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1、课课 程程 设设 计（计（ 课课 程程 实实 习习 ）机械设计与制造主体实践机械设计与制造主体实践( (一一) ) 院院（系系、部部）： 机 械 工 程 学 院 姓姓 名：名：同组成员：同组成员：班班 级：级：指指导导教教师师签签名名 ：2目目 录录一、设计题目一、设计题目 3 3（一）设计题目（一）设计题目 3 3（二）设计要求（二）设计要求 3 3( (三三) ) 设计任务设计任务 4 4二、方案分析与设计二、方案分析与设计 4 4（一）执行机构的选择与分析（一）执行机构的选择与分析 4 41、循环图的分析确定、循环图的分析确定 4 42、运动方案的拟定与选择、运动方案的拟定与选择 6 6
2、3 3、机构的运动分析与设计、机构的运动分析与设计 1010(1)(1)上冲头设计上冲头设计 1010(2)(2)下冲头设计下冲头设计 1616(3)(3)料筛设计料筛设计 1919（二）电动机的选择（二）电动机的选择 2121（三）传动机构的选择与减速器的设计（三）传动机构的选择与减速器的设计 2222（四）飞轮的设计（四）飞轮的设计 2323（五）心得体会（五）心得体会 2525（六）参考文献（六）参考文献 26263机械原理课程设计机械原理课程设计粉料压片成形机一、设计题目一、设计题目（一）设计题目（一）设计题目1、设计题目及原始数据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
3、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。数据见表 1。表 1 压片成形机设计数据方案号电动机转速r/min生产率片/min成品尺寸（d）mm，mm冲头压力kNM 冲/kgM 杆/kgA135060242060,000 0.10125B970306035120,0000.0824102、压片成形机的工艺动作（1）干粉料均匀筛入圆筒形型腔（图 1a） 。（2）下冲头下沉 3mm，预防上冲头进入型腔时粉料扑出（图 1b） 。（3）上、下冲头同时加压（图 1c） ，并保持一段时间。（4）上冲头退出，
4、下冲头随后顶出压好的片坯（图 1d） 。（5）料筛推出片坯（图 1e）图 14片坯粉料料筛上冲头下冲头(a)(b)(c)(d)(e)（二）设计要求（二）设计要求1、上冲头完成往复直移运动（铅垂上下） ，下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为 0.4 秒左右。因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为 90100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能。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，将成型片坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移 21mm，到待料位置。3、料筛在模具型腔上方往复筛料，然后退回。待批料成型并被推
5、出型腔后，料筛在台面上右移约 4550mm，推卸片坯。( (三三) ) 设计任务设计任务1、各执行机构应包括：实现上冲头运动的主加压机构、实现下冲头运动的辅助加压机构、实现料筛运动的上下料机构。满足上述运动可采用连杆机构、凸轮机构等。辅助加压机构可采用凸轮机构2、设计传动系统并确定其传动比分配，并在图纸上画出传动系统图；3、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，可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” ；4、设计机构；5、对机构进行运动设计,绘出运动线图。进行机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量；6、将机构做
6、成三维模型，实现模拟运动；57、编写设计计算说明书。二、方案分析与设计二、方案分析与设计（一）执行机构的选择与分析（一）执行机构的选择与分析1、循环图的分析确定、循环图的分析确定根据压片机的工艺动作可得各个机构的动作如下：上冲头：往复运动。下降压紧药片，保压 0.4s，上升。下冲头：复杂的往复运动。首先下降 3mm，接着上升 8mm，保压 0.4s，上升16mm，间歇一段时间后，下降 21mm。再间歇一段时间。料筛：将料送出，筛料，返回，间歇一段时间后重复动作。由各个机构的动作可画出其运动循环图如图 2 所示：图 2料筛051015202530350 15 30 45 60 75 90 105
