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1、 自动机械设计自动机械设计课程设计课程设计 说明书说明书全套全套 CAD 图纸，联系图纸，联系 153893706设计题目：粉末压力成型机传动系统的设计专业班级：姓 名：学 号：指导教师：教 研 室： 2目 录一 设计任务书及要求. (1)二 机构选择 (3) 三机构设计及其运动分析计算 . (4)四 总体设计 . (7)1. 运动方案示意图设计 . . (7)2.方案比较 (8)3.方案确定 (8)五 选择电动机 (10)六 总体传动比的分配 (11)七 关键机构设计 (12)八、设计总结 (21)九、参考文献 (22)十 致谢. (22)3任务说明书任务说明书一、课程设计任务和要求1、课程
2、设计的目的及意义 自动机械设计这门课程是机械专业的一门主要专业课程，学习完这门课程之后同学们 在脑中应该对机械系统设计有一个总体的框架。为了加深对这门课程的更深入的理解及运 用，充分发挥创造性思维和想象能力，灵活应用各种设计方法和技巧，以便设计出新颖、 灵巧、高效的机械产品，培养学生对理论知识的综合应用能力和实践动手能力，安排课程 设计这一教学实践环节。 通过课程设计进一步培养学生的设计能力、理论联系实际的能力，同时巩固复习前面 学过的理论知识，为后续的毕业设计打下一定的理论基础。2、本次自动机械设计课程设计的设计题目：粉末压力成型机传动系统的设计 机械运动方案的设计是机械产品设计的第一步，也
3、是决定产品质量、水平高低、性能 优劣和经济效益好坏的关键环节之一。它是根据功能原理方案中提出的工艺动作过程及各 个动作的运动规律要求，选择相应的若干个执行机构，并按一定的顺序把它们组合成机械 运动示意图，最终确定出机械运动简图。3、设计任务 （1 通过对设计内容和要求分析，可以归纳出本设计的主要功能为自动上料功能、自动压 力功能、自动出料功能。通过查阅资料得知粉末压力机分为单冲式压力机与多冲式压力机， 由于多冲式压力机的凸模数量较多，在这里我选择单冲式压力机。 （1）单冲式粉末压力机的工作原理该压力成型机用于实现对粉末材料进行压力加工而达到成型的目的，并能实现自动出料以 便于完成后续工作。粉末
4、压力成型机如上图所示。 送料：通过槽轮的停歇时间达到上料的目的。4上料完毕后，凸 模开始下行压制 粉末，工作台开 始转动。顶料杆凸模工作台冲压：凹模不动，凸模下行压制粉末。凸模刚好抵达工 作台，工作台停 止转动，凸模开 始压制粉末。顶料杆凸模工作台推出压坯：凸模上行归位，顶料杆通过固定凸轮上升推出成型的压坯。5凸模上行归位， 工作台开始转动， 顶料杆推出压坯。顶料杆凸模工作台送出成品：通过槽轮的停歇出料并进入下个循环。 上述四个动作很简单，关键是时间的配合要非常的恰当，这样一来就对机构提出了较高的 要求。二、机构选择二、机构选择1、设计参数公称工作压力 Fg = 20 kN ； 工作行程 Sg
5、 = 40 mm ；工作行程误差 1% ；生产率 120 件/ 分钟；顶料杆行程 h = 100 mm ；凸模行程 120mm；产品的尺寸 LBH20010050mm粉末材料密度 337.5 10/Kg m转盘驱动力 F=1000N2、根据上冲模、下冲模和送粉器这三个执行构件动作要求和结构特点，可以选择以下结构。上冲模曲柄导杆滑块结 构偏置曲柄滑块机 构凸轮推杆机构顶料杆凸轮推杆机构推料器偏置曲柄滑块机构圆柱凸轮机构摇杆机构根据上表可以求出粉末成型机运动方案总数为 N=313=9 种。6根据运动方案设计中的分析，我们选择的方案如下：（1）. 由设计要求可知上模冲机构应具有以下特性：快速接近粉料
6、，慢速等速压制，压制到位后停歇片刻起到保压作用。要实现往复直线移动，还有考虑急回特性。因此考虑选凸轮机构 。（2）.顶料杆为固定移动凸轮和推杆组成。其功能为：推出压坯。在上冲模冲压的时候下冲模是停歇的，此时推杆可以靠在机架上，而上冲模的作用力就不会作用到凸轮上。可以实现间歇要求，可靠性高。（3）.推料器是偏置曲柄滑块机构。其功能为：送料和推离压坯同时实现，并且具有间歇特性。其总体机构设计简图如下：7三、机构设计及其运动分析计算三、机构设计及其运动分析计算（1）上冲模凸轮设计和运动分析。上冲模在 0.2s 内快速接近粉料进行压制，保压 0.05s，在 0.25s0.4s 回程运动，在 0.4s0
7、.5s 内推杆位移不变，等待送粉器推出成品、重新加入料粒，准备进入下一个循环周期，上冲模最大行程设计为 120mm，由此初期确定的上冲模大致位移、速度、时间图像如下图：8一个周期中上冲模大致位移、速度随时间变化的图像凸轮机构的尺寸设计过程如下：由运动周期图像得出：凸轮的运动周期为 0.5s。推程时间为 0.2s，远休止时间为 0.05s，回程时间为 0.15s，近休止时间为 0.1s。可以得出：推程角度 144，远休止角度 36，回程角度 108，近休止角度 72。推杆的行程设计为 120mm，因为还要考虑凸轮的速度加速度变化过程和压力角，设计凸轮基圆半径为 125mm，所以近休止端和远休止端
