机械原理课程设计压片机

专业：课程名称：机械原理班级：姓名：学号：教师：2006.12.10-1-目录一.设计题目…………………………………………21.工作原理以及工艺过程………………………………………………•22.原始数据以及设计要求………………………………………………2二.设计题目的分析…………………………………31.总功能分析……………………………………………………………32.总功能分解……………………………………………………………33.功能元求解……………………………………………………………34.运动方案确定…………………………………………………………55.方案的评价……………………………………………………………66.运动循环图……………………………………………………………87.尺度计算………………………………………………………………10三.干粉压片机各部件名称以及动作说明…………11四.参考书目…………………………………………12五.体会…………………………………………12-2-一、设计题目干粉压片机1、工作原理及工艺动作过程：干粉压片机的功用是将不加粘结剂的干粉料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，压制成φ×h圆型片坯，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。其工艺动作的分解如下图所示：（1）料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入直径为26mm、深度为30mm的筒形型腔，然后向左退出45mm。（2）下冲头下沉4mm，以防上冲头进入型腔时把粉料扑出。（3）上冲头进入型腔4mm。（4）上、下冲头同时加压，各移动12mm，将产生压力，要求保压一定时间，保压时间约占整个循环时间的1/10。（5）上冲头退回，下冲头随后以稍慢速度向上运动，顶出压好的片坯。（6）为避免干涉，待上冲头向上移动90mm后，料筛向右运动推走片坯，接着料筛往复振动，继续下一个运动循环。2.设计原始数据及设计要求：(1)精压成形制品生产率为每分钟24件；(2)行程速比系数K=1.2(3)被压工件的外形是直径为26mm，厚度为5mm的圆形片坯。(1)(2)(3)(4)(5)(6)-3-二、设计题目的分析（一）总功能分析根据题目要求，要最终将干粉压制成片坯。若要求获得质量较好的成品，可采用诸多方法。下面采用黑箱法进行分析：机械加工能量干粉成品由黑箱法分析可得到：为了达到高效、方便的目的，采用机械自动加工的方法比较好，因此，本题采用了自动加工的方法压制片坯。（二）总功能分解设计干粉压片机，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上升段完成(2)筛料：要求筛子往复震动(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得如下表所示的树状功能图：干粉压片机上冲头间歇直线运动下冲头间歇直线运动送料机构间歇直线运动间歇运动（急回特性）间歇运动间歇运动（三）根据功能的要求，进行功能元求解干粉压片机运动转换功能图如下：-4-送料机构冲头成品顶出机构干粉压片机运动方案选择矩阵方案1111方案2222由上表所列矩阵可知，可能的运动方案数目为N=4*4*4*3*3=576种.从此方案中剔除明显不合理的，在进行综合评价：是否满足运动要求；是否满足承载要求；运动精度；制造工艺；安全性；是否满足动力源、生产条件等限制。根据题目要求，功能元减速A而言，带传动结构简单，运转平稳，噪声小，能缓和冲击，有过载保护作用，安装维修要求不高成本底。齿轮传动工作可靠，效率高，易制造和精确加工。故可选用带传动或蜗杆传动。减速B：齿轮或蜗杆传动能满足定速比传动要求，且精度较高。应用范围广，承载能力大的优点，故选齿轮或蜗杆传动。对于上冲头运动C，要实现往复直线移动，还有考虑急回特性。