機(jī)械原理課程設(shè)計--- 15噸壓片機(jī)的加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　機(jī)械原理設(shè)計任務(wù)書 …………………………………………………………3</p><p>　　第一章、選取設(shè)計方案…………………………………………………8</p><p>　　1-1 方案的選取……………………………………………………8</p><p>　　1-

2、2 構(gòu)件選取………………………………………………………8</p><p>　　第二章、壓片成形機(jī)設(shè)計示意圖………………………………………9</p><p>　　第三章．構(gòu)件組合運(yùn)動分析……………………………………………10</p><p>　　3-1 工藝動作分解……………………………………………….10</p><p>　　3-2 工

3、藝順序……………………………………………………10</p><p>　　第四章、各構(gòu)件尺寸及計算方法………………………………………11</p><p>　　4-1 各桿尺寸及計算方法………………………………………11</p><p>　　4-2 凸輪尺寸及計算方法………………………………………11</p><p>　　4-3 傳動

4、比設(shè)計…………………………………………………13</p><p>　　方案評價 ………………………………………………………………14</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………14</p><p>　　致謝 ……………………………………………………………………………15</p><p><b&g

5、t;　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　2009 —2010 學(xué)年第 2 學(xué)期</p><p>　　機(jī)械工程 學(xué)院（系、部） 機(jī)械工程及其自動化 專業(yè) 機(jī)工081 班級</p><p>　　課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計

6、 </p><p>　　設(shè)計題目： 15噸壓片機(jī)的加壓機(jī)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　完成期限：自 2010 年 7 月 5 日至 2010 年 7 月 11 日共 1 周</p><p>　　指導(dǎo)教師： 陳

7、義莊 2010 年 月 日</p><p>　　系（教研室）主任： 王菊槐 2010 年 月 日</p><p><b>　　1 設(shè)計題目</b></p><p>　　設(shè)計自動壓片成形機(jī)，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定

8、量送入壓形位置，經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機(jī)器的整個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設(shè)計數(shù)據(jù)見表 1.1 。</p><p>　　表 1.1壓片成形機(jī)設(shè)計數(shù)據(jù)</p><p>　　如圖 1.2 所示，壓片成形機(jī)的工藝動作是：</p><p>　?。?1 ）干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖 1.2 a ）。</p>

9、;<p>　　（ 2 ）下沖頭下沉 3 mm ，預(yù)防上沖頭進(jìn)人型腔時粉料撲出（圖 1.2b ）</p><p>　?。?3 ）上、下沖頭同時加壓（圖 1.2c ），并保持一段日間。</p><p>　?。?4 ）上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯（圖 1.2d ）。</p><p>　　（ 5 ）料篩推出片坯（圖 1.2a ）。</p>

10、<p>　　圖 1.2 壓片成形機(jī)工藝動作</p><p>　　上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計要求是： </p><p>　?。?1 ）上沖頭完成往復(fù)自移運(yùn)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(jìn)人的空間，故沖頭行程為 90 － 100mm 。因沖</p><p>　　圖1.2 壓片成形機(jī)

11、工藝動作</p><p>　　上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計要求是： </p><p>　?。?1 ）上沖頭完成往復(fù)自移運(yùn)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(jìn)人的空間，故沖頭行程為 90 － 100mm 。因沖頭廠力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能（如圖 1.3a 所示）。</p><p>　?。?

12、2 ）下沖頭先下沉 3 mm ，然后上升 8 mm ，加壓后停歇保壓，繼而上升 16 mm ，將成形片坯頂?shù)脚c臺內(nèi)平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移 21 mm ，到待料位置（如圖 1.3b 所示）。</p><p>　　（ 3 ）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，料篩在臺面上右移約 45 － 50 mm ，推卸片坯（如圖 1.3c 所示）</p>&l

13、t;p>　　圖 1.3 設(shè)計要求</p><p>　　上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關(guān)系見表 1.4</p><p>　　表 1.4 動作關(guān)系：</p><p><b>　　2 設(shè)計要求</b></p><p>　?。?l ）壓片成形機(jī)一般至少包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)。</p>&

14、lt;p>　?。?2 ）畫出機(jī)器的運(yùn)動方案簡圖與運(yùn)動循環(huán)圖。擬定運(yùn)動循環(huán)圖時，執(zhí)行構(gòu)件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)干涉。</p><p>　?。?3 ）設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)，自行確定運(yùn)動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑，計算凸輪廓線。</p><p>　　（ 4 ）設(shè)計計算齒輪機(jī)構(gòu)。</p><

