服點法缺點：無法支付昂貴的擰緊工具費。
計算微商公式如下：
式中-扭矩變化量 -扭矩角變化量
圖2-3屈服點法原理圖
2.2 意義
2.2.1 預緊力不適當帶來的后果
（1） 疲勞破壞：螺栓大部分是因為疲勞而失效的，雖然預緊力的減小能使螺栓總載荷的平均值減小了，卻使得螺栓件載荷大幅增大。所以，它使得螺栓使用壽命降低。
（2螺栓連接件的靜力損壞：如果螺栓緊固件擰得過分密合，那么螺栓可能被擰斷，甚至使得螺紋牙被毀壞而脫扣。
（3）增大擰緊設備質量成本：若預緊力太小，那么就要使用更多的緊固件，使得產(chǎn)品的質量及成本增大。
2.2.2設計意義
連接的螺栓意義:用螺栓緊固件將螺栓連接在一起。通過螺栓擰緊空置房，我們學習到設計過程中一些傳動，動力機構的原理，了解螺栓擰緊在現(xiàn)在生產(chǎn)及生活中的地位。通過本次設計讓我學到了很多前沿的科技知識，使得我們在以后的學習工作中受益匪淺。
3螺栓擰緊機的總體設計過程
3.1 設計內容
多軸自動螺栓擰緊機的總體設計：本文擬設計的擰緊機主要應用在普通的家用汽車裝配車間，用于擰緊輪胎的緊固螺栓。單班制工作，預期壽命中等。
主要設計內容有：制定工藝方案，確定擰緊機結構方案；具體方案設計，繪制圖紙，并進行相應設計計算及校核。包括：（a）擰緊機零件圖；（b）擰緊機組裝圖；（c）有關設計計算、校核；（d）設計說明書。
3.2性能特點
性能特點:主要用于普通家用汽車裝配車間，擰緊輪胎的緊固螺栓。
3.3主要技術參數(shù)
根據(jù)擰緊機在汽車生產(chǎn)上擰緊輪胎的應用，設定以下設計參數(shù)：
擰緊轉速：n=50r/min
最大擰緊扭矩：T=150N?m
單班制工作，預期使用壽命10年，每年300個工作日。
在使用期限內，工作時間占20%。
3.4螺栓擰緊機總體設計
螺栓擰緊機的總體設計是大致的設計好擰緊機的主體機構，然后根據(jù)其主體將傳動機構，減速機構，傳感器等重要部件依次設計安裝，最后形成完整的裝配圖。如下圖3-1：螺栓擰緊機裝配圖
圖3-1 螺栓擰緊機裝配圖
?
3.4.1 減速裝置的選擇
在合理采用結構形式的條件下，因為利用內嚙合和數(shù)個行星輪來分擔傳遞載荷，通常行星輪系比定軸輪系結構更緊湊，體積更小，重量更輕，傳動比更大，因此在機床、汽車中得到廣泛的應用。由于行星輪系具有以上的優(yōu)點，我們在設計螺栓擰緊機的過程中采用了這種減速系。
行星齒輪傳動的特點：行星齒輪傳動跟普通的齒輪傳動相比具有許多獨特的優(yōu)點。它的最顯著特點是：在傳遞動力時它還能夠進行功率分流；同時，其輸入軸與輸出軸具有同軸性，所以現(xiàn)在人們開始用行星齒輪傳動來代替普通齒輪傳動。尤其是對于那些要求體積小、質量小、結構緊湊和傳動效率高的航空發(fā)動機，石油化工和起重運輸?shù)鹊凝X輪傳動裝置以及需要差速器的汽車和坦克等車輛的齒輪傳動裝置，行星齒輪傳動已得到廣泛的應用。
3.4.2 軸的設計
（1） 材料：40Cr
這類鋼經(jīng)過調質后用于制造承受中等負荷以及中等速度工作的機械零件，如汽車的轉向節(jié)、后半軸以及機床上的曲軸、蝸桿、齒輪、頂尖套等；經(jīng)過淬火及中溫回火后能夠用于制造承受高負荷、沖擊及中等速度工作零件，如齒輪、主軸、滑塊等；經(jīng)過淬火及低溫回火后能夠用于制造承受低沖擊、重負荷及具有耐磨性、截面上實體厚度在25mm以下的零件，如蝸桿、主軸、套環(huán)等；此外，這種鋼又適用在制造進行碳氮共滲處理的各種傳動零件，像直徑較大和低溫韌性好的齒輪及軸。