因此选曲柄滑块或摇杆机构。送料机构D主要作用是将胚料送到加工位置，且能实现间歇要求，对承载能力要求低，故采用凸轮或蜗杆机构。下冲头运动E虽然需要较高的承载能力，但下冲头中可以加两个挡板来增加其承载能力，且要功能元功能元分解1234减速A带传动链传动齿轮传动蜗杆传动减速B带传动链传动齿轮传动蜗杆传动上冲头运动C移动推杆圆柱凸轮曲柄导杆滑块机构偏置曲柄滑块机构曲柄摇杆机构送料机构D蜗轮蜗杆机构移动凸轮机构（间歇移动）偏置曲柄滑块机构下冲头运动E双导杆间歇运动机构移动凸轮机构（间歇移动）曲线槽导杆机构-5-实现间歇要求，可靠性好，故采用凸轮机构完成下冲头的动作。综上所述，可初步确定两个方案，如表中实线、虚线所示的方案1、方案2。方案1：A3+B4+C3+D1+E2方案2：A1+B3+C4+D2+E2（四）运动方案的确定方案示意图如下：方案１示意图：方案２示意图：-6-（五）方案评价机械运动方案的拟订和设计，最终要求通过分析比较以提供最优的方案。一个方案的优劣只有通过系统综合评价来确定。下面用机械选型的评价体系，它可用视图的方法来表示：Ｕ１Ｕ２Ｕ３U4U5S1S2S3S4S5S6S7S8S9S10S11S12S13S14S15S16S17H根据个评价指标相互关系，建立评价模型为：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上述表达式表示U1、U2、U3、U4、U5各指标之间采用了乘法原则，而它们之间采用了加法原则。根据题目要求，功能元比较如下表1：-7-方案中机构的性能、特点、评价表示上述两个机构方案的评价指标体系、评价值及计算结果。表中，所以的指标值分为5个等级：“很好”、“好”、“较好”、“不太好”、“不好”，分别用1、0.75、0.5、0.25、0表示。如下表：性能指标具体指标评价带传动齿轮机构曲柄滑块机构简单六杆机构凸轮机构蜗轮蜗杆机构A功能A1运动规律A2传动精度定速比传动高定传动比转动和移动高定速比传动高任意性较差能达到有限精度较高基本上任意较高定传动比转动和移动高B工作性能B1应用范围B2可调性B3运转精度B4承载能力较广较好较高大广较差很高大较广一般较高大较广较好高较大较广较差较高较小广较差高大C动力性能C1加速度峰值C2噪声C3耐磨性C4可靠性小小较好可靠小小较好可靠较大一般一般可靠较大较小较好可靠较小较大差可靠小较小较好可靠D经济性D1制造难度D2制造误差敏感性D3调整方便性D4能耗大小较易敏感较方便一般较难敏感较方便一般易敏感较方便一般易不敏感方便一般难敏感较麻烦一般较难敏感方便一般E结构紧凑E1尺寸E2重量E3结构复杂性较大较轻简单较小较重一般较小较轻一般较大较轻简单较小较重复杂较小较重复杂-8-由表中H值可知，方案1较方案2好，故可优先选用方案1为最终方案。（六）运动循环图从上述工艺过程可以看出，由主动件到执行件有三支机构系统顺序动作，画出运动传递框图如下：从整个机器的角度上看，它是一种时序式组合机构系统，所以要拟订运动循环图。以该主动件的转角为横坐标（0~360），以机构执行构件的位移为纵坐标画出位移曲线。运动循环图上的位移曲线主要着眼于运动的起迄位置，而不是其精确的运动规律。料筛从推出片坯的位置经加料位置加料后退回最左边（起始位置）停歇。下冲头即下沉4mm（如下图中②）。下冲头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处（如图中③），待上冲头到达台面下4mm处时，下冲头开始上升，对粉料两面加压，这时，上、下冲头各移动12mm（如图中④），然后两冲头停歇保压（如图中⑤），保压时间约0.2s，即相当于主动件转36度左右。以后，上冲头先开始退出，下冲头稍后并稍慢地身上移动到和台面平齐，顶出成形片坯（如图中⑥）。下冲头停歇待卸片坯时，料筛已推进到形腔上方推卸片坯（如图中⑦）。然后，下冲头下移24cm的同时，料筛振动使筛中粉料筛入形腔（如图中⑧）而进入下一循环。