干粉壓片機課程設(shè)計

1、機械原理及設(shè)計綜合課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：干粉壓片機目錄第一章、運動方案部分一、機械原理及設(shè)計綜合課程設(shè)計任務(wù)書（一）、設(shè)計題目4（二）、工作原理及工藝動作過程4（三）、設(shè)計原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求4（四）、設(shè)計方案提示5（五）-設(shè)計的主要任務(wù)6二、干粉壓片機運動方案設(shè)計（一）、設(shè)計題目分析1、總功能分析62、總功能分解73、功能元求解74、進行執(zhí)行機構(gòu)選型75、三構(gòu)件的具體方案設(shè)計8（二）、機械運動方案的確定10（三）、干粉壓片機運動循環(huán)圖的設(shè)計、10（四）、執(zhí)行機構(gòu)的尺寸計算1、上沖頭機構(gòu)設(shè)計122、凸輪的設(shè)計133、料篩凸輪輪廓的確定16（五）、運動簡圖及運動線圖1、運動簡圖、172、運動線圖

2、用解析法對上沖頭進行分析18C語言編程18編程數(shù)據(jù)輸出20作出運動線圖24第三章、參考資料部分第一章、運動方案部分一、機械原理及設(shè)計綜合課程設(shè)計任務(wù)書(一)、設(shè)計題目：干粉壓片機(二)、工作原理及工藝動作過程：干粉壓片機的功用是將不加粘結(jié)劑的干粉料壓制成gh圓型片坯，其工藝動作的分解如下圖所示：(1)料篩在模具型腔上方往復(fù)振動，將干粉料篩入直徑為狄深度為yi的筒形型腔，然后向左退出45mm。(2)下沖頭下沉y2,以防上沖頭進入型腔時把粉料撲出。(3)上沖頭進入型腔V2。(4)上、下沖頭同時加壓，各移動(yi-h)12,將產(chǎn)生壓力F,要求保壓一定時問，保壓時間約占整個循環(huán)時間的1/10。(5)上

3、沖頭退回，下沖頭隨后以稍慢速度向上運動，頂出壓好的片坯。(6)為避免干涉，待上沖頭向上移動H后，料篩向右運動推走片坯，接著料篩往復(fù)振動，繼續(xù)下一個運動循環(huán)。由(三)、設(shè)計原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求:力殺似h(mmMmm)ni(rpm)H(mm)F(N)y1(mm)y2(mm)I30M52010015000213II28M4259513000183III26M5309012000193工作條件：三班制，連續(xù)運轉(zhuǎn)，每臺電動機同時帶動50組沖頭。使用期限：十年，大修期三年生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（少于十臺）生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機械廠制造，可加工78級精度的齒輪及蝸輪動力來源：電力，三相交流（220/380V）轉(zhuǎn)速

4、的容許誤差：土5%（四）、設(shè)計方案提示：1、由以上工藝動作分解過程可知，該機械共需3個執(zhí)行構(gòu)件，即：上沖頭、下沖頭和料篩。設(shè)計時，需擬訂運動循環(huán)圖，各執(zhí)行構(gòu)件的起訖位置可視具體情況重疊安排，以增長執(zhí)行構(gòu)件的動作時間，減少加速度，但要保證不發(fā)生碰撞。2、根據(jù)生產(chǎn)條件和粉料的特性，宜采用大壓力壓制。上沖頭的機構(gòu)為主加壓機構(gòu)。由于主加壓機構(gòu)所加壓力甚大，用摩擦傳動原理不甚合適；用液壓傳動原理，因顧及系統(tǒng)漏油會污染產(chǎn)品，也不宜采用；故宜采用電動機作為動力源，選擇剛體推壓傳動原理。3、由于壓片機的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機構(gòu)作為主加壓機構(gòu)。它是由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串聯(lián)而成。