（2） 由于花鍵軸具備了多齒工作，承載能力高，對中性好，應力集中小，導向性好，齒根較淺，軸與轂強度削弱小，能用磨削方法獲得較高的精度等優(yōu)點，我們選擇了花鍵軸作為連接三級輪架和擰緊頭連接的零件 。
查詢材料的許用應力表得
=，=
應力校正系數(shù)
當量轉矩=當量彎矩
當量彎矩
通過查詢花鍵標準，取小徑為32，大徑為36.花鍵圖如下：
圖3-2花鍵標準圖
3.4.3花鍵軸的校核
（1） 按扭轉強度校核
此種方法按照軸所受的扭矩計算其強度，軸的扭轉強度條件為：
式中：是扭轉切應力，；
是軸所受的扭矩，；
是軸的抗扭截面系數(shù)，；
是軸的轉速，；
是軸的傳遞的功率，；
是軸的截面直徑，；
是扭轉切應力，。
由上式得到軸的直徑校驗：
通過上式得出作為承受扭矩的軸段的最小直徑小于花鍵軸的直徑，所以其扭轉強度滿足。
（2） 按剪切強度進行校核
各個鍵的側面受力：
故其剪切強度符合要求。
（3） 按疲勞強度進行校核
這種校核計算的實質在于確定變應力情況下的軸的安全程度，在已知軸的尺寸，外形和載荷的基礎上，可通過分析確定一個或幾個的危險截面，通過如下式子求出安全系數(shù)并讓其大于或至少等于設計安全系數(shù)，在僅有扭轉切應力時，滿足：
滿足要求。
（4） 按軸的扭轉剛度進行校核
軸的扭轉變形采用每米長的扭轉角來表示，軸扭轉角的計算公式為：
式中：是軸所受的扭矩，；
是軸的材料的剪切彈性模量，，對于鋼材，；
是軸截面的極慣性矩，，對于圓軸，；
即滿足軸的扭轉剛度條件：
對于精密傳動軸，可取。
3.5 電動機的選擇
已知
；
通過給定的數(shù)據(jù)計算
根據(jù)求得的功率選擇Y系列三相異步電動機Y802-2，電動機的各項參數(shù)如下：
額定功率:1.1；同步轉速：3000；質量17。
圖3-3電動機
4 行星齒輪減速器的設計
4.1 概述
總的傳動比通過計算可以得到，如下：
可以將總的傳動比分成三級，各級傳動比公式已給出。
4.2 設計的四個條件
為了使得安裝的行星輪的齒數(shù)滿足設計的條件，必須滿足以下的四個條件。
4.2.1 滿足給定的傳動比
圖4-1行星齒輪系
按選定的行星輪系形式列出傳動比與各輪齒數(shù)的關系式，然后初步選擇各輪齒數(shù)。其傳動比為
按給定可求得比值，若先選定值，即可求出值。如不是整數(shù) ，能夠重新選取 。有時無法準確實現(xiàn)給定的傳動比，則應該找出最近似的比值。
4.2.2 同心條件
在行星輪的各輪中心距必須符合一定的關系，就可以保證系桿和中心論共軸線。即
若均用標準齒輪 ，則必須滿足
所以前面給定傳動比選定、后就得按照同心條件選定，算出來的不是正好是整數(shù)，那么就得重新選定，齒數(shù)。
4.2.3 鄰接條件
行星輪系里，通常需要安裝兩個或者更多的行星輪來分擔載荷和平均行星輪在運轉中出現(xiàn)的離心力。相鄰行星輪的中心距＞兩行星輪齒頂圓半徑之和，能夠使得行星輪之間不碰撞。這就是鄰接條件。
設為行星輪數(shù)，為行星輪齒頂圓半徑。如圖所示，很顯然必須滿足的鄰接條件為
圖4-2鄰接條件示意圖
如果采用標準齒輪，則：
代入上式整理后得：
4.2.4 安裝條件
選擇行星輪安裝條件，要使所有的行星輪均勻的安裝進去。通過查詢可以知道行星輪系的安裝條件表述為：單排負號機構中兩中心輪的齒數(shù)之和應是行星輪數(shù)的整數(shù)倍。即
4.3 行星輪系的設計
通過對一級二級三級行星輪系的設計完成總的輪系的設計。
4.3.1 一級行星輪系的設計
已知；行星輪數(shù)
傳動比條件：
同心條件：
取，則；
鄰接條件：
安裝條件：
通過以上條件的計算和驗證，一級行星輪系滿足以上四個條件。
