机械原理课程设计压片成形机.docx

1、机械原理课程设计压片成形机机械原理课程设计-压片成形机机械原理课程设计 说明书 设计题目 压片成形机 机械系机械设计制造及其自动化专业101班 设计者XXX 学号10105010137 指导教师XXX 2012年6月21日 , 设计题目1 , 设计要求3 , 方案设计与分析4 送料机构方案设计与分析4 上冲头方案设计与分析5 下冲头方案设计与分析6 , 确定设计方案图拟7 , 设计过程及主要零件结构设计8 上冲头机构设计 8 下冲头机构设计10 料筛机构设计11 传动系统的传动比分配 12 , 机械运动工艺过程及循环图 16 机械运动工艺过程16 机械运动循环图16 , 设计总结(心得体会)

2、17 , 主要参考书目 172 机械原理课程设计 压片成形机 一:设计题目 设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料(如陶瓷干粉，药粉)定量送入压形位置，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程(送料，压形，脱离)均自动完成。该机器可以压制陶瓷圆形片坯，药剂(片)等。 如图示，压片成形机的工艺动作是: (1) 干粉料均匀筛入圆筒形型腔(图a) (2) 下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔时粉料扑出(b) (3) 上下冲头同时加压，并保持一段时间(图c) (4) 上冲头退出，下冲头随后顶出压片的好坯(图d) (5) 筛料推出片坯(图e) 1 如图所示，上冲头，下冲头，送料筛的设计要求如下:

3、 (1) 上冲头完成直线往复运动(铅垂上下)，下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4秒左右。因冲头上升后要留有筛料进入空间，故冲头行程为90mm到100mm。因冲头压力较大，因而加压机构要有增力功能(如下图所示)。 (2) 下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm，将成形坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置(如下图所示)。 (3) 料筛在模具型腔上方往复振动料筛，然后向左退回。待批料成形并被推出型腔后，料筛在台面上向右移45mm到55mm，推卸片坯(如下图所示)。 如图所示，上冲头，下冲头，送料筛的动作关系见下

4、表: 2 动作关系表 压片成形机设计数据如下: 电动机转速/(r/min):1450; 生产率/(片/min):10; 冲头压力/N:150 000; 机器运转不均匀系数/:0.10; 二:设计要求 (1) 压片成形机一般至少包括连杆机构，凸轮机构，齿轮机构在内的三种机构。 (2) 画出机器运动的运动方案简图和运动循环图。拟定运动循环图时，执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排，但必须满足工艺上的各个动作的配合，在时间和空间上不能出现干涉。 (3) 设计凸轮机构，自行确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，计算凸轮廓线。 (4) 设计计算齿轮机构。 (5) 对连杆机构进

5、行运动设计，并进行连杆机构的运动分析，绘制运动线图。如果采用连杆机构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量。 (6) 编写设计说明书。 3 三:方案设计与分析 (1) 送料机构方案设计与分析:主要作用是将坯料送至加工位置，且能实现往复运动要求，故有以下方案可供选择。 方案A 评估:此方案是曲柄滑块机构，能够将坯料送至加工位置，而且有急回特性，但是不是很容易筛料，不是太理想。 方案B 评估:此方案能够将坯料送至加工位置，不但能够往复运动，而且很容易筛料，结构简单，易于控制。 方案选择:方案B 4 (2) 上冲头方案设计与分析:上冲头要实现往复直线运动，还要有急回特性，而

6、且能够保压，故有以下方案可供选择。 方案A 评估:上冲头要求冲头压力较大，此方案为曲柄摇杆机构，由曲柄为主动件带动摇杆摇动以及滑块上下运动，能够很好地执行要求，此机构有增力功能，结构简单。 方案B 评估:此方案凸轮旋转带动滚子运动，使上冲头上下往复运动，能够完成运动要求，但是此机构增力功能不够，冲头下压力不足，不能很好地进行施压设计难度高。 方案选择:方案A 5 (3) 下冲头方案设计与分析:需要较高的承受能力，而且要实现间歇运动。 方案A 评估:此方案为对心直动滚子推杆凸轮机构，结构简单，有较高的承受能力，而且能实现间歇运动，能满足运动要求。 方案B 评估:此方案为端面圆柱凸轮机构，能够实现

