自動螺絲刀的設(shè)計(jì)

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1、一、市場調(diào)查研究：螺絲是常見的一種工件，大到重型機(jī)械，小到日常生活用品，我們總能看到螺絲的身影。因此擰螺絲的螺絲刀在生活和生產(chǎn)中占有很重要的地位?，F(xiàn)在出現(xiàn)的比較多的螺絲刀有普通的手動螺絲刀和電動螺絲刀。普通手動螺絲刀結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，但是效率比較低，特別是有較長的螺釘要擰時更明顯。電動螺絲刀效率高，且省時省力，適合大規(guī)模生產(chǎn)使用，且可以設(shè)計(jì)成帶電池的電動螺絲刀，從而可以抵消對電源線的依賴。二、設(shè)計(jì)方案：基于以上對市場現(xiàn)有螺絲刀的性能分析，設(shè)計(jì)一款電動螺絲刀。1、設(shè)計(jì)要求：能快速擰緊/松出螺絲的的多功能手動螺絲刀，其特征是：單手操作，可實(shí)現(xiàn)快速

2、正反轉(zhuǎn)，也可變速為正常螺絲刀一樣工作；可更換多種規(guī)格的螺絲刀頭。2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：本產(chǎn)品由高效變速裝置、多功能刀頭裝置和變速裝置組成。1）高效變速裝置主要由手柄、螺絲刀架、固定在螺絲刀柄內(nèi)的變速直齒輪組組成。工作時，操作手法和普通螺絲刀相近，握住手柄正反轉(zhuǎn)，簡單并排的變速直齒輪組能使螺絲刀桿直接正反旋轉(zhuǎn)。為了結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)的變速直齒輪組的傳動比為1：3.5，當(dāng)用于快速擰緊/松開螺絲時，轉(zhuǎn)一圈手柄，可以使螺絲旋進(jìn)/松開3.5圈，實(shí)現(xiàn)高效旋高效變速裝置2）多功能刀頭裝置是便于拆裝更換螺絲刀頭的裝置，可以安裝不同規(guī)格的螺絲刀頭。3）變速裝置緊固螺釘需要較

3、大力矩時，將變速裝置小推件拉到如圖中所示位置，則螺絲刀的傳動比為1比1，可以滿足擰緊要求，此時螺絲刀與普通螺絲刀無異。將變速小推件往右拉，則可實(shí)現(xiàn)1：3.5的高效旋轉(zhuǎn)。作品整體效果圖如圖-4所示。圖-2多功能刀頭裝置圖-3變速裝置圖-4作品整體效果圖3、螺絲刀控制部分設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)產(chǎn)品帶有自動停止控制功能，以下為該產(chǎn)品的控制模塊設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)如下。1)硬件設(shè)計(jì)如圖1。其主要由單片機(jī)、電機(jī)、開關(guān)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換、力傳感器等組成的。由單刀開關(guān)控制正反轉(zhuǎn)，來實(shí)現(xiàn)擰螺絲和松螺絲兩個動作。當(dāng)需要擰螺絲時，斷開開關(guān)S1，打開電源。單片機(jī)將控制模數(shù)轉(zhuǎn)換，把扭矩力電壓輸

4、入到單片機(jī)，當(dāng)扭矩力小于一定值時，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)扭矩力達(dá)到一定值時，關(guān)閉電機(jī)。當(dāng)需要松螺絲時，閉合開關(guān)S1，打開電源。單片機(jī)將控制電機(jī)一直反轉(zhuǎn)，直到手動關(guān)閉電源。圖12）程序流程設(shè)計(jì)3）程序軟件設(shè)計(jì)程序預(yù)定義如圖3。預(yù)先定義了有單片機(jī)封裝庫，ADS7825模數(shù)轉(zhuǎn)換，電機(jī)，PWM，按鍵，扭矩力調(diào)節(jié)值。圖3主程序如圖4。通電以后，首先初始化各個寄存器，調(diào)整各個寄存器工作狀態(tài)。然后讀取張反轉(zhuǎn)按鍵ZF的狀態(tài)。如果是正轉(zhuǎn)狀態(tài)，則控制電機(jī)以占空比60%正轉(zhuǎn)，直到達(dá)到一定扭矩力才會停下來。如果是反轉(zhuǎn)狀態(tài)，則控制電機(jī)以占空比70%反轉(zhuǎn)，直到手動關(guān)閉電源。圖4PW

5、M定時器如圖5.設(shè)置定時器T，定時129us中斷一次。以129us乘以100為一個PWM控制周期。在電平轉(zhuǎn)換點(diǎn)之前為高電平，之后為低電平。圖5寄存器初始化如圖6。初始化定時器，啟動模數(shù)轉(zhuǎn)換。圖6讀取扭矩力如圖7.單片機(jī)以一個超過25us的低脈沖對ADS7825的RC引腳進(jìn)行操作，控制BYTE采集16位的扭矩力數(shù)據(jù)。圖7控制電機(jī)如圖8。單片機(jī)控制定時器的電平轉(zhuǎn)換點(diǎn)來控制PWM的占空比和電機(jī)轉(zhuǎn)向。圖8三創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)：1、此電動螺絲刀可以使用電池操作，抵消了以前的電動螺絲刀對電源線的依賴；2、其巧妙利用齒輪的變速傳動，轉(zhuǎn)動主動輪，帶動從動輪高倍轉(zhuǎn)動，使

6、被擰螺釘快速擰緊/松開，大大提高了工作效率；3、還可以快速變換不同規(guī)格的螺絲刀頭，適合對各種規(guī)格的螺絲操作。；4、其體積小巧、結(jié)構(gòu)緊湊、攜帶方便，操作時只需單手就可以完成，高空作業(yè)的操作人員無須雙手操作，大大提高了高空作業(yè)的安全系數(shù)；5、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉，適合大眾的需求。四、應(yīng)用前景：現(xiàn)在市場上主要有普通手動螺絲刀和帶電源線的電動螺絲刀這兩種。普通手動螺絲刀擰螺釘時，受到手轉(zhuǎn)動角度的限制，其速度慢、效率低，工作消耗人的體力高，而且，當(dāng)在高空仰頭工作時，人容易勞累；而電動螺絲刀的工作效率雖高，但由于其購買價(jià)格也高，且受到用電的限制，只能在有電源

7、供應(yīng)的地方使用，其體積較大，攜帶不方便。高效變速螺絲刀克服了上面兩種螺絲刀的缺陷，其體積小巧，便于攜帶，工作時只需單手操作，傳動比可達(dá)1:3.5甚至可以設(shè)計(jì)更高的傳動比，工作方便快捷，省時省力，大大提高了工作效率；而且高效變速螺絲刀的生產(chǎn)流程相對簡單，價(jià)格比較便宜，更適合大眾需求。附件：部分零件圖心得體會1、從設(shè)計(jì)創(chuàng)意到完成作品的加工制作，我們經(jīng)歷了資料的檢索、查詢、整理與分析，數(shù)據(jù)處理能力得到提升；方案的不斷修改與完善讓我們學(xué)會設(shè)計(jì)與加工要統(tǒng)籌兼顧；在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品加工中我們將專業(yè)知識充分運(yùn)用到了實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)。在整個設(shè)計(jì)與制造過程中我們進(jìn)一步

8、掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)與加工的步驟和要領(lǐng)，深刻體會到團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，同時團(tuán)隊(duì)成員綜合素質(zhì)和動手能力得到了很大的提高。2、本次制作充分將所掌握的課本知識融入其