7、 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360s上冲头0204060801000 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360s6下冲头0510152025300 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360s则其运动关系如表 2 所示：表
8、2上冲头进休退下冲头休退进休进休退料筛退休进筛可将其运动表示为树状功能图：图 32、运动方案的拟定与选择、运动方案的拟定与选择根据循环图及树状图，可得三个机构都做往复运动，且都有间歇运动。上冲头是主加压机构，故可选曲柄滑块机构，或六杆机构来实现增力。下冲头运7动和筛料机构可用凸轮机构来实现其运动。筛料机构做往复运动，故可以使用曲柄滑块机构，也可用凸轮机构实现其运动。设计各个部分的机构如表 3 所示表 3方案上冲头 下冲头 料筛1曲柄滑块机构平底凸轮机构曲柄滑块机构2六杆机构滚子凸轮机构滚子凸轮机构上冲头方案：上冲头方案：方案一：曲柄滑块机构方案二：8六杆机构选择选择: :选择方案二。理由：六杆
9、机构将曲柄滑块的急回特性进一步扩大，同时使行程得到扩大，效率高。六杆机构接近死点位置所具有的传力特征来实现增力，比曲柄滑块的增力效果好，能够更好的实现加压。故选择六杆机构作为上冲头的加压机构。下冲头方案：下冲头方案：方案一：平底凸轮机构方案二：9滚子凸轮机构 选择：选择：选择方案二。理由：选择凸轮机构易实现下冲头复杂的运动。首先我们想到的是方案一，因为方案一的压力角为零，传力效果好，但当画出凸轮轮廓线时，有曲率半径小于零的地方，故方案一不可行，选择滚子凸轮机构。料筛方案：料筛方案：方案一：方案二：选择：选择：选择方案二。理由：曲柄滑块机构能够实现料筛的往复运动，但不易实现料筛的间歇运动及筛料的
10、过程。凸轮机构能够很好的实现料筛的间歇运动，且能够实现筛料的过程。故选用凸轮来控制料筛。10总方案：总方案：根据以上分析可得最终方案如图 4 所示（六杆机构的曲柄与齿轮结合，由不完全齿轮实现机构的间歇）图 43 3、机构的运动分析与设计、机构的运动分析与设计1.1.上冲头设计上冲头设计六杆机构的计算设计数据：六杆机构已知的数据如表 4，六杆机构的中心距 x，构件 3 的上下极限位置角，1，滑块 5 的行程 H，曲柄的转速 n，则要求的为各杆的长度，以及的长度。表 4 X (mm)K ( )o1( )oH (mm)DE/CDn (r/min)801.43090911.660数值计算第一步分析：曲
11、柄滑块机构六杆机构示意图11（1） 尺寸计算图 5将杆 3，杆 4，滑块 5 拆下来分析，将图顺时针旋转 90，如图 5，以便于分析。并以 C 点为原点，滑块 5 的道路方向为 x 轴方向，垂直方向为 y 轴方向。对 CD E 分析：11o60cosx31lDo60sin31lyD2 12 112 4)-(DDEyxxl346 . 1 ll 由以上各式可求得： 3184. 1xlE对 CD E 分析：22432llxE346 . 1 ll 由以上两式可求得：326 . 2 lxE且HxxE1E2-由联立求得：2313l1964l（2）运动分析12对于图中所示的曲柄滑块机构已知曲柄的转速 n1=
12、60 r/min，各从动构件的运动可由表 5 中所列公式求出。计算结果见附件一,结果画出的滑块的速度、加速度曲线如图 6 所示。此曲柄滑块机构为对心曲柄滑块机构，故无急回特性。当曲柄不是匀速转动的时候便有了急回特性。此时最大压力角为 38,小于40,符合要求。表 5 曲柄滑块机构运动分析连杆 2滑块 3转角：)sinarcsin(1122角速度：1 21 12coscos角加速度：22212121 112coscossincossin 其中：be ba21;位移：21coscosbaxC速度：2211sinsinbavC加速度：2222 212 1sincoscosbbaaC图 6滑块的速度v
13、0500100015002000050100150200250300350400 v13滑块的加速度a77307740775077607770778077907800050100150200250300350400 a第二步分析：曲柄摇杆机构曲柄滑块机构的曲柄在六杆机构中只做摆动，即曲柄摇杆机构的摇杆。有上一步分析可得曲柄滑块中曲柄的长度，即曲柄摇杆中摇杆的长度。由已知数据中的其急回系数为 K=1.4,计算可得其极位夹角为，则对曲柄摇杆的设计及为已知摇杆的长度、两ooo3018014 . 114 . 118011KK个极限位置，以及四杆机构的极位夹角，求各杆的长度，则可用图解法进行分析并求解。如图 7图 714将图旋转 180，即为六杆机构时的机构，如图 8 图 8对此四杆机构进行运动分析，分析数据见附件二，分析的速度、加速度曲15线如图
