壓片機(jī)加壓機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)書

青島理工大學(xué)（臨沂）《機(jī)械原理》課程設(shè)計(jì)

說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：壓片機(jī)加壓機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)院（系）：機(jī)電工程系專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：楊克石起迄日期：2013--06-17?2013-06-28I前言干粉壓片機(jī)的概述干粉壓片機(jī)是指利用傳動(dòng)系統(tǒng)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)粉末物質(zhì)采取上下進(jìn)行加壓而成片狀。根據(jù)干粉壓片機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同，干粉壓片機(jī)可以分為單片式壓片機(jī)，旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)，亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、全自動(dòng)高速壓片機(jī)以及旋轉(zhuǎn)式包芯壓片機(jī)。干粉壓片機(jī)的使用行業(yè)很廣泛。如制藥廠、電子元件廠、陶瓷廠、化工原料廠等等，而且壓片機(jī)還能用來(lái)做沖壓設(shè)備。壓片機(jī)在歐美出現(xiàn)的較早。而在國(guó)內(nèi)到194處，上海市的天祥華記鐵工廠仿造成英國(guó)式33沖壓片機(jī)；1951年，根據(jù)美國(guó)16沖壓片機(jī)改制成國(guó)產(chǎn)18沖壓片機(jī)，這是國(guó)內(nèi)制造的最早制藥機(jī)械；1957年，設(shè)計(jì)制造了ZP25-4型壓片機(jī)；1960年，自行設(shè)計(jì)制造成功60-30型壓片機(jī)，具有自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、壓片的功能。同年還設(shè)計(jì)制造了ZP33?、ZP1加壓片機(jī)。“七五”期間，航空航天部206所HZP2鶴速壓片機(jī)研制成功。1980年，上海第一制藥機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造了ZP-21W型壓片機(jī)，達(dá)到國(guó)際上世紀(jì)80年代初的先進(jìn)水平，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)產(chǎn)品。1987年，引進(jìn)聯(lián)邦德國(guó)Fette公司微機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)制造了P3100-37型旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)，具有自動(dòng)控制片劑重量、壓力、自動(dòng)數(shù)片、自動(dòng)剔除廢片等功能，封閉結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、凈化程度達(dá)到GMPS求。1997年，上海天祥健臺(tái)制藥機(jī)械有限公司研發(fā)了ZP1008列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、GZPK100列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著GMPA證的深入，完全符合GMP勺ZP系列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)相繼出現(xiàn)：上海的ZP35A山東聊城的ZP35D等。高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)在產(chǎn)量、壓力信號(hào)采集、剔廢等技術(shù)上有了長(zhǎng)足的發(fā)展，最高產(chǎn)量一般都大于300000片/小時(shí)，最大預(yù)壓力20kN,最大主壓力80kN或10080kM譬如，北京國(guó)藥龍立科技有限公司的GZPLS-62芯列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、上海天祥健臺(tái)制藥機(jī)械有限公司的GZPK3000列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、北京航空制造工程研究所的PG5僚列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)等。隨著制造加工工藝水平、自動(dòng)化控制技術(shù)的提高以及壓片機(jī)使用廠家各種不同的特殊需求，各種特殊用途的壓片機(jī)也相繼出現(xiàn)。譬如，實(shí)驗(yàn)室用ZP5旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、用于干粉壓片的干粉旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、用于火藥片劑的防爆型ZPYG5系列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)等。