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机械原理课程设计I目录1绪论...................................................................................................................11.1课程设计题目...............................................................................................................11.2工艺动作的分解..........................................................................................................11.2.1压片成形机的工艺动作.....................................................................................21.3设计要求......................................................................................................................21.3.1上冲头、下冲头、送料筛的设计.....................................................................32课程设计题目分析...........................................................................................42.1总功能分析..................................................................................................................42.2总功能分解..................................................................................................................42.3自动压片机的设计参数的选择..................................................................................42.4自动压片机的方案.......................................................................................................52.5自动压片机机械运动简图..........................................................................................72.6运动循环图..................................................................................................................73执行机构的设计和传动比的计算.................................................................103.1曲柄摇杆増力机构设计............................................................................................103.2盘形凸轮B的设计...................................................................................................103．3几何封闭凸轮C的设计........................................................................................113.4带传动和齿轮传动比的计算....................................................................................123.5干粉压片机动作说明................................................................................................144主要参考书目.................................................................................................15机械原理课程设计11绪论随着科学技术和工业生产的飞跃发展，国民经济各个部门迫切需要各种各样的质量优、性能好、能耗低、价格廉的机械产品。其中，产品设计是决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节。产品的设计包括机械设备的功能分析、工作原理方案设计和机械运动方案设计等。这些设计内容可作为机械原理课程设计的内容。很明显，产品设计本身如果存在问题，常常属于根本性的问题，可能造成机械产品灾难性的失误。因此我们必须重视对学生进行机械原理设计能力的培养。为了培养学生的开发和创新机械产品的能力，高等学校工科本科《机械原理课程教学基本要求》中对机械原理课程设计提出的要求是：“结合一个简单的机械系统，综合运用所学理论和方法，使学生受到拟定机械运动方案的初步训练，并能对方案中的某些机构进行分析和设计。”在机械原理课程中加强机械运动简图能力的培养，已越来越为广大师生所认识。1.1课程设计题目课程设计题目：自动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。设计数据见表1.1表1.1压片成形机设计数据1.2工艺动作的分解（1）送料,脱离机构：凸轮做周期内带有震荡的直线往复运动（2）上冲头机构：往复直线运动（3）下冲头机构：往复直线运动机械原理课程设计21.2.1压片成形机的工艺动作如图1.1所示，压片成形机的工艺动作是：（1）干粉料均匀筛入圆筒形型腔（图1.1a）。（2）下冲头下沉3mm，预防上冲头进人型腔时粉料扑出（图1.1b）。（3）上、下冲头同时加压（图1.1c），并保持一段日间。图1.1压片成形机工艺动作（4）上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯（图1.1d）。（5）料筛推出片坯（图1.1a）。1.3设计要求（l）压片成形机一般至少包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。（2）画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟定运动循环图时，执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现干涉。（3）设计凸轮机构，自行确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，计算凸轮廓线。（4）设计计算齿轮机构。（5）对连杆机构进行运动设计。并进行连杆机构的运动分析，绘出运动线图。如果是采用连杆机构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量。（6）编写设计计算说明书。机械原理课程设计3（7）学生可进一步完成机器的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。1.3.1上冲头、下冲头、送料筛的设计上冲头、下冲头、送料筛的设计要求是：（1）上冲头完成往复自移运动（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0.4s左右。因冲头上升后要留有料筛进人的空间，故冲头行程为90－100mm。因冲头厂力较大，因而加压机构应有增力功能（如图1.2a所示）。图1.2设计要求（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，将成形片坯顶到与台内平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置（如图1.2b所示）。（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45－50mm，推卸片坯（如图1.2c所示）。上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见表1.3表1.2动作关系上冲头进退送料筛退近休进远休下冲头退近休进远休机械原理课程设计42课程设计题目分析2.1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图2.1总功能分析图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。2.2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：自动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间歇运动间歇运动图2.2树状功能图2.3自动压片机的设计参数的选择电动机：970r/min生产率：20片/min成品尺寸：直径×厚度（mm×mm）60×35机械原理课程设计5冲头压力：150N机械运转不均匀系数：0.05冲头质量：10Kg2.4自动压片机的方案表2.1自动压片机方案选择矩阵功能元功能元分解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涡轮蜗杆机构移动凸轮机构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曲线槽导杆机构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，且要有一段保压时间。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。根据上述优缺点的比较，我选出了方案为：A1+B3+C4+D2+E2机械原理课程设计6表2.2所选执行机构优缺点详细比较机械形式优点缺点带传动1）能起缓冲和吸振作用，可使传动平稳，噪声小。2）过载时，带在轮面上打滑，可以防止损坏其他零件，起安全保护作用。3）适用于两轴中心距较大的场合。4）结构简单，容易制造，维护方便，成本低廉。1）因为带传动受摩擦力和带的弹性交形的影响，所以不能保证准确的传动比。2）效率较低齿轮传动1）能保证恒定的瞬时传动比，传递运动准确可靠。2）传递功率的范围比较宽，可