壓片成形機的設計

1、機械原理課程設計機械原理課程設計說明書 設計題目：壓片成形機院 系： 機電工程系專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化班 級： 機制XXXX班學 號： XXXXXXXXXX設 計 者： XXX指導老師： XXX 2015年6月12日目錄一、設計題目二、原動機的選擇三、傳動比的分配四、傳動機構的選擇與比較五、執(zhí)行機構的選擇與比較六、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、機構的運動分析與設計、機構運動分析線圖、凸輪設計圖九、機構系統(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：壓片成形機的機構簡圖及運動過程一、設計題目、設計任務：一 設計自動壓片成形機，將具

2、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。設計數(shù)據(jù)見表. 表8.5方案號電動機轉速/（r/min） 生產(chǎn)率/（片/min）成品尺寸（*b）/（mm，mm）沖頭壓力/N機器運轉不均勻系數(shù)/m沖/kgm桿/kgA140015100×51800000.08 145B10002080×51200000.05104C10002560×51000000.0393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

3、沉，預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、送料篩的設計要求是： （1）上沖頭完成往復直移運動（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，因而加壓機構應有增力功能（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

4、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振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺面上右移4550mm，推卸片坯（如圖8.3c所示）。圖8.3設計要求上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關系見表8.6表8.6 動作關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、設計要求：（1）、壓片成形機一般至少包括連桿機構、凸輪機構、齒輪機構在內的三種機構。（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）、設計凸輪機構

5、，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）、設計計算齒輪機構。 （5）、對連桿機構進行運動設計。并進行連桿機構的運動分析，繪出運動線圖。如果是采用連桿機構作為下沖壓機構，還應進行連桿機構的動態(tài)靜力分析，計算飛輪轉動慣量。 （6）、編寫設計計算說明書。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、常用電動機的結構特征

6、：（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部，它是我國近年來研制成功的新型電動機。（2）電磁調速三相異步電動機 YCD電磁調速三相異步電動機，有組合式和整體式兩種機構，這兩種調速電動機為防護式，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

7、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，應由工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算：Pw=Tn/9700 Kw其中：T工作機的阻力矩，N·mm； n-工作機的轉速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，額定轉數(shù)970r/min）三傳動比的分配選取額定轉速為970r/min1、確定總傳動比：電動機轉速=970r/min凸輪轉速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：（） 各級傳動比應在推薦范圍選?。▍⒁姍C械原理課程設計附錄機

8、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，并使其結構尺寸協(xié)調勻稱。（） 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，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，為使傳動構件獲得較小尺寸，結構緊湊，可采用傳動比“先小后大”原則。因此初選2，97/4。第二級減速器內部齒輪結構如下圖所示。圖中各齒輪數(shù)位Z1=20 Z2=10 Z3=50 Z4=10， Z5=97， Z7=20 Z8=42從6齒輪輸入4

9、85r/min,從1齒輪輸出20r/min,則i=2,即W1/WH=20，即當W120時，Va900W11,VR=W1*OR=20對于2行星輪，2VR=VP-VQ=100,則VP=1000,W3=VP/R3=1000/70=100/7當W=100/7,W=-50時，W=1,現(xiàn)以1齒輪為主動，3齒輪為從動，添加右側輪系，并根據(jù)傳動比公式i16=n1/n6=Z2Z4Z6/Z1Z3Z5求得Z6=40根據(jù)設計要求，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。3、各級傳動比的分配表：傳動比分配i1i2i3i4297/411四傳動機構的選擇與比較 通過查閱機械原理課程設計指導書，我們初步

10、確定了傳動機構：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平穩(wěn)，噪聲小，可在運轉中調整傳動比；有過載保護作用，結構簡單；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，結構簡單；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)境有一定適應能力，工作可靠；作用在軸上的載荷小。運轉的瞬時速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)（

11、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量有關表類別齒輪傳動蝸桿傳動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，運轉有噪聲；無過載保護作用結構緊湊，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。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用壽命取決于輪齒材料的接觸和彎曲

12、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)設計要求、工藝性能、結構要求和總傳動比等條件選擇傳動系統(tǒng)類型，選定其傳動和齒輪傳動。五執(zhí)行機構的選擇與比較 執(zhí)行機構分三部分：實現(xiàn)上沖頭上下運動的主加壓機構；實現(xiàn)下沖頭上下運動的輔助加壓機構；實現(xiàn)料篩左右運動的上、下料機構。各執(zhí)行機構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供選用。形態(tài)學矩陣功能元解上沖頭機構齒輪機構連桿機構凸輪機構下沖頭機構曲線槽導桿機構凸輪機構連桿機構送料機構蝸輪蝸桿機構凸輪機構曲柄滑塊機構系統(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

13、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曲柄搖桿機構偏置曲柄滑塊機構移動推桿圓柱凸輪曲柄導桿滑塊機構送料機構D移動凸輪機構（間歇移動）蝸輪蝸桿機構蝸輪蝸桿機構偏置曲柄滑塊機構下沖頭運動E移動凸輪機構（間歇移動）移動凸輪機構（間歇移動）雙導桿間歇運動機構曲線槽導桿機構運動方案的比較根據(jù)題目要求，減速：鏈傳動結構簡單，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

14、，且精度較高，應用范圍廣，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。送料機構主要作用是將坯料送到加工位置，且能實現(xiàn)間歇要求，對承載能力要求低，故采用凸輪或蝸桿機構。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.方案示意圖1 方案示意圖 方案評價機械運動方案的擬訂和設計，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

