壓片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書.

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)項(xiàng)目：粉末成型機(jī)（壓片機(jī)）學(xué) 院：機(jī)電學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化成 員：李敏杰周旭代斌徐凱 指導(dǎo)老師：曾小慧目錄亠、摘 要31、設(shè)計(jì)題目及任務(wù) 42.1 設(shè)計(jì)題目42.2 設(shè)計(jì)背景42.3 設(shè)計(jì)任務(wù)4三、 運(yùn)動(dòng)方案 53.1 整體運(yùn)動(dòng)方案 53.2 動(dòng)力輸入部分63.3 間歇送料部分7四、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖9五、機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)245.1 槽輪間歇機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 105.2 凸輪尺寸的設(shè)計(jì)125.3 送料機(jī)構(gòu)飛輪的設(shè)計(jì) 17六、運(yùn)動(dòng)分析 366.1 雙曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 366.2 凸輪機(jī)構(gòu)相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析45六、 附錄18七、 參考文獻(xiàn)233機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

2、一、摘要1.1設(shè)計(jì)題目：粉末成型機(jī)（壓片機(jī)）1.2摘要：我們?cè)O(shè)計(jì)的粉末成型機(jī)主要針對(duì)粉末擠壓成型、柔軟物質(zhì)加壓定型。機(jī)械的工作基本過程為：交流異 步電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，經(jīng)過減速器、皮帶輪兩次減速后 達(dá)到需求速度，皮帶輪帶動(dòng)溝槽凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿與凸 輪通過滾子連接，形成往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)下沖頭形成沖 壓動(dòng)作；同時(shí)通過齒輪軸、直齒錐齒輪將皮帶輪動(dòng)力 傳遞到槽輪機(jī)構(gòu)，保證進(jìn)、退料飛輪實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)。下沖頭與上沖頭通過二對(duì)齒輪和齒條連接， 形成對(duì)稱 機(jī)構(gòu)，使上沖頭和下沖頭實(shí)現(xiàn)上沖運(yùn)動(dòng)和下沖運(yùn)動(dòng)結(jié) 合的對(duì)沖加壓，這種壓片機(jī)上下沖頭同時(shí)均等均勻施 壓，使顆粒中的空氣有充裕的時(shí)間逸出?？祝?提供了 片劑密度的均勻性，減

3、少了裂片現(xiàn)象。1.3關(guān)鍵詞： 粉末 成型 溝槽凸輪機(jī)構(gòu) 槽輪間歇機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)4機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)項(xiàng)目及任務(wù)2.1設(shè)計(jì)題目：片模成型機(jī)（壓片機(jī)）的改良設(shè)計(jì)2.2設(shè)計(jì)背景：壓片機(jī)是將顆粒或者粉末狀物料置于?？變?nèi)進(jìn)行沖壓的機(jī)器。針對(duì)國(guó)內(nèi)制藥廠家眾多、片劑品種繁多、生產(chǎn)規(guī)模小等特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)對(duì)稱機(jī)構(gòu)使上下沖模同 時(shí)均勻沖壓，使顆粒中的空氣有充裕的時(shí)間逸出，提高片劑密度的均勻性，減少裂片現(xiàn)象。隨著市場(chǎng)需求的發(fā)展，壓片機(jī)的適用范圍越來越廣，不再單純的局限 于中、西藥片劑，更廣泛的用于壓制日常生活用品、保健食品、獸藥片劑、化工 片劑：諸如樟腦丸衛(wèi)生球、洗滌塊、農(nóng)藥片劑、壓縮餅干等。因此此類壓片機(jī)市

