壓片成形機設(shè)計

1、機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：自動壓片成形機專業(yè)：機械電子工程 課程名稱：機械原理班級：09機電1 姓名：學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 二零一一年六月二十二日 目錄一、設(shè)計題目二、原動機的選擇三、傳動比的分配四、傳動機構(gòu)的選擇與比較五、執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較六、機械系統(tǒng)運動方案的擬定，比較與確定七、機械系統(tǒng)運動方案循環(huán)圖八、機構(gòu)的運動分析與設(shè)計、機構(gòu)運動分析線圖、凸輪設(shè)計圖九、機構(gòu)系統(tǒng)運動方案的組成原理與方法十、心得體會十一、主要參考資料十二、附件：壓片成形機的機構(gòu)系統(tǒng)一、設(shè)計題目、設(shè)計任務(wù)設(shè)計自動壓片成形機，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形位置，經(jīng)壓制成型后脫離該位置。機器的整

2、個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設(shè)計數(shù)據(jù)見表.表.壓片成形機設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電動機轉(zhuǎn)速/（r/min） 生產(chǎn)率/（片/min）成品尺寸（*b）/（mm，mm）沖頭壓力/N機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)/m沖/kgm桿/kgA1450108051500000.10 125B970156051000000.08104C970204051000000.0593如圖.所示，壓片成形機的工藝動作：（1）干粉均勻篩入圓筒形型腔（圖.）（2）下沖頭下沉，預(yù)防上沖頭進入型腔時粉料撲出（圖.）（3）上、下沖頭同時加壓（圖.），并保持一段時間。（4）上沖頭退出，下沖頭隨后頂出

3、壓好的片坯（圖8.2d）。（5）料篩推出片坯（圖8.2a）。 圖8.2 壓片成形機工藝動作 上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計要求是： （1）上沖頭完成往復(fù)直移運動（鉛錘上下），下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為0.4s左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為90100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機構(gòu)應(yīng)有增力功能（如圖8.3a所示）（2）下沖頭先下沉3mm，然后上升8mm，加壓后停歇保壓，繼而上升16mm，將成形片坯頂?shù)脚c臺面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移21mm，到待料位置（如圖8.3所示）。（3）料篩在模具型腔上方往復(fù)振動篩料，然后向左退回。待批料成型并

4、被推出型腔后，料篩在臺面上右移4550mm，推卸片坯（如圖8.3c所示）。圖8.3設(shè)計要求上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關(guān)系見表8.6表8.6 動作關(guān)系上沖頭進退送料篩退近休進遠休下沖頭退近休進遠休2、設(shè)計要求（1）、壓片成形機一般至少包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。（2）、畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，執(zhí)行機構(gòu)的動作起止位置可根據(jù)具體的情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)干涉。 （3）、設(shè)計凸輪機構(gòu)，自行確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。 （4）、設(shè)計計算齒輪機構(gòu)。 （5）、對連桿機構(gòu)

5、進行運動設(shè)計。并進行連桿機構(gòu)的運動分析，繪出運動線圖。如果是采用連桿機構(gòu)作為下沖壓機構(gòu)，還應(yīng)進行連桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量。 （6）、編寫設(shè)計計算說明書。二、原動機的選擇1、原動機的選擇主用參考下列條件：（1）現(xiàn)場能源供應(yīng)條件、（2）工作機載荷特性及其工作制度、（3）工作機對起動、平穩(wěn)性、過載能力、調(diào)速和控制方等方面的要求。（4）原動機是否工作可靠、操作與維修簡便，是否需要防塵、防爆、防腐等。（5）原動機的初始成本與運行維護費用。2、常用電動機的結(jié)構(gòu)特征（1）、Y系列三相異步電動機 該系列電機能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機內(nèi)部，它是我國近年來研制成功的新型電動機。（2）

6、電磁調(diào)速三相異步電動機 YCD電磁調(diào)速三相異步電動機，有組合式和整體式兩種機構(gòu)，這兩種調(diào)速電動機為防護式，空氣自冷，臥式安裝，且無碳刷，集電環(huán)等滑動接觸部件。3、選定電動機的容量 電動機的容量選得合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常工作，或使用電動機因長期的過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費。電機的容量主要由電動機運行時的發(fā)熱情況而定，而發(fā)熱又與其工作情況而定。工作機所需工作功率Pw，應(yīng)由工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算：Pw=Tn/9550 Kw