4.3.2 二級行星輪系的設計
已知；行星輪數(shù)
傳動比條件：
同心條件：
取，則；
鄰接條件：
安裝條件：
通過以上條件的計算和驗證，二級行星輪系滿足以上四個條件。
4.3.3 三級行星輪系的設計
已知；行星輪數(shù)
傳動比條件：
同心條件：
取，則；
鄰接條件：
安裝條件：
通過以上條件的計算和驗證，三級行星輪系滿足以上四個條件。
4.4嚙合效率的計算
一級行星輪系：
二級行星輪系：
三級行星輪系：
4.5 總的傳動效率計算
查詢機械設計手冊表1-7得知：；
選擇的軸承有2個深溝球軸承6006，則 ；
選擇的軸承有3個深溝球軸承6007，則 ；
則總效率為:
電動機校驗：
電動機符合要求。
三級行星輪系的輸出功率：
三級行星輪系的輸入功率：
二級行星輪系的輸出功率：
二級行星輪系的輸入功率：
一級行星輪系的輸出功率：
一級行星輪系的輸入功率：
4.6 齒輪強度的校核
選擇齒輪的材料為，考慮到減速器越小就越容易安裝到螺栓擰緊機中，選取齒輪的模數(shù)為1。
計算各級輪系中心輪的最大轉速：
計算各級輪系中心輪的扭矩：
通過查詢機械設計手冊得知的許用接觸應力，選擇每一級行星輪系的中心輪和行星輪進行校核。
在a-c傳動中，轉矩，在c-b傳動中，。上述兩式中，a表示中心輪，c表示行星輪，b表示內齒圈，k為行星輪的個數(shù)，指載荷不均勻的系數(shù)，取值為1.2.
4.6.1 對一級行星輪系校核
對于a-c傳動，通過查《齒輪手冊》7-1得知：
使用系數(shù)
動載系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
接觸最小安全系數(shù)
總工作時間
接觸壽命
許用接觸應力
驗算：
符合強度要求。
對于c-b傳動，通過查詢《齒輪手冊》得知：
使用系數(shù)
動載系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
接觸最小安全系數(shù)
總工作時間
接觸壽命
許用接觸應力
驗算：
符合強度要求。
4.6.2對二級行星輪系校核
對于a-c傳動，通過查《齒輪手冊》得知：
使用系數(shù)
動載系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
接觸最小安全系數(shù)
總工作時間
接觸壽命
許用接觸應力
驗算：
符合強度要求。
對于c-b傳動，通過查《齒輪手冊》得知：
使用系數(shù)
動載系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
接觸最小安全系數(shù)
總工作時間
接觸壽命
許用接觸應力
驗算：
符合強度要求。
4.6.3 對三級行星輪系校核
對于a-c傳動，通過查《齒輪手冊》得知：
使用系數(shù)
動載系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
接觸最小安全系數(shù)
總工作時間
接觸壽命
許用接觸應力
驗算：
符合強度要求。
對于c-b傳動，通過查詢《齒輪手冊》7-1得知：
使用系數(shù)
動載系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)
齒向載荷分布系數(shù)
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
接觸最小安全系數(shù)
總工作時間
接觸壽命
許用接觸應力
驗算：
符合強度要求。
5 螺栓擰緊機的控制方法
5.1 扭矩傳感器
