机械原理课程设计——压片成型机

机械原理课程设计说明书设计题目：压片成形机学院：汽车与交通学院班级：车辆102姓名：xxx学号：指导老师：韦丹柯机械原理课程设计说明书-2-目录1.设计题目……………………………12.工作原理及工艺动作过程…………33.设计原始数据及设计要求…………44.功能分解及机构选用…………………55.重要机构方案评估及数据…………………106.总设计方案图及各执行机构的尺寸计算……137.心得体会………………………………158.参考书目………………………………15机械原理课程设计说明书-3-1.设计题目：压片成形机设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程（送料、压形、脱离）均自动完成。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。2.工作原理及工艺动作过程1.干粉料均匀筛入圆筒形型腔。2.下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔是粉料扑出。3.上、下冲头同时加压，并保持一段时间。4.上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯。5.料筛推出片坯。其工艺动作的分解如图1、2、3、4料筛型腔下冲头粉料213下冲头上冲头5下冲头上冲头8片坯下冲头机械原理课程设计说明书-4-3.设计原始数据及设计要求1、.压片成形机设计数据电动机转速/（r/min）：1450；生产率/(片/min)：10；冲头压力/N：150000；机器运转不均匀系数/δ：0.10；2、上冲头、下冲头、送料筛的设计要求：1).上冲头完成往复直移运动（铅锤上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4秒左右。因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90～100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（如图1.2a）。（2).下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm，将成型片坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置（如图1.2b）。（3).料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约85~90mm，推卸片坯(如图1.2c)机械原理课程设计说明书-5-图1.2φφφ机械原理课程设计说明书-6-4．功能分解及机构选用该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如下图设计干粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作：(1)送料机构：为间歇直线运动,这一动作可以通过凸轮完成(2)筛料：要求筛子往复震动，这一动作可以通过凸轮完成(3)推出片坯：下冲头上升推出成型的片坯(4)送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道(5)上冲头往复直线运动，最好实行快速返回等特性。(6)下冲头间歇直线运动，这一动作可以通过凸轮完成。机械原理课程设计说明书-7-五．重要机构方案评估及数据（1）上冲头机构方案选用：方案一：方案一为一凸轮机构，能很好的实现所需要的运动变化，机构由一个凸轮为原动件带动从动件做上下移动，应用范围较广可调性高运转精度大，可完成工作需要。自由度：S=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1由于上冲头总行程为100cm，使用凸轮机构会使凸轮的曲率半径变大，滚子与凸轮的压力角变大，容易磨损构件，基圆大小很难确定，设计难度高，也不容易生产加工，冲头下压力不足，导致产品不合格，所以方案一虽可行但不适用于上冲头的设计使用，暂不选。方案二：方案二为一曲柄摇杆机构，由曲柄为主动件带动摇杆摇动以及滑块上下运动，应用范围广可调性高运转精度较高计算自由度：S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1可实现运动需要。具有很好的传动性，结构简单，经济性好，工业制造较为简单，维修跟换方便，可大批量制造生产，暂为最佳选择。综上所述，在两个方案中，方案二为最佳方案。机械原理课程设计说明书-8-设定方案二中的各杆长度设定摇杆长度选取λ=1.5代入公式：r≤2sin2cos14.022得r≤657㎜∴选取r=500㎜;∴L=r×λ=500×1.5=750㎜;即A=500mm，B=750mm由下图计算可知滑块行程h=1250-1153.7933≈96mm，此时A杆转过28°，即A杆右极限转角为28°，满足摆角小于60°的要求。又因设计要求中上下冲头需要有保压时间为0.4s，推算杆A左极限位置到垂直位置角度为2°。计算形成速比系数K=180+62/180-62=2.05机械原理课程设计说明书-9-具有急回特性。