壓片成型機(jī)課程設(shè)計(jì)(武漢理工大學(xué))Word版

整理為word格式整理為word格式整理為word格式目錄任務(wù)分析………………………21.1總功能分析………………21.2總功能分解………………22.驅(qū)動(dòng)裝置的選擇………………32.1常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征…………………32.2選定電動(dòng)機(jī)的容量………3選取設(shè)計(jì)方案…………………33.1方案的選取………………33.2機(jī)構(gòu)的選取………………43.2.1上沖頭機(jī)構(gòu)…………43.2.2下沖頭機(jī)構(gòu)…………43.2.3送料機(jī)構(gòu)…………4運(yùn)動(dòng)方案的確定…………………64.1方案的比較………………64.2方案的評(píng)價(jià)………………8執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖……………85.1執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式……………………85.2擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖…………10主要尺寸設(shè)計(jì)…………………106.1齒輪的計(jì)算…………116.2凸輪輪廓的確定…………116.2.1下沖頭凸輪輪廓的確定……………116.2.2料篩凸輪輪廓的確定………………127.課程設(shè)計(jì)小結(jié)……………………148.參考文獻(xiàn)………………………14整理為word格式整理為word格式整理為word格式1.任務(wù)分析1.1總功能分析根據(jù)題目要求，要最終將干粉壓制成片坯。若要求獲得質(zhì)量較好的成品，可采用諸多方法。下面采用黑箱法進(jìn)行分析：機(jī)械加工能量成品料粉由黑箱法分析可得到：為了達(dá)到高效、方便的目的，采用機(jī)械自動(dòng)加工的方法比較好，因此，本題采用了自動(dòng)加工的方法壓制片坯。1.2總功能分解設(shè)計(jì)干粉壓片機(jī)，其總功能可以分解成以下幾個(gè)工藝動(dòng)作：送料機(jī)構(gòu)：為間歇直線運(yùn)動(dòng),這一動(dòng)作可以通過(guò)凸輪上升段完成篩料：要求篩子往復(fù)運(yùn)動(dòng)放料推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯送成品：通過(guò)凸輪推動(dòng)篩子來(lái)將成型的片坯擠到滑道上沖頭往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，最好實(shí)行快速返回等特性下沖頭間歇直線運(yùn)動(dòng)得如下樹(shù)狀功能圖：驅(qū)動(dòng)裝置的選擇整理為word格式整理為word格式整理為word格式選擇電機(jī)類(lèi)型：電動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來(lái)源，其種類(lèi)很多，有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)、夜動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制方便、維護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)均采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。2.1常用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征（1）Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)該系列點(diǎn)擊能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機(jī)內(nèi)部，它是我國(guó)近年來(lái)研制成功的電動(dòng)機(jī)。（2）電磁調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)有組合式和整體式兩種機(jī)構(gòu)，這兩種調(diào)速電動(dòng)機(jī)為防護(hù)式，空氣自冷，臥式安裝，且無(wú)碳刷，集電環(huán)等滑動(dòng)接觸部件。2.2選定電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)的容量選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或使用電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期的過(guò)載而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運(yùn)行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。根據(jù)工藝參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)我們選擇方案Ｃ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速９７０ｒ／ｍｉｎ3．選取設(shè)計(jì)方案3.1方案的選取根據(jù)題目要求選取方案C進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為970r/min,生產(chǎn)效率為20片/min，成品尺寸為40×20（mm,mm）,40mm為成品的直徑。沖頭壓力為150kN,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)為0.05，沖頭質(zhì)量為9kg,桿的質(zhì)量為m=3kg.因此，由生產(chǎn)效率和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以得知，設(shè)計(jì)的工藝動(dòng)作周期為3秒。3.2機(jī)構(gòu)的選取整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.2.1上沖頭機(jī)構(gòu)：要求：①要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并且要有急回特性。有以下方案可供選擇：a方案中采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸較小，但滑塊在行程末端只做瞬間停歇，保壓效果不佳，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不理想。b方案中采用轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪推動(dòng)滾子從動(dòng)件，當(dāng)滾子與凸輪廓線接觸部分為同心圓弧是，從動(dòng)件在行程末端停歇。