5、為了“增力”，兩機構(gòu)的極限位置宜重合或接近。4、 為了保壓， 要求沖頭在極限位置完全停歇是較困難的。 實際上， 只要沖頭在離極限位置0.4mm范圍內(nèi)的運動時間約為整周時間的1/10即可。5、設(shè)沖壓階段的壓力變化近似地與距離成線性關(guān)系。將壓制階段所需功率除以一周的時間，得平均功率?？紤]到運動副摩擦和料篩運動所需的功率，實際所需功率約為平均功率的兩倍。6、為減少速度波動，應(yīng)采用飛輪。要求速度波動不均勻系數(shù)小于0.18。計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量時，可不考慮其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量。7、減速器的具體方案可為展開式、分流式、同軸式、圓錐-圓柱等，按學號分配。（五）、設(shè)計的主要任務(wù)：1、運動方案部分：根據(jù)工藝動作順序和

6、協(xié)調(diào)要求擬訂運動循環(huán)圖。進行上沖頭、下沖頭和料篩三個執(zhí)行機構(gòu)的選型，列出形態(tài)學矩陣。選擇原動機及傳動機構(gòu)。機械運動方案的評定和選擇。畫出機械運動方案簡圖。對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸綜合及運動和動力分析。飛輪轉(zhuǎn)動慣量的計算。2、減速器部分：選擇電動機型號，確定總傳動比，分配傳動比，計算各軸運動和動力參數(shù)，傳動零件（帶輪、齒輪）的設(shè)計計算，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強度校核，滾動軸承的選擇和驗算，鍵聯(lián)接的選擇和驗算，聯(lián)軸器的選擇，設(shè)計減速器，繪制零件圖，決定齒輪和軸承的潤滑方式，選擇潤滑劑。3、編寫課程設(shè)計說明書二、干粉壓片機運動方案設(shè)計（一）、設(shè)計題目分析工作原理及工藝動作過程見任務(wù)書。1、總功能分析

7、顧名思義，干粉壓片機就是把干粉壓制成具有一定形狀厚度的片坯，一般采用黑箱法進行分析，分析見下。2、總功能分解由題目要求，該干粉壓片機要求完成的工藝動作有一下五個：(1)、送料：為間歇直線運動(2)、篩料：篩子往復(fù)運動(3)、加壓：下沖頭先下移，上沖頭再下移，然后一起加壓，并保時成型(4)、推出：下沖頭上升推出成型的片坯(5)、送成品：通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道以上五個動作，加壓時用上沖頭和下沖頭兩個機構(gòu)來完成的。因此干粉壓片機運動方案設(shè)計重點考慮料篩機構(gòu)、上下沖頭加壓機構(gòu)的選型和設(shè)計問題。3、功能元求解根據(jù)功能的要求，進行求解，各功能元分別可以用不同的機構(gòu)來實現(xiàn)其運動及傳動要求上沖

8、頭運動A可以由移動推桿圓柱凸輪機構(gòu)、曲柄導桿滑塊機構(gòu)、偏置曲柄滑塊機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)來實現(xiàn)；送料機構(gòu)B可以由渦輪蝸桿機構(gòu)、移動凸輪機構(gòu)、偏置曲柄滑塊機構(gòu)來實現(xiàn)；下沖頭運動C可以由雙導桿間歇運動機構(gòu)、移動凸輪機構(gòu)、曲線槽導桿機構(gòu)來實現(xiàn)。4、進行執(zhí)行機構(gòu)選型：根據(jù)上下沖頭和料篩這三個執(zhí)行構(gòu)件動作要求和結(jié)構(gòu)特點，可以選擇表12常用的機構(gòu)，即為執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣。表21三執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣上沖頭移動推桿圓柱凸輪機構(gòu)曲柄導桿滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)蝸輪蝸桿運動機構(gòu)送料機構(gòu)渦輪蝸桿機構(gòu)移動凸輪機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)下沖頭雙導桿問歇運動機構(gòu)移動凸輪機構(gòu)曲線槽導桿機構(gòu)對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)