评价指标系统工程评价法方案Ⅰ方案ⅡU1S1S20.7510.750.75U2S3S4S5S61０.７５0.75０.７５０.７５０.５1０.７５U3S7S8S9S100.750.750.75０.７５0.75０.５０.5０.７５U4S11S12S13S14０.７５0.50.750.50.50.50.750.5U5S15S16S17０.７５0.5０.７５０.７５０.７５０.７５H值85.3156.95-9-①机构运动循环图（七）尺度计算-10-●执行机构的尺寸计算根据选定的驱动电机(在图中没画出)的转速n=940r/min和生产率为24件/分钟，它的机械传动系统的总速比为：I=940/24=39.2k=1.2θ=180°·(k-1)/(k+1)=180°×(1.2-1)/(1.2+1)=16.4°以下压力角和模数均取标准值α=20m=5第一级皮带减速I=4z1=17z2=68第二级齿轮减速I=9.8z1=17z2=167已知如图：n1=n1’=n1’’=24r/minn4=n6=24r/min取蜗杆齿数z3’=z5’=4,则查表可知：d=50mm,θ=21048’05’’,z6=z4=53,则n5’=n6z6/z5’=318r/min=n5N3’=n4z4/z3’=318r/min=n3取z5=20z3=17z2’=30则z1’’=n5z5/n1’’=265d=mz=1325mmδ3=arctan17/30=29.50δ2’=900-29.50=60.50n2’=n2=n3z3/z2’=318*17/30=184r/min取z2=15则z1=115,δ1=arctan15/115=7.430δ2=900-7.430=82.570综合以上计算可得定轴轮系传动7个齿轮设计如下表：θ/α/δ模数m齿数z转速r/min分度圆直径dZ17.430511524/Z1’20°5/24/Z1’’20°5265241325Z282.570515184/Z2’60.5°530184/Z329.5°517318/Z3’21°48’055431850Z420°55324120Z520°520318100Z5’21°48’055431850Z620°55324265齿轮-11-一．图中（见附图）各标注的数字指待如下：A.上冲头B.下冲头C.对心直动滚子推杆盘形凸轮机构D.曲柄滑块机构E曲柄滑块机构F.蜗轮蜗杆机构G.蜗轮蜗杆机构H.料筛I.圆锥齿轮J.圆锥齿轮K.L传动齿轮M.传动齿轮N.传动蜗杆O.电动机二、干粉压片机动作说明各级传动都为齿轮或蜗轮蜗杆传动，传动精度高，运动可靠，上冲头由曲柄滑块机构带动，运动精度高，移动料筛Ｈ至下冲头的型腔上方等待装料，并将上一循环已成型的工件推出（卸料）；然后料筛震动，将粉料筛入型腔；下冲头下沉一定深度Y，以防止上冲头向下压制时将粉料扑出；然后上冲头继续向下，下冲头向上加压，并在一定时间内保持一定的压力；而后上冲头快速退出，下冲头随着将成型的工件推出型腔，这便完成了一个循环周期。由于要求每分钟制成成品24件，所以要求C、D、E转速同步，且转速均为24r/min。下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机构精确图u=-12-四．参考书目（1）孙桓、陈作模主编.机械原理.高等教育出版社，2000（2）朱保利、吴晖等编.机械原理课程设计指导书.南昌航空工业学院出版，2004（3）孟宪源、姜琪主编.机构构型与应用.机械工业出版社，2004(4)侯珍秀主编.机械系统设计.哈尔滨工业大学出版社，2000（5）黄继昌、徐巧鱼等编.实用机械机构图册.人民邮电出版社，1996五．心得体会这是我们步入大学之后的第一次做课程设计，虽然有些茫然和不知这是我们步入大学之后的第一次做课程设计，虽然有些茫然和不知这是我们步入大学之后的第一次做课程设计，虽然有些茫然和不知这是我们步入大学之后的第一次做课程设计，虽然有些茫然和不知所措，但在老师的指导和同学的互相帮助下还是按时完成了设计。这次所措，但在老师的指导和同学的互相帮助下还是按时完成了设