机械原理课程设计——压片成型机.doc

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机械原理课程设计说明书 机械原理课程设计 说明书 设计题目：压片成形机 学院：汽车与交通学院 班级：车辆102 姓名：xxx 学号： 指导老师：韦丹柯 目录 1.设计题目 …………………………… 1 2.工作原理及工艺动作过程 ………… 3 3.设计原始数据及设计要求 ………… 4 4.功能分解及机构选用………………… 5 5.重要机构方案评估及数据 …………………10 6.总设计方案图及各执行机构的尺寸计算……13 7.心得体会……………………………… 15 8.参考书目………………………………15 1.设计题目：压片成形机 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。 2. 工作原理及工艺动作过程 1. 干粉料均匀筛入圆筒形型腔。 2. 下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔是粉料扑出。 3. 上、下冲头同时加压，并保持一段时间。 4. 上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯。 下冲头 上冲头 片坯 下冲头 5. 料筛推出片坯。 其工艺动作的分解如图1、2、3、4 料筛 型腔 下冲头 粉料 21 3 5 下冲头 上冲头 8 3 .设计原始数据及设计要求 1、.压片成形机设计数据 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/δ：0.10； 2、上冲头、下冲头、送料筛的设计要求： 1).上冲头完成往复直移运动（铅锤上下），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料筛进入的空间，故冲头行程为 90 ～ 100mm 。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（如图 1.2a ）。 （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 ，将成型片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（如图 1.2b ）。 （3).料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约 85~90mm ，推卸片坯(如图1.2c) φ φ φ 图1.2 4．功能分解及机构选用 该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如下图 设计干粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作： (1) 送料机构：为间歇直线运动 , 这一动作可以通过凸轮完成 (2) 筛料：要求筛子往复震动，这一动作可以通过凸轮完成 (3) 推出片坯：下冲头上升推出成型的片坯 (4) 送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道 (5) 上冲头往复直线运动，最好实行快速返回等特性。 (6) 下冲头间歇直线运动，这一动作可以通过凸轮完成。 五．重要机构方案评估及数据 （1）上冲头机构方案选用： 方案一： 方案一为一凸轮机构，能很好的实现所需要的运动变化，机构由一个凸轮为原动件带动从动件做上下移动，应用范围较广可调性高运转精度大，可完成工作需要。自由度：S=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1 由于上冲头总行程为100cm，使用凸轮机构会使凸轮的曲率半径变大，滚子与凸轮的压力角变大，容易磨损构件，基圆大小很难确定，设计难度高，也不容易生产加工，冲头下压力不足，导致产品不合格，所以方案一虽可行但不适用于上冲头的设计使用，暂不选。 方案二： 方案二为一曲柄摇杆机构，由曲柄为主动件带动摇杆摇动以及滑块上下运动，应用范围广可调性高运转精度较高计算自由度： S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1 可实现运动需要。具有很好的传动性，结构简单，经济性好，工业制造较为简单，维修跟换方便，可大批量制造生产，暂为最佳选择。 综上所述，在两个方案中，方案二为最佳方案。 设定方案二中的各杆长度 设定摇杆长度 选取λ=1.5 代入公式 ： r≤ 得r≤657㎜ ∴选取r=500㎜; ∴L =r×λ=500×1.5=750㎜;即A=500mm，B=750mm 由下图计算可知滑块行程h=1250-1153.7933≈96mm，此时A杆转过28°，即A杆右极限转角为28°，满足摆角小于60°的要求。 又因设计要求中上下冲头需要有保压时间为0.4s，推算杆A左极限位置到垂直位置角度为2°。计算形成速比系数K=180+62/180-62=2.05 具有急回特性。 通过图解法可以求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度，如下图： 如图所示，AB为摇杆，BC为连杆，ED为曲柄； 因为COS28=AB/AF+FE Tan28°=(BC+CE)/AB BC=EF+EC AB=AF=500mm ∴BC=146.2㎜ ED=79.9㎜ AE=566.3mm 检验曲柄存在条件 ED=79.9mm，BC=146.2mm, AF=500mm, AE(机架)=566.3mm 满足杆长之和定理，即AD+AB≤CD+BC,确保了曲柄的存在。 