機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(格式)

1、17湖南工業(yè)大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)資 料 袋 學(xué)院（系、部） 20 20 學(xué)年第 學(xué)期 課程名稱 指導(dǎo)教師 職稱 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 成 績(jī) 起止日期 年 月 日 年 月 日目 錄 清 單序號(hào)材 料 名 稱資料數(shù)量備 注1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2課程設(shè)計(jì)說明書3課程設(shè)計(jì)圖紙張456機(jī) 械 原 理設(shè)計(jì)說明書15噸壓片機(jī)的加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)起止日期： 2009 年 6 月 28 日 至 2009 年 7 月 2 日學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部）2009年 5 月29 日目錄（黑體，三號(hào)，居中）0.設(shè)計(jì)任務(wù)書（黑體，三號(hào)）21. 工作原理和工藝動(dòng)作分解32. 根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要

2、求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖33. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型4. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定5. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)6. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖7. 主加壓機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)8主加壓機(jī)構(gòu)三維建模9,主加壓機(jī)構(gòu)速度與加速度分析（分析一個(gè)位置）.10.參考資料.11.設(shè)計(jì)總結(jié)湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2010 2011 學(xué)年第 2 學(xué)期 機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 材料成型 專業(yè) 材1 班級(jí)課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 15噸壓片機(jī)的加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 完成期限：自 2010 年 7 月 5 日至 2010 年 7 月 9 日共 1 周內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計(jì)的任務(wù)與主要技術(shù)參數(shù)壓片機(jī)是將陶瓷干粉料壓制成直徑為34mm、厚度為5

3、mm的圓形片坯。其工藝過程是：(1)干粉料均勻篩入團(tuán)筒形型腔(圖a)；(2)下沖頭下沉3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)將粉料撲出(圖b)；(3)上、下沖頭同時(shí)加壓(圖c)，并保壓一段時(shí)間；(4)上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯(圖d)；(5)料篩推出片坯(圖e) 其余設(shè)計(jì)參數(shù)是： 沖頭壓力 15噸(150000N)； 生產(chǎn)率 每分鐘25片； 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 10%；驅(qū)動(dòng)電機(jī) 28kw，1410rmin二、設(shè)計(jì)工作量要求：對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)課題進(jìn)行工作原理和工藝動(dòng)作分解，根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型，構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案，并進(jìn)行的選擇和評(píng)定，確定機(jī)械運(yùn)動(dòng)的總體方案，根據(jù)任務(wù)書

4、中的技術(shù)參數(shù)，確定該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)，作出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，對(duì)相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體尺度進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。要求有設(shè)計(jì)說明書一份，相關(guān)圖紙一至兩張。（有條件的要求用三維動(dòng)畫表述）。進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容7.5-7.7構(gòu)思該機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案7.7-7.8運(yùn)動(dòng)分析及作圖7.9整理說明書與答辯主要參考資料1 朱理機(jī)械原理北京：高等教育出版社，2008：15-2002 鄒慧君機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)北京：高等教育出版社，2009：15-250指導(dǎo)教師： 鄒培海 2010 年6 月1 日系（教研室）主任： 王菊槐 2010 年6 月 10 日1.工作原理和工藝動(dòng)作分解（黑體，小三號(hào)，居中）（宋體，小四，行距20磅

5、）根據(jù)任務(wù)書的要求，該機(jī)械的應(yīng)有的工藝過程是，機(jī)構(gòu)應(yīng)具有一個(gè)模具(圓筒形型腔)和三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件(一個(gè)上沖頭，一個(gè)下沖頭和一個(gè)料篩)。三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式為：(1)上沖頭完成往復(fù)(鉛垂上下)直移運(yùn)動(dòng)，下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程約為90一100mm。若機(jī)構(gòu)主動(dòng)作一轉(zhuǎn)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1-1所示。圖1-1 上沖頭位移線圖(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(tái)面平齊后停歇持料篩將片坯推離沖頭后再下移21mm到待裝料位置。其位移線圖大致如圖1-2所示。圖1-2