15、;p>　?。?5 ）對連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動設(shè)計。并進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，繪出運(yùn)動線圖。如果是采用</p><p>　　連桿機(jī)構(gòu)作為下沖壓機(jī)構(gòu)，還應(yīng)進(jìn)行連桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量。</p><p>　?。?6 ）編寫設(shè)計計算說明書。</p><p>　　（ 7 ）學(xué)生可進(jìn)一步完成機(jī)器的計算機(jī)演示驗證、凸輪的數(shù)控加工等。</p><

16、p><b>　　3 設(shè)計提示</b></p><p>　　（ 1 ）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)包括：實現(xiàn)上沖頭運(yùn)動的主加壓機(jī)構(gòu)、實現(xiàn)下沖頭運(yùn)動的輔助加壓機(jī)構(gòu)。</p><p>　　實現(xiàn)料篩運(yùn)動的上下料機(jī)構(gòu)。各執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須能滿足工藝上的運(yùn)動要求，可以有多種不同型式的機(jī)構(gòu)供選用。如連桿機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)等。</p><p>　?。?2 ）由于壓片成形機(jī)的工作壓

17、力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)作為主體機(jī)構(gòu)。它是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串接而成。先設(shè)計搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，為了保壓，要求搖桿在鉛垂位置的范圍內(nèi)滑塊的位移量生成的位移量小于等于0.4mm 。據(jù)此可得搖桿長度</p><p>　　式中： ——搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取 l － 2 。</p><p>　　根據(jù)上沖頭的行程長度，即可得搖桿的另一極限位置，搖桿的擺角以小

18、于 60度為宜。設(shè)計曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時，為了“增力”，曲柄的回轉(zhuǎn)中心可在過搖桿活動鉸鏈、垂直于搖桿鉛垂位置的直線上適當(dāng)選取，以改善機(jī)構(gòu)在沖頭下極限位置附近的傳力性能。根據(jù)搖桿的三個極限位置（位置和另一極限位置），設(shè)定與之對應(yīng)的曲柄三個位置，其中兩個對應(yīng)于搖桿的兩個極限位置，曲柄應(yīng)在與連桿共線的位置，曲柄另一個位置可根據(jù)保壓時間來設(shè)定，因此可根據(jù)兩連架桿的三組對應(yīng)位置來設(shè)計此機(jī)構(gòu)。設(shè)計完成后，應(yīng)檢查曲柄存在條件，若不滿足要求，則重新選擇曲柄回

19、轉(zhuǎn)中心。也可以在選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心以后，根據(jù)搖桿兩極限位置時曲柄和連桿共線的條件，確定連桿和曲柄長度。在檢查搖桿在鉛垂位置正負(fù)2度時，注意曲柄對應(yīng)轉(zhuǎn)角是否滿足保壓時間要求。曲柄回轉(zhuǎn)中心距搖桿鉛垂位愈遠(yuǎn)，機(jī)構(gòu)行程速比系數(shù)愈小，沖頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但機(jī)構(gòu)尺寸愈大。</p><p>　?。?3 ）輔助加壓機(jī)構(gòu)可采用凸輪機(jī)構(gòu)，推桿運(yùn)動線圖可根據(jù)運(yùn)動循環(huán)圖確定。設(shè)計時，要正確確定凸輪基圓半徑。為了便于傳動，可

20、將篩料機(jī)構(gòu)置于主體機(jī)構(gòu)曲柄同側(cè)。整個機(jī)構(gòu)系統(tǒng)采用一個電動機(jī)集中驅(qū)動。要注意主體機(jī)構(gòu)曲柄和凸輪機(jī)構(gòu)起始位置間的相位關(guān)系，否則機(jī)器將不能正常工作。</p><p>　?。?4 ）可通過對主體機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析以及沖頭相對于曲柄轉(zhuǎn)角的運(yùn)動線圖，檢查保壓時間是否近似滿足要求。進(jìn)行機(jī)構(gòu)動態(tài)靜力分析時，要考慮各桿（曲柄除外）的慣性力和慣性力偶，以及沖頭的慣性力。沖頭質(zhì)量 、各桿質(zhì)量 （各桿質(zhì)心位于桿長中點）以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系

21、數(shù) 均見表 1.1 ，則各桿對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量可求。認(rèn)為上下沖頭同時加壓和保壓時生產(chǎn)阻力為常數(shù)。飛輪的安裝位置由設(shè)計者自行確定，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量時可不考慮其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣量。確定電動機(jī)所需功率時還應(yīng)考慮下沖頭運(yùn)動和料篩運(yùn)動所需功率。</p><p>　　第一章、選取設(shè)計方案</p><p>　　1-1 方案的選取</p><p>　　根據(jù)題目要求選取方案A進(jìn)行課程

