機械原理課程設(shè)計---壓片成形機

1、<p>　　機械原理課程設(shè)計說明書</p><p>　　題目： 壓片成形機 </p><p>　　學(xué) 院： 工學(xué)院 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué)

2、 號： </p><p>　　專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　年 級： 10級 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 06月12 日</p><p><

3、;b>　　1 設(shè)計題目</b></p><p>　　1.1 壓片成形機介紹</p><p>　　設(shè)計自動壓片成形機，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)圧制成形后脫離位置。機器的整個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。</p><p>　　1.2 壓片成形機的工藝動作

4、</p><p>　　干粉料均勻篩入圓筒形型腔。</p><p>　　下沖頭下沉3mm，預(yù)防上沖頭進入型腔是粉料撲出。</p><p>　　上、下沖頭同時加壓，并保持一段時間。</p><p>　　上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯。</p><p><b>　　料篩推出片坯。</b></

5、p><p>　　1.3 上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計要求是：</p><p>　?。?）上沖頭完成往復(fù)直移運動（鉛錘上下），下移至終點后有短時間的停歇，起保壓作用，保壓時間為0.4s左右。因沖頭上升后要留有料篩進入的空間，故沖頭行程為90～100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機構(gòu)應(yīng)有增力功能（如圖8.3a所示）</p><p>　?。?）下沖頭先下沉3mm，然后上升8

6、mm，加壓后停歇保壓，繼而上升16mm，將成形片坯頂?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（如圖8.3所示）。</p><p>　?。?）料篩在模具型腔上方往復(fù)振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺面上右移45～50mm，推卸片坯（如圖8.3c所示）</p><p><b>　　圖8.3設(shè)計要求</b></p&

7、gt;<p>　　1.4 上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關(guān)系見表1</p><p><b>　　表1動作關(guān)系</b></p><p>　　1.5 壓片成形機設(shè)計數(shù)據(jù)</p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速/（r/min）：970； 生產(chǎn)率/(片/min)：20；</p><p>

8、;　　沖頭壓力/N：100 000； 機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)/δ：0.05；</p><p>　　M沖（kg)：9： m桿（kg)：3. </p><p><b>　　2 原動機的選擇</b></p><p>　　2.1 原動機的選擇主用參考下列條件：<

9、;/p><p>　?。?）現(xiàn)場能源供應(yīng)條件、</p><p>　?。?）工作機載荷特性及其工作制度、</p><p>　?。?）工作機對起動、平穩(wěn)性、過載能力、調(diào)速和控制方等方面的要求。</p><p>　　（4）原動機是否工作可靠、操作與維修簡便，是否需要防塵、防爆、防腐等。</p><p>　?。?）原動機的初始成本與

10、運行維護費用。</p><p>　　電機的容量主要由電動機運行時的發(fā)熱情況而定，而發(fā)熱又與其工作情況而定。工作機所需工作功率Pw，應(yīng)由工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算：</p><p>　　Pw=Tn/9550 Kw</p><p>　　其中：T——工作機的阻力矩，N·mm；</p><p>　　n---工作機的轉(zhuǎn)速，r/

11、min；</p><p>　　經(jīng)過綜合考慮決定選用Y160M-6型號電動機（額定電壓380V，額定頻率50HZ，功率7.5KW，額定轉(zhuǎn)數(shù)970r/min）</p><p><b>　　3 傳動比的分配</b></p><p>　　選取額定轉(zhuǎn)速為970r/min</p><p>　　3.1 確定總傳動比</p&g

12、t;<p>　　電動機轉(zhuǎn)速ｎ=970r/min</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)速ｎI(lǐng)=20r/min</p><p>　?。榭偅剑睿睿桑剑梗罚埃玻埃剑矗福?lt;/p><p>　　3.2 傳動比的分配</p><p>　　將總傳動比按各級傳動進行分配</p><p>　?。榭偅剑椋眡ｉ２xｉ３xｉ４……ｉ