9、曲柄導桿滑塊機構(gòu)5、三構(gòu)件的具體方案設(shè)計上沖頭的運動A:要實現(xiàn)往復(fù)直線移動， 還有考慮急回特性。因此有以下方案可供選擇：（說明：以下三圖由上至下依次為圖21,圖22，圖23）萬案1說明：桿1帶動桿2運動，桿2使滑塊往復(fù)運動，同時帶動桿3運動，從而達到所要求的上沖頭的運動。此方案可以滿足保壓要求， 但是上沖頭機構(gòu)制作工藝復(fù)雜，磨損較大，且需要加潤滑油，工作過程中污損比較嚴重。萬案2說明：凸輪旋轉(zhuǎn)帶動滾子運動，使桿1與桿2運動，使上沖頭上下往復(fù)運動,完全能達到保壓要求。但上沖頭行程要求有塊機構(gòu)用接而成，結(jié)構(gòu)簡單、輕盈，能滿足保壓要求，并90100mm,重。3:說明：此方案使用曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑凸

10、輪機構(gòu)尺寸將會變得很大很笨I能夠輕松達到上沖頭的行程要求。送料機構(gòu)B:主要作用是將坯料送至加工位置，對承載能力要求低。故有以下方案可供采用：圖24圖24為凸輪機構(gòu)，并采用彈簧連接，可獲得較大的行程；圖25為凸輪連桿機構(gòu)，亦可實現(xiàn)往復(fù)振動賀間歇運動；圖2-4所示機構(gòu)方案更易達到運動要求，能滿足往復(fù)振動和實現(xiàn)間歇運動。下沖頭的運動C：需要較高的承受能力、且需要實現(xiàn)間歇運動，可靠性好。則有以下方案可供選擇：圖25圖26圖26所示為兩個盤形凸輪推動同一個從動件方式，可實現(xiàn)預(yù)定的運動規(guī)律。圖27所示為對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、且能實現(xiàn)間歇運動,滿足運動規(guī)律。圖28所示為曲柄導桿滑塊機構(gòu)，可

11、滿足較高的承受能力、具有較好的增力效果且能實現(xiàn)間歇運動。故以上三種方案可為下沖頭運動的機構(gòu)。雙導桿運動機構(gòu)，雖然也可作為下沖頭的運動實現(xiàn)間歇運動，但構(gòu)件數(shù)目較多、結(jié)構(gòu)相對較上述較復(fù)雜，不可采用為宜。所以選用圖27方案（二）、機械運動方案確定由機械運動方案設(shè)計，最終最優(yōu)方案如圖所示。（三）、干粉壓片機運動循環(huán)圖的設(shè)計從上述工藝過程可以看出，由主動件到執(zhí)行有三支機構(gòu)系統(tǒng)順序動作；畫出運動傳遞框圖如下位移圖210從整個機器的角度上看，它是一種時序式組合機構(gòu)系統(tǒng)，所以要擬定運動循環(huán)圖，應(yīng)以主動件的轉(zhuǎn)角為橫坐標（0360）,以機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標畫出位移曲線。運動循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運動的

12、起迄位置，而不是其精確的運動規(guī)律。料篩從推出片坯的位置經(jīng)加料位置加料后退回最左邊（起始位置）停歇。下沖頭即下沉3mm（如下圖中）。下沖頭下沉完畢，上沖頭可下移到型腔入口處（如下圖中），待上沖頭到達臺面下3mm處時， 下沖頭開始上升； 對粉料兩面加壓， 這時上、 下沖頭各移動8mm（如圖中），然后兩沖頭停歇保壓（如圖中），保壓時間約0.3s相當于主動件轉(zhuǎn)36度左右。以后， 上沖頭先開始退出， 下沖頭稍后并稍慢地向上移動到臺面平齊， 頂出成形片坯 （如圖中） 。下沖頭停歇待卸片坯時；料篩已推進到形腔上方推卸片坯（如圖中）。然后，下沖頭下移21mm的同時，料篩振動使篩中粉料篩入形腔（如圖中）而進入下

