機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-壓片成形機(jī)

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目壓片成形機(jī)機(jī)械系機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)101班設(shè)計(jì)者XXX學(xué)號指導(dǎo)教師XXX2012目錄設(shè)計(jì)題目—————————————————1設(shè)計(jì)要求—————————————————3方案設(shè)計(jì)與分析——————————————4送料機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)與分析———————————4上沖頭方案設(shè)計(jì)與分析————————————5下沖頭方案設(shè)計(jì)與分析————————————6確定設(shè)計(jì)方案圖擬—————————————7設(shè)計(jì)過程及主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)————————8上沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)——————————————8下沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)——————————————10料篩機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)———————————————11傳動系統(tǒng)的傳動比分配———————————12機(jī)械運(yùn)動工藝過程及循環(huán)圖————————16機(jī)械運(yùn)動工藝過程—————————————16機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖——————————————16設(shè)計(jì)總結(jié)（心得體會）——————————17主要參考書目——————————————17機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)——壓片成形機(jī)一：設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)自動壓片成形機(jī)，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(jī)器的整個(gè)工作過程（送料，壓形，脫離）均自動完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯，藥劑（片）等。如圖示，壓片成形機(jī)的工藝動作是：干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖a）下沖頭下沉3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)粉料撲出（b）上下沖頭同時(shí)加壓，并保持一段時(shí)間（圖c）上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓片的好坯（圖d）篩料推出片坯（圖e）如圖所示，上沖頭，下沖頭，送料篩的設(shè)計(jì)要求如下：上沖頭完成直線往復(fù)運(yùn)動（鉛垂上下），下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為秒左右。因沖頭上升后要留有篩料進(jìn)入空間，故沖頭行程為90mm到100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)要有增力功能（如下圖所示）。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（如下圖所示）。料篩在模具型腔上方往復(fù)振動料篩，然后向左退回。待批料成形并被推出型腔后，料篩在臺面上向右移45mm到55mm，推卸片坯（如下圖所示）。如圖所示，上沖頭，下沖頭，送料篩的動作關(guān)系見下表：動作關(guān)系表壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：電動機(jī)轉(zhuǎn)速/（r/min）：1450；生產(chǎn)率/(片/min)：10；沖頭壓力/N：150000；機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)/δ：；二：設(shè)計(jì)要求壓片成形機(jī)一般至少包括連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)。畫出機(jī)器運(yùn)動的運(yùn)動方案簡圖和運(yùn)動循環(huán)圖。擬定運(yùn)動循環(huán)圖時(shí)，執(zhí)行構(gòu)件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上的各個(gè)動作的配合，在時(shí)間和空間上不能出現(xiàn)干涉。設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，自行確定運(yùn)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(jì)算凸輪廓線。設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)。對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動設(shè)計(jì)，并進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，繪制運(yùn)動線圖。