13、ｎ（式中ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４……ｉｎ為各級傳動的傳動比）</p><p><b>　　傳動比的分配要求：</b></p><p>　　各級傳動比應(yīng)在推薦范圍選?。▍⒁姍C械原理課程設(shè)計附錄２　機械傳動的特點和性能）。</p><p>　　使各級傳動的承載能力得到充分發(fā)揮，并使其結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)勻稱。</p><p>　　使各

14、級傳動具有最小的外形尺寸、最小的重量和中心距。</p><p>　　建議使用不可約分的傳動比，以避免某幾個輪齒的磨</p><p>　　損過分集中，降低噪聲和振動。</p><p>　　傳動系統(tǒng)采用四級減速機構(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</p>

15、;<p>　　先小后大”原則。因此初選ｉ１＝１.６，ｉ２＝３０。第二級減速器內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)如下圖所示</p><p>　　其中Z1=20，Z2=30，Z3=80，Z4=45, Z5=23,Z6=48,Z7=20.</p><p>　　且各齒輪的模數(shù)M=2，壓力角a=20度。</p><p>　　又差動輪系的計算傳動比的公式得：</p>

16、;<p>　　i13=（w1-wH)/(w3-wH)=-z3/z1</p><p>　　又n1=600r/min,n3=600/i74=-600/4.8=-125r/min</p><p>　　代入上式得 wh=20r/min,即傳動比i1H=30.</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求，上沖頭，下沖頭和送料篩同時進行，所以第三級和第 </p&g

17、t;<p><b>　　四級的傳動比為１。</b></p><p>　　3.3 各級傳動比的分配表</p><p>　　4 傳動機構(gòu)的選擇與比較</p><p>　　通過查閱機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書，我們初步確定了傳動機構(gòu)：摩擦輪傳動，帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動。各傳動的特點如下兩表A和B：</p><

18、;p><b>　　表Ａ</b></p><p><b>　　表Ｂ</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求、工藝性能、結(jié)構(gòu)要求和總傳動比等條件選擇傳動系統(tǒng)類型，選定帶傳動和齒輪傳動。</p><p>　　5 執(zhí)行機構(gòu)運動方案評估</p><p>　　5.1 上沖頭運動方案</p>

19、;<p>　　方案1：肘桿式增力沖壓機構(gòu)</p><p>　　說明：此方案使用曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿</p><p>　　滑塊機構(gòu)串接而成，結(jié)構(gòu)簡單、輕盈，</p><p>　　能滿足保壓要求，并能夠輕松達到上沖頭</p><p><b>　　頭的行程要求。</b></p><p>　　

20、方案2：曲柄連桿機構(gòu)。</p><p>　　說明：用渦輪蝸桿帶動偏心飛輪轉(zhuǎn)動，連桿帶動上沖頭走往復(fù)運動。</p><p>　　缺點：制造水平要求高，切達不到怎呀要求。</p><p><b>　　方案3：</b></p><p>　　說明：凸輪旋轉(zhuǎn)帶動滾子運動，使桿1與桿2運動，使上沖頭上下往復(fù)運動，完全能達到保壓要求。

21、但上沖頭行程要求有90~100mm，凸輪機構(gòu)尺寸將會變得很大很笨重。</p><p>　　綜合以上三個方案的優(yōu)缺點，認為是使用方案一進行設(shè)計是比較好的擇。</p><p>　　5.2 料篩運動方案：</p><p><b>　　方案一;</b></p><p>　　說明：送料機構(gòu)選用圓柱凸輪機構(gòu)，觸頭帶動料篩左右來回移

22、動送料篩。料篩前設(shè)計有斜鏟方便推送成行片胚，當上下沖頭完成壓片，上沖頭退回最高點及下沖頭頂出片胚時料篩帶著料想右移動。到達圓筒形腔口鏟除片胚，同時左右小范圍的篩動之后向做退回裝料。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　說明：運用凸輪機構(gòu)帶動料篩作往復(fù)運動。機構(gòu)簡圖如下。</p><p><b>　　方案三