7、其中：T工作機的阻力矩，Nmm； n-工作機的轉(zhuǎn)速，r/min；經(jīng)過綜合考慮決定選用Y160M-6型號電動機（額定電壓380V，額定頻率50HZ，功率7.5KW，額定轉(zhuǎn)數(shù)970r/min）三傳動比的分配選取額定轉(zhuǎn)速為970r/min確定總傳動比電動機轉(zhuǎn)速=970r/min凸輪轉(zhuǎn)速I=20r/min總傳動比的分配將總傳動比按各級傳動進行分配總（式中，為各級傳動的傳動比）傳動比的分配要求：各級傳動比應(yīng)在推薦范圍選?。▍⒁姍C械原理課程設(shè)計附錄機械傳動的特點和性能）。使各級傳動的承載能力得到充分發(fā)揮，并使其結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)勻稱。使各級傳動具有最小的外形尺寸、最小的重量和中心距。建議使用不可約分的傳動比，以

8、避免某幾個輪齒的磨損過分集中，降低噪聲和振動。H12387653421傳動系統(tǒng)采用四級減速機構(gòu)，第一級為帶傳動，第二級為減速器傳動，第三級為帶傳動，第四級為帶傳動。按前述傳動比分配原則，為使傳動構(gòu)件獲得較小尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，可采用傳動比“先小后大”原則。因此初選.，。第二級減速器內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖中各齒輪數(shù)位Z130 Z2=20 Z3=70 Z4=42 Z5=20 Z7=20 Z8=42從1齒輪輸入600r/min,從H行星架輸出20r/min,則i=30,即W1/WH=30，即當(dāng)W130時，Va900W11,VR=W1*OR=50對于2行星輪，2VR=VP-VQ=100,則VP=100

9、0,W3=VP/R3=1000/70=100/7當(dāng)W=100/7,W=-30時，W=1,現(xiàn)以1齒輪為主動，3齒輪為從動，添加右側(cè)輪系，使i=30*7/100=21：10，即Z小:Z大=20:42調(diào)整方向增加介輪Z6=22根據(jù)設(shè)計要求，上沖頭，下沖頭和送料篩同時進行，所以第三級和第四級的傳動比為。.各級傳動比的分配表傳動比分配i1i2i3i41.63011四傳動機構(gòu)的選擇與比較通過查閱機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書，我們初步確定了傳動機構(gòu)：摩擦輪傳動，帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動。各傳動的特點如下兩表A和B：類別摩擦輪傳動帶傳動鏈傳動特點運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，可在運轉(zhuǎn)中調(diào)整傳動比；有過載保護作用，結(jié)構(gòu)

10、簡單；軸與軸承上的作用力很大，有滑動，工作表面磨損較快軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪聲小，可吸振緩沖；摩擦型帶傳動有過載保護作用，結(jié)構(gòu)簡單；成本低，安裝要求不高。外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動，不能用于分度鏈；由于摩擦生電，帶傳動不宜用于易燃場合；軸和軸承上的作用力大；帶的壽命較短軸間距范圍大；鏈條元件間形成的油膜能吸振；對惡劣環(huán)境有一定適應(yīng)能力，工作可靠；作用在軸上的載荷小。運轉(zhuǎn)的瞬時速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)（但齒形鏈傳動較平穩(wěn)）；鏈條工作時，因磨損產(chǎn)生的伸長容易引起共振，因此需增設(shè)張緊和減震裝置壽命取決于材料的接觸強度和耐磨損能力帶輪直徑大，帶的壽命長與制造質(zhì)量有關(guān)表類別齒輪傳動蝸桿傳動

11、特點承載能力和速度范圍大。傳動比恒定，采用行星傳動可獲得很大的傳動比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，非圓齒輪可實現(xiàn)變傳動比傳動。制造和安裝精度要求高；精度低時，運轉(zhuǎn)有噪聲；無過載保護作用結(jié)構(gòu)緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比；傳動平穩(wěn)，無噪聲；單頭蝸桿可制成自鎖機構(gòu)。傳動比大、滑動速度低時效率低；中、高速傳動需用昂貴的減摩材料（如青銅）；制造精度要求高，刀具費用貴；鋼蝸桿蝸輪副已開始應(yīng)用壽命取決于輪齒材料的接觸和彎曲疲勞強度以及抗膠合合耐磨損能力制造精確，潤滑良好，壽命較長，低速傳動，磨損顯著表根據(jù)設(shè)計要求、工藝性能、結(jié)構(gòu)要求和總傳動比等條件選擇傳動系統(tǒng)類型，選定帶傳動和齒輪傳動。五執(zhí)行機構(gòu)的選

