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1、机械原理课程设计机械原理课程设计报告设计项目：粉末成型机（压片机）学 院：机电学院专 业：机械设计制造及其自动化成 员：李敏杰周旭代斌徐凯 指导老师：曾小慧目录亠、摘 要31、设计题目及任务 42.1 设计题目42.2 设计背景42.3 设计任务4三、 运动方案 53.1 整体运动方案 53.2 动力输入部分63.3 间歇送料部分7四、运动循环图9五、机构尺寸设计245.1 槽轮间歇机构的设计 105.2 凸轮尺寸的设计125.3 送料机构飞轮的设计 17六、运动分析 366.1 双曲柄连杆机构运动分析 366.2 凸轮机构相关运动参数分析45六、 附录18七、 参考文献23#机械原理课程设计
2、一、摘要1.1设计题目：粉末成型机（压片机）1.2摘要：我们设计的粉末成型机主要针对粉末挤压成型、柔软物质加压定型。机械的工作基本过程为：交流异 步电动机提供动力，经过减速器、皮带轮两次减速后 达到需求速度，皮带轮带动沟槽凸轮转动，连杆与凸 轮通过滚子连接，形成往复运动，带动下冲头形成冲 压动作；同时通过齿轮轴、直齿锥齿轮将皮带轮动力 传递到槽轮机构，保证进、退料飞轮实现间歇运动。下冲头与上冲头通过二对齿轮和齿条连接， 形成对称 机构，使上冲头和下冲头实现上冲运动和下冲运动结 合的对冲加压，这种压片机上下冲头同时均等均匀施 压，使颗粒中的空气有充裕的时间逸出模孔， 提供了 片剂密度的均匀性，减
3、少了裂片现象。1.3关键词： 粉末 成型 沟槽凸轮机构 槽轮间歇机构齿轮齿条机构#机械原理课程设计二、设计项目及任务2.1设计题目：片模成型机（压片机）的改良设计2.2设计背景：压片机是将颗粒或者粉末状物料置于模孔内进行冲压的机器。针对国内制药厂家众多、片剂品种繁多、生产规模小等特点，我们设计对称机构使上下冲模同 时均匀冲压，使颗粒中的空气有充裕的时间逸出，提高片剂密度的均匀性，减少裂片现象。随着市场需求的发展，压片机的适用范围越来越广，不再单纯的局限 于中、西药片剂，更广泛的用于压制日常生活用品、保健食品、兽药片剂、化工 片剂：诸如樟脑丸卫生球、洗涤块、农药片剂、压缩饼干等。因此此类压片机市
4、 场前景宽广。2.3设计任务：2.3.1、按各执行件的工艺动作要求拟定运动循环图2.3.2、进行执行机构即压制机构、脱模机构、送粉机构的选型233、机械运动方案的评价和确定，并进行执行机构运动学尺寸计算和必要 的运动分析2.3.4、按选定的电机和执行机构的参数拟定机械传动方案，并进行传动机构尺寸计算2.3.5、画出机械运动方案简图2.3.6、编写设计报告书三、运动方案3.1整体运动方案3.1.1整体运动简图3.1.2机器工作原理1. 减速器与电机相连，进行第一次减速，然后皮带轮与凸轮相连，进行二次 减速，最终得到所需要的转速。2. 利用连杆将凸轮与下冲模相连接，通过设计凸轮的轮廓，以完成下冲模
5、的间歇运动，下冲模与齿条相固连，运用轮系（两个半径相同的齿轮）传递动力, 使上、下冲模的运动状况一样。3. 运用一对锥齿轮改变运动方向，一个锥齿轮固连在主轴上，另一个锥齿轮 与槽轮主动拨盘相固连，从动槽轮与送料转盘相固连，从而使送料机构间 歇运动。4. 主轴同时与凸轮和锥齿轮相固连， 以保证送料机构和冲压机构的运动精确 配合。当凸轮处于“近休止”端时，上下冲模处于静止状态，槽轮运动， 送入粉末原料。凸轮继续运动，靠近“远休止”端，上下冲模相靠近，完 成冲压过程。凸轮处于“远休止”端，达到短时保压要求。凸轮继续运动， 靠近“近休止”端，循环往复，如图所示：3.2动力输入部分如上图所示，1、2为标
6、准直齿轮，3、4为齿条，5、6为皮带轮，7、8为锥 齿轮。齿轮1和齿轮2为完全相同的齿轮，相互啮合，传动比等于 1 ;齿轮1和 齿条3配合，齿轮2和齿条4配合，形成对称机构；皮带轮5接受电机动力后通 过皮带传动皮带轮6;直齿锥齿轮7和直齿锥齿轮8完全相同，直齿锥齿轮分度 圆锥角为S =45直齿轮1、2模数m=2压力角a=20，齿顶高系数ha*=1.0齿条3、4模数m=2压力角a=20，齿顶高系数ha*=1.0齿数z分度圆直径d齿顶咼ha齿顶圆直径da基圆直径db法面齿距pa法面齿厚Snz1、z2387628071.42nnz3、z4402nn其中齿轮z1、z2通过键槽和齿轮轴固定，齿轮轴两端装
7、配轴承固定在机架 上,保证两齿轮轴平行，无摆动现象；齿条装配在固定在机架上的燕尾型导轨里, 保证齿条绝对在竖直方向运动直齿锥齿轮7、8模数m=4压力角a=20，齿顶高系数ha*=1.0齿数z分度圆齿顶高分锥角锥距分度圆齿齿宽直径dhaR厚sBz7、z8187244550.92n17皮带轮小轮半径r仁50mm大轮半径r2=150mm 减速比n=3: 1.动力源选用交流异步电动机，转速n=1500r/min，通过减速比为25: 1的减速器 经过二次减速过程后速度为20r/min，将动力提供给凸轮和槽轮拨杆。3.3间歇送料部分送料部分要求为间歇机构，能将粉料送入冲压模中，间歇时间足够冲模冲压, 冲压
