自動(dòng)扭矩扳手設(shè)計(jì)說明書.doc

計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)扭矩扳手0前言隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各種規(guī)格、型號(hào)的機(jī)動(dòng)扳手如液壓扳手、氣動(dòng)扳手、電動(dòng)扳手在產(chǎn)品裝配生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用，這些機(jī)動(dòng)扳手可以顯著地提高工作效率，大大減輕工作強(qiáng)度。液壓扳手以液壓油為工作介質(zhì)，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)工作；氣動(dòng)扳手以壓縮空氣為工作介質(zhì)，通過氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)工作；電動(dòng)扳手直接使用直流電機(jī)或交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)。液壓扳手由于附帶一套液壓裝置，投資成本高，傳遞的扭矩一般與扳手的尺寸成正比關(guān)系，使用不方便并且易造成污染而在裝配生產(chǎn)中使用不多；氣動(dòng)扳手由于尺寸小，重量輕，單位重量輸出功率大，對(duì)環(huán)境污染小，可以實(shí)現(xiàn)大的扭矩輸出，成本低而在產(chǎn)品裝配線上得到廣泛應(yīng)用，尤其是一些需要大扭矩的場(chǎng)合；電動(dòng)扳手由于無污染、可以與微型計(jì)算機(jī)相連實(shí)現(xiàn)螺紋緊固件擰緊過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可精確控制作用到緊固件上的扭矩，對(duì)于汽車、船舶、機(jī)車等行業(yè)，由于產(chǎn)品中螺紋緊固件多、所需的扭矩較大，需要能長時(shí)間的持續(xù)工作、大扭矩的扳手。沖擊式氣動(dòng)扳手由于可快速實(shí)現(xiàn)螺紋緊固件裝配、作用扭矩大等特性而成為產(chǎn)品裝配線上的主要工具，但存在扭矩?zé)o法控制的問題。本文借鑒了目前國內(nèi)外定扭矩氣動(dòng)扳手的扭矩控制方式及工作機(jī)理，提出了一種新的機(jī)理正確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的定扭矩裝置方案，該裝置設(shè)置有超扭矩量程自動(dòng)切斷氣源功能，同時(shí)在該基礎(chǔ)上充分發(fā)揮現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制的柔性化的特點(diǎn)，在最大扭矩以內(nèi)人為自由選擇旋緊扭矩的大小，可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同要求的配合零件的擰緊，并且配有不同大小的螺母開口，適合于各種部件的擰緊，有效地解決了上述問題。計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)扭矩扳手1目錄第一章緒論1.1課題研究的目的和意義1.2自動(dòng)扳手主要技術(shù)指標(biāo)1.3氣動(dòng)扳手的發(fā)展現(xiàn)狀和問題第二章基本原理和總體設(shè)計(jì)2.1扭矩測(cè)量及擰緊系統(tǒng)的基本原理及總體方案2.2各組成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第三章機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1氣動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2機(jī)械式定扭矩裝置設(shè)計(jì)3.3氣源自動(dòng)切斷裝置第四章信號(hào)檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理及程序舉例4.1自動(dòng)檢測(cè)控制裝置4.2電路組成心得體會(huì)參考文獻(xiàn)附錄A主要部分電路連接圖附錄B新型自檢測(cè)氣動(dòng)扳手結(jié)構(gòu)圖計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)扭矩扳手2第1章緒論1.1課題研究的目的和意義機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)是多學(xué)科的交叉和綜合，設(shè)計(jì)的學(xué)科和技術(shù)非常廣泛，且其應(yīng)用領(lǐng)域眾多。要全面精通它，不但需要強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)科融合的思維能力、加強(qiáng)相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，還要及時(shí)學(xué)習(xí)新概念、新技術(shù)、將來才能成為機(jī)電一體化復(fù)合型人才。本課程設(shè)計(jì)的目的是研究怎樣利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和綜合集成技巧，將控制電動(dòng)機(jī)、傳感器、機(jī)械系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)、接口及控制軟件等機(jī)電一體化要素組成各種性能優(yōu)良、可靠的機(jī)電一體化產(chǎn)品或系統(tǒng)。本課程的具體要求是：掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本概念、基本原理和基本知識(shí)；熟悉機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的常用機(jī)械量檢測(cè)傳感器、控制電動(dòng)機(jī)的原理、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用；初步掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理和綜合集成技巧，進(jìn)行總體方案的分析和設(shè)計(jì)。1.2課題主要技術(shù)指標(biāo)要求本課程設(shè)計(jì)要求能實(shí)現(xiàn)扭矩的微機(jī)自動(dòng)檢測(cè)，扳手開口直徑大小可調(diào)，要求傳感器具有較高的檢測(cè)精度。1.3氣動(dòng)扳手的發(fā)展現(xiàn)狀和問題1目前，沖擊式氣動(dòng)扳手在產(chǎn)品裝配流水線上作為主要的低值易耗工具被廣泛應(yīng)用，這種扳手具有輸出扭矩大、成本低、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但其噪音大，而且作用到螺紋緊固件上的扭矩大小難以控制。因此，目前大部分沖擊式氣動(dòng)扳手計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)扭矩扳手3都不具有定扭矩的功能。但隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的裝配提出了很高的要求，要求提高螺紋緊固件的裝配質(zhì)量、可靠性和裝配效率。例如對(duì)于汽車、飛機(jī)等產(chǎn)品中的一些重要的螺紋聯(lián)接，要求裝配時(shí)作用到螺紋緊固件上的扭矩非常精確，這樣才能確保聯(lián)接的可靠性，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，綠色產(chǎn)品悄然興起，相應(yīng)的產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)成為一種新的設(shè)計(jì)方法。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)要求改進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，多使用一些可拆性、可回收性的結(jié)構(gòu)如螺紋聯(lián)接、鍵聯(lián)接。這時(shí)，為保證產(chǎn)品性能，要求這些聯(lián)接可靠，螺紋緊固件所受的扭矩也需控制在一定值內(nèi)。為此需要?dú)鈩?dòng)扳手?jǐn)Q緊螺紋緊固件時(shí)作用在螺紋緊固件上的扭矩控制在預(yù)定的扭矩范圍內(nèi)。扭矩值變動(dòng)范圍不能偏大，否則將使螺紋緊固件在工作時(shí)因強(qiáng)度不足發(fā)生突然折斷而失效或者在工作時(shí)易產(chǎn)生松動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)品性能不能滿足要求。因此，在使用氣動(dòng)扳手進(jìn)行產(chǎn)品裝配時(shí)，需要?dú)鈩?dòng)扳手能夠精確控制其輸出扭矩。具有精確扭矩控制的氣動(dòng)扳手成為當(dāng)前氣動(dòng)扳手的發(fā)展趨勢(shì)。縱觀現(xiàn)有的定扭扭矩氣動(dòng)扳手存在下列問題:l)實(shí)現(xiàn)扭矩控制的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造成本較高；2)扳手的體積較大，重量重，有的還需要附帶一套控制裝置，使用不方便；3)扭矩控制精度不高，不能滿足生產(chǎn)需要，并且扭矩調(diào)節(jié)困難；第2章系統(tǒng)的基本原理和總體設(shè)計(jì)目前，國內(nèi)外風(fēng)動(dòng)工具生產(chǎn)企