12、擇與比較執(zhí)行機構(gòu)分三部分：實現(xiàn)上沖頭上下運動的主加壓機構(gòu)；實現(xiàn)下沖頭上下運動的輔助加壓機構(gòu)；實現(xiàn)料篩左右運動的上、下料機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須能滿足工藝上的運動要求，可以有多種不同型式的機構(gòu)供選用。形態(tài)學(xué)矩陣功能元解上沖頭機構(gòu)齒輪機構(gòu)連桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)下沖頭機構(gòu)曲線槽導(dǎo)桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)送料機構(gòu)蝸輪蝸桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)系統(tǒng)解的可能方案數(shù)：其中列出較為理想的兩種：六機械系統(tǒng)運動方案的擬定，比較與確定壓片成型機運動方案擬定方案1方案2方案3方案4減速A帶傳動齒輪傳動帶傳動蝸桿傳動減速B齒輪傳動蝸桿傳動蝸桿傳動帶傳動上沖頭運動C曲柄搖桿機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)移動推桿圓柱凸輪曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)送料機

13、構(gòu)D移動凸輪機構(gòu)（間歇移動）蝸輪蝸桿機構(gòu)蝸輪蝸桿機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)下沖頭運動E移動凸輪機構(gòu)（間歇移動）移動凸輪機構(gòu)（間歇移動）雙導(dǎo)桿間歇運動機構(gòu)曲線槽導(dǎo)桿機構(gòu)運動方案的比較根據(jù)題目要求，減速：鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單，運動平穩(wěn)，噪聲小，能緩和沖擊，有過載保護作用，安裝維修要求不高成本低。齒輪傳動工作可靠，效率高，易制造和精確加工。故可選用帶傳動和齒輪傳動。減速：齒輪或蝸桿傳動能滿足定速比傳動要求，且精度較高，應(yīng)用范圍廣，承載能力大的優(yōu)點，故可選用齒輪或蝸桿傳動。對于上沖頭，要實現(xiàn)往復(fù)直線運動，還有考慮急回特性。因此選曲柄搖桿或曲柄滑塊機構(gòu)。送料機構(gòu)主要作用是將坯料送到加工位置，且能實現(xiàn)間歇要求，對承載

14、能力要求低，故采用凸輪或蝸桿機構(gòu)。下沖頭運動雖然需要較高的承載能力，但下沖頭中可以加兩個擋板來增加其承載能力，且要實現(xiàn)間歇要求，可靠性好，故采用凸輪機構(gòu)完成下沖頭的動作。綜上所述，可初步確定兩個方案，方案和方案.方案1示意圖方案示意圖方案評價機械運動方案的擬訂和設(shè)計，最終要求通過分析比較以提供最優(yōu)的方案。一個方案的優(yōu)劣只有通過系統(tǒng)綜合評價來確定。下面用機械選型的評價體系，它可用視圖的方法來表示：根據(jù)個評價指標(biāo)相互關(guān)系，建立評價模型為：H=U1*U2*U3*U4*U5在式中U1=S1+S2U2=S3+S4+S5+S6U3=S7+S8+S9+S10U4=S11+S12+S13+S14U5=S15+

15、S16+S17上述表達式表示U1、U2、U3、U4、U5 各指標(biāo)之間采用了乘法原則，而它們之間采用了加法原則根據(jù)題目要求，比較如下表1：機構(gòu)具體指標(biāo)評價帶傳動齒輪機構(gòu)曲柄搖桿機構(gòu)簡單四桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)蝸輪蝸桿機構(gòu)A運動規(guī)律定速比傳動定速動比轉(zhuǎn)動和移動定速比傳動任意性較差能達到有限精度基本上任意定傳動比轉(zhuǎn)動和移動傳動精度高高高高較高高B應(yīng)用范圍較廣廣較廣較廣較廣廣可調(diào)性較好較差一般較好較差較差運轉(zhuǎn)精度較高很高較高高較高高承載能力大大大較大較小大C加速度峰值小小較大較大較小小噪聲小小一般較小較大較小耐磨性較好較好一般較好差較好可靠性可靠可靠可靠可靠可靠可靠D制造難度較易較難易易難較難制造誤差敏感性敏