4、 場(chǎng)前景寬廣。2.3設(shè)計(jì)任務(wù)：2.3.1、按各執(zhí)行件的工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖2.3.2、進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)即壓制機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、送粉機(jī)構(gòu)的選型233、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)和確定，并進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸計(jì)算和必要 的運(yùn)動(dòng)分析2.3.4、按選定的電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，并進(jìn)行傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸計(jì)算2.3.5、畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖2.3.6、編寫設(shè)計(jì)報(bào)告書三、運(yùn)動(dòng)方案3.1整體運(yùn)動(dòng)方案3.1.1整體運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.1.2機(jī)器工作原理1. 減速器與電機(jī)相連，進(jìn)行第一次減速，然后皮帶輪與凸輪相連，進(jìn)行二次 減速，最終得到所需要的轉(zhuǎn)速。2. 利用連桿將凸輪與下沖模相連接，通過設(shè)計(jì)凸輪的輪廓，以完成下沖模

5、的間歇運(yùn)動(dòng)，下沖模與齒條相固連，運(yùn)用輪系（兩個(gè)半徑相同的齒輪）傳遞動(dòng)力, 使上、下沖模的運(yùn)動(dòng)狀況一樣。3. 運(yùn)用一對(duì)錐齒輪改變運(yùn)動(dòng)方向，一個(gè)錐齒輪固連在主軸上，另一個(gè)錐齒輪 與槽輪主動(dòng)撥盤相固連，從動(dòng)槽輪與送料轉(zhuǎn)盤相固連，從而使送料機(jī)構(gòu)間 歇運(yùn)動(dòng)。4. 主軸同時(shí)與凸輪和錐齒輪相固連， 以保證送料機(jī)構(gòu)和沖壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精確 配合。當(dāng)凸輪處于“近休止”端時(shí)，上下沖模處于靜止?fàn)顟B(tài)，槽輪運(yùn)動(dòng)， 送入粉末原料。凸輪繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，靠近“遠(yuǎn)休止”端，上下沖模相靠近，完 成沖壓過程。凸輪處于“遠(yuǎn)休止”端，達(dá)到短時(shí)保壓要求。凸輪繼續(xù)運(yùn)動(dòng)， 靠近“近休止”端，循環(huán)往復(fù)，如圖所示：3.2動(dòng)力輸入部分如上圖所示，1、2為標(biāo)

6、準(zhǔn)直齒輪，3、4為齒條，5、6為皮帶輪，7、8為錐 齒輪。齒輪1和齒輪2為完全相同的齒輪，相互嚙合，傳動(dòng)比等于 1 ;齒輪1和 齒條3配合，齒輪2和齒條4配合，形成對(duì)稱機(jī)構(gòu)；皮帶輪5接受電機(jī)動(dòng)力后通 過皮帶傳動(dòng)皮帶輪6;直齒錐齒輪7和直齒錐齒輪8完全相同，直齒錐齒輪分度 圓錐角為S =45°直齒輪1、2模數(shù)m=2壓力角a=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1.0齒條3、4模數(shù)m=2壓力角a=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1.0齒數(shù)z分度圓直徑d齒頂咼ha齒頂圓直徑da基圓直徑db法面齒距pa法面齒厚Snz1、z2387628071.42nnz3、z4402nn其中齒輪z1、z

7、2通過鍵槽和齒輪軸固定，齒輪軸兩端裝配軸承固定在機(jī)架 上,保證兩齒輪軸平行，無擺動(dòng)現(xiàn)象；齒條裝配在固定在機(jī)架上的燕尾型導(dǎo)軌里, 保證齒條絕對(duì)在豎直方向運(yùn)動(dòng)直齒錐齒輪7、8模數(shù)m=4壓力角a=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1.0齒數(shù)z分度圓齒頂高分錐角錐距分度圓齒齒寬直徑dhaR厚sBz7、z81872445°50.92n17皮帶輪小輪半徑r仁50mm大輪半徑r2=150mm 減速比n=3: 1.動(dòng)力源選用交流異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速n=1500r/min，通過減速比為25: 1的減速器 經(jīng)過二次減速過程后速度為20r/min，將動(dòng)力提供給凸輪和槽輪撥桿。3.3間歇送料部分送料部分要求為

