1、机 械原理课程设计 院 校：安阳工学院专 业：机械设计制造及其自动化班 级：08 机制一班设 计 者： 刘凤然学 号：200801010003指导老师：韩向可日 期：2010.6.7-2010.6.13机械原理课程设计题目：压片成型机学校：安阳工学院院系：机械工程系专业：机械设计制造及其自动化班级：一班设计者：刘凤然 指导老师：韩向可课 程 设 计 任 务 书设计题目 压片机学生姓名 刘凤然 所在院系 机械工程系 专业、年级、班 08 机制一班设计要求：(1) 精压成形制品生产率为每分钟 20 件；(2) 行程速比系数 K=1.2学生应完成的工作：设计干粉压片机(1) 送料机构：为 间歇直线运
2、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。 参考文献阅读：（1）孙桓、陈作模主编.机械原理.高等教育出版社，2006，第七版（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工作计划：一、思考（ 6.7 ）二、画图（ 6.8-6.11 ）三、写说明书（ 6.12-6.13 ）任务下达日期： 2010 年 6 月 7 日 任务完成日期： 2010 年 6 月 13 日指
3、导教师（签名）： 学生（签名）： 第 4 页 共 15 页目 录一. 设计题目 51.工作原理以及工艺过程 52.原始数据以及设计要求 5二. 设计题目的分析 61. 总功能分析 62. 总功能分解 63. 功能元求解 64. 运动方案确定 75. 方案的评价 86. 运动循环图 107. 尺度计算 118.下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机 129.下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机的位移曲线 12三. 压片成形机各部件名称以及动作说明 13四. 参考书目 13五. 新得体会 13第 5 页 共 15 页1.1、设 计 题 目压片成形机1.2、 工作原理及工艺动作过程压片成型机的功用是将不加粘结
4、剂的干粉料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形置压制成 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图 11图 11 工艺动作分解（ 1 ） 料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入直径为 80mm 、深度为 10m m 的筒形型腔，然后向左退出 45 mm 。（ 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，保压时约占整个循环时间的 1/10 。（ 5 ）
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。1.2、 设计原始数据及设计要第 6 页 共 15 页(1) 精压成形制品生产率为每分钟 20 片；(2) 行程速比系数 K=1.2(3) 被压工件的外形是直径为 80 mm ，厚度为 5mm 的圆形片坯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：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
6、方法压制片坯。2.2、总功能分解该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如图 21图 21 总功能分解设计压片成型机，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。2.3、根据功能的要求，进行功能元求解压片成型机运动转换功能图如下：第 7 页 共 15 页图 22 运动转换功能图 23 运动方案由上表所列矩阵
7、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
8、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。综上所述，可初步确定两个方案， 如表中实线、虚线所示的方案方案 1 ： A3+B4+C3+D1+E2方案 2 ： A1+B3+C4+D2+E22.4、运动方案的确定运动方案示意图如下：第 8 页 共 15 页图 25 方案一 图 26 方案二2.5、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。一个方案的优劣通过系统综合评价来确定
9、。第 9 页 共 15 页下面用机械选型的评价体系，它可用视图的方法来表示：根据个评价指标相互关系，建立评价模型为：H=U 1*U2*U3*U4*U5在式中 U1=S1+S2 U2=S3+S4+S5+S6U3=S7+S8+S9+S10 U4=S11+S12+S13+S14 U5=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，而它们之间用了加法原则。根据题目要求，功能元比较如 表 1 ：方案中机构的性能、特点、评价表 1评价性能指标 具体指标 带传动 齿轮机构 曲杆滑块机构简单六杆机构 凸轮机构蜗轮蜗杆机构A1 运动规律 定比传动
10、定比传动和移动 定比传动任意性较差能达到有限精度基本上任意定比传动和移动A 功能A2 传动精度 高 高 高 较高 较高 高B1 应用范围 较广 广 较广 较广 较广 广B2 可调性 很好 较差 一般 较好 较差 较差B3 运动精度 较高 较高 较高 高 较高 高B 工作性能B4 承载能力 大 大 大 较大 较小 大C1 加速度峰值 小 小 较大 较大 较小 小C2 噪音 小 小 一般 较小 较大 较小C3 耐磨性 较好 较好 一般 较好 差 较好CC4 可靠性 可靠 可靠 可靠 可靠 可靠 可靠D1 制造难度 较易 较难 易 易 难 较难D2 制造误差敏感性 敏感 敏感 敏感 不敏感 敏感 敏
11、感DD3 调整方便性 较方便 较便 较方便 方便 较麻烦 方便第 10 页 共 15 页D4 能耗大小 一般 一般 一般 一般 一般 一般E1 尺寸 较大 较小 较小 较大 较小 较小E2 重量 较轻 较重 较轻 较轻 较重 较重EE3 结果复杂度 简单 一般 一般 简单 复杂 复杂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。如表2：表2系统工程评价法评价指标方案一 方案二S1 0.75 0.