國(guó)內(nèi)壓片機(jī)的現(xiàn)狀：（1）壓片機(jī)規(guī)格眾多、數(shù)量大;（2）操作簡(jiǎn)單；（3）技術(shù)含量較低，技術(shù)創(chuàng)新后力不足。國(guó)外壓片機(jī)的現(xiàn)狀：高速高產(chǎn)、密閉性、模塊化、自動(dòng)化、規(guī)?；跋冗M(jìn)的檢測(cè)技術(shù)是國(guó)外壓片機(jī)技術(shù)最主要的發(fā)展方向。干粉壓片機(jī)的研究現(xiàn)狀壓片機(jī)動(dòng)力學(xué)分析及力的優(yōu)化文獻(xiàn)［6］闡述了主加壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析可采用圖解法分析和解析法分析.在此，我們采用解析法，應(yīng)用c語(yǔ)言程序進(jìn)行分析。桿組法運(yùn)動(dòng)學(xué)分析原理，由機(jī)構(gòu)的組成原理可知，任何平面機(jī)構(gòu)都可分解為原動(dòng)件、基本桿組和機(jī)架三個(gè)部分，每一個(gè)原動(dòng)件為一個(gè)單桿構(gòu)件.分別對(duì)單桿構(gòu)件和常見(jiàn)的基本桿組進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并編制成相應(yīng)的子程序，在對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析時(shí)，根據(jù)機(jī)構(gòu)組成情況的不同，依次調(diào)用這些子程序，從而完成對(duì)整體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。文獻(xiàn)［10］闡述了各種方案的擬定。根據(jù)各功能元的解，動(dòng)力源可以采用電動(dòng)機(jī)、汽油機(jī)、蒸汽透平機(jī)、液壓機(jī)、氣動(dòng)馬達(dá)等；上下加壓則可采用凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、液壓缸等；送料可采用連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等.這樣可組合的方案達(dá)上百種。文獻(xiàn)［7］闡述了諧響應(yīng)分析。分析動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)際上是解一個(gè)完整的動(dòng)力學(xué)方程，它是一個(gè)二階常系數(shù)線性微分方程：［M］{x(t)}+［c］{x⑴}+［K］{x(t)}={P(t)}式中：［M］、［c］、［K］--質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣。x(t)、x(t)、x(t)--結(jié)點(diǎn)的加速度、速度和位移向量，它們均為時(shí)間的函數(shù)。fP(t)卜一激振力向量，也是時(shí)問(wèn)的函數(shù)。諧響應(yīng)分析是用于確定線性結(jié)構(gòu)在承受隨時(shí)問(wèn)按正弦規(guī)律變化載荷時(shí)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的一種技術(shù)。分析的目的是計(jì)算出結(jié)構(gòu)在諧波激振力下的響應(yīng)，即位移響應(yīng)與應(yīng)力響應(yīng)，并得到系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與系統(tǒng)激振力頻率的曲線，稱為幅頻曲線。壓片機(jī)工作時(shí)，沖頭和壓輪周期性接觸，這樣就會(huì)造成有周期性的激振力作用在整個(gè)結(jié)構(gòu)上。當(dāng)激振力的頻率與壓片機(jī)的固有頻率接近時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振。共振現(xiàn)象的發(fā)生不但不能保證沖壓的加工精度，還會(huì)對(duì)沖頭和壓輪以致整個(gè)機(jī)床造成嚴(yán)重破壞，這是一定要避免的。通過(guò)以上分析，可以得到以下結(jié)論：(1)經(jīng)過(guò)力的優(yōu)化以后，避免了在第一、二階固有頻率處的共振現(xiàn)象的發(fā)生，雖然優(yōu)化后，第三階固有頻率處的位移比其他頻率處較大(1.8xlO4)，但小于優(yōu)化前該頻率處的位移(2.1x104),更遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)器共振時(shí)的(1。6x10-),振動(dòng)量降低了接近1O吾o(2)經(jīng)過(guò)力的優(yōu)化以后，由于對(duì)整體結(jié)構(gòu)不存在激振力，所以一、二、四、五階振型不會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)性能產(chǎn)生影響。(3)由于該壓片機(jī)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)數(shù)在每分鐘4O-6O專之間，即工作頻率為4873Hz^間，而優(yōu)化后在96HZ處振動(dòng)量較大，遠(yuǎn)離工作頻率范圍，所以，機(jī)器處于安全良好的工作區(qū)域范圍，具有良好的動(dòng)態(tài)性能。通過(guò)對(duì)壓片機(jī)的模態(tài)分析，動(dòng)力學(xué)諧響應(yīng)分析，得出了壓片機(jī)在不同工作頻率范圍下的響應(yīng)，在此基礎(chǔ)上對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了力的優(yōu)化，有效的抑制了共振現(xiàn)象的發(fā)生，解決了機(jī)器工作時(shí)振動(dòng)和噪音的問(wèn)題，分析結(jié)果對(duì)壓片機(jī)的設(shè)計(jì)具有很實(shí)用的理論參考價(jià)值。