22、設(shè)計。</p><p>　　在這個設(shè)計中，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1450r/min,生產(chǎn)效率為10片/min，成品尺寸為80×5（mm,mm）,80mm為成品的直徑。沖頭壓力為150kN,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)為0.10，沖頭質(zhì)量為12kg,桿的質(zhì)量為m=5kg.</p><p>　　因此，由生產(chǎn)效率和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以得知，設(shè)計的工藝動作周期為6秒。</p><p>

23、<b>　　1-2機(jī)構(gòu)的選取</b></p><p>　　為滿足設(shè)計要求，根據(jù)設(shè)計提示，本設(shè)計可選用四種機(jī)構(gòu)：a.搖桿滑塊機(jī)構(gòu)b.曲柄搖桿機(jī)構(gòu)c.凸輪機(jī)構(gòu)d.齒輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　由電動機(jī)通過皮帶帶動齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，再通過齒輪機(jī)構(gòu)帶動凸輪機(jī)構(gòu)和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動。為了完成機(jī)械系統(tǒng)的預(yù)定功能和生產(chǎn)過程，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅要完成各自的執(zhí)行動作，而且相互之間必須協(xié)調(diào)一致。我

24、們的設(shè)計方案要滿足先后性、時間不同性、空間協(xié)調(diào)性、操作協(xié)同性等要求。</p><p>　　第二章．壓片成形機(jī)設(shè)計示意圖</p><p>　　圖2.1壓片成形機(jī)設(shè)計示意圖</p><p>　?。ㄆ渲袡C(jī)構(gòu)3、輪凸1和凸輪2由一個電動機(jī)帶動，其轉(zhuǎn)速為1450r/min)</p><p>　　（我組的張凈華，楊明磊設(shè)計結(jié)構(gòu)圖）</p>

25、<p>　　第三章、構(gòu)件組合運(yùn)動分解</p><p>　　3-1按工藝動作可分解為三個機(jī)構(gòu)：</p><p>　　（1）送料,脫離機(jī)構(gòu)：凸輪做周期內(nèi)帶有震蕩的直線往復(fù)運(yùn)動</p><p>　?。?）上沖頭機(jī)構(gòu)：往復(fù)直線運(yùn)動</p><p>　?。?）下沖頭機(jī)構(gòu)：往復(fù)直線運(yùn)動</p><p><b>

26、　　3-2工藝順序為：</b></p><p>　　1．移動料斗4，將粉料送至模具11的型腔上方等待裝料，并將上一循環(huán)中成動循環(huán)末的位置向下移動21mm。這些型的藥片12推出（卸料），料斗的行程為100mm,同時將下沖頭5由上一循環(huán)末的位置向下移動作的時間占0.13個周期；</p><p>　　2．料斗振動，將粉料篩入型腔，該動作占0.25個周期；</p><

27、;p>　　3．料斗4移回原處，同時下沖頭5向下移動3mm,以防止上沖頭下壓時，將粉料撲出，該動作占0.1個周期;</p><p>　　4．上沖頭10向下移動94mm，同時下沖頭5向上壓，行程為8mm，該動作占0.2個周期。接著保壓，其時間占0.2個周期；</p><p>　　5．上沖頭5快速退回至起始位置。下沖頭5上升16mm，將成品12推出型腔。該動作占0.12個周期。</p

28、><p>　　在下圖中，圖2.1中凸輪連桿機(jī)構(gòu)I完成工藝動作1、2、及3中的料斗動作；凸輪機(jī)構(gòu)II完成動作1、3、4、及5上的下沖頭工作，連桿機(jī)構(gòu)III完成工藝動作4和5中的上沖頭的動作。整個機(jī)構(gòu)系統(tǒng)由一臺電動機(jī)帶動，因此構(gòu)件1、6、7可裝在同一根分配軸上或分配軸控制。設(shè)分配軸的轉(zhuǎn)速為10r/min。</p><p>　?。ㄉ舷聸_頭是由我組成員共同完成）</p><p>

29、;　　第四章、各構(gòu)件尺寸及計算方法</p><p>　　4-1 各桿尺寸及計算方法</p><p>　　4.1.1 各桿的尺寸（單位：mm）</p><p><b>　　表4.1.</b></p><p>　　4.1.2搖桿滑塊機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)設(shè)計要求：桿5的行程行程為

30、90～100mm，搖桿的擺角以小于 60度。先選定搖桿1的長度為150mm.為滿足運(yùn)動行程要求，設(shè)擺角為56°，在豎直方向上，偏向左方54°，偏向右方2°。由此可以設(shè)桿1與桿4之和的長度為x.則有下式：</p><p>　?。兀?#215;cos54°=90～100mm之間的某一個數(shù)。</p><p>　　搖桿在鉛垂位置的范圍內(nèi)滑塊的位移量生成的位

