机械原理课程设计粉料压片成形机.docx

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1、械原理课程设计粉料压片成形机课程设计（课程实习）机械设计与制造主体实践（一）院（系、部）：机械工程学院姓名：同构成员：班级：一、设计题目3（一）设计题目3（二）设计要求3（三）设计任务4二、方案分析与设计4（一）执行机构的选择与分析41、循环图的分析确定42、运动方案的拟定与选择63、机构的运动分析与设计10（1）上冲头设计10（2）下冲头设计16（3）料筛设计19（二）电动机的选择21（）传动机构的选择与减速器的设计22（四）飞轮的设计23（五）心得体会25（六）参考文献26机械原理课程设计粉料压片成形机一、设计题目（一）设计题目1、设计题目及原始数据设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状

2、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。该机器能够压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。数据见表Io表1压片成形机设计数据方案号电动机转速r/min生产率片min成品尺寸（d）mm,mm冲头压力kNM冲kgM杆kg135060242060,OOO0.10125B970306035120,0000.0824102、压片成形机的工艺动作（1）干粉料均匀筛入圆筒形型腔（图la）0（2）下冲头下沉3mm,预防上冲头进入型腔时粉料扑出（图1b）。（3）上、下冲头同时加压（图1c）,并保持一段时间。（4）上冲头退出，下冲头随后顶出压好的

3、片坯（图Id）。（5）料筛推出片坯（图Ie）（二）设计要求1、上冲头完成往复直移运动（铅垂上下），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90IOOmn1。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能。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。3、料筛在模具型腔上方往复筛料，然后退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约4550mm,推卸片坯。（三）设计任务1、各执行机构应包含：实现上冲头运动的主加压机构、

4、实现下冲头运动的辅助加压机构、实现料筛运动的上下料机构。满足上述运动可使用连杆机构、凸轮机构等。辅助加压机构可使用凸轮机构2、设计传动系统并确定其传动比分配，并在图纸上画出传动系统图；3、画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟定运动循环图时，可执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排，但务必满足工艺上各个动作的配合，在时间与空间上不能出现“干涉”；4、设计机构；5、对机构进行运动设计,绘出运动线图。进行机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量；6、将机构做成三维模型，实现模拟运动;7、编写设计计算说明书。二、方案分析与设计（一）执行机构的选择与分析1、循环图的分析确定根据压片机的工艺动作可得各

5、个机构的动作如下：上冲头：往复运动。下降压紧药片，保压0.4s,上升。下冲头：复杂的往复运动。首先下降3mm,接着上升8mm,保压0.4s,上升16mm,间歇一段时间后，下降21mm。再间歇一段时间。料筛：将料送出，筛料，返回，间歇一段时间后重复动作。由各个机构的动作可画出其运动循环图如图2所示：则其运动关系如表2所示:可将其运动表示为树状功能图:图32、运动方案的拟定与选择根据循环图及树状图，可得三个机构都做往复运动，且都有间歇运动。上冲头是主加压机构，故可选曲柄滑块机构，或者六杆机构来实现增力。下冲头运动与筛料机构可用凸轮机构来实现其运动。筛料机构做往复运动，故能够使用曲柄滑块机构，也可用

6、凸轮机构实现其运动。设计各个部分的机构如表3所示表3方案上冲头下冲头料筛1曲柄滑块机构平底凸轮机构曲柄滑块机构2六杆机构滚子凸轮机构滚子凸轮机构上冲头方案:方案一：曲柄滑块机构方案二:六杆机构选择:选择方案二。理由：六杆机构将曲柄滑块的急回特性进一步扩大，同时使行程得到扩大，效率高。六杆机构接近死点位置所具有的传力特征来实现增力，比曲柄滑块的增力效果好，能够更好的实现加压。故选择六杆机构作为上冲头的加压机构。下冲头方案：方案一：平底凸轮机构方案二:选择：选择方案二。理由：选择凸轮机构易实现下冲头复杂的运动。首先我们想到的是方案一，由于方案一的压力角为零，传力效果好，但当画出凸轮轮廓线时，有曲率

7、半径小于零的地方，故方案一不可行，选择滚子凸轮机构。料筛方案:方案一:方案二:选择：选择方案二。理由：曲柄滑块机构能够实现料筛的往复运动，但不易实现料筛的间歇运动及筛料的过程。凸轮机构能够很好的实现料筛的间歇运动，且能够实现筛料的过程。故选用凸轮来操纵料筛。总方案：根据以上分析可得最终方案如图4所示（六杆机构的曲柄与齿轮结合,由不完全齿轮实现机构的间歇）图4六杆机构示意图X(mm)KOlOH(mm)DE/CDn(rmin)801.43090911.660表43、机构的运动分析与设计1.上冲头设计六杆机构的计算设计数据：六杆机构已知的数据如表4,六杆机构的中心距X,构件3的上下极限位置角力，l,