综上所述 上冲头肘杆机构的尺寸设计如下： 曲柄 79.9㎜ 曲柄连杆 146.2㎜ 摇杆 500㎜ 滑块连杆D 750 ㎜ （2）下冲头机构设计方案 用凸轮驱动下冲头 设计凸轮参数： 基圆半径r。=40mm, 偏距e=0 ,滚子半径r=10mm ，推杆行程h=21mm 最大压力角为28.7891°，小于许用压力角30°。 满足要求的其运动规律为： 序号 凸轮转动角度 推杆运动规律 1 0～100° 静止不动 2 100°～120° 下沉3mm 3 120°～130° 近休止 4 130°～160° 上升8mm 5 160°～190° 保压0.4s后静止0.1s 6 190°～250° 上升16mm 7 250°～300° 远休止 8 300°～360° 下降21mm （3）送料机构的设计方案 用凸轮驱动直杆使料筛进行送料和推片的运动 凸轮设计参数： 基圆半径r。=110mm, 偏距e=0 ,滚子半径r=10mm ，推杆行程h=90mm 最大压力角为28.6372°，小于许用压力角30°。 序号 凸轮转动角度 推杆运动规律 1 0～30° 停在最大行程进行送料 2 30°～110° 退回到近休止处 3 110°～260° 近休止 4 260°～360° 推片 6、总设计方案图及各执行机构的尺寸计算 不选用该方案的原因：1、用到蜗轮蜗杆机构，齿轮配置不方便。 2、上冲头不易实现保压作用。3、送料机构仅用曲柄滑块机构，难以实现送料机构的运动规律。4、方案中的三个重要机构的转速难以实现同速转动，从而不方便配置三者的运动规律来实现产品的生产。 下图为方案二，即最终选用方案： 执行机构的尺寸计算 根据选定的驱动电机的转速 n=1250r/min 和生产率为 10件/min，它的机械传动系统的总速比为： I=1250/10=145 为方便配合各个机构的运动规律，总方案中的除皮带轮6以外的其他皮带轮的转速均设定为10r/min，其中皮带轮6的转速为30.2 r/min. 行星轮系的齿轮设计如下： 各齿轮压力角和模数均取标准值：α=20 m=1 h*a=1 Z1=20 Z2=100 Z3=220 Z4=20 Z5=80 在行星轮系中：i1H=1- iH13=1+z3/z1=12 即 i1H= n1/nH=12 计算齿轮1和2的重合度： r1=mz1/2=1×20/2=10 mm r2=mz2/2=1×100/2=50 mm rb1=r1 cosα=9.4 0mm rb2=r2 cosα=46.98 mm ra1=r1+m h*a=1=10+1×1=11 mm ra2=r2+m h*a=1=50+1×1=51 mm αa1=arccos（rb1/ra1）=31.3º αa2=arccos（rb2/ra2）=22.9º εα=[z1(tanαa1-tanα)+z2(tanαa2-tanα)]/(2π)=1.73>1 即满足齿轮连续传动的条件。 因齿轮1和2的重合度能满足要求，其他齿轮之间的重合度也满足齿轮连续传动的条件。 锥齿轮中：i45= n4/ n5= z5/z4=4 所以，i15= i1H* i45=48 皮带轮6、7中， n6/ n7=R7/R6 其中R7= 60.2mm R6 =20mm 又因为n6= n5 nH= n4 n=n5=1250 r/min 综上可以刚好使皮带轮7的转速为10r/min 七．心得体会 马上就要课程设计答辩了，回想这3周的设计过程，我感到很累很累，但通过这次的课程设计，我学到了很多很多东西，大大提升了我的设计能力，给以后的毕业设计和工作积累了很多宝贵的经验。在设计的过程中有许多我们平时都不太重视的东西，也遇到了有很多的难题，但我们并不退缩。每个人都是互相询问和帮助，这给了我很大的动力，有的不懂我们就会再一起讨论问题，经过无数次的讨论，得出了很多很好的设计方案，这还培养了我们的团队合作精神。设计的过程中，为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，我们查阅了很多次设计书和指导书，也上网查了很多资料，这是我感触相当深的。 这次的课程设计让我学到了很多以前在书本没有学到的东西，知识有了较大的提升，特别是对干粉压片机的结构原理与设计分析更加清楚深刻。这次的课程设计用到的图，基本上是我们是用CAD画的，这样我更熟练地掌握了CAD画图的基本技能，为以后的工作储备了应有的能力。在这次课程设计中，充分利用了所学的机械原理知识，根据设计要求和设计分析，选用组合成机械系统运动方案，从而设计出结构简单，制造方便，性能优良，工作可靠的机械系统。 这次课程设计让我充分体会到设计需要大胆创新这一层面。创新也是一个国家、一个社会、一个企业必不可少的，设计中的创新需要高度和丰富的创造性思维，没有创造性的构思，就没有产品的创新，产品也就不具有市场竞争性。在设计过程中，虽然我们的创新思路还不够好，但这也锻炼了我们的能力，更指明了我们努力的方向。 由于水平有限，我们的设计方案难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。 8．参考书目 《机械原理》华中科技大学出版社 《机械原理课程设计指导书》高等教育出版社 - 18 -