如果采用連桿機(jī)構(gòu)作為下沖壓機(jī)構(gòu)，還應(yīng)進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析，計(jì)算飛輪轉(zhuǎn)動慣量。編寫設(shè)計(jì)說明書。三：方案設(shè)計(jì)與分析送料機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)與分析：主要作用是將坯料送至加工位置，且能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動要求，故有以下方案可供選擇。方案A評估：此方案是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⑴髁纤椭良庸の恢?，而且有急回特性，但是不是很容易篩料，不是太理想。方案B評估：此方案能夠?qū)⑴髁纤椭良庸の恢茫坏軌蛲鶑?fù)運(yùn)動，而且很容易篩料，結(jié)構(gòu)簡單，易于控制。方案選擇：方案B上沖頭方案設(shè)計(jì)與分析：上沖頭要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動，還要有急回特性，而且能夠保壓，故有以下方案可供選擇。方案A評估：上沖頭要求沖頭壓力較大，此方案為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，由曲柄為主動件帶動搖桿搖動以及滑塊上下運(yùn)動，能夠很好地執(zhí)行要求，此機(jī)構(gòu)有增力功能，結(jié)構(gòu)簡單。方案B評估：此方案凸輪旋轉(zhuǎn)帶動滾子運(yùn)動，使上沖頭上下往復(fù)運(yùn)動，能夠完成運(yùn)動要求，但是此機(jī)構(gòu)增力功能不夠，沖頭下壓力不足，不能很好地進(jìn)行施壓設(shè)計(jì)難度高。方案選擇：方案A下沖頭方案設(shè)計(jì)與分析：需要較高的承受能力，而且要實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動。方案A評估：此方案為對心直動滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，有較高的承受能力，而且能實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動，能滿足運(yùn)動要求。方案B評估：此方案為端面圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動要求，但是設(shè)計(jì)難度大，也不易生產(chǎn)加工。方案選擇：方案A四：確定設(shè)計(jì)方案圖擬綜合上述方案，可得總方案如圖所示：1—電動機(jī)；2—帶傳動；3、5—同步齒形鏈傳動；4—送料機(jī)構(gòu)；6—下沖頭機(jī)構(gòu)；7—上沖頭機(jī)構(gòu)；8—減速器五：設(shè)計(jì)過程及主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.設(shè)定搖桿長度選取λ=代入公式：r≤得r≤394㎜所以選取r=390㎜;得L=r×λ=390×=585㎜;對應(yīng)上沖頭機(jī)構(gòu)的桿件，此處r為BD桿，L為DE桿。h2.確定搖桿擺角根據(jù)右圖，可知行程的計(jì)算公式為hh=L-[r×cosα+-r]此時(shí)h=100㎜計(jì)算的擺角為32°與測量出的圖中擺角大小相等因?yàn)轭}設(shè)要求擺角小于60°，所以滿足要求。3.通過圖解法求出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄與連桿的長度如圖所示作圖，因?yàn)锳D=CD-AC,AD=CD+AC,所以AD=229mm，AD=428mm，計(jì)算得AC=100mm，CD=328mm。綜上所述，上沖頭各桿件尺寸如下：AC=100mm，CD=328mm，BD=390mm，DE=585mm，AB=510mm滿足桿長之和定理，即AC+AB<CD+BD，確保曲柄存在。4.連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析如下圖所示是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的位移時(shí)間圖像，豎直向上的為位移，水平為時(shí)間；從1運(yùn)動到2的位移為100mm，耗時(shí)，平均速度為30.8mm/s，加速度為0；從2運(yùn)動到3的位移為100mm，耗時(shí)，平均速度為36.4mm/s加速度為0；綜上所述，上沖頭的行程為在0~時(shí)做速度為-30.8mm/s的勻速運(yùn)動，在~6s時(shí)做速度為36.4mm下沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于壓片成形機(jī)的工作壓力較大，因此選擇直動滾子推桿盤型凸輪，根據(jù)行程要求及工藝要求，設(shè)定凸輪的基圓半徑R=40mm，偏心距e=0，滾子半徑r=1mm序號凸輪運(yùn)動角轉(zhuǎn)角推桿運(yùn)動規(guī)律10——6060休止260——9030推桿下降390——10515休止4105——19590推桿上升5195——21924推桿上升6219——24021推桿上升7240——30060休止8300——36060推桿下降得到從動件位移線圖及凸輪輪廓線如下圖由公式解得最大壓力角=32°。由于凸輪廓線1—5mm，則取凸輪機(jī)構(gòu)的最小曲率半徑為=10mm。料篩機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)主要功能是將坯料送到加工位置，且能實(shí)現(xiàn)間歇要求，對承載能力要求較低，采用凸輪機(jī)構(gòu)完成。