23、：</b></p><p>　　說明；運用如圖所示凸輪機構(gòu)實現(xiàn)料篩的往復(fù)運動。</p><p>　　其缺點是凸輪結(jié)構(gòu)輪廓線變化較大可能不能滿足壓力角要求。</p><p>　　綜合以上對料篩的運動方案的分析，選擇方案以為最佳方案。</p><p>　　5.3 下沖頭運動方案設(shè)計</p><p>　　方案一

24、：運用凸輪機構(gòu)實現(xiàn)下沖頭的往復(fù)移</p><p><b>　　動。如圖：</b></p><p>　　方案二：運用曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)下沖頭的往復(fù)移動。但實現(xiàn)不了下沖頭的間歇運動。</p><p>　　6 壓片機總體運動放案分析</p><p>　　6.1 方案一：如圖所示。</p><p>　　

25、1 曲柄連桿機構(gòu) 2、13 渦輪 3、12蝸桿 4、8、10皮帶輪 5 皮帶 6 齒輪 </p><p>　　7 減速箱 9 電動機 11 圓柱凸輪 14 下沖頭 15 料篩 16 上沖頭</p><p><b>　　動作說明:</b></p><p>　　壓片成形機經(jīng)皮帶輪1級減速，減速器2級減速后由

26、齒輪帶動圓柱凸輪轉(zhuǎn)動，使料篩作往復(fù)運動。由兩皮帶輪分別帶動兩蝸輪蝸桿機構(gòu)。</p><p>　　兩渦輪蝸桿分別帶動曲柄連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)運動。</p><p>　　曲柄連桿機構(gòu)與搖桿滑塊機構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成肘桿機構(gòu)，是上沖頭作往復(fù)運動，并實現(xiàn)加壓。凸輪機構(gòu)帶動下沖頭，使其作往復(fù)運動。</p><p><b>　　6.2 方案二：</b></p&

27、gt;<p><b>　　運動方案如圖所示，</b></p><p>　　1 電動機 2、3齒輪 4、5圓錐齒輪 6、17凸輪機構(gòu) </p><p>　　7、19蝸桿 8、18蝸輪 9皮帶輪 10皮帶 11曲柄滑塊機構(gòu)</p><p>　　12彈簧 13、振動篩 14、上沖頭 15、圓筒型腔

28、 16、下沖頭</p><p><b>　　動作說明：</b></p><p>　　1. 壓片機在1電動機的帶動下，通過齒輪、圓錐齒輪、蝸輪蝸桿機構(gòu)將動力傳到兩個凸輪機構(gòu)上。</p><p>　　2. 兩凸輪又分別控制振動篩和凸輪機構(gòu)，凸輪10通過皮帶傳動帶動14曲柄滑塊機構(gòu)，最終帶動上沖頭、振動篩、下沖頭運動起來，從而使整個機構(gòu)工作起來。&

29、lt;/p><p><b>　　6.3 方案三：</b></p><p><b>　　運動方案如圖所示；</b></p><p>　　A:上沖頭 B：下沖頭 C：對心直動推桿盤形凸輪機構(gòu)</p><p>　　D：凹槽凸輪 E：料篩 F：圓柱凸輪 G： 電動機 H：齒輪</p

30、><p>　　I：圓錐齒輪 J：渦輪蝸桿 K：進料口</p><p><b>　　動作說明：</b></p><p>　　由電動機G輸出原動力傳給H齒輪</p><p>　　齒輪H通過三對錐齒輪分別傳動</p><p>　　通過錐齒輪的傳動F圓柱凸輪轉(zhuǎn)動帶動E料篩左移</p>&

31、lt;p>　　原料通過K進料口送入料篩</p><p>　　對心直動滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)轉(zhuǎn)動使下沖頭下移</p><p>　　通過圓柱凸輪推動料篩右移把原料送到壓料胚口原料進入壓料桶內(nèi)之后E料篩又左移裝料</p><p>　　通過傳動桿帶動渦輪蝸桿j帶動D凹槽凸輪機構(gòu)使上沖頭向下壓同時下沖頭向上壓并保持一段時間</p><p>　　上沖