c方案中采用肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)，它是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串接而成，可得到較好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，且有增力加壓效果d方案中為渦輪蝸桿傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力大，有緩和沖擊且能滿足較理想的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由以上分析可知c、d方案為上沖頭的機(jī)構(gòu)較好整理為word格式整理為word格式整理為word格式3.2.2下沖頭機(jī)構(gòu)：要求：①較高的承受能力②要實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)③可靠性要好有以下方案可供選擇：a方案中由兩個(gè)盤(pán)形凸輪交替驅(qū)動(dòng)滾子從動(dòng)件，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可能會(huì)有小的沖擊，且凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)過(guò)程較為復(fù)雜b方案中為對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由于間歇運(yùn)動(dòng)較多，故凸輪輪廓曲線會(huì)比較復(fù)雜以上兩種方案均可作為下沖頭的機(jī)構(gòu)3.2.3送料機(jī)構(gòu)：整理為word格式整理為word格式整理為word格式a方案中為凸輪與連桿組合的機(jī)構(gòu)，可獲得較大的行程b方案中為圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，但圓柱凸輪加工復(fù)雜c方案中為偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易制造d方案中為渦輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比較平穩(wěn)方案a、c、d較好4.運(yùn)動(dòng)方案的確定4.1方案的比較由以上分析可知，機(jī)構(gòu)可能的運(yùn)動(dòng)方案有N=2*2*3=12種?，F(xiàn)初步確定其中較好的三個(gè)方案如下：方案一：整理為word格式整理為word格式整理為word格式方案二：方案三：整理為word格式整理為word格式整理為word格式4.2方案的評(píng)價(jià)：運(yùn)動(dòng)精確性：方案一、二、三中的凸輪設(shè)計(jì)、齒輪設(shè)計(jì)和曲柄設(shè)計(jì)都是按照生產(chǎn)率20片／min來(lái)設(shè)計(jì)，因此其轉(zhuǎn)動(dòng)速度均為20r／min運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性:由于各方案中凸輪的尺寸較小，且工作速度不快，因此傳動(dòng)比較平穩(wěn)。而方案二、三是以軸桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)作為上沖頭機(jī)構(gòu)，可滿足較大的壓力；而方案一采用的是錐齒輪傳動(dòng)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為上沖頭機(jī)構(gòu)，提供壓力時(shí)有可能造成運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)。方案一、三送料均采用擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪——搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，凸輪的壓力角小。結(jié)構(gòu)緊湊性：三個(gè)方案均通過(guò)一個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)送料、成形、分料工藝動(dòng)作，且外形尺寸比較合理，機(jī)構(gòu)較為緊湊。經(jīng)濟(jì)性：方案一、三主要通過(guò)V帶連接，價(jià)格比較適中；而方案二中錐齒輪較多，造價(jià)較高。綜合以上分析：三個(gè)方案均可滿足要求，但方案三優(yōu)點(diǎn)較多，在此選用方案三進(jìn)行最后的機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)。5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖5.1執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式顯然該壓片機(jī)應(yīng)有三套機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)所組成，即實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng)的加壓傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)下沖頭運(yùn)動(dòng)的輔助加壓傳動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)料篩運(yùn)動(dòng)的上、下料傳動(dòng)系統(tǒng)。這三套傳動(dòng)系統(tǒng)中的上沖頭、下沖頭、料篩即為三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件，它們的運(yùn)動(dòng)特性分別為：a)上沖頭完成往復(fù)(鉛垂上下)直移運(yùn)動(dòng)，在下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間停歇(起保壓作用)。又因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭的行程約為90~100mm。沖頭還受有較大的力。若機(jī)構(gòu)主動(dòng)件一轉(zhuǎn)(2π)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，則上沖頭位移線圖的形狀大致如圖a所示。b)下沖頭也作上下直移運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律較復(fù)雜，自初始位置過(guò)一段時(shí)間后先下沉3mm，然后上升8mm加壓，后停歇保壓，繼而上升16mm將成形片坯頂至與平臺(tái)平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后再下移21mm到待裝料的初始位置。沖頭也受有較大的力。其位移線圖大致如圖b所示。