文獻(xiàn)［13］闡述了沖壓機(jī)構(gòu)桿件的優(yōu)化設(shè)計(jì)。沖壓機(jī)構(gòu)的應(yīng)用非常廣泛，以干粉壓片機(jī)為例，其中的沖壓機(jī)構(gòu)對(duì)壓痕機(jī)的性能影響很大。它要求機(jī)構(gòu)中的滑塊在工藝行程中速度盡可能均勻且施加于曲柄的平衡力矩盡可能小，為此有必要對(duì)各構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化分析。運(yùn)動(dòng)及受力分析。沖壓機(jī)構(gòu)，由一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)及一搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的多桿機(jī)構(gòu)。采用解析法，建立起3種目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)用罰函數(shù)法進(jìn)行程序編制及計(jì)算，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，按機(jī)構(gòu)的組成原理將機(jī)構(gòu)分解成若干基本桿組，對(duì)每一個(gè)基本桿組編制相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)分析和受力分析的子程序，對(duì)具體某一機(jī)構(gòu)只須建立一個(gè)簡(jiǎn)單的主程序和調(diào)用相應(yīng)的子程序即可。優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用有約束優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的間接求解方法中的罰函數(shù)法，編制程序suMT編制目標(biāo)函數(shù)子程序FuN(J口約束函數(shù)子程序FNT編制各基本桿組的運(yùn)動(dòng)和受力分析子程序。文獻(xiàn)［12］闡述了連桿送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)優(yōu)化。連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)的推板式送料裝置能夠?qū)崿F(xiàn)沖第3頁(yè)共18頁(yè)壓生產(chǎn)的自動(dòng)送料，該機(jī)構(gòu)與斜楔推動(dòng)的推板式送料機(jī)構(gòu)和杠桿推動(dòng)的推板送料裝置相比，可實(shí)現(xiàn)較大的行程設(shè)計(jì)連桿迭料機(jī)構(gòu)所需考慮的因素較多，直觀性較差.容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)失誤.因此設(shè)計(jì)了用于優(yōu)化機(jī)構(gòu)各桿長(zhǎng)、送料行程、送料加速度等的多目標(biāo)函數(shù)，綜合連桿機(jī)構(gòu)成立的條件、機(jī)構(gòu)大小限制、運(yùn)動(dòng)參數(shù)要求等建立約束條件，采用直觀的可視化方法對(duì)優(yōu)化結(jié)果和連桿送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行分析。目標(biāo)函數(shù)的建立。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，連桿機(jī)構(gòu)的迭料行程ZI,在蟆嵬:M,>330mriffi前提下，盡量取較小值，以避免總體結(jié)構(gòu)過(guò)大；送料的左半行程￡L:與右半行程LZ4目圍l連桿送料機(jī)構(gòu)原理圖當(dāng)，以滿足機(jī)構(gòu)的對(duì)稱性要求，因此設(shè)計(jì)第一目標(biāo)函數(shù)為：Fl(x)=I165-LL1I+I165+LL1I沖床的工作頻率為每分鐘30次，為減少送料機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的沖擊，使最大送料速度降低，設(shè)計(jì)送料最大加速度，即開(kāi)始的加速度A。與結(jié)束時(shí)的加速度4:滿足第二目標(biāo)函數(shù)：F2(x)=IA1+A2I該送料機(jī)構(gòu)的搖桿長(zhǎng)度L,將影響傳動(dòng)的效率，希望它的長(zhǎng)度大些，同時(shí)不應(yīng)使該機(jī)構(gòu)因此而變得龐大，就此設(shè)計(jì)第三且標(biāo)函數(shù)為：F3(x)=90-L3為控制機(jī)構(gòu)的總體尺寸，需要對(duì)送料機(jī)構(gòu)的連桿長(zhǎng)度Z-支架高度A進(jìn)行限制，按實(shí)際情況確定第四目標(biāo)函數(shù)為：F4(x)=L2-580第五目標(biāo)函數(shù)為：F5(x)=L4-390依據(jù)各目標(biāo)的重要性、數(shù)量級(jí)以及對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響，確定各目標(biāo)的加權(quán)因子分別為1、1、1、0.1、0.1。