設(shè)計(jì)送料凸輪基圓半徑40mm，偏心距0，滾子半徑1mm序號凸輪運(yùn)動角轉(zhuǎn)角推桿運(yùn)動規(guī)律10——1212推程212——3018休止330——6030回程460——240180休止5240——360120推程得到篩料機(jī)構(gòu)位移線圖及凸輪輪廓線如下圖傳動系統(tǒng)的傳動比分配選定電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，按設(shè)計(jì)要求凸輪轉(zhuǎn)速應(yīng)為n=10r/min1.確定傳動比：傳動比i=n/n=1452.傳動比的分配：i＝ｉｉｉ……ｉ（式中ｉ，ｉ，ｉ，……ｉ為各級傳動的傳動比）傳動系統(tǒng)采用四級減速機(jī)構(gòu)，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(gòu)件獲得較小尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，可采用傳動比“先小后大”原則。因此初選ｉ＝，ｉ＝58。第一級帶參數(shù)表如下表所示名稱傳動比i皮帶輪直徑皮帶輪11:20mm皮帶輪250mm減速器內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)如下所示由于ｉ＝58，所以從齒輪6輸入580r/min，從齒輪1輸出10r/min。圖中各齒輪齒數(shù)為Z=58，Z=Z=10，Z=Z=50，根據(jù)傳動比公式i=n/n=ZZZ/ZZZ,求得Z=25。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，上沖頭，下沖頭和送料篩同時(shí)進(jìn)行，所以第三級和第四級的傳動比為１。3．各級傳動比的分配表傳動比分配ｉｉｉｉ58114．減速器內(nèi)部齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算減速器為一般工作機(jī)器，速度不高，故齒輪選用8級精度，對其中齒輪1跟齒輪2這一對齒輪進(jìn)行計(jì)算，Z=10，Z=50，得i=5,設(shè)計(jì)齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒輪，且模數(shù)均為2mm，齒頂高(h)均為2mm，齒根高(h)均為2.5mm，分度圓壓力角=20°，則d=mz=20mm；d=mz=100mm；d=mzcos=18.8mm；d=mzcos=94mm；d=d+2h=24mm；d=d+2h=104mm；d=d-2h=15mm；d=d-2h=95mm；p=p=πm=6.28mm；s=p/2=3.14mm；p=πmcos=6mm；a=(d+d)/2=60mm；大致示意圖如圖所示。同理可得其余齒輪主要參數(shù)：減速器內(nèi)部齒輪主要參數(shù)名稱齒數(shù)模數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑直齒輪6252mm50mm5445直齒輪5582mm116mm120111直齒輪4102mm20mm2415直齒輪3502mm100mm10495直齒輪2102mm20mm2415直齒輪1502mm100mm10495六：機(jī)械運(yùn)動工藝過程及循環(huán)圖（1）機(jī)械運(yùn)動工藝過程從整個(gè)機(jī)器的角度上看，它是一種時(shí)序式組合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，所以要擬訂運(yùn)動循環(huán)圖。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３mm。同時(shí)，上沖頭可下移到型腔入口處，待上沖頭到達(dá)臺面下1mm處時(shí)，下沖頭開始上升，對粉料兩面加壓，這時(shí)，上、下沖頭各移動８mm，然后兩沖頭以相同速度上升，達(dá)到停歇保壓效果，保壓時(shí)間約0.４s。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。下沖頭停歇待卸片坯時(shí)，料篩已推進(jìn)到形腔上方推卸片坯。然后，下沖頭下移2１（2）機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖下沖頭下沉，料篩后退下沖頭下沉，料篩后退上沖頭返回，下沖頭繼續(xù)上推料篩前進(jìn)加料（推出藥片）上沖頭下壓，下沖頭上推七：設(shè)計(jì)總結(jié)（心得體會）這次課程設(shè)計(jì)，由于理論知識不足，再加上平時(shí)沒有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，開始時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的指導(dǎo)下和同學(xué)的幫助下最終得以完成。在這次設(shè)計(jì)過程中，除了鞏固了理論知識，更深切體會到了人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)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，在這個(gè)社會大群體里面，溝通自然是為人處世基本，如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我們深思和體會，在實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)當(dāng)中依靠與被依靠對我的觸及很大，有些人很有責(zé)任感，把這樣一種事情當(dāng)成是自己的重要任務(wù)，并為之付出努力，不斷思考自己遇到的問題。有些人則是不以為然……不得不說的是整個(gè)設(shè)計(jì)我基本上還滿意，