c)料篩作水平直移運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律也較復(fù)雜。待坯料成形并被推出型腔后，料篩再在臺(tái)面上右移45~50mm，推開(kāi)成形片坯?？煽闯隽虾Y受力不大。其位移線圖大致如圖c所示。整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式整理為word格式5.2擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。根據(jù)上述工藝動(dòng)作順序可以擬定出表示三套傳動(dòng)系統(tǒng)中三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)循環(huán)協(xié)調(diào)配合關(guān)系的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。由于上沖頭所在的系統(tǒng)為主傳動(dòng)系統(tǒng)，其原動(dòng)件每一轉(zhuǎn)便完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，所以擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，以該原動(dòng)件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)(0°~360°)，以各執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫(huà)出位移曲線(運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運(yùn)動(dòng)的起始位置，而不必準(zhǔn)確表示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，故圖上位移曲線均由直線段組成)。6.主要尺寸設(shè)計(jì)6.1齒輪的計(jì)算根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=970r／min和生產(chǎn)率20片／min，它的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為：I=970／20=48.5，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪以下壓力角和模數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值α=20,m=5第一級(jí)齒輪減速=2.425=29=70取蝸桿齒數(shù)=2渦輪齒數(shù)=40總傳動(dòng)比為i=70×40÷29÷2≈48.5整理為word格式整理為word格式整理為word格式6.2凸輪輪廓的確定凸輪機(jī)構(gòu)的最大的優(yōu)點(diǎn)是：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。6.2.1下沖頭凸輪輪廓的確定選取適當(dāng)?shù)谋壤?，取為半徑作圓；選取凸輪的基圓半徑ro=mm,偏心距e=0mm，凸輪以等角速度沿逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，推桿的運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn)，此時(shí)凸輪靜止不動(dòng)，而推桿繞凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。按順時(shí)針?lè)较蛳攘砍鐾瞥踢\(yùn)動(dòng)角，再按一定的分度值（凸輪精度要求高時(shí)，分度值取小些，反之可以取小些）將此運(yùn)動(dòng)角分成若干等份并依據(jù)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律算出各分點(diǎn)時(shí)推桿的位移值S。表3.1下沖頭推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律序號(hào)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律123456789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：整理為word格式整理為word格式整理為word格式6.2.2料篩凸輪輪廓的確定以上為傳動(dòng)方案圖局部，如圖，使圖中θ=90度，L1=L2=50mm則有ψ=90o-arccos（S／2L1）,兩邊同時(shí)取正弦，得sinψ=S／100其中S為料篩的位移，設(shè)為凸輪的轉(zhuǎn)角，而的關(guān)系如下圖：

整理為word格式整理為word格式整理為word格式再根據(jù)sinψ=S／100將上圖轉(zhuǎn)化為繼而根據(jù)擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法做出凸輪的輪廓曲線如下圖：整理為word格式整理為word格式整理為word格式課程設(shè)計(jì)小結(jié)通過(guò)這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動(dòng)實(shí)際問(wèn)題的能力，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。掌握了一些常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或簡(jiǎn)單機(jī)器的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。這次機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)歷時(shí)了一個(gè)多星期，時(shí)間上雖有些緊張，做設(shè)計(jì)的時(shí)候有些東西也是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣(mài)。但這樣的安排可以讓我們利用一整段時(shí)間鞏固和學(xué)習(xí)新的知識(shí)，把所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中。在所學(xué)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上也充分的發(fā)揮了創(chuàng)造性。各類(lèi)資料的查詢也熟練了很多。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們也遇到了許多的困難，不過(guò)經(jīng)過(guò)我們大家的團(tuán)結(jié)努力，一點(diǎn)點(diǎn)克服了困難，最終作出了成品，我們還是很高興的。參考文獻(xiàn)彭文生、李志明、黃華梁主編。機(jī)械設(shè)計(jì)（第二版）；高等教育出版社，2008.11孫恒、陳作模、葛文杰主編。機(jī)械原理（第七版）；高等教育出版社，2006機(jī)械原