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1、机械原理课程设计自动压片成形机的设计机械原理课程设计 课程题目： 专业： 班级： 姓名： 学号： 任课老师： 日期： 一、 原始数据和设计要求 被压工件的外形是直径40，厚度20的圆形片坯。 冲头压力为15t。 生产率为10片/min。 驱动电动机的转速为970r/min。 各执行机构的运动参数： 1 上冲头行程为90100； 2 下冲头先下沉3，然后上升8，加压后停歇保压，继而上升16后停歇，等料筛将片坯推离冲头后下移21； 3 料筛在模具上方往复振动筛料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，料筛得在台面上右移动4550。 二、 功能分析 根据题目要求，要最终将一定湿度的粉状原料压制成片
2、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： 机械加工 成品 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，本题采用自动加工的方法压制片坯。 三、 功能分解 设计药粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作： 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。 筛料：要求筛子往复振动。 推出片坯：下冲头上升推出成型的片坯。 送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道。 上冲头往复直线运动，最好实行快速返回等特性。 下冲头间歇直线运动。 四、 执行机构方案的选用： 1、 上冲头的运动A：要实现往复直线移动，还有考虑急回特性
3、。因此有以下方案可供选择： a,b图方案所示机构采用转动凸轮推动从动件,当与从动件行程末端相应的凸轮廓线采用同心圆弧廓线时,从动件在行程末端停歇。c图采用曲柄滑块机构，结构简单，尺寸较小，但滑块在行程末端只作瞬间停歇，运动规律不理想。d图形曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构串联可得到较好的运动规律。e图为蜗轮蜗杆运动机构，结构简单、承载能力大，有缓和冲击且能满足较理想的运动规律。故d、e两方案为上冲头的机构比较好。 2、下冲头的运动B：需要较高的承受能力、且需要实现间歇运动，可靠性好。则有以下方案可供选择： 图所示为两个盘形凸轮推动同一个从动件方式，可实现预定的运动规律。图所示为对心直动滚子推杆盘形凸
4、轮机构，结构简单、且能实现间歇运动，满足运动规律。图所示为曲柄导杆滑块机构，可满足较高的承受能力、具有较好的增力效果且能实现间歇运动。故以上三种方案可为下冲头运动的机构。双导杆运动机构，虽然也可作为下冲头的运动实现间歇运动，但构件数目较多、结构相对较上述较复杂，不可采用为宜。 3、送料机构C：主要作用是将坯料送至加工位置，且能实现间歇运动要求，对承载能力要求低。故有以下方案可供采用： 图为凸轮连杆的机构，且获得较大的行程；图为偏置的曲柄滑块机构 ，传动精度高、且制造容易；图为蜗轮蜗杆传动机构，传动平稳。故三图所示机构方案均可达到运动要求，实现间歇运动。 五、传动机构的选择： 功能元件D：带传动
5、结构简单、运转平稳；噪声小、能缓和冲击，要求有过载保护作用，安装维修要求不高、成本低。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蜗轮传动。 功能元件E：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，承载能力大等优点。故选齿轮或蜗轮蜗杆传动较为好。 六、运动方案的确定： 综上所述，机构系统可能运动的方案有N=2*3*3=18种。则压片成形机机构系统的运动方案现可初步确定为以下三个方案。 方案 方案 方案 七、方案评价 机械运动方案的拟定和设计，最终要求通过分析比较以提供最优方案。一个的方案的优劣只有通过系统综合评价来确定。下面有机械选型的评价体系，它可视图的方
6、法来表示。 K E D A C B S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 根据各个评价指标相互关系，建立评价模型为：K=A*B*C*D*E 在式中E=S1+S2，D=S3+S4+S5+S6，A=S7+S8+S9+S10，B=S11+S12+S13+S14，C=S15+S16+S17。 上述表达式A、B、C、D、E，各指标之间采用了乘法原则，面它们之间采用了加法原则。 方案系统中机构的性能、特点、评价。 性能指标 动力性能 具体指标 加速度峰值 噪声 耐磨性 可靠性 评价 带传动 小 小 较好 可靠 齿轮传动 小 小
7、 较好 可靠 六杆机构 较大 较小 较好 可靠 凸轮机构 较小 较大 差 可靠 曲柄滑块机构 较大 一般 一般 可靠 蜗轮蜗杆 小 较小 较好 可靠 经济性 结构紧凑 工作性能 功能 制造难度 误差敏感性 调整方便性 能耗大小 尺寸 重量 结构复杂性 应用范围 可调性 运转精度 承载能力 运动规律 传动精度 较易 敏感 较方便 一般 较大 较轻 简单 较广 较好 较高 大 定速比传动 高 较难 敏感 较方便 一般 较小 较重 一般 广 较差 很高 大 定比转动和移动 高 易 不敏感 方便 一般 较大 较轻 简单 较广 较好 高 较大 定比传动 较高 难 敏感 较麻烦 一般 较小 较重 复杂 较