扭矩傳感器是對所有的旋轉與非旋轉機械部件上對扭轉力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭矩的物理變化轉換成了精確電信號。扭矩傳感器可以應用在制造粘度計，電動扭力扳手，它具有頻響快，精度高，可靠性好，壽命長的特點。
5.2 擰緊過程中的控制方法
5.2.1 扭矩法
擰緊中扭矩法師最常用的一種方法。它是在彈性區(qū)利用扭矩與預緊力的線性關系進行緊固控制。應用扭矩法進行擰緊的時侯，只對一個確定緊固扭矩進行控制，使得扭矩法操作極其簡便。但是，緊固扭矩消耗在螺栓摩擦和支承面摩擦的在90%左右，真正作用在軸向預緊力方面的僅有大約l0％，扭矩法初始預緊力的離散度是隨著擰緊過程中摩擦等因素的控制程度而變化的，因此扭矩法離散度較大，適合一般零件的緊固，不太適合關鍵的，重要的零件的聯(lián)接。
5.2.2 扭矩轉角法
扭矩一轉角法是在擰緊時達到規(guī)定的貼合扭矩力，這種方法是通過轉動螺栓零件來達到規(guī)定的角度。盡管螺栓件摩擦系數(shù)對達到貼合扭矩擰緊出現(xiàn)的“階段預緊力”有影響，但是影響不大，同時螺栓摩擦系數(shù)對轉角擰緊所產(chǎn)生的預緊力不會產(chǎn)生影響。
5.2.3 屈服點法
什么是屈服點法呢？屈服點法是利用扭矩轉角增量比，將緊固件擰緊到螺栓的屈服點。螺栓擰緊工具采用計算機電路將轉角和輸入扭矩進行微分，生成扭矩一轉角曲線，從而實現(xiàn)了自動停機的控制。屈服點控制法的擰緊質量只跟螺栓的屈服強度有關。
5.3 擰緊過程的檢測
此擰緊機控制系統(tǒng)采用智能的閉環(huán)擰緊控制系統(tǒng)，因為對由一個給定連接點產(chǎn)生夾具負荷的精確監(jiān)測的需要，系統(tǒng)需要扭矩角度的反饋。在直流電驅動的時侯，施加的扭矩與輸入驅動器電流成正比：
是電樞控制馬達中的電樞電流，或是勵磁電動機中的勵磁電流。所以，扭矩能夠通過電流計檢測計算出來。但在小扭矩應用中，工件對驅動軸施加的反向扭矩不能被忽視。這些傳感器根據(jù)扭矩的變動范圍可以有不同的大小規(guī)格。電動機安裝有一個編碼器，可以提供傳動軸的角度方向和相應的角速度。
6 結 論
畢業(yè)設計是我們大學生學習階段的一次彌足珍貴的將理論知識同實踐相結合的機會，通過這次對螺栓擰緊機的設計，首先，我被這種在學習領域的探索所深深地吸引，讓我把以前知識再次拾起，把一些精髓的知識應用到設計中來。其次，對于螺栓擰緊機，我從設計的觀點來看，它是一個將理論力學，機械設計等多學科的知識穿通道一起，并取舍一些重要的參數(shù)來完成這次設計的過程。在設計過程中，我對螺栓擰緊機的總體裝配圖進行了細致的繪制，并且將一些重要的零件（動力，傳動結構）進行了詳細的講解。通過對傳動部分齒輪強度的校核，合理的選取齒輪的輪數(shù)，完成其設計。最后，對扭矩傳感器和角度和編碼器進行簡單的講解，完成總的設計。
雖然畢業(yè)設計內容多點，過程繁瑣，但是我得到了很好的收獲。對各種材料的使用條件，對各種零件的適用機構，都認真透徹的進行了參考及選擇。針對本次畢業(yè)設計，將以前學過的知識進行了一定的串聯(lián)，把設計中應用的理論知識進行了深入細致的學習，完成此次畢業(yè)設計，對我的專業(yè)知識以及應用，是一種莫大的鼓勵。
參 考 文 獻
[1] 饒振綱. 行星齒輪傳動設計[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社, 2003.9:1-335