13、一個循環(huán)（四）、執(zhí)行機構(gòu)的尺寸計算1、上沖頭機構(gòu)設(shè)計:h=L-rxcosa+,L2-(rXsina)2-r此時h=100mm算的擺角為32與測量出的圖中擺角大小相等題設(shè)要求擺角小于60滿足要求。通過圖解法求出曲柄搖桿機構(gòu)中曲柄與連桿的長度如圖所示，AB為曲柄，BC為連桿，DC為搖桿;DC0是搖桿在擺角最大時的位置;DC12是搖桿與鉛垂方向夾角為2的位置;DC3是搖桿鉛垂時的位置；設(shè)定搖桿長度選取人=1.5代入公式：r0.4,2.21+3-cos2-:1in2得r394mm選取r=390mm;L=rX入=390X1.5=585mm;確定搖桿擺角根據(jù)右圖，可知行程的計算公式為圖211由題意:VAC

14、2=AB+BCAC0=BC-AB.AB=97mmBC=171mm測量出/B1AB1=80,為保壓角檢驗曲柄存在條件CD=390mm,AB=97mm,BC=171mm,AD(機架)=462mm滿足桿長之和定理，即AD+ABCD+BC,確保了曲柄的存在。綜上所述上沖頭機構(gòu)的尺寸設(shè)計如下：曲柄97nlm曲柄連桿171nlm搖桿390mm滑塊連桿L585mm2、凸輪的設(shè)計：凸輪輪廓線的計算凸輪基圓的確定在實際設(shè)計中規(guī)定了凸輪機構(gòu)壓力角的許用值a,對于直動從動件通常取a=30400此處取凸輪機構(gòu)最大壓力角為amax=32，由于機械系統(tǒng)要求下沖頭的承載能力較大，且欲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，因而凸輪機構(gòu)在運動的某一個

15、位置出現(xiàn)的最大壓力角amaxa的前提下，基圓半徑盡可能小。由于下沖頭為對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)。|dsd：pe|由.a=arctan?(e=0)1s+Vr2-e2S=18mm2下沖頭的循環(huán)圖3由以上三式知可取r0=40mm則由于凸輪廓線Pmin115mm,則取凸輪機構(gòu)的最小曲率半徑為pmin=10mm。滾子半徑的確定rT由于滾子半徑rT必須小于理認輪廓線外凸部分的最小曲率半徑Pmin,因此取rT=0.8pmin=8mm從動件的運動規(guī)律為避免產(chǎn)生振動和沖擊，且要求傳動較平穩(wěn)，則取從動件在推程轉(zhuǎn)折處以圓弧過渡，行程為H=18mm；回程以相同規(guī)律返回。從動件位移線圖及凸輪輪廓線如下圖212下沖頭

16、凸輪輪廓的確定凸輪機構(gòu)的最大的優(yōu)點是：只要適當?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運動規(guī)律，而且機構(gòu)簡單緊湊。選取適當?shù)谋壤?，取為半徑作圓；選取凸輪的基圓半徑ro=40mm,偏心距e=0mm,凸輪以等角速度6沿逆時針方向回轉(zhuǎn)， 推桿的運動規(guī)律如圖所示先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將凸輪機構(gòu)按進行反轉(zhuǎn)，此時凸輪靜止不動，而推桿繞凸輪順時針轉(zhuǎn)動。按順時針方向先量出推程運動角，再按一定的分度值（凸輪精度要求高時，分度值取小些，反之可以取小些）將此運動角分成若干等份并依據(jù)推桿的運動規(guī)律算出各分點時推桿的位移值S,根據(jù)以上位移曲線結(jié)合反轉(zhuǎn)法得出凸輪的輪廓曲線如下：3、

17、料篩凸輪輪廓的確定其中S為料篩的位移，設(shè)6為凸輪的轉(zhuǎn)角，而6S的關(guān)系如下圖:圖214繼而可根據(jù)下沖頭凸輪機構(gòu)的設(shè)計方法，做出料篩凸輪的輪廓曲線如下圖:圖215（五）、運動簡圖及運動線圖1、運動簡圖2、運動線圖用解析法對上沖頭進行分析：由課本P42-P43所述，(1)口=93-148h=lr-rcos，、l2-(rsin-)2sin二cos二W3v=rsin-，w32一-一，.一、2.rw3cos21：0.5rsin2-*w30.5rsin2-w3*(rsin-w3-v)a=rcos:w3rsin:,二.333-3.l(rsin：)l-(rsin-)C語言編程:#include圖216.l2-(