7、运动要求，但是设计难度大，也不易生产加工。 方案选择:方案A 6 四:确定设计方案图拟 综合上述方案，可得总方案如图所示: 1电动机;2带传动;3、5同步齿形链传动; 4送料机构;6下冲头机构;7上冲头机构;8减速器 7 五:设计过程及主要零件结构设计 (1) 上冲头机构设计 1.设定摇杆长度 : 选取=1.5 代入公式 0.4r? 22,sin2:1，,cos2:,得r?394? 所以选取r=390?; 得L =r=3901.5=585?; 对应上冲头机构的杆件，此处r为BD杆，L为DE杆。 2.确定摇杆摆角根据右图，可知行程的计算公式为 22L,(rsin)h=L-rcos+-r 此时h=

8、100? 计算的摆角为32?与测量出的图中摆角大小相等 h 因为题设要求摆角小于60?，所以满足要求。 3.通过图解法求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度 121如图所示作图，因为AD=CD-AC,AD=CD+AC,所以AD=229mm，2AD=428mm，计算得AC=100mm，CD=328mm。 综上所述，上冲头各杆件尺寸如下: AC=100mm，CD=328mm，BD=390mm，DE=585mm，AB=510mm 8 满足杆长之和定理，即AC+ABCD+BD，确保曲柄存在。 4.连杆机构运动分析 如下图所示是曲柄摇杆机构的位移时间图像，竖直向上的为位移，水平为时间;从1运动到2的位移为1

9、00mm，耗时3.25s，平均速度为30.8mm/s，加速度为0;从2运动到3的位移为100mm，耗时2.75s，平均速度为36.4mm/s加速度为0;综上所述，上冲头的行程为在03.25s时做速度为-30.8mm/s的匀速运动，在3.256s时做速度为36.4mm/s的匀速运动，此种设计有急回特性，节省了整个流程的总时间提高了生产效率，但由于在2点速度发生突变会产生刚性冲击，对机构会产生一定影响。 9 (2) 下冲头机构设计 由于压片成形机的工作压力较大，因此选择直动滚子推杆盘型凸轮，根据行程要求及工艺要求，设定凸轮的基圆半径R=40mm，偏心距e=0，滚子半径r=1mm推杆运动规律如下:

10、序号 凸轮运动角 转角 推杆运动规律 1 060 60 休止 2 6090 30 推杆下降 3 90105 15 休止 4 105195 90 推杆上升 5 195219 24 推杆上升 6 219240 21 推杆上升 7 240300 60 休止 8 300360 60 推杆下降 10 得到从动件位移线图及凸轮轮廓线如下图 ,由公式解得最大压力角=32?。 max,minmin由于凸轮廓线15mm，则取凸轮机构的最小曲率半径为=10mm。 (3) 料筛机构设计 送料机构主要功能是将坯料送到加工位置，且能实现间歇要求，对承载能力要求较低，采用凸轮机构完成。 设计送料凸轮基圆半径40mm，偏心

11、距0，滚子半径1mm，其推杆运动规律如下表: 11 序号 凸轮运动角 转角 推杆运动规律 1 012 12 推程 2 1230 18 休止 3 3060 30 回程 4 60240 180 休止 5 240360 120 推程 得到筛料机构位移线图及凸轮轮廓线如下图 (4) 传动系统的传动比分配 1选定电动机转速n=1450r/min，按设计要求凸轮转速应为n=10r/min 1总1.确定传动比:传动比i =n/n=145 ，121总32.传动比的分配:i,(式中,，n23,，,，,为各级传动的传动比) n传动系统采用四级减速机构，第一级为带传动，第二级为减速器传动，第三级为带传动，第四级为带