31、移量小于等于0.4mm。</p><p><b>　　根據(jù)以下公式：</b></p><p>　　式中： ——搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，滿足 l ～ 2 。</p><p>　　由此可設(shè)計桿4長度為240mm。</p><p>　　4.1.3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)

32、搖桿的三個極限位置（位置和另一極限位置），設(shè)定與之對應(yīng)的曲柄三個位置，其中兩個對應(yīng)于搖桿的兩個極限位置，曲柄應(yīng)在與連桿共線的位置，曲柄另一個位置可根據(jù)保壓時間來設(shè)定，因此可根據(jù)兩連架桿的三組對應(yīng)位置。得桿2的長度為500mm,桿3的長度為51mm。</p><p>　　4-2凸輪的尺寸及計算方法</p><p>　　先確定為基圓半徑為100mm,按照推桿的運(yùn)動運(yùn)動規(guī)律(見圖1.3)，根據(jù)朱

33、理主編《機(jī)械原理》一書中，第129頁5.3凸輪輪廓曲線的設(shè)計的設(shè)計方法，可得設(shè)計出滿足運(yùn)動要求各凸輪的尺寸見下表。</p><p><b>　　表4.2凸輪的尺寸</b></p><p>　　兩凸輪在一個周期內(nèi)各時間的安排（見下表）</p><p>　　表4.3 凸輪1時間安排以及行程安排</p><p>　　表4.4

34、 凸輪2時間安排以及行程安排</p><p><b>　　下圖是兩凸輪的形狀</b></p><p>　　凸輪1 凸輪2</p><p>　　(我組的胡江林，吳鵬所作)</p><p><b>　　4-3傳動比設(shè)計</b>&l

35、t;/p><p>　　選取額定轉(zhuǎn)速為1450r/min的電動機(jī)，根據(jù)生產(chǎn)能力為10r/min，確定系統(tǒng)總傳動比為</p><p>　　i總=1450/10=145</p><p>　　n1=n2=n3=n4=10r/min</p><p><b>　　蝸輪蝸桿設(shè)計：</b></p><p><b

36、>　　蝸桿3 z=2</b></p><p><b>　　蝸輪4 z=84</b></p><p>　　直齒輪設(shè)計：齒輪傳動比為2.5具體數(shù)據(jù)如表4.5所示：</p><p>　　表4.5 直齒輪參數(shù)表</p><p><b>　　方案評價：</b></p><

37、p>　　運(yùn)動精確性：凸輪設(shè)計、錐齒輪設(shè)計和搖桿設(shè)計都是按照生產(chǎn)率10個/min來設(shè)計,因此凸輪和搖桿轉(zhuǎn)動速度都是10r/min。</p><p>　　運(yùn)動平穩(wěn)性：由于凸輪的尺寸比較小,且工作速度不快,因此傳動較平穩(wěn)。</p><p>　　結(jié)構(gòu)緊湊性：能通過一個電動機(jī)實現(xiàn)送料機(jī)構(gòu)、成型、分料工藝動作，且外形尺寸比較合理，結(jié)構(gòu)較緊湊。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)性：

38、整體價格比較適中。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]《機(jī)械原理》（高等教育出版社）朱理 主編</p><p>　　[2]《機(jī)械原理課程設(shè)計手冊》（高等教育出版社）鄒慧君 主編</p><p>　　[3]《機(jī)械原理全程導(dǎo)學(xué)及習(xí)題全解》（第七版）馬金盛 成九瑞 主審 郭衛(wèi)東主編

39、 </p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過這次機(jī)械原理課程設(shè)計，提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動實際問題的能力，并使所學(xué)知識得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。掌握了一些常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)或簡單機(jī)器的設(shè)計方法和過程。</p><p>　　這次機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計歷時了

40、一個多星期，時間上雖有些緊張，做設(shè)計的時候有些東西也是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣。但這樣的安排可以讓我們利用一整段時間鞏固和學(xué)習(xí)新的知識，把所學(xué)運(yùn)用到實際設(shè)計當(dāng)中。在所學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上也充分的發(fā)揮了創(chuàng)造性。各類資料的查詢也熟練了很多。</p><p>　　在實際的設(shè)計過程中，我們也遇到了許多的困難，不過經(jīng)過我們大家的團(tuán)結(jié)努力，一點點克服了困難，最終作出了成品，我們還是很高興的。</p><p>　　學(xué)生簽