机械原理课程设计压片成形机.docx

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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）——————————17,主要参考书目——————————————17

2

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:

（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:

150000;机器运转不均匀系数/δ:

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λ=1.5代入公式

0.4r?

22,,sin2:

1，,cos2:

,

得r?

394?

所以选取r=390?

;

得L=r×λ=390×1.5=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,（r×sinα）h=L-[r×cosα+-r]

此时h=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+AB

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100mm，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0~3.25s时做速度为-30.8mm/s的匀速运动，在3.25~6s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。

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（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:

序号凸轮运动角转角推杆运动规律10——6060休止260——9030推杆下降390——10515休止4105——19590推杆上升5195——21924推杆上升6219——24021推杆上升7240——30060休止8300——36060推杆下降

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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1—5mm，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，偏心距0，滚子半径1mm，其推杆运动规律如下表:

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序号凸轮运动角转角推杆运动规律10——1212推程212——3018休止330——6030回程460——240180休止5240——360120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,，n

23,，,，„„,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11:

2.520mm

皮带轮250mm

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580r/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,。

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3（各级传动比的分配表

传动比1243,,,,分配2.55811

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）a

f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;aa

f22ff11fd=d-2h=15mm;d=d-2h=95mm;21p=p=πm=6.28mm;s=p/2=3.14mm;

12bp=πmcos=6mm;a=（d+d）/2=60mm;,

大致示意图如图所示。

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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6252mm50mm54mm45mm直齿轮5582mm116mm120mm111mm直齿轮4102mm20mm24mm15mm直齿轮3502mm100mm104mm95mm直齿轮2102mm20mm24mm15mm直齿轮1502mm100mm104mm95mm

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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

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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

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