8、間歇機(jī)構(gòu)，能將粉料送入沖壓模中，間歇時(shí)間足夠沖模沖壓, 沖壓結(jié)束后能及時(shí)將粉料退出機(jī)構(gòu)。方案一、棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，運(yùn)動(dòng)可靠，棘輪軸每次轉(zhuǎn)過角度的大小 可以在較大的方位內(nèi)調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)。但是棘輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)，有較大的沖擊和噪音， 而且運(yùn)動(dòng)精度較差。不完全齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠，從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí) 間可在較大范圍內(nèi)變化。但是從動(dòng)輪在開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時(shí)有較大沖擊， 故一般只用于低速，輕載場(chǎng)合方案三、槽輪機(jī)構(gòu)1盤門一*輪.槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，工作可靠，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，機(jī)械效率高，但 是其動(dòng)程不可調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)角不能太小，槽輪在起、停時(shí)的加速度大，有沖擊， 并隨著轉(zhuǎn)速的

9、增加或槽輪數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來實(shí)現(xiàn) 不需經(jīng)常調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)位角度的轉(zhuǎn)位運(yùn)動(dòng)。 方案確定：選擇方案三（槽輪機(jī)構(gòu)）送料機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速慢，載荷較大，棘輪機(jī)構(gòu)難于保證精度，不完全齒輪用于 輕載場(chǎng)合，綜合比較，槽輪機(jī)構(gòu)最合適。四、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖我們?cè)O(shè)計(jì)的循環(huán)機(jī)構(gòu)體主要包括溝槽凸輪、齒輪齒條對(duì)稱機(jī)構(gòu)、槽輪間歇機(jī) 構(gòu)。溝槽凸輪機(jī)構(gòu)為實(shí)現(xiàn)沖頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)，凸輪運(yùn)動(dòng)推程運(yùn)動(dòng)部分為上沖頭下移和 加壓階段、凸輪遠(yuǎn)休止端部分為保壓階段、凸輪回程運(yùn)動(dòng)部分為上沖頭提升階段； 槽輪間歇機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)送料篩送料和停止，槽輪轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)為送料篩送料階段、槽輪停 止為送料篩停止階段。10機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)11機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下:五、

10、機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)5.1、槽輪間歇機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)六轉(zhuǎn)位工作臺(tái)的槽輪機(jī)構(gòu)，其中心距為L(zhǎng)=100mm六孔轉(zhuǎn)位工作臺(tái)與槽輪機(jī)構(gòu)固連，槽輪的尺寸設(shè)計(jì)如下：(1) 撥動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)半徑R和槽輪半徑SR=Lsin n /Z=100sin n /6=50S=Lsin n /Z=100sin n /6=86.602(2) 槽輪深度h槽輪的深度h應(yīng)滿足撥桿處于垂直位置時(shí)柱銷不能碰槽底，根據(jù)撥桿轉(zhuǎn)到垂 直位置時(shí)的幾何關(guān)系得到：h> (S+RL)+r+a=L(sin n /z+cos -n)/zr+a式中：r撥動(dòng)桿圓銷半徑，一般取rR/6; A槽輪槽底與撥銷所成的間隙，一般取a=35;h=86.60

11、2+50-100+50/6+5=49,935 50(3) 所止弧半徑A所止弧半徑A的確定，應(yīng)使得槽輪槽端的最小寬度b=35mn左右，即A=R-r- (35)，A=50-50/6-5=36.667(4) y 一般取槽輪厚度 B=1020mn在這里取B=20mm.槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)及運(yùn)動(dòng)特性(1) 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)kk=td/ttd 槽輪2的運(yùn)動(dòng)時(shí)間； t主動(dòng)撥盤運(yùn)動(dòng)一周的總時(shí)間；k=td/t=2 a 1/2 n-=(|n2)/2 n =(2rn /z)/2 n =16=1/3(2) 槽輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性設(shè)撥盤和槽輪的位置分別用a和書來表示，并規(guī)定a和書在進(jìn)入?yún)^(qū)為負(fù)，在 遠(yuǎn)銷離開區(qū)為正。設(shè)圓銷至槽