8、结束后能及时将粉料退出机构。方案一、棘轮机构棘轮机构具有结构简单，制造方便，运动可靠，棘轮轴每次转过角度的大小 可以在较大的方位内调节的优点。但是棘轮机构工作时，有较大的冲击和噪音， 而且运动精度较差。不完全齿轮机构结构简单、制造容易、工作可靠，从动轮运动时间和静止时 间可在较大范围内变化。但是从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击， 故一般只用于低速，轻载场合方案三、槽轮机构1盘门一*轮.槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高，但 是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击， 并随着转速的增加或槽轮数的减少而加剧，故不宜用于高速，多用来实现 不需经
9、常调节转位角度的转位运动。 方案确定：选择方案三（槽轮机构）送料机构转速慢，载荷较大，棘轮机构难于保证精度，不完全齿轮用于 轻载场合，综合比较，槽轮机构最合适。四、运动循环图我们设计的循环机构体主要包括沟槽凸轮、齿轮齿条对称机构、槽轮间歇机 构。沟槽凸轮机构为实现冲头往复运动，凸轮运动推程运动部分为上冲头下移和 加压阶段、凸轮远休止端部分为保压阶段、凸轮回程运动部分为上冲头提升阶段； 槽轮间歇机构实现送料筛送料和停止，槽轮转动运动为送料筛送料阶段、槽轮停 止为送料筛停止阶段。#机械原理课程设计#机械原理课程设计运动循环图如下:五、机构尺寸设计5.1、槽轮间歇机构的设计#机械原理课程设计设计一个
10、六转位工作台的槽轮机构，其中心距为L=100mm六孔转位工作台与槽轮机构固连，槽轮的尺寸设计如下：(1) 拨动杆转动半径R和槽轮半径SR=Lsin n /Z=100sin n /6=50S=Lsin n /Z=100sin n /6=86.602(2) 槽轮深度h槽轮的深度h应满足拨杆处于垂直位置时柱销不能碰槽底，根据拨杆转到垂 直位置时的几何关系得到：h (S+RL)+r+a=L(sin n /z+cos -n)/zr+a式中：r拨动杆圆销半径，一般取rR/6; A槽轮槽底与拨销所成的间隙，一般取a=35;h=86.602+50-100+50/6+5=49,935 50(3) 所止弧半径A所
11、止弧半径A的确定，应使得槽轮槽端的最小宽度b=35mn左右，即A=R-r- (35)，A=50-50/6-5=36.667(4) y 一般取槽轮厚度 B=1020mn在这里取B=20mm.槽轮机构的运动系数及运动特性(1) 槽轮机构的运动系数kk=td/ttd 槽轮2的运动时间； t主动拨盘运动一周的总时间；k=td/t=2 a 1/2 n-=(|n2)/2 n =(2rn /z)/2 n =16=1/3(2) 槽轮机构的运动特性设拨盘和槽轮的位置分别用a和书来表示，并规定a和书在进入区为负，在 远销离开区为正。设圆销至槽轮回转中心的距离为rx，如图所示位置时，有：Rsin a =rxsin
12、书 Rcosa +cos 书=L消去rx，并令R/L=入,去倒数可得到：3 2/ 3 仁入（co? ）/（-2 入 cos a + 入 A2）2/ 3 仁入-?sA2 a -21 入 cos a + ?八2）八2由上式知：当拨盘的角速度3 1 一定时，槽轮的角速度和角加速度的变化取 决于槽轮的槽数Z。由图可知，当圆销开始进入和推出径向槽时，由于角加速度有突变，故存在 柔性冲击。当z=6时，角速度突变比较缓和，柔性冲击较小。5.2、凸轮尺寸的设计1 、凸轮结构类型选择;从动杆与凸轮轴垂直，故使用径向凸轮。从动杆以常理使用滚子从动杆， 从 后面凸轮轮廓得到的最好曲率半径为 80mm滚子半径rT选用
13、半径为15mm从动 杆与凸轮接触方式由于传递力较大， 且回程有一定的阻力，采用几何封闭的槽形 凸轮。2 、从动杆运动规律；（1）由于压膜采用镜像式，则下冲模升程只需 60mm（2）根据各种运动规律的适应场合，本次选择中低速重载即余弦加速度运动 规律。3 、凸轮基本尺寸的确定；下图为各种基圆半径下的凸轮的轮廓线：r o 变化范围（20mm-100m）200IItrI10050005010010%0-150-100考虑到使运动尽量稳定，选用r0=8Omm勺基圆#机械原理课程设计#机械原理课程设计4、具体过程；(1)初步设计：凸轮的基圆为 80mn,滚子半径15mm h=60mm 对心摆动滚子推杆盘
14、形几何封闭凸轮机构的理论廓线坐标可表示为：S 0,5 n /9S 5 n,/98 n /9S 8 n/911 n9S 11 n /9,2 n(2)X= ( r0+s) sin S y= (r0+s) cos S 推程：s仁h*(1-cos(pi.*x./X)./2 远休止：s2=h 回程：s3=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2 近休止：s4=0压力角：v=pi*h*2*pi/3.*sin(pi.*x./X)./(2*X)a =arcta n( abs(v/(r0+s)(3) 工作廓线方程：X =xrocos 0 y =-rosin 0 其中 sin 0 (dx/d S /(dx/dS )A2+(dy/d S )t/2T(cos 0-(dy/d S /(dx/dS F2+(dy/d S )八2八(1/2)(4)凸轮轮