18、rsin-)2#include#definePI3.1415926voidmain()inti;doublem,a,b,c,n,d,h,l,r,s,t,w,v,z;FILE*fp;fp=fopen(myf1.out,w);printf(角度位移速度加速度n);fprintf(fp,角度位移速度加速度n);for(i=0;i360;i=i+5)m=i*PI/180.0;a=462-97*cos(m);b=-97*sin(m);c=(a*a+b*b+390*390-171*171)/(2*390);if(a=c)d=2*atan(-a/b);elsed=2*atan(b+sqrt(a*a+b*b-

19、c*c)/(a-c);n=d-PI*148/180;l=atan(b+390*sin(n)/(a+390*cos(n);r=2.0/3*PI;s=-r*97*sin(m-n)/171/sin(l-n);t=r*97*sin(m-l)/390/sin(n-l);w=(171*s*s+97*r*r*cos(m-l)-390*t*t*cos(n-l)/390/sin(n-l);h=581+390-390*cos(n)-sqrt(585*585-390*sin(n)*390*sin(n);v=390*sin(n)*t+(390*sin(n)*cos(n)*t)/sqrt(585*585-390*390

20、*sin(n)*sin(n);z=390*cos(n)*t*t+390*sin(n)*w+(sqrt(585*585-390*390*sin(n)*sin(n)*(390*cos(n)*cos(n)*t*t-390*sin(n)*sin(n)*t*t+390*sin(n)*cos(n)*w)-390*sin(n)*cos(n)*t*(390*sin(n)*t-v)/(585*585-390*390*sin(n)*sin(n);printf(%4d%15f%15f%15fn,i,h,v,z);fprintf(fp,%4d%15f%15f%15fn,i,h,v,z);fclose(fp);編程數(shù)據(jù)

21、輸出角度位移速度加速度92.983333-128.082352198.492177576.583440106.569505164.2133381061.77442496.604693120.2620991548.76327084.33192786.6743922037.63858272.21297463.0323112528.37893360.88564446.9305823020.87237650.62364535.9648343514.94245241.55467328.1547754010.37581533.71888322.034592456.94747127.09215316.627

22、760504.44110321.59943111.372329552.66343217.1250916.027681601.45276113.5223800.580940650.68257810.622547-4.836060700.2614218.243607-10.013558750.1301976.198547-14.712734800.2580214.302710-18.697817850.6373662.380167-21.754254901.2791110.268960-23.696519952.207832-2.174798-24.3690691003.457561-5.0739

23、30-23.6435111055.068094-8.528185-21.4143441107.081876-12.613074-17.5949071159.541426-17.379400-12.11458212012.487263-22.853296-4.91784812515.956267-29.0366414.03450913019.980403-35.90764814.76171913524.585766-43.42147327.25637814029.791878-51.51056041.47361914535.611196-60.08429757.31321915042.04878

24、8-69.02705574.58757715549.102143-78.19231292.95698116056.761092-87.386083111.77678216565.007809-96.315172129.65789717073.816885-104.380053142.78792117583.155447-115.273479170.20111518092.983327-130.340377200.779199185103.253268-140.149885219.900443190113.911149-147.425083230.071027195124.896251-152.

25、075161263.302506200136.141530-156.294614302.792764205147.573925-159.372028344.663551210159.114668-160.930723386.938154170.679618182.179597193.520727204.604767215.329427225.588670235.272983244.269621252.462838259.734121265.962482271.024873274.796851277.153642277.971848277.132050274.522660270.045365263.622471255.206312244.790602-160.690224-158.410933-153.879839-146.909637-137.344106-125.067543-110.017489-92.200245-71.708419-48.739147-23.6108203.22481431.17909859.53562987.475575114.120509138.590809160.073595177.890767191.556103200.811824