12、传动。按前述传动比分配原12 则，为使传动构件获得较小尺寸，结构紧凑，可采用传动比“先12小后大”原则。因此初选,2.5，,58。 第一级带参数表如下表所示 名称 传动比i 皮带轮直径 皮带轮1 1:2.5 20mm 皮带轮2 50mm 减速器内部齿轮结构如下所示 2由于,58，所以从齿轮6输入580 r/min，从齿轮1输出10r/min。24153图中各齿轮齿数为Z=58，Z=Z=10，Z=Z=50，根据传动比公式1241166635i=n/n= ZZZ/ZZZ, 6求得Z=25。 根据设计要求，上冲头，下冲头和送料筛同时进行，所以第三级和第四级的传动比为,。 13 3(各级传动比的分配表

13、 传动比1243, , , , 分配 2.5 58 1 1 4(减速器内部齿轮设计与计算 减速器为一般工作机器，速度不高，故齿轮选用8级精度，对其21中齿轮1跟齿轮2这一对齿轮进行计算，Z=10，Z=50，得i=5,设计齿轮均为标准圆柱直齿轮，且模数均为2mm，齿顶高(h)af均为2mm，齿根高(h)均为2.5mm，分度圆压力角=20?，则 ,1221d=mz=20mm; d=mz=100mm; 2211bbd= mzcos=18.8mm; d= mzcos=94mm;,21a2a1d=d+2h=24mm; d=d+2h=104mm;aaf22ff11fd=d-2h=15mm; d=d-2h=

14、95mm; 21p= p=m =6.28mm; s=p/2=3.14mm; 12bp=mcos=6mm; a=(d+ d)/2=60mm; ,大致示意图如图所示。 14 同理可得其余齿轮主要参数: 减速器内部齿轮主要参数 名称 齿数 模数 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 直齿轮6 25 2mm 50mm 54mm 45mm 直齿轮5 58 2mm 116mm 120mm 111mm 直齿轮4 10 2mm 20mm 24mm 15mm 直齿轮3 50 2mm 100mm 104mm 95mm 直齿轮2 10 2mm 20mm 24mm 15mm 直齿轮1 50 2mm 100mm 104m

15、m 95mm 15 六:机械运动工艺过程及循环图 (1)机械运动工艺过程 从整个机器的角度上看，它是一种时序式组合机构系统，所以要拟订运动循环图。 料筛从推出片坯的位置经加料位置加料后退回最左边(起始位置)停歇。下冲头即下沉,mm。同时，上冲头可下移到型腔入口处，待上冲头到达台面下1mm 处时，下冲头开始上升，对粉料两面加压，这时，上、下冲头各移动,mm，然后两冲头以相同速度上升，达到停歇保压效果，保压时间约0.,s。以后，上冲头先开始退出，下冲头稍后并稍慢地身上移动到和台面平齐，顶出成形片坯。下冲头停歇待卸片坯时，料筛已推进到形腔上方推卸片坯。然后，下冲头下移2,mm的同时，料筛振动使筛中粉

16、料筛入形腔，而进入下一循环。 (2)机械运动循环图 料筛前进加料下冲头下沉，(推出药片) 料筛后退 上冲头下压，上冲头返回，下冲头上推 下冲头继续上推 16 七:设计总结(心得体会) 这次课程设计，由于理论知识不足，再加上平时没有什么设计经验，开始时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的指导下和同学的帮助下最终得以完成。 在这次设计过程中，除了巩固了理论知识，更深切体会到了人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化，在这个社会大群体里面，沟通自然是为人处世基本，如何协调彼此的关系值得我们深思和体会，在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大，有些人很有责

17、任感，把这样一种事情当成是自己的重要任务，并为之付出努力，不断思考自己遇到的问题。有些人则是不以为然 不得不说的是整个设计我基本上还满意，但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。 总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知从何入手。最终做完有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论:只是必须通过运用才能实现其价值有些东西一位学会了但是真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为真正会用才是真的学会了。 八: 主要参考书目 1李瑞琴.机械原理课程设计.北京:电子工业出版社，2010.6 2裘建新.机械原理课程设计.北京:高等教育出版社，2010.7 3刘会英，杨志强，张明勤.机械原理.北京:机械工业出版社，2007.5 17