16、感敏感敏感不敏感敏感敏感調(diào)整方便性較方便較方便較方便方便較麻煩方便能耗大小一般一般一般一般一般一般E尺寸較大較小較小較大較小較小重量較輕較重較輕較輕較重較重結(jié)構(gòu)復(fù)雜性簡單一般一般簡單復(fù)雜復(fù)雜表表示上述兩個機構(gòu)方案的評價指標(biāo)體系、評價值及計算結(jié)果。表中，所以的指標(biāo)值分為5 個等級：“很好”、“好”、“較好”、“不太好”、“不好”，分別用1、0.75、0.5、0.25、0 表示。如下表：評價指標(biāo)系統(tǒng)工程評價法方案1方案2U1S10.750.75S210.75U2S310.75S40.750.5S50.751S60.750.75U3S70.750.75S80.750.5S90.750.5S100.7

17、50.75U4S110.750.5S120.50.5S130.750.75S140.50.5U5S150.750.75S160.50.75S170.750.75H值85.3156.95由表中H 值可知，方案1 較方案2 好，故可優(yōu)先選用方案1 為最終方案。七機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖從上述工藝過程可以看出，由主動件到執(zhí)行件有三支機構(gòu)系統(tǒng)順序動作，畫出運動傳遞框圖如下：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)，所以要擬訂運動循環(huán)圖。以該主動件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)（0360），以機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)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起迄位置，而不是其精確的運動規(guī)律。料篩從推出片坯

18、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mm（如下圖中）。同時，上沖頭可下移到型腔入口處（如圖中），待上沖頭到達臺面下4mm 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mm（如圖中），然后兩沖頭停歇保壓（如圖中），保壓時間約0.s，即相當(dāng)于主動件轉(zhuǎn)度左右。以后，上沖頭先開始退出，下沖頭稍后并稍慢地身上移動到和臺面平齊，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2mm的同時，料篩振動使篩中粉料篩入形腔（如圖中）而進入下一循環(huán)。八機構(gòu)的運動分析與設(shè)計、機構(gòu)運動分析線圖、凸輪設(shè)計圖該機械系統(tǒng)包含從原動

19、機到傳動機構(gòu)到各執(zhí)行機構(gòu)的傳動系統(tǒng)。該機械系統(tǒng)有三套工作執(zhí)行機構(gòu)，為使其成為一個單自由度機器，故將其設(shè)計為等速聯(lián)接機構(gòu)。三種執(zhí)行機構(gòu)的運動線圖1.上沖頭設(shè)計(1)確定曲柄滑塊機構(gòu)尺寸由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，所以采用曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串接而成。為了保壓，要求搖桿在鉛垂位置的2范圍內(nèi)滑塊的位移量0.4mm。據(jù)此 可得搖桿長度 R 0.4(1+a-cos2-)式中:a=L/R搖桿滑塊機構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取12。 我們選擇a=1，則R328.3mm 取R=300mm，則L=R=300mm (2) 確定曲柄搖桿機構(gòu)尺寸。在壓片位置，機構(gòu)應(yīng)有較好的傳動角。所以，當(dāng)搖桿在O

20、AA位置時，曲柄搖桿機構(gòu)的連桿AB與OAA的夾角應(yīng)接近90。此時，OB若選在AB的延長線上，則AB受力最小。故在此線上選一適當(dāng)位置作OB。具體選定OB的位置時，可再考慮急回特性的要求，或搖桿速度接近零的區(qū)域中位移變化比較平緩的要求。它與機構(gòu)尺寸的大致關(guān)系是：行程速度變化系數(shù)K或q1愈大，在位置A時的位移變化較大 ，所以O(shè)B距點A遠一些好，但又受到機構(gòu)尺寸和急回特性的限制，不能取得太遠。選定OB以后，可定出與OAA兩個位移j3、j4（或I、II、III三個位置）對應(yīng)的OBB的兩個位移y3、y4（或I、II、III三個位置）。按上述命題設(shè)計出曲柄搖桿機構(gòu)的尺度，角j0為兩機構(gòu)串聯(lián)的相位角。設(shè)計結(jié)果