8、广 较差 较高 较小 任意性差有限精度 较高 易 敏感 较方便 一般 较小 较轻 一般 较广 一般 较高 大 基本上任意 高 较难 敏感 方便 一般 较小 较重 复杂 广 较差 高 大 定比转动和移动 高 上述表示三个机构方案的评价指标体系，评价值及计算结果。则表中所有指标值可分为5个等级：“很好”、“好”、“较好”、“不太好”“不好”，它们的值分别用1，0.75(0.8),0.5, 0.25 ,0 ，如下表所示： 评价指标 方案一 E D S1 S2 S3 S4 S5 S6 A S7 S8 S9 S10 C S11 S12 S13 S14 B S15 S16 S17 075 075 075
9、05 1 0.75 0.5 0.75 0.5 0.75 0.25 0.75 0.5 0.5 0.5 0.5 1 系统工程评价法 方案二 0.75 0.75 0.75 0.5 1 0.75 0.75 0.5 0.5 0.75 0.5 0.5 0.75 0.5 0.75 0.75 0.75 方案三 0.75 1 1 0.75 075 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.5 0.75 0.5 0.75 0.5 075 K值 45 56.9531 853125 由表可知，方案三较方案一及方案二好，所以选用方案三为压片成形机的系统机构图。 八、运动循环图 从上述工艺过程可以看
10、出，由主动件到执行有三支机构系统顺序动作；画出运动传递框图如下： 从整个机器的角度上看，它是一种时序式组合机构系统，所以要拟定运动循环图，应以主动件的转角为横坐标，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停歇。下冲头即下沉3mm。下冲头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处，待上冲头到达台面下3mm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8mm，然后两冲头停歇保压，保压时间约0.6s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向上移动到
11、台面平齐，顶出成形片坯。下冲头停歇待卸片坯时；料筛已推进到形腔上方推卸片坯。然后，下冲头下移21mm的同时，料筛振动使筛中粉料筛入形腔而进入下一个循环。 位移上冲头下冲头料筛九、执行机构的计算 图中字母所指含义：A：下冲头 B：上冲头 C：对心直动滚子盘形凸轮机构 D：曲柄滑块机构 E：曲柄滑块机构 F：蜗杆蜗轮机构 G：蜗轮蜗杆机构 H：料筛 I圆锥齿轮 J：圆锥齿轮 K、L ：传动齿轮 M：传动齿轮 N：传动蜗杆 Y：电动机带传动 执行机构的尺寸计算 机械系统的循环时间：T= 60s/10= 6s ； 由驱动电动机的转速为n=970r/min和生产率为10件/min,则机械系统的总速比为I
12、=n/Q= 970/10 =97 ； 为方便计算，以下压力角和模数均为标准值，= 200 ，m=5； 第一级皮带减速：I=5 Z1=17 Z2=85； 第二级皮带减速：I=19.4 Z1=17 Z2=330； 已知由图可知：n1=n1=n1”=10 r/min ; n4=n6=10 r/min ; 取蜗杆齿数Z3=Z5= 4，则查表可知：d=50 mm =214805 Z4=Z6=53 则n5=n5=n6z6/z5=132.5 r/min ;n3=n3=n4z4/z3=132.5 r/min ; 取Z5=20,Z3=17,Z2=30 则：z1=n5z5/ n1=265mm d=mz=1325m
13、m 3=arctan(17/30)=29.5 2=90-29.5=60.5; n2= n2=n3z3/z2=75 r/min 取Z2=16 则：Z1=n2z2/n1=200 1=arctan(16/200)=4.56 2=90-4.56=85.44 十、药料压片成形机动作说明 各级传动都为齿轮或蜗轮蜗杆传动，传动精度高，运动可靠。上冲头同曲柄滑块机构带动，运动精度高，移动料筛H至下冲头的型腔上方等待装料，并将上一循环已成型的片坯推出；然后料筛振动，将药料筛入型腔。下冲头下沉一定深度，以防止上冲头向下压制时将药料扑出；继而上冲头向下。下冲头向下加压，并在一定时间内保持一定的的压力；最后上冲头快速
14、退出，下冲头随着将成型的片坯推出型腔；这样就完成了一个循环周期。由于要求第分钟制成成品10件，则规定C、D、E 转速同步，且转速均为10 r/min。 十一、凸轮轮廓线的计算 凸轮基圆的确定 在实了设计中规定了凸轮机构压力角的许用值，对于直动从动件通常取=3038。由于机械系统要求下冲头的承载能力较大，且欲系统结构紧凑，因而凸轮机构在运动的某一个位置出现的最大压力角max的前提下，基圆半径尽可能小。由于下冲头为对心直动滚子推杆盘形凸轮机构。 由：=arctands/d-e/s+s0 S=24mm 解之得：r033mm 85mm. 取基圆半径r0=40mm,则凸轮机构最大压力角为max=32。 由于凸轮廓线min15mm,则取凸轮机构的最小曲率半径为min=10mm。 滚子半径的确定rT 由于滚子半径rT必须小于理认轮廓线外凸部分的最小曲率半径min ，因此取rT=0.8min=8mm ()从动件的运动规律 为避免产生振动和冲击，且要求传动较平稳，则取从动件在推程以简谐运动规律上升，行程为H=24 mm；回程以等加速等减速成运动规律返回。 从动件位移线图及凸轮轮廓线如下 位移十二、参考文献 1：郑文纬 吴克坚主编。机械原理.第七版：东南大学机械学学科组：高等教育出版社，