32、頭上移回原位，下沖頭向上把壓好的成品推出壓料胚</p><p>　　料篩繼續(xù)送料同時通過料篩前鏟頭推到出料口，同時下沖頭下移料進壓料胚</p><p>　　通過以上運動完成壓料，此后繼續(xù)重復(fù)</p><p>　　7 設(shè)計方案的評比和選擇</p><p>　　綜述以上評比，方案一各個方面較好，最后確定方案一為最終方案。</p>

33、<p>　　8 機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖</p><p>　　9 各運動構(gòu)件計算分析數(shù)據(jù)</p><p>　　9.1 上沖頭機構(gòu)設(shè)計：</p><p><b>　　設(shè)定搖桿長度</b></p><p>　　R ≤0.4／(1+a-cos2-)</p><p>　　式中:a=L/R――搖桿

34、滑塊機構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取1～2。</p><p>　　我們選擇a=1，則R≤328.3mm</p><p>　　取R=300mm，則L=R=300mm</p><p>　　確定搖桿擺角根據(jù)右圖，可知行程的計算公式為</p><p>　　h=L-[r×cosα+-r]</p><p><b&g

35、t;　　此時h=100㎜</b></p><p>　　算的擺角為33.6°與測量出的圖中擺角大小相等</p><p>　　∵題設(shè)要求擺角小于60°</p><p><b>　　∴滿足要求。</b></p><p>　　通過圖解法求出曲柄搖桿機構(gòu)中曲柄與連桿的長度</p>&l

36、t;p>　　如圖所示，AB為曲柄，BC為連桿，DC為搖桿；</p><p>　　DC2是搖桿在擺角最大時的位置；</p><p>　　DC1是搖桿鉛垂時的位置；</p><p>　　由題意: ∵AC1 = AB+ BC AC2 = BC-AB</p><p>　　∴AB=70㎜ BC=130㎜檢驗曲柄存在條件</p&

37、gt;<p>　　CD=300mm，AB=70mm, BC=130mm, AD(機架)=361mm</p><p>　　滿足桿長之和定理，即AD+AB<CD+BC,確保了曲柄的存在。</p><p>　　綜上所述 上沖頭機構(gòu)的尺寸設(shè)計如下：</p><p>　　曲柄 70㎜ 曲柄連桿 130㎜</p>&

38、lt;p>　　搖桿300㎜ 滑塊連桿L 300 ㎜ </p><p>　　9.2 下沖頭中凸輪的設(shè)計：</p><p><b>　　1.凸輪基圓的確定</b></p><p>　　由運動循環(huán)圖最大斜率 40.1</p><p>　　因為此設(shè)計中的凸輪均為對心凸輪，則基圓半徑公式

39、為：</p><p>　　為了使機構(gòu)能順利工作，規(guī)定了壓力角的許用值[α]，在使α≤[α]的前提下，選取盡你可能小的基圓半徑。根據(jù)工程實踐的經(jīng)驗，推薦推程時許用壓力角取以下數(shù)值：</p><p>　　移動從動件，[α]=30°～38° 擺動從動件，[α]= 40°～45</p><p>　　下沖頭凸輪機構(gòu)為移動從動件 α=38&#

40、176;基圓半rb=26.8mm.</p><p>　　將凸輪基圓以每份10°平均分割，根據(jù)下沖頭循環(huán)圖，確定每一段的升程與回程曲線。特別指出，期中160°~240°為保壓段，此段保持1.33秒的休止。</p><p><b>　　3.滾子半徑的確定</b></p><p>　　在330°這兩點曲率半徑相

41、對較小的地方畫盡量小的圓來確定其最小半徑ρmin=1.15mm.ρ＜0.8ρmin.所以，此處取滾子半徑ρ=9.2mm.2.凸輪輪廓的確定：再由作圖法，得以下凸輪輪廓圖。</p><p>　　9.3 料篩中圓柱凸輪的設(shè)計：</p><p>　　由其位移線圖可在CAD中作出圓柱凸輪的軌跡。取圓柱直徑為20mm.</p><p>　　圓柱凸輪展開輪廓曲線