21、如圖所示。其后，再對設(shè)計結(jié)果進行運動分析，可得到機構(gòu)正確的運動規(guī)律。最后，再回到運動循環(huán)圖上，檢查它與其它執(zhí)行構(gòu)件的運動有否干涉的情況出現(xiàn)。必要時可修正運動循環(huán)圖。2.凸輪機構(gòu)的設(shè)計下沖頭中的凸輪對心直動從動件盤型凸輪輪廓曲率半徑應(yīng)大于或等于最小曲率半徑。 （0） 置動平底從動件輪廓方程 得： （02） （02）九機構(gòu)系統(tǒng)運動方案的組成原理與方法機構(gòu)系統(tǒng)方案的組成是將所選的執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)成若干個可行的機構(gòu)系統(tǒng)，它應(yīng)包括機構(gòu)系統(tǒng)的型綜合和機構(gòu)系統(tǒng)的尺度綜合。型綜合是確定機構(gòu)的類型；尺度綜合是確定所選機構(gòu)的各運動尺寸。對于機構(gòu)系統(tǒng)的型綜合包括各執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行動作的要求進行各機構(gòu)的運動尺度的計算和各機構(gòu)

22、動作時間序列確定，從而使各機構(gòu)的輸出運動完全滿足機械的工藝運動過程要求。在機械運動系統(tǒng)中各執(zhí)行機構(gòu)的組成大多采用串聯(lián)形式和并聯(lián)形式。在組成機械運動系統(tǒng)方案時，它的形容性主要反映在保持各執(zhí)行機構(gòu)運動的同步性、各執(zhí)行機構(gòu)輸出運動的協(xié)調(diào)性以及各執(zhí)行機構(gòu)輸出運動精度的匹配性。各執(zhí)行機構(gòu)運動的同步性同步性是反映了機械運動系統(tǒng)在一個機械工作循環(huán)中各執(zhí)行機構(gòu)有相同的工作周期，按一定的節(jié)拍完成機械工藝動作要求。通常情況下，要求各執(zhí)行機構(gòu)的輸入構(gòu)件按同一轉(zhuǎn)速或按一定的平均速度比轉(zhuǎn)動，使各執(zhí)行機構(gòu)的運動周期相同。當(dāng)然，在某些特殊的機械工藝動作過程，個別執(zhí)行機構(gòu)的運動周期是其他執(zhí)行機構(gòu)的運動周期的整數(shù)倍。那是，可以

23、通過定傳動比的機構(gòu)傳動來加以保證。機構(gòu)輸出運動的協(xié)調(diào)性在機械運動系統(tǒng)方案組成時，應(yīng)考慮各機構(gòu)的輸出特性。機構(gòu)的輸出運動特性包括：運動形式、運動軸線、運動方向和運動速率、機械運動系統(tǒng)設(shè)計時先考慮采用何種工作原理；工作原理確定后需構(gòu)思工藝動作過程。為了滿足工藝動作需要，在組成機械運動系統(tǒng)方案時，應(yīng)使機構(gòu)的運動特性符合規(guī)定要求，使各執(zhí)行機構(gòu)的運動相互協(xié)調(diào)。機構(gòu)輸出運動精度的匹配性在進行機械運動系統(tǒng)方案組成時，還應(yīng)考慮機構(gòu)輸出運動精度的匹配。因為機械的工藝動作過程是一個整體，對于組成的各個動作精度都是有要求的。運動精度的匹配性是指各機構(gòu)的運動精度能滿足完成工藝動作的需要。選擇過低的機構(gòu)運動精度會使機械無法工作。選擇過高的機構(gòu)運動精度會使制造和設(shè)計成本提高，同時也沒有必要。十心得體會幾天的機械原理課程設(shè)計結(jié)束了，在這次實踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化。在社會這樣一個大群體里面,溝通自然是為人處世的基本,如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我們?nèi)ド钏己腕w會。在實習(xí)設(shè)計當(dāng)中依靠與被依靠對我的觸及很大,有些人很有責(zé)任感,把這樣一種事情當(dāng)成是自己的重要任務(wù),并為之付出了很大的努力,不斷的思考自己所遇到的問題。而有些人則不以為然,總覺