8、滑块5的行程H,曲柄的转速n,则要求的为各杆的长度，与y的长度。数值计算第一步分析：曲柄滑块机构（1）尺寸计算图5将杆3,杆4,滑块5拆下来分析，将图顺时针旋转90,如图5,以便于分析。并以C点为原点，滑块5的道路方向为X轴方向，垂直方向为y轴方向。对C%E分析:XDI=I3cos6()yDi=3sin605/4=(XEI-X尸+yDZ4=I.63由以上各式可求得：xi=1.843对CD2E2分析：-2=/3+/44=,6/3由以上两式可求得：xe2=2.63且2-l=H由联立求得：Z3=1234=196（2）运动分析关于图中所示的曲柄滑块机构已知曲柄的转速n=60rmin,各从动构件的运动可

9、由表5中所列公式求出。计算结果见附件一,结果画出的滑块的速度、加速度曲线如图6所示。此曲柄滑块机构为对心曲柄滑块机构，故无急回特性。当曲柄不是匀速转动的时候便有了急回特性。如今最大压力角为38。，小于40。，符合要求。表5曲柄滑块机构运动分析连杆2滑块3转角：1=arcsin(-22-1sinl)角速度：2=-1c0s1COSO2角加速度：1sin/cos外。ITin%cos。2位移：xc=6fC0Sl+8CoSe2速度：vc=-aisin-b2sin1加速度：92ac=-alcosl-b2COSe?-b2Singc2-2cos2其中：4=；&=：bb滑块的速度V滑块的加速度a78007790

10、778077707760775077407730第二步分析：曲柄摇杆机构曲柄滑块机构的曲柄在六杆机构中只做摆动，即曲柄摇杆机构的摇杆。有上一步分析可得曲柄滑块中曲柄的长度，即曲柄摇杆中摇杆的长度。由已知数据中的其急回系数为K=L4,计算可得其极位夹角为6=3x180。=巴1x180=30。，则K+11.4+1对曲柄摇杆的设计及为已知摇杆的长度、两个极限位置，与四杆机构的极位夹角，求各杆的长度，则可用图解法进行分析并求解。如图7分析的速度、加速度曲线V-a求得L=23,k=62,h=123,Y=92。将此四杆机构在软件中计算得最大压力角为37,符合压力角的要求，故此机构成立。故口J得I1=23,

11、I2=62,I3=123,I4=196,即K杆机构的各个尺寸已求出，可画出六杆机构的精确结构如图10。此六杆机构无间歇运动，可让曲柄由不完全齿轮带动，就实现其间歇运动（此齿轮的系数确定见附件三）。图10四杆机构的摇杆及曲柄滑块的曲柄，将曲柄滑块的曲柄位置改为四杆机构中摇杆的位置，将曲柄滑块的曲柄的速度改为四杆机构中摇杆的速度，可得出一组滑块的速度，加速度曲线，此速度与加速度曲线则为六杆机构中滑块的速度，加速度曲线，如图11。由图可得，滑块向下运动的速度小于回来时的速度，即实现了急回特性。图11V-a-2.下冲头设计下冲头使用滚子凸轮机构完成其动作。根据循环图构造凸轮。若直接使用循环图中的位移曲

12、线，则有较大的刚性冲击，使得运动时有较大的惯性力，从而有震动。为使凸轮工作时无突变的加速度，故计算时使用345多项式来计算位移。计算时所用公式如表6,用CXCel表格计算，计算数据中有确定其位移、速度、加速度曲线，凸轮的理论廓线、实际廓线，确定基圆半径，计算压力角。计算数据见附件二。其位移、速度、加速度曲线，及凸轮理论廓线、实际廓线，如图12所示表6凸轮计算公式s-V-a-凸轮廓线3 .料筛的设计料筛机构为滚子凸轮机构。为使其运动时没有冲击，也是用3-4-5多项式计算位移，筛料的过程中也为3-4-5多项式，计算公式与下冲头相同，见表，计算出的数据表格见附件三，其位移、速度、加速度及凸轮理论廓线

13、、实际廓线如图13图13（二）电动机的选择1、正确选用电动机的基本原则:1）电动机的机械特性、启动、制动、调速及其它操纵性能应满足机械特性与生产工艺过程的要求，电动机工作过程中对电源供电质量的影响（如电压波动、谢波干扰等），应在容许的范围内；2）按预定的工作制、冷却方法基辅在情况所确定的电动机功率，电动机的温升应在限定的范围内；3）根据环境条件、运行条件、安装方式、传动方式，选定电动机的结构、安装、防护形式，保证电动机可靠工作；4）综合考虑一次投资几运行费用，整个驱动系统经济、节能、合理、可靠与安全。2、常用电动机的结构特征1）Y系列三相异步电动机该系列电机能防止水滴、灰尘、铁屑或者其他杂物浸入电机内部，它是我国近年来研制成功的新型电动机。2）电磁调速三相异步电动机YCD电磁调速三相异步电动机，有组合式与整体式两种机构，这两种调速电动机为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件。3、确定原动机的功率PnP=之n7其中，PW为工作机要求的功率；n为由电动机到工作机执行机构的总效率。工作机要求的功率Pw要紧为执行构件在单位时间里克服工作阻力所作的功。在压片机中，要紧为在单位时间里冲头冲压时克服工作阻力所作的功。则匕=FJC其中，Fr为冲头冲压时的工作阻力，要紧发生在冲头下压