8、圆弧半径分别为 125mm 和250mm。运动过程分析：1.推程运动阶段（00.2s）：072：快速接近， 推程 80mm。加速度曲线为直线，加速度和惯性力在 0和 72这两个位置时过渡基本平稳，冲击力小，压力角满足要求，可以延长凸轮的使用寿命。速度较大，能满足快速接近粉料的设计要求。72144：慢速压制，推程 40mm。加速度变化曲线和快速接近一样，同为直线，减小了加速度，减小了惯性力。2.远休运动阶段（0.2s0.25s）：9144180：凸轮在远休止阶段，位移不变，速度和加速度都为 0。能满足压制到位后停歇 0.05s 左右的保压时间。3.回程运动阶段（0.25s0.4s）：180288
9、：结合运动周期图可知，此时物料被送走，上冲模回程，由 加速度图像可以看出此阶段运动加速度较小。运动过程平缓，冲击力小。4.近休止阶段（0.4s0.5s）：288360：由周期图可知在这一阶段既要将粉末送到工作台，又要避 免上冲模与推料器的冲突。设计近休止阶段时间为 0.1s，能很好的解决送 料问题，使得整个循环中有将近 0.3s 的加料时间，满足要求。综上所述，该凸轮机构设计合理，可以满足工作需要。（2）顶料杆凸轮设计和运动分析。设计要求：要求能实现往复运动，推出成型压坯距离准确，往复时要求速度快而冲击力小。设计凸轮的推程为 45mm。同上冲模，下冲模凸轮的运动周期为 0.5s。其中近休止时间
10、为0.325s 推程时间为 0.1s，远休为 0.05s，回程时间为 0.025s。即近休止角度234，推程角度为 72，远休止角度为 36，回程角度为 18。因为还要考虑凸轮的速度加速度变化过程和压力角，顶料杆大致位移、速度、时间图像如下图：10一个周期中上冲模大致位移、速度随时间变化的图像运动过程分析：1. 近休止运动阶段（0s0.325s）:0234：根据周期图可知在这一阶段既要将料粒加入到工作台中去，又要避免与上冲模的推程冲突。2. 推程阶段（0.325s0.425s）:234308：这个阶段成型的压坯被推出。3. 远休止阶段（0.425s0.475s）：308344：远休止阶段，凸轮
11、位移不变，速度和加速度均为 0。此时推料器将成型的压坯推出。时间设计合理，满足要求4. 回程阶段：（2.1s3.0s）：344360，下模进入回程阶段，运动过程平缓，冲击小。（1）推料器的设计：设计要求：主要作用是将压制成型的粉料推出，且能实现往复循环运动和间歇运动的要求。因为承载能力要求低，且须实现往复式循环运动，故应采用曲柄滑块机构 。设计选定 LAB=40mm，推料器的行程为 115mm。设计推料器有急回特11性，其极位角为 30。做出机构简图：（如下图所示）图 23：推料器曲柄滑块机构简图曲柄 AB 转动一圈需要的时间是一个周期，即 0.5s。根据与上下模冲配合的时间设计出其位移、速度
12、随时间变化的图像，如下图所示：送粉器位移、速度随时间变化的图像12经计算得出：BC 在 0.7s 时从 B1C1 开始向右运动，0.2s 时运动到 B2C2 处，把成型的压坯推出，经过的角度为 180-30=150；然后从 B2C2 返回到B1C1，经过的角度为 180+30=2100,其中 30为极位夹角。符合设计的要求。1. 由图知 C1 到 C2 为送粉阶段，比返程时间较短。极位夹角为C1.A.C2=30，设 AB=L1=40，BC=L2，A.C1=L2-L1=L2-40，A.C2=L2+L1=L2+40，C1C2=115.由余弦定理得：cos30= (L2-40)2+(L2+40)2-
13、1152/2*(L2+40)*(L2-40)解得 BC=L2=165mm。2. 现对机构进行运动分析：计算得：A.C1=L2-L1=125mm，A.C2=L1+L2=205mm。（2）设计参数公称工作压力 Fg = 20 kN ；工作行程 Sg = 40 mm ；工作行程误差 1% ；生产率 120 件/ 分钟；顶料杆行程 h = 100 mm ；凸模行程 120mm；产品的尺寸 LBH20010050mm粉末材料密度 337.5 10/Kg m转盘驱动力 F=1000N13三 总体设计1 运动方案示意图设计方案 1方案 2142方案比较方案一：采用曲柄滑块机构来实现凸模的往复运动，用不完全齿
14、轮来实现工作转盘的间歇运动，用凸轮实现顶料杆的运动。方案二：采用凸轮实现凸模的往复运动，用槽轮实现工作转盘的间歇转动，顶料杆的运动同上。3.方案确定方案一的曲柄滑块不能实现实际要求的运动轨迹，如停歇、加速、减速等，所以不满足粉末压力成型要求，而凸轮可以很好的满足实际生产的要15求；不完全齿轮虽然结构简单，制造方便，但是运动开始结束时速度有突变，冲击较大，而槽轮没有角速度冲击，相对性能较好，适于中低速机构。由以上分析最终选择方案二。四工作循环图设计由设计要求知凸模工作形成 Sg=40mm，而生产率为 120 件/分钟，故Tp=0.5s。粉末压力成型机各执行机构运动循环图如下：1617Tp=0.5 秒满足生产率的要求五选择电动机凸模的公称工作压力 Fg=20KN，而行程速度由工作循环图知 V=40mm/0.1s=0.4m/s，则 P1=Fg*V=8000w,驱动工作台所需力 F 取 1000N,工作转盘半径取 350mm，则 P2=T=FR =2200w31000 350 100.252则 P=P1+P2=10200w根据运动方案估算电动机应该大于 19200w，故最终选取 Y 系列三相异18步电动机 160M1,同步转速 1500r/s,满载转速 1440r/s,额定功率 11Kw。六总体传动比分