通过图解法可以求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度，如下图：如图所示，AB为摇杆，BC为连杆，ED为曲柄；因为COS28=AB/AF+FETan28°=(BC+CE)/ABBC=EF+ECAB=AF=500mm∴BC=146.2㎜ED=79.9㎜AE=566.3mm检验曲柄存在条件ED=79.9mm，BC=146.2mm,AF=500mm,AE(机架)=566.3mm满足杆长之和定理，即AD+AB≤CD+BC,确保了曲柄的存在。综上所述上冲头肘杆机构的尺寸设计如下：曲柄79.9㎜曲柄连杆146.2㎜摇杆500㎜滑块连杆D750㎜机械原理课程设计说明书-10-（2）下冲头机构设计方案用凸轮驱动下冲头设计凸轮参数：基圆半径r。=40mm,偏距e=0,滚子半径r=10mm，推杆行程h=21mm最大压力角为28.7891°，小于许用压力角30°。机械原理课程设计说明书-11-满足要求的其运动规律为：序号凸轮转动角度推杆运动规律10～100°静止不动2100°～120°下沉3mm3120°～130°近休止4130°～160°上升8mm5160°～190°保压0.4s后静止0.1s6190°～250°上升16mm7250°～300°远休止8300°～360°下降21mm机械原理课程设计说明书-12-（3）送料机构的设计方案用凸轮驱动直杆使料筛进行送料和推片的运动凸轮设计参数：基圆半径r。=110mm,偏距e=0,滚子半径r=10mm，推杆行程h=90mm最大压力角为28.6372°，小于许用压力角30°。序号凸轮转动角度推杆运动规律10～30°停在最大行程进行送料230°～110°退回到近休止处3110°～260°近休止4260°～360°推片机械原理课程设计说明书-13-6、总设计方案图及各执行机构的尺寸计算方案一示意图不选用该方案的原因：1、用到蜗轮蜗杆机构，齿轮配置不方便。机械原理课程设计说明书-14-2、上冲头不易实现保压作用。3、送料机构仅用曲柄滑块机构，难以实现送料机构的运动规律。4、方案中的三个重要机构的转速难以实现同速转动，从而不方便配置三者的运动规律来实现产品的生产。下图为方案二，即最终选用方案：执行机构的尺寸计算根据选定的驱动电机的转速n=1250r/min和生产率为10件/min，它的机械传动系统的总速比为：I=1250/10=145为方便配合各个机构的运动规律，总方案中的除皮带轮6以外的其他皮带轮的转速均设定为10r/min，其中皮带轮6的转速为30.2r/min.行星轮系的齿轮设计如下：机械原理课程设计说明书-15-各齿轮压力角和模数均取标准值：α=20m=1h*a=1Z1=20Z2=100Z3=220Z4=20Z5=80在行星轮系中：i1H=1-iH13=1+z3/z1=12即i1H=n1/nH=12计算齿轮1和2的重合度：r1=mz1/2=1×20/2=10mmr2=mz2/2=1×100/2=50mmrb1=r1cosα=9.40mmrb2=r2cosα=46.98mmra1=r1+mh*a=1=10+1×1=11mmra2=r2+mh*a=1=50+1×1=51mmαa1=arccos（rb1/ra1）=31.3ºαa2=arccos（rb2/ra2）=22.9ºεα=[z1(tanαa1-tanα)+z2(tanαa2-tanα)]/(2π)=1.731即满足齿轮连续传动的条件。因齿轮1和2的重合度能满足要求，其他齿轮之间的重合度也满足齿轮连续传动的条件。锥齿轮中：i45=n4/n5=z5/z4=4所以，i15=i1H*i45=48皮带轮6、7中，n6/n7=R7/R6其中R7=60.2mmR6=20mm又因为n6=n5nH=n4n=n5=1250r/min综上可以刚好使皮带轮7的转速为10r/min机械原理课程设计说明书-16-七．心得体会马上就要课程设计答辩了，回想这3周的设计过程，我感到很累很累，但通过这次的课程设计，我学到了很多很多东西，大大提升了我的设计能力，给以后的毕业设计和工作积累了很多宝贵的经验。在设计的过程中有许多我们平时都不太重视的东西，也遇到了有很多的难题，但我们并不退缩。每个人都是互相询问和帮助，这给了我很大的动力，有的不懂我们就会再一起讨论问题，经过无数次的讨论，得出了很多很好的设计方案，这还培养了我们的团队合作精神。设计的过程中，为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，我们查阅了很多次设计书和指导书，也上网查了很多资料，这是我感触相当深的。这次的课程设计让我学到了很多以前在书本没有学到的东西，知识有了较大的提升，特别是对干粉压片机的结构原理与设计分析更加清楚深刻。这次的课程设计用到的图，基本上是我们是用CAD画的，这样我更熟练地掌握了CAD画图的基本技能，为以后的工作储备了应有的能力。在这次课程设计中，充分利用了所学的机械原理知识，根据设计要求和设计分析，选用组合成机械系统运动方案，从而设计出结构简单，制造方便，性能优良，工作可靠的机械系统。这次课程设计让我充分体会到设计需要大胆创新这一层面。创新也是一个国家、一个社会、一个企业必不可少的，设计中的创新需要高度和丰富的创造性思维，没有创造性的构思，就没有产品的创新，机械原理课程设计说明书-17-产品也就不具有市场竞争性。在设计过程中，虽然我们的创新思路还不够好，但这也锻炼了我们的能力，更指明了我们努力的方向。由于水平有限，我们的设计方案难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。8．参考书目《机械原理》华中科技大学出版社《机械原理课程设计指导书》高等教育出版社