6、下沖頭位移線圖(3)料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，料篩復(fù)在臺(tái)面上右移約4550mm推卸成形片坯，其位移線圖大致如圖1-3所示。圖1-3料篩位移線圖2.根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(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。上沖頭加壓機(jī)構(gòu)主動(dòng)件每轉(zhuǎn)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所以擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，以該主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)(0°、360°)，以各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)作出位移曲線。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的位移曲線主要著眼于運(yùn)動(dòng)的起迄位置，根據(jù)上述表述作出壓片機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖2-1所示。圖2-1 壓片機(jī)的

7、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型由上述分析可知，壓片機(jī)機(jī)構(gòu)有右三個(gè)分支：一為實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng)的主加壓機(jī)械二為實(shí)現(xiàn)下沖頭運(yùn)動(dòng)的輔助加壓機(jī)構(gòu)；三是實(shí)現(xiàn)料篩運(yùn)動(dòng)的上、下科機(jī)構(gòu)。此外，當(dāng)各機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定的相位關(guān)系安裝以后應(yīng)能作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，故在機(jī)構(gòu)之間還需設(shè)置能調(diào)整相位的環(huán)節(jié)(也可能是機(jī)構(gòu))。主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程：實(shí)現(xiàn)上沖頭運(yùn)動(dòng)的主加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有下述幾種基本運(yùn)動(dòng)功能：1)：沖頭要完成每分鐘25次往復(fù)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)的主動(dòng)構(gòu)件轉(zhuǎn)速應(yīng)為25rmin，以電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)力，則主加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有運(yùn)動(dòng)縮小的功能2)因上沖頭是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，故機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)交替的功能3)原動(dòng)機(jī)的輸出運(yùn)動(dòng)是轉(zhuǎn)動(dòng)，上沖頭是直移運(yùn)動(dòng)，所以機(jī)構(gòu)要有運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換

8、的功能4)因有保壓階段，所以機(jī)構(gòu)上沖頭在下移行程末端有較長(zhǎng)的停歇或近似停歇的功能；5)因沖頭壓力較大，所以希望機(jī)構(gòu)有增力的功能，以增大有效作用力，減小原動(dòng)機(jī)的功率。先取上述(1)、(2)、(3)三種必須具備的功能來組成機(jī)構(gòu)方案。若每一功能僅由一類基本機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，如圖3-1所示，可組合成3*3*327種方案。圖3-1壓片機(jī)的功能-技術(shù)矩陣圖按給定的條件，上沖頭在下移行程的末端還有停歇和增力的附加要求，盡量使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等等要求來選擇方案。選出如下圖3-2所示的四種方案作為評(píng)選方案。圖3-2 上沖頭的方案構(gòu)思圖4.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定圖3-2所示的方案一、三都采用了凸輪機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)雖能得到理想的

9、運(yùn)動(dòng)規(guī)律，但要使從動(dòng)件達(dá)到90一100mm的行程，凸輪的向徑比較大，于是凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)空間也較大。而且凸輪與從動(dòng)件是高副接觸，不宜用于低速、大壓力的場(chǎng)合。圖3-2所示的方案二采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，曲柄長(zhǎng)度僅為滑塊行程的一半，機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，尺寸較小，但滑塊在行程末端只作瞬時(shí)停歇，運(yùn)動(dòng)規(guī)律不理想。圖3-2所示的方案四，將曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)，則可得到比較好的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，尺寸也不致過大。又因?yàn)樗侨透睓C(jī)構(gòu)，宜用于低速、重載。所以選擇方案四。5.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比計(jì)算： （5-1）第一級(jí)采用帶傳動(dòng)，取傳動(dòng)比為4，第二級(jí)采用雙級(jí)齒輪減速器，傳動(dòng)比為14.4，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖5-1

10、所示：（應(yīng)該附圖5-1,）6.壓片機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖綜合本組×××、×××同學(xué)的機(jī)構(gòu)選型，做出壓片機(jī)的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖6-1所示圖6-1壓片機(jī)的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（此處要求把圖6-1簡(jiǎn)要的說明）7. 主加壓機(jī)構(gòu)的尺度設(shè)計(jì)（同組的×××、同學(xué)做送料機(jī)構(gòu)、下沖頭機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)） 假設(shè)已知曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律sj2(圖a)，圖b所示為該機(jī)構(gòu)正處于滑快速度接近于零的位置曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律y1j1：如圖c實(shí)線所示，而圖d所示為該機(jī)構(gòu)搖桿OAA正處于速度為零的位置。若將圖bd所示的兩個(gè)機(jī)構(gòu)就在圖示位置串聯(lián)，則串聯(lián)以

