機械原理課程設計——壓片成型機

1、機械原理課程設計說明書機械原理課程設計說明書設計題目：壓片成形機 學院：汽車與交通學院班級：車輛102姓名：xxx學號：指導老師：韋丹柯目錄1.設計題目 12.工作原理及工藝動作過程 33.設計原始數(shù)據(jù)及設計要求 44.功能分解及機構選用 55.重要機構方案評估及數(shù)據(jù) 106.總設計方案圖及各執(zhí)行機構的尺寸計算137.心得體會 158.參考書目15 1.設計題目：壓片成形機設計自動壓片成形機，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。2. 工作原理及工藝動作過

2、程1. 干粉料均勻篩入圓筒形型腔。2. 下沖頭下沉3mm，預防上沖頭進入型腔是粉料撲出。3. 上、下沖頭同時加壓，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。下沖頭上沖頭片坯下沖頭5. 料篩推出片坯。其工藝動作的分解如圖1、2、3、4料篩型腔下沖頭粉料2135下沖頭上沖頭83 .設計原始數(shù)據(jù)及設計要求1、.壓片成形機設計數(shù)據(jù)電動機轉速/（r/min）：1450； 生產(chǎn)率/(片/min)：10；沖頭壓力/N：150 000； 機器運轉不均勻系數(shù)/：0.10； 2、上沖頭、下沖頭、送料篩的設計要求：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

3、壓時間為 0.4 秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為 90 100mm 。因沖頭壓力較大，因而加壓機構應有增力功能（如圖 1.2a ）。（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 ，將成型片坯頂?shù)脚c臺面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移 21mm ，到待料位置（如圖 1.2b ）。（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，料篩在臺面上右移約 8590mm ，推卸片坯(如圖1.2c)圖1.24功能分解及機構選用該干粉壓片機通過一定的機械能把原料（干粉）壓制成成品，其功能分解如下圖設計干粉

4、壓片機，其總功能可以分解成以下幾個工藝動作：(1) 送料機構：為間歇直線運動 , 這一動作可以通過凸輪完成(2) 篩料：要求篩子往復震動，這一動作可以通過凸輪完成(3) 推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯(4) 送成品：通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道(5) 上沖頭往復直線運動，最好實行快速返回等特性。(6) 下沖頭間歇直線運動，這一動作可以通過凸輪完成。五重要機構方案評估及數(shù)據(jù)（1）上沖頭機構方案選用：方案一：方案一為一凸輪機構，能很好的實現(xiàn)所需要的運動變化，機構由一個凸輪為原動件帶動從動件做上下移動，應用范圍較廣可調性高運轉精度大，可完成工作需要。自由度：S=3n-2PL-PH=3*

5、2-2*2-1=1由于上沖頭總行程為100cm，使用凸輪機構會使凸輪的曲率半徑變大，滾子與凸輪的壓力角變大，容易磨損構件，基圓大小很難確定，設計難度高，也不容易生產(chǎn)加工，沖頭下壓力不足，導致產(chǎn)品不合格，所以方案一雖可行但不適用于上沖頭的設計使用，暫不選。方案二：方案二為一曲柄搖桿機構，由曲柄為主動件帶動搖桿搖動以及滑塊上下運動，應用范圍廣可調性高運轉精度較高計算自由度：S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1可實現(xiàn)運動需要。具有很好的傳動性，結構簡單，經(jīng)濟性好，工業(yè)制造較為簡單，維修跟換方便，可大批量制造生產(chǎn)，暫為最佳選擇。綜上所述，在兩個方案中，方案二為最佳方案。設定方案二中的各桿長度設定

6、搖桿長度選取=1.5 代入公式 ：r得r657 選取r=500;L =r×=500×1.5=750;即A=500mm，B=750mm由下圖計算可知滑塊行程h=1250-1153.793396mm，此時A桿轉過28°，即A桿右極限轉角為28°，滿足擺角小于60°的要求。又因設計要求中上下沖頭需要有保壓時間為0.4s，推算桿A左極限位置到垂直位置角度為2°。計算形成速比系數(shù)K=180+62/180-62=2.05具有急回特性。通過圖解法可以求出曲柄搖桿機構中曲柄與連桿的長度，如下圖：如圖所示，AB為搖桿，BC為連桿，ED為曲柄； 因為CO

7、S28=AB/AF+FE Tan28°=(BC+CE)/AB BC=EF+EC AB=AF=500mm BC=146.2 ED=79.9 AE=566.3mm檢驗曲柄存在條件 ED=79.9mm，BC=146.2mm, AF=500mm, AE(機架)=566.3mm滿足桿長之和定理，即AD+ABCD+BC,確保了曲柄的存在。綜上所述 上沖頭肘桿機構的尺寸設計如下：曲柄 79.9 曲柄連桿 146.2搖桿 500 滑塊連桿D 750 （2）下沖頭機構設計方案用凸輪驅動下沖頭設計凸輪參數(shù)：基圓半徑r。=40mm, 偏距e=0 ,滾子半徑r=10mm ，推桿行程h=21mm最大壓力角為2