采用統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)的加權(quán)組合法建立目標(biāo)函數(shù)：F(x)=F1(x)+F2(x)+F3(x)+0.1F4(x)+0.1F5(x)該優(yōu)化模型對(duì)機(jī)構(gòu)位置的優(yōu)化效果良好.可控制最大速度與加速度，以及在機(jī)構(gòu)總體尺寸限制的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)各桿長(zhǎng)度的優(yōu)化。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)優(yōu)化的結(jié)果能夠滿足工程使用的要求，利用該模型進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化是可行的。該連桿機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)時(shí)存在柔性沖擊，具加速度特性難以得到根本改善，因此該機(jī)構(gòu)只適合于低中速連續(xù)生產(chǎn)的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展和研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)［8］闡述了國(guó)內(nèi)外壓片機(jī)的創(chuàng)新與研究。1.向高速高產(chǎn)量發(fā)展是壓片機(jī)首要發(fā)展方向；2.全封閉的一體化的片劑成型系統(tǒng)是壓片機(jī)的一個(gè)主要發(fā)展方向，目前國(guó)外的壓片機(jī)十分注重輸入、輸出環(huán)節(jié)的密閉性，盡可能的減少交叉污染及粉塵飛揚(yáng)，而國(guó)內(nèi)大多數(shù)的壓片機(jī)這個(gè)過(guò)程是敞開(kāi)的，斷裂的工序致使壓片機(jī)的粉塵和泄露是藥廠的一個(gè)通病；3.集成化、模塊化使Courtoy公司、Fette公司的壓片機(jī)獲得巨大進(jìn)步；4.Courtoy壓片機(jī)片重控制的新方法；5.21CFRPart11(電子記錄和電子簽名)在壓片機(jī)上的應(yīng)用；6.新穎的壓片機(jī)及壓片機(jī)技術(shù)層出不窮，（1）增加預(yù)壓力，（2）為了最大程度的提高設(shè)備利用率，降低設(shè)備使用成本，使設(shè)備的清洗更規(guī)范，WIP（washing—in—place）在位清洗的理念在更多的壓片機(jī)上得到了貫徹。II摘要隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，壓片機(jī)涉及的行業(yè)越來(lái)越廣泛，高科技、高效率，低成本已成為現(xiàn)代壓片機(jī)的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)。與國(guó)外的壓片機(jī)相比，我國(guó)生產(chǎn)的壓片機(jī)規(guī)模小、產(chǎn)量低、技術(shù)含量較低。干粉壓片機(jī)是將干粉壓制成直徑為30mm,厚度為5mm的圓形片坯狀的裝置。本文以壓片機(jī)為研究對(duì)象，以造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單為基礎(chǔ)，通過(guò)方案對(duì)比及力的分析，從而設(shè)計(jì)出合適的壓片機(jī)。本文闡述了加壓機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。III目錄I前言2II摘要5III目錄IV設(shè)計(jì)任務(wù)書?1設(shè)計(jì)題目??2設(shè)計(jì)要求,?3原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)TOC\o"1-5"\h\z4總功能分解85運(yùn)動(dòng)方案10V方案評(píng)價(jià)121運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖122尺度計(jì)算143執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算154干粉壓片機(jī)動(dòng)作說(shuō)明17VI心得與體會(huì)17VII參考書目

IV設(shè)計(jì)任務(wù)書.設(shè)計(jì)題目壓片成形機(jī)介紹設(shè)計(jì)自動(dòng)壓片成形機(jī)，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)壓制成形后脫離位置。機(jī)器的整個(gè)工作過(guò)程（送料、壓形、脫離）均自動(dòng)完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。壓片成形機(jī)的工藝動(dòng)作(D干粉料均勻篩入圓筒形型腔。下沖頭下沉3mm,預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔是粉料撲出。上、下沖頭同時(shí)加壓，并保持一段時(shí)間。上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯料篩推出片坯。上＞片