15、方法來表示：根據(jù)個評價指標相互關系，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+S16+S17上述表達式表示U1、U2、U3、U4、U5 各指標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：機構具體指標評價帶傳動齒輪機構曲柄搖桿機構簡單四桿機構凸輪機構蝸輪蝸桿機構A運動規(guī)律定速比傳動定速動比轉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動和移動傳動精度高高高高較高高B應用范圍較廣廣較廣較廣較廣廣可調性較好較差一般較好較

16、差較差運轉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感敏感敏感不敏感敏感敏感調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構復雜性簡單一般一般簡單復雜復雜表表示上述兩個機構方案的評價指標體系、評價值及計算結果。表中，所以的指標值分為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：

17、評價指標系統(tǒng)工程評價法方案1方案2U1S10.750.75S210.75U2S310.75S40.750.5S50.751S60.750.75U3S70.750.75S80.750.5S90.750.5S100.750.75U4S110.750.5S120.50.5S130.750.75S140.50.5U5S150.750.75S160.50.75S170.750.75H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

18、是一種時序式組合機構系統(tǒng)，所以要擬訂運動循環(huán)圖。以該主動件的轉角為橫坐標（0360），以機構執(zhí)行構件的位移為縱坐標畫出位移曲線。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，即相當于主動件轉度左右。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

19、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)。八機構的運動分析與設計、機構運動分析線圖、凸輪設計圖該機械系統(tǒng)包含從原動機到傳動機構到各執(zhí)行機構的傳動系統(tǒng)。該機械系統(tǒng)有三套工作執(zhí)行機構，為使其成為一個單自由度機器，故將其設計為等速聯(lián)接機構。三種執(zhí)行機構的運動線圖1.上沖頭設計：(1)確定曲柄滑塊機構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和搖桿滑塊機構串接而成。為了保壓，要求搖桿在鉛垂位置的±2°范圍內滑塊的位移量0.4mm。據(jù)此 可得搖桿長度 R 0.4(

20、1+a-cos2-)式中:a=L/R搖桿滑塊機構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) 確定曲柄搖桿機構尺寸。在壓片位置，機構應有較好的傳動角。所以，當搖桿在OAA位置時，曲柄搖桿機構的連桿AB與OAA的夾角應接近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。它與機構尺寸的大致關系是：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OB距點A遠一些好，但又受到

21、機構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）對應的OBB的兩個位移y3、y4（或I、II、III三個位置）。按上述命題設計出曲柄搖桿機構的尺度，角j0為兩機構串聯(lián)的相位角。設計結果如圖所示。其后，再對設計結果進行運動分析，可得到機構正確的運動規(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.凸輪機構的設計：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）九機構系統(tǒng)運動方案的組成原理與方

22、法 機構系統(tǒng)方案的組成是將所選的執(zhí)行機構構成若干個可行的機構系統(tǒng)，它應包括機構系統(tǒng)的型綜合和機構系統(tǒng)的尺度綜合。型綜合是確定機構的類型；尺度綜合是確定所選機構的各運動尺寸。對于機構系統(tǒng)的型綜合包括各執(zhí)行機構的執(zhí)行動作的要求進行各機構的運動尺度的計算和各機構動作時間序列確定，從而使各機構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)行機構運動的同步性、各執(zhí)行機構輸出運動的協(xié)調性以及各執(zhí)行機構輸出運動精度的匹配性。1、各執(zhí)行機構運動的同步性：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

23、執(zhí)行機構有相同的工作周期，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)行機構的輸入構件按同一轉速或按一定的平均速度比轉動，使各執(zhí)行機構的運動周期相同。當然，在某些特殊的機械工藝動作過程，個別執(zhí)行機構的運動周期是其他執(zhí)行機構的運動周期的整數(shù)倍。那是，可以通過定傳動比的機構傳動來加以保證。2、機構輸出運動的協(xié)調性：在機械運動系統(tǒng)方案組成時，應考慮各機構的輸出特性。機構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)設計時先考慮采用何種工作原理；工作原理確定后需構思工藝動作過程。為了滿足工藝動作需要，在組成機械運動系統(tǒng)方案時，應使機構的運動特性符合規(guī)定要求，使各執(zhí)行

24、機構的運動相互協(xié)調。3、機構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，還應考慮機構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的運動精度能滿足完成工藝動作的需要。選擇過低的機構運動精度會使機械無法工作。選擇過高的機構運動精度會使制造和設計成本提高，同時也沒有必要。十心得體會幾天的機械原理課程設計結束了，在這次實踐的過程中學到了一些除技能以外的其他東西,領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,更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調合作的機制,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

25、大群體里面,溝通自然是為人處世的基本,如何協(xié)調彼此的關系值得我們去深思和體會。在實習設計當中依靠與被依靠對我的觸及很大,有些人很有責任感,把這樣一種事情當成是自己的重要任務,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,總覺得自己的弱勢.其實在生活中這樣的事情也是很多的,當我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同的,這當然也會影響我們的結果。很多時候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài),而不是看我們過去的能力到底有多強,那是一種態(tài)度的端正和目的的明確,只有這樣把自己身置于具體的問題之中,我們才能更好的解決問題。 在這種相互協(xié)調合作的過程中,口角的斗爭在所難免,關鍵是我們如何的處理