8、8.7891°，小于許用壓力角30°。滿足要求的其運動規(guī)律為： 序號凸輪轉動角度推桿運動規(guī)律10100°靜止不動2100°120°下沉3mm3120°130°近休止4130°160°上升8mm5160°190°保壓0.4s后靜止0.1s6190°250°上升16mm7250°300°遠休止8300°360°下降21mm（3）送料機構的設計方案用凸輪驅動直桿使料篩進行送料和推片的運動凸輪設計參數(shù)：基圓半徑r。=110mm, 偏距

9、e=0 ,滾子半徑r=10mm ，推桿行程h=90mm最大壓力角為28.6372°，小于許用壓力角30°。序號凸輪轉動角度推桿運動規(guī)律1030°停在最大行程進行送料230°110°退回到近休止處3110°260°近休止4260°360°推片6、總設計方案圖及各執(zhí)行機構的尺寸計算 不選用該方案的原因：1、用到蝸輪蝸桿機構，齒輪配置不方便。2、上沖頭不易實現(xiàn)保壓作用。3、送料機構僅用曲柄滑塊機構，難以實現(xiàn)送料機構的運動規(guī)律。4、方案中的三個重要機構的轉速難以實現(xiàn)同速轉動，從而不方便配置三者的運動規(guī)律來實現(xiàn)產(chǎn)品

10、的生產(chǎn)。下圖為方案二，即最終選用方案： 執(zhí)行機構的尺寸計算根據(jù)選定的驅動電機的轉速 n=1250r/min 和生產(chǎn)率為 10件/min，它的機械傳動系統(tǒng)的總速比為：I=1250/10=145為方便配合各個機構的運動規(guī)律，總方案中的除皮帶輪6以外的其他皮帶輪的轉速均設定為10r/min，其中皮帶輪6的轉速為30.2 r/min.行星輪系的齒輪設計如下：各齒輪壓力角和模數(shù)均取標準值：=20 m=1 h*a=1Z1=20 Z2=100 Z3=220 Z4=20 Z5=80在行星輪系中：i1H=1- iH13=1+z3/z1=12 即 i1H= n1/nH=12計算齒輪1和2的重合度：r1=mz1/2

11、=1×20/2=10 mm r2=mz2/2=1×100/2=50 mmrb1=r1 cos=9.4 0mm rb2=r2 cos=46.98 mmra1=r1+m h*a=1=10+1×1=11 mm ra2=r2+m h*a=1=50+1×1=51 mma1=arccos（rb1/ra1）=31.3º a2=arccos（rb2/ra2）=22.9º=z1(tana1-tan)+z2(tana2-tan)/(2)=1.73>1 即滿足齒輪連續(xù)傳動的條件。 因齒輪1和2的重合度能滿足要求，其他齒輪之間的重合度也滿足齒輪連續(xù)傳動

12、的條件。錐齒輪中：i45= n4/ n5= z5/z4=4所以，i15= i1H* i45=48 皮帶輪6、7中， n6/ n7=R7/R6 其中R7= 60.2mm R6 =20mm又因為n6= n5 nH= n4 n=n5=1250 r/min綜上可以剛好使皮帶輪7的轉速為10r/min 七心得體會馬上就要課程設計答辯了，回想這3周的設計過程，我感到很累很累，但通過這次的課程設計，我學到了很多很多東西，大大提升了我的設計能力，給以后的畢業(yè)設計和工作積累了很多寶貴的經(jīng)驗。在設計的過程中有許多我們平時都不太重視的東西，也遇到了有很多的難題，但我們并不退縮。每個人都是互相詢問和幫助，這給了我很大

13、的動力，有的不懂我們就會再一起討論問題，經(jīng)過無數(shù)次的討論，得出了很多很好的設計方案，這還培養(yǎng)了我們的團隊合作精神。設計的過程中，為了讓自己的設計更加完善，更加符合工程標準，我們查閱了很多次設計書和指導書，也上網(wǎng)查了很多資料，這是我感觸相當深的。這次的課程設計讓我學到了很多以前在書本沒有學到的東西，知識有了較大的提升，特別是對干粉壓片機的結構原理與設計分析更加清楚深刻。這次的課程設計用到的圖，基本上是我們是用CAD畫的，這樣我更熟練地掌握了CAD畫圖的基本技能，為以后的工作儲備了應有的能力。在這次課程設計中，充分利用了所學的機械原理知識，根據(jù)設計要求和設計分析，選用組合成機械系統(tǒng)運動方案，從而設計出結構簡單，制造方便，性能優(yōu)良，工作可靠的機械系統(tǒng)。這次課程設計讓我充分體會到設計需要大膽創(chuàng)新這一層面。創(chuàng)新也是一個國家、一個社會、一個企業(yè)必不可少的