(D干粉料均勻篩入圓筒形型腔。下沖頭下沉3mm,預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔是粉料撲出。上、下沖頭同時(shí)加壓，并保持一段時(shí)間。上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯料篩推出片坯。上＞片壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)：940；生產(chǎn)率/(片/min)：25;沖頭壓力/N:150000;機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)/6:10%;2、設(shè)計(jì)要求.上沖頭完成往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)(鉛垂上下)，下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為0.4s左右。因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程為100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力能力。.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(tái)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。.料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回。待坯料成型并被推出型腔后，料篩在臺(tái)面上右移約45?50mm,推卸片坯。3、原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)壓片成形機(jī)一般至少包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)。畫出機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖與運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個(gè)動(dòng)作的配合，在時(shí)間和空間上不能出現(xiàn)干涉。設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，自行確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計(jì)算凸輪廓線。設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。對(duì)連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。并進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析，繪出運(yùn)動(dòng)線圖。如果是采用連桿機(jī)構(gòu)作為下沖壓機(jī)構(gòu)，還應(yīng)進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)靜力分析，計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。4、總功能分解1、該干粉壓片機(jī)通過(guò)一定的機(jī)械能把原料(干粉)壓制成成品，其功能分解如圖IV—1能量干粉機(jī)械加工*小成品干粉機(jī)械加工*小成品圖IV—1總功能分解2、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：(1)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(2)篩料：要求篩子往復(fù)震動(dòng)(3)推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯(4)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(5)上沖頭往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，最好實(shí)行快速返回等特性。(6)下沖頭間歇直線運(yùn)動(dòng)。⑹我運(yùn)動(dòng)i色包號(hào)性)間融運(yùn)動(dòng)⑹我運(yùn)動(dòng)i色包號(hào)性)間融運(yùn)動(dòng)巴科於由河欷貞羯運(yùn)動(dòng)圖IV-2樹(shù)狀功能分解圖IV—3運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖IV—3運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能沖頭送料機(jī)構(gòu)成品頂出機(jī)構(gòu)干粉壓片機(jī)運(yùn)動(dòng)方案選擇矩陣如圖IV-4運(yùn)動(dòng)方案功能元功能元分解12314減速A帶傳動(dòng)?一?，f，齒能傳動(dòng)、綱桿傳動(dòng)減速B帶傳動(dòng)斐輪伐動(dòng)’、我桿傳劭上沖頭運(yùn)動(dòng)C移動(dòng)推桿網(wǎng)柱凸輪眼柄導(dǎo)桿滑坡機(jī)構(gòu)禹置西櫛海文「曲柄提什機(jī)：＞構(gòu)送料機(jī)構(gòu)D期輪蝸桿機(jī)構(gòu)敏感動(dòng)一1機(jī)構(gòu)卜沖頭運(yùn)動(dòng)L雙導(dǎo)桿間歇運(yùn)、動(dòng)機(jī)構(gòu)\移動(dòng)凸輪機(jī)9'’\（間歇移動(dòng)，曲線槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)方案1:方案2t圖IV—4運(yùn)動(dòng)方案由上表所列矩陣可知，可能的運(yùn)動(dòng)方案數(shù)目為N=4*4*4*3*3=576種。從此方案中剔除明顯不合理的，在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：是否滿足運(yùn)動(dòng)要求；是否滿足載要求；運(yùn)動(dòng)精度；制造工藝；安全性；是否滿足動(dòng)力源、生產(chǎn)條件等限制。