[2] 濮良貴, 紀名剛. 機械設計[M], 第八版. 北京: 高等教育出版社, 2006.5:186-239
[3] 孫桓, 陳作模, 葛文杰. 機械原理[M], 第七版. 北京: 高等教育出版社, 2006.5:174-213
[4] 李化敏, 李瑰賢. 齒輪機構設計與應用[M], 北京: 機械工業(yè)出版社, 2007.6:114-156
[5] 王章忠. 機械工程材料[M], 第二版. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2007.1:126-129
[6] 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室. 理論力學[M], 第六版. 北京: 高等教育出版社, 2002.8:112-117
[7] 劉鴻文. 材料力學[M], 第四版. 北京: 高等教育出版社, 2004.1:75-79
[8] 吳宗澤, 羅圣國. 機械設計課程設計手冊[M], 第三版. 北京: 高等教育出版社, 2006.5:35-170
[9] 齒輪手冊編委會. 齒輪手冊[M], 第二版. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2000.8:10-38
[10] 任麗華. 螺紋擰緊扭矩的理論分析[J]. 煤礦機械, 2006.7:67-68
[11] 劉建文. 螺紋連接及擰緊技術[J]. 汽車工藝與材料, 1999,2:7-8
[12] 卜炎. 螺紋連接設計與計算[M], 北京: 高等教育出版社, 1995.1:1-4
[13] 張家全. 扭矩轉角裝配方法及測量誤差分析[J]. 計量技術, 2003,2:29-31
[14] J．H．Beckford.Bolt Torque[M]. Machine Design, 1990.6: 12-25
[15] J．Ne．Wadham etc.Safety Using yield Method[M]. Machine Design, 1990.10: 55-65
致 謝
本文在導師的指導下，通過老師提供的資料，自己查詢的資料以及應用課堂上學過的知識完成的。這些都將成為我受益終生的寶貴財富，學生在此向導師表示由衷的感謝！湯老師多次向我詢問我的設計進程，有什么難點幫我細心地解答，幫助我開拓思路，他一絲不茍的作風，嚴肅認真的態(tài)度 ，給了我極大的鼓舞。
同時還要感謝關心和幫助過我的同學，四年的生活讓我們結下了深厚的友誼，大四畢業(yè)在即，回想起機械學院的老師和同學那一份兢兢業(yè)業(yè)的精神，他們腳踏實地的學習的態(tài)度著實讓我受益匪淺。宿舍的舍友在我設計最瓶頸的時候給予了我最大的支持，是他們讓我懂得緊張之余的放松不失為一種好的學習方法。感謝他們給我的建議，四年的同窗生活走過了，但是我們的友誼卻是永遠的留在我們的心窗，每當生活和工作中遇到困難的時候，你們永遠是我最大、最堅強的后盾。
為期大半個學期的畢業(yè)設計已接近尾聲了，我四年的大學生涯也將圈上一個句號。此刻我的心中卻有些悵然若失，那些同窗四年的舍友，那些傳授了我們最神圣的知識的老師即將和我們再見，我的心中始終帶著那么一絲酸楚。四年間，每次走進學習的教室都會讓我感受到一種親切熱情的氛圍。無論是學習、工作生活上的問題，同學們之間互相學習互相進步，一一在目。也就是在這里，我學到了專業(yè)知識，學到了如何做人，學到了情意的所在。
最后，在此對所有幫助過我的同學和老師說一聲“謝謝”！
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