11、后構(gòu)件OAA和OAA成為一個(gè)構(gòu)件(圖e)，因此，第一個(gè)機(jī)構(gòu)中的j1和第二個(gè)機(jī)構(gòu)中的j2有如下關(guān)系:式中jo為一常數(shù)圖7-1主加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖所以若將圖c的坐標(biāo)j1用j2表示則相當(dāng)于曲線平移了一個(gè)距離j0(如虛線所示)。當(dāng)sj2和y1j2如圖b、c所示安排時(shí)，則沿圖中箭頭所示走向從y1得j2，由j2得s，而從此y1、s得到y(tǒng)1-s曲線上的一點(diǎn)，依此可得出一條y1-s曲線。從圖a、c的局部放大圖f中可知，在y1由bc0-a的區(qū)域內(nèi)(轉(zhuǎn)角約70°)，滑塊的位移s約在接近零的一個(gè)很小的范圍(約o37mm)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，依靠運(yùn)動(dòng)副的間隙，可近似認(rèn)為這時(shí)滑塊是停歇的。由此看來，若使sj2曲線上s為零

12、的附近的一段曲線交化比較平緩，y1jI曲線在y1的最小值附近的曲線也比較平緩的話，滑塊近似停歇所占的y1角就比較大；又為了使構(gòu)件AB受力小些，同時(shí)也使機(jī)構(gòu)能得到比較合理的布置，可將曲柄搖扦機(jī)構(gòu)OAABOB整個(gè)繞OA逆時(shí)針向轉(zhuǎn)一個(gè)角度j0，如圖g所示，這并不影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能，反而改善了構(gòu)件AB的受力條件。根據(jù)上述分析該機(jī)構(gòu)可按如下步驟設(shè)計(jì)：(1)確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸。根據(jù)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)特性(圖7-2a)，llr愈小，在s0處的位移變化愈大，所以應(yīng)選較大的l；但l愈大，從s090、l00mm的位移所需曲柄的轉(zhuǎn)角q也愈大；又因?yàn)榍桥c曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿串接的，而搖扦的轉(zhuǎn)角應(yīng)小于180，且希望取小

13、一些為好。所以，應(yīng)取一個(gè)合適的曲柄長(zhǎng)度和l值，滿足滑決有90100mm的行程而曲柄轉(zhuǎn)角則在30°左右同時(shí)在j2178°182°的范圍內(nèi)沿塊位移不大于o4mm或更小(可近似看作滑塊停歇)。 圖7-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)特性故取l1，按j2178°182°的范圍內(nèi)沿塊位移不大于o4mm，計(jì)算得：L<0.4/(1-cos2)*2)=328mm （7-1）滿足滑決有90100mm的行程而曲柄轉(zhuǎn)角則在30°左右，取L320，得320*2（1-cosj2）>100， j2=32.5° 圖7-2 主加壓機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算原理圖

14、 (2)確定曲柄搖扦機(jī)構(gòu)尺寸。如圖7-2所示，在壓片位置，機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的傳動(dòng)角。所以，當(dāng)搖桿在OAA位置時(shí)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的連桿AB與OAA的夾角應(yīng)接近90°。此時(shí)，OB若選在AB的延長(zhǎng)線上，則受力最小。故在此線上選一適當(dāng)位置作OB。具體選定OB的位置時(shí)，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(jī)構(gòu)尺寸的大致關(guān)系是：行程速度變化系數(shù)K愈大，在位置A時(shí)的位移變化較大，所以O(shè)B距點(diǎn)A遠(yuǎn)一些好，但又受到機(jī)構(gòu)尺寸和急回特性的限制，不能取得太遠(yuǎn)。選定OB以后可定出與OAA兩個(gè)位移j3、j4對(duì)應(yīng)的OBB的兩個(gè)位移y3y4。圖7-3 主加壓機(jī)構(gòu)尺寸圖如圖7-3所示，經(jīng)計(jì)算，得曲