12、輪回轉(zhuǎn)中心的距離為rx，如圖所示位置時(shí)，有：Rsin a =rxsin 書 Rcosa +cos 書=L消去rx，并令R/L=入,去倒數(shù)可得到：3 2/ 3 仁入（co? ）/（-2 入 cos a + 入 A2）2/ 3 仁入-?sA2 a -21 入 cos a + ?八2）八2由上式知：當(dāng)撥盤的角速度3 1 一定時(shí)，槽輪的角速度和角加速度的變化取 決于槽輪的槽數(shù)Z。由圖可知，當(dāng)圓銷開始進(jìn)入和推出徑向槽時(shí)，由于角加速度有突變，故存在 柔性沖擊。當(dāng)z=6時(shí)，角速度突變比較緩和，柔性沖擊較小。5.2、凸輪尺寸的設(shè)計(jì)1 、凸輪結(jié)構(gòu)類型選擇;從動(dòng)桿與凸輪軸垂直，故使用徑向凸輪。從動(dòng)桿以常理使用滾子

13、從動(dòng)桿， 從 后面凸輪輪廓得到的最好曲率半徑為 80mm滾子半徑rT選用半徑為15mm從動(dòng) 桿與凸輪接觸方式由于傳遞力較大， 且回程有一定的阻力，采用幾何封閉的槽形 凸輪。2 、從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律；（1）由于壓膜采用鏡像式，則下沖模升程只需 60mm（2）根據(jù)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的適應(yīng)場(chǎng)合，本次選擇中低速重載即余弦加速度運(yùn)動(dòng) 規(guī)律。3 、凸輪基本尺寸的確定；下圖為各種基圓半徑下的凸輪的輪廓線：r o 變化范圍（20mm-100m）200IItrI10050005010010%0-150-100考慮到使運(yùn)動(dòng)盡量穩(wěn)定，選用r0=8Omm勺基圓16機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)4、具體過程；(1)初步設(shè)計(jì)：

14、凸輪的基圓為 80mn,滾子半徑15mm h=60mm 對(duì)心擺動(dòng)滾子推桿盤形幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)的理論廓線坐標(biāo)可表示為：S 0,5 n /9S 5 n,/98 n /9S 8 n/911 n9S 11 n /9,2 n(2)X= ( r0+s) sin S y= (r0+s) cos S 推程：s仁h*(1-cos(pi.*x./X)./2 遠(yuǎn)休止：s2=h 回程：s3=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2 近休止：s4=0壓力角：v=pi*h*2*pi/3.*sin(pi.*x./X)./(2*X)a =arcta n( abs(v/(r0+s)(3) 工作廓線方程：X

15、' =xrocos 0 y' =-rosin 0 其中 sin 0 (dx/d S /(dx/dS )A2+(dy/d S )t/2T(cos 0-(dy/d S /(dx/dS F2+(dy/d S )八2八(1/2)(4)凸輪輪廓設(shè)計(jì)(Matlab設(shè)計(jì))根據(jù)凸輪實(shí)際輪廓線方程，編制繪制凸輪輪廓曲線的程序見附錄， 輪廓形狀 見如圖：(5) 壓力角驗(yàn)算a =arctan(abs(v/(rO+s)ds/d 母 v/w程序見附錄，圖像如下：最大壓力角為41 0< a ，滿足設(shè)計(jì)要求18機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)Figure 1Rle Edrt View Insert Tools_Des

16、kiop Window 旦皂 Ip19機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)推桿S，#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)6k E/dL Vi fa I mere iDak Deskfiep Windsw Heb匕一；dd hhBwoMonD?血150.420機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)6k E/dL Vi fa I mere iDak Deskfiep Windsw Heb#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)6k E/dL Vi fa I mere iDak Deskfiep Windsw Heb(6) 滾子半徑驗(yàn)算滾子半徑的驗(yàn)算主要是保證從動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)不失真，即r1 <0.8 p min,因此關(guān)鍵是要知道凸輪理論輪廓的曲率半徑p o由高等數(shù)