根據(jù)題目要求，功能元減速A而言，帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，能緩和沖擊,有過(guò)載保護(hù)作用，安裝維修要求不高成本底。齒輪傳動(dòng)工作可靠，效率高，易制造和精確加工。故可選用帶傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)。減速B:齒輪或蝸桿傳動(dòng)能滿足定速比傳動(dòng)要求，且精度較高。應(yīng)用范圍廣，承載能力大的優(yōu)點(diǎn)，故選齒輪或蝸桿傳動(dòng)。對(duì)于上沖頭運(yùn)動(dòng)C，要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動(dòng)，還有考慮急回特性。因此選曲柄滑塊或搖桿機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)D主要作用是將胚料送到加工位置，且能實(shí)現(xiàn)間歇要求，對(duì)承載能力要求低，故采用凸輪或蝸桿機(jī)構(gòu)。下沖頭運(yùn)動(dòng)E雖然需要較高的承載能力，但下沖頭中可以加兩個(gè)擋板來(lái)增加其承載能力,且要實(shí)現(xiàn)間歇要求，可靠性好，故采用凸輪機(jī)構(gòu)完成下沖頭的動(dòng)作。綜上所述，可初步確定兩個(gè)方案，如表中實(shí)線、虛線所示的方案方案1:A3+B4+C3+D1+E2方案2:A1+B3+C4+D2+E25、運(yùn)動(dòng)方案方案示意圖如下:圖IV-5方案一圖IV-6方案V、萬(wàn)案評(píng)價(jià)1、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖從上述工藝過(guò)程可以看出，由主動(dòng)件到執(zhí)行件有三支機(jī)構(gòu)系統(tǒng)順序動(dòng)作，畫出運(yùn)動(dòng)傳遞框圖如下圖IV—1圖IV—圖IV—1循環(huán)圖運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖從整個(gè)機(jī)器的角度上看，它是一種時(shí)序式組合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，所以要擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。以該主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)（0~360）,以機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫出位移曲線。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運(yùn)動(dòng)的起迄位置，而不是其精確的運(yùn)動(dòng)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4mm（如下圖中②）。下沖頭下沉完畢，上沖頭可下移到型腔入口處（如圖中③），待上沖頭到達(dá)臺(tái)面下4mm處時(shí)，下沖頭開(kāi)始上升，對(duì)粉料兩面加壓，這時(shí)，上、下沖頭各移動(dòng)12mm（如圖中④），然后兩沖頭停歇保壓（如圖中⑤），保壓時(shí)間約0.2s,即相當(dāng)于主動(dòng)件轉(zhuǎn)36度左右。以后，上沖頭先開(kāi)始退出，下沖頭稍后并稍慢地身上移動(dòng)到和臺(tái)面平齊，頂出成形片坯（如圖中⑥）。下沖頭停歇待卸片坯時(shí)，料篩已推進(jìn)到形腔上方推卸片坯（如圖中⑦）。然后，下沖頭下移24cm的同時(shí)，料篩振動(dòng)使篩中粉料篩入形腔（如圖中⑧）而進(jìn)入下一循環(huán)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬訂和設(shè)計(jì)，最終要求通過(guò)分析比較以提供最優(yōu)的方案。一個(gè)方案的優(yōu)劣通過(guò)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。下面用機(jī)械選型的評(píng)價(jià)體系，它可用視圖的方法來(lái)表示：

H根據(jù)個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)相互關(guān)系,建立評(píng)價(jià)模型為：H=U1*U2*U3*U4*U5在式中Ui=Si+S2U2=S3+S4+S5+S6U3=S7+S8+S9+Sl0U4=Sll+Sl2+Sl3+Sl4U5=Sl5+Sl6+Sl7上述表達(dá)式表示Ui、U2、U3、U4、U5各指標(biāo)之間采用了乘法原則，而它們之間用了加法原則。根據(jù)題目要求，功能元比較如表V-2:方案中機(jī)構(gòu)的性能、特點(diǎn)、評(píng)價(jià)表V—2性能指標(biāo)具體指標(biāo)評(píng)價(jià)帶傳動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)曲桿滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單六桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)A功能A1運(yùn)動(dòng)規(guī)律定比傳動(dòng)定比傳動(dòng)和移動(dòng)定比傳動(dòng)任意性較差能達(dá)到有限精度基本上任意定比傳動(dòng)和移動(dòng)A2傳動(dòng)精度高高高較局較局高B工作性能B1應(yīng)用范圍較廣廣較廣較廣較廣廣B2可調(diào)性很好較不較好較不較不B3運(yùn)動(dòng)精度較局較局較局高較局高B4承載能力大大大較大較小大CC1加速度峰值小小較大較大較小小C2噪音小小較小較大較小C3耐磨性較好較好較好差較好C4可靠性可靠可靠可靠可靠可靠可靠DD1制造難度較易較難易易難較難D2制造誤差敏感性敏感敏感敏感不敏感敏感敏感