12、75U1 S2 1 0.75S3 1 0.75S4 0.75 0.5S5 0.75 1U2S6 0.75 0.75S7 0.75 0.75S8 0.75 0.5S9 0.75 0.5U3S10 0.75 0.75S11 0.75 0.5S12 0.5 0.5S13 0.75 0.5U4S14 0.5 0.5S15 0.75 0.75S16 0.5 0.75U5S17 0.75 0.75H 值 85.31 56.95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。 2.6、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 运第 11
13、页 共 15 页动传递框图如下图 27图 27 循环图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（ 0360 ） ，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 ） 。下冲头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处（如图 中 ） ，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 ） ，然后两冲头停歇保压（如图中
14、） ，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 ） 。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 ） 。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 ） 而进入下一循环。2.7、尺度计算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=970r/min 和 生产率为 20 件 / 分钟， 它传动系统的总速比为： I=970/20 =48.5 k=1.2=180*( k-1)/(k+1)=180*(1.2-1)/(1.2+1
15、)=16.4以下压力角和模数均取标准值 =20 m=5第一级皮带减速 I= 4 z1=17 z2= 68第二级齿轮减速 I= 9.8 z1=17 z2= 167已知如图：n 1=n1 =n1 =24 r/min ； n5 =n6=24 r/min取蜗杆齿数 z 3 =z 5 =4，则查表可知：d=50mm, =21 48 05 ; z 6 =z 4 =53,则 ：n 5 =n 6 z 6 /z 5 =318r/min=n 5N 3 =n 4 z 4 /z 3 =318r/min=n 3取 z 5 =20 z 3 =17 z 2 =30 则 z 1 =n 5 z 5 /n 1 =265 ；d=m
16、z=1325mm3=arctan17/30=29.52 =90-29.5=60.5n2 =n2=n3 =z3/z2 =318*17/30=184r/min第 12 页 共 15 页取 z 2 =15 则 z 1 =115, 1 =arctan15/115=7.43 2 =90 -7.43 =82.57综合以上计算可得定轴轮系传动 7 个齿轮设计如表3：表32.8、下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机 C. 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构图 29 凸轮机构2.9、下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机的位移曲线第 13 页 共 15 页位图 210 位移曲线3 压片成型机动作说明各级传动都为齿轮或蜗轮蜗杆传
17、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 。4、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
18、航空工业学院出版（ 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， 19965、心得体会这是我们步入大学之后的第一次做课程设计，但在张老师的指导和同学的互相帮助下还是按时完成了设计。这次设计让我体会很深，也学到了很多新东西。 在这次课程设计中，充分利用了所学的机械原理知识，根据使用要求和功能分析，选用组合成机械系统运动方案，从而设计出结构简单， 组合成机械系统运动方案，制造方便，性能优良，工作可靠的机械系统。 这次课程设计，不仅让我们把自己所
19、学的知识运用到实际生活中去， 设计一些对社会有用的机构，也让我们深刻体会到团体合作的重要性，因为在以后的学习和工作中，但靠我们自己个人的力量是远远不够的，积聚大家的智慧，才能创造出令人满意的产品来。这次课程设计在张老师的指导下和其他组员的协助下共同完成，如果没有他们的指导和协助很难把此次课程设计做好。在此非常感谢张老师的指导和其他组员的协助。第 14 页 共 15 页指导教师评语：课程设计报告成绩： ，占总成绩比例： 课程设计其它环节成绩：环节名称： ，成绩： ，占总成绩比例： 环节名称： ，成绩： ，占总成绩比例： 环节名称： ，成绩： ，占总成绩比例： 总 成 绩： 指导教师签字：年 月 日第 15 页 共 15 页本次课程设计负责人意见：负责人签字：年 月 日