17、學(xué)可知，曲線曲率半徑的計(jì)算公式為P =|(1+丫'八2)八(3/2)旳"|由已推導(dǎo)出的凸輪理論輪廓方程，根據(jù)上式，用MATLAB逐點(diǎn)計(jì)算出p i，便可找出p min,即可判斷滾子半徑是否符合要求。下圖為 MATLA模擬結(jié)果,程序 見附錄。#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)21機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)模擬得曲率半徑最小為36.57mn,設(shè)計(jì)滾子半徑為15mn,符合要求。5.3、送料機(jī)構(gòu)飛輪設(shè)計(jì)#機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)飛輪半徑r1=200，沖壓孔半徑r2=30，沖壓孔圓心到飛輪圓心距r12=70，飛輪厚度h=128.六個(gè)沖壓孔均布在飛輪上，沖壓孔要求內(nèi)壁光滑，粉末無粘連22機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)六、附錄1、槽輪機(jī)構(gòu)

18、% 曹輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析R=50;L=100;k=-60:0.01:60;x=k*pi./180;a=R/L;b=a.*(cos(x)-a)./(1-2*a.*cos(x)+aA2); subplot(211);plot(k,b); title('w2/w1'); xlabel('角度') hold on grid on d=1-2*a.*cos(x)+aA2; c=a*(aA2)-1).*si n(x)./(d.A2); subplot(212);plot(k,c);title('a2/w1A2');xlabel('角度')hold

19、 ongrid on2、凸輪輪廓曲線MATLA文件:h=60;r=100;X=5*pi/9; x=0:0.01:5*pi/9; s=h*(1-cos(pi.*x./X)./2; a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*si n( x); plot(a,b) hold on x=5*pi/9:0.01:8*pi/9;s=60; a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*si n( x); plot(a,b,'k') hold onY=3*pi/9;x=8*pi/9:0.01:11*pi/9;s=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2; a

20、=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*si n( x); plot(a,b,'g') hold onx=11*pi/9:0.01:2*pi;s=0;a=(r+s).*cos(x); b=(r+s).*si n( x);plot(a,b,'m')hold on;x=0:0.01:2*pi; a=r.*cos(x); b=r*s in( x);plot(a,b,'r:')hold on;grid on;2,壓力角M文件：h=60;r=80;X=5*pi/9; x=0:0.01:5*pi/9; s=h*(1-cos(pi.*x./X)./2;

21、v=pi*h.*si n( pi.*x./X)./(2*X);c=ata n(abs(v./(葉s); d=360*c./(2*pi);plot(x,d) hold on x=5*pi/9:0.01:8*pi/9;plot(x,0);hold onY=3*pi/9;x=8*pi/9:0.01:11*pi/9; s=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2;v=-pi*h.*si n(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*Y); c=ata n(abs(v./(葉s);d=360*c./(2*pi); plot(x,d);hold onx=11*pi/9:0.01:

22、2*pi; plot(x,0);hold on;ylabel('壓力角度數(shù)');grid on;3,推桿S, v, a - M文件：h=60;w=2*pi/3;x=0:0.01:5*pi/9;X=5*pi/9;s=h*(1-cos(pi.*x./X)./2;v=pi*h*w.*si n( pi.*x./X)./(2*X);a=piA2*wA2*h*cos(pi.*x./X)./(2*XA2);subplot(211);plot(x,s,x,v,x,a);title('推程s, v,a-t的關(guān)系');ylabel('藍(lán)色-s,綠色-v,紅色-a)hold ongrid on%回程Y=pi/3;x=8*pi/9:0.01:11*pi/9;s=h*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2;v=-pi*h*w.*si n(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*Y);a=-piA2*wA2*h*cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*YA2);subplot(212);plot(x,s,x,v,x,a);title('回程s, v,a-t的關(guān)系');hold ongrid on4凸輪曲率半徑驗(yàn)算M文件h=60;r=80;X=5*pi/9;%1 x=0:5*pi/9; syms