D3調(diào)整方便性較方便較便較方便方便較麻煩方便D4能耗大小EE1尺寸較大較小較小較大較小較小E2重量較輕較重較輕較輕較重較重E3結(jié)果復(fù)雜度簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜表示上述兩個(gè)機(jī)構(gòu)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)值及計(jì)算結(jié)果。表中，所以的指標(biāo)值分為5個(gè)等級(jí)：“很好”、“好”、“較好”、“不太好”、“不好”，分別用1、0.75、0.5、0.25、0表示。如表V—3:表V—3評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法力殺一力殺一U1S10.750.75S210.75U2S310.75S40.750.5S50.751S60.750.75U3S70.750.75S80.750.5S90.750.5S100.750.75U4S110.750.5S120.50.5S130.750.5S140.50.5U5S150.750.75S160.50.75S170.750.75H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2、尺度計(jì)算A.上沖頭B.下沖頭C.對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)D.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)E曲柄滑塊機(jī)構(gòu)F.蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)G.蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)H.料篩I.圓錐齒輪J.圓錐齒輪K.L傳動(dòng)齒輪M.傳動(dòng)齒輪N.傳動(dòng)蝸桿O.電動(dòng)機(jī)圖v—4方案說(shuō)明圖3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(在圖中沒(méi)畫出)的轉(zhuǎn)速n=940r/min和生產(chǎn)率為25件鐘，它傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為：1=940/24=37.6k=1.28=18°*(k-1)/(k+1)=180°*(1.2-1)/(1.2+1)=16.4°以下壓力角和模數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值a=20m=5第一級(jí)皮帶減速I=4Zi=17Z2=68第二級(jí)齒輪減速I=9.8zi=17Z2=167..已知如圖：n1=n1=n1=25r/min；n4=n6=25r/min取蝸桿齒數(shù)z3=z5=4,則查表可知：d=50mm,0=214805;z6=z4=52，則n5=n6z6/z5=325r/min=n5一，，’N3=nz4/z3=325r/min=n3i，一，，''取z5=20z3=18z2=30z1=n5z5/n1=260;d=mz=1300mm對(duì)arctan18/30=31.O&=90°-31.0°=59.0°’.’n2=n2=n3Z3/Z2=325*18/30=195r/min取z2=15WJz1=117,W=arctan15/117=7.3T/=90°-7.31°=82.69°綜合以上計(jì)算可得定軸輪系傳動(dòng)7個(gè)齒輪設(shè)計(jì)如表V—5:

表V50/o/5模數(shù)m齒數(shù)z轉(zhuǎn)速r/min分度圓直徑dZ17.310511725/Zr2005/25/Zi-2005260251300Z282.690515195/Z259.00530195/Z331.00518325/Z32148'05"5432550Z420055225120Z5200520325100Z52148'05"5432550Z620055225265下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)C.對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)C.對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)圖V—6凸輪機(jī)構(gòu)下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)的位移曲線

注：采取余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線注：采取余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律位移曲線圖V—7位移曲線4、干粉壓片機(jī)動(dòng)作說(shuō)明各級(jí)傳動(dòng)都為齒輪或蝸輪蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)精度高，運(yùn)動(dòng)可靠；上沖頭由曲柄滑