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1、编号： 机械设计课程设计说明书题 目： 黑药膏自动生产线 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 2011年 1 月19日前言随着时代的发展，我们渐渐进入了科技时代，人们的生活节奏也也越来越快。人们大部分时都是坐在电脑前面劳作，开车等，由此引起的腰间盘突出，骨质增生颈椎病等症。黑药膏是祖国传统的外用膏药，便携，见效快，对骨质增生颈椎病、腰椎间盘突出、老年退行性膝关节炎、椎管狭窄和跌打损伤等关节病进行穴位贴敷治疗，平均用药6天的总有效率达97.7，对顽固性骨科疾病治疗时间大大缩短，患者用药24小时内明显见效，部分患者贴敷一晚上可使
2、疼痛减轻。所以黑药膏越来越得到人们的青睐。但传统膏剂的制备方法存在一个非常严重的高温破坏中药有效成份的问题，既降低了疗效，又浪费了药材。我们经过思考，我们把装料箱做成恒温箱，保持膏药的熔融膏状，使之易于落料成型；并且落料的量经过严格计算，节约了药材降低成本。整个生产线可以实现从取料落料、充填成型、包装的全过程的自动化，速度快，精度准确，无需调节走空，一部到位，省时省成本，既提高产量又省人工。我们的黑药膏生产线分成落料装置、冲压成型装置、包装、剪断、传带运送四个基本装置组成。落料采用定量泵定量法，将一定量的药膏通过针活塞的运动作用进入落料管；成型包装则利用针凸轮的运动轨迹特征，配合传带传输药膏的
3、速度制作凸轮机构，用冲压方法使之成型；再有上层胶布下压包装；最后剪断；传送带传送整个过程。目 录第一章31产品功能的的设计要求32黑药膏自动生产的机构设计22.1机构转化功能图22.2机构的方案构思与评定、选择43机构尺寸的设计过程与计算73.1传送带压轮的设计93.2冲压曲柄滑块的设计103.3凸轮轮廓曲线的确定113.4凸轮的回转体平衡设计144各机构的动态运动分析154.1曲柄滑块的运动仿真信息154.2凸轮的运动仿真分析如图：16第二章18一、电动机的选择18二、传动装置的总传动比及其分配20三、计算传动装置的运动和动力参数20四、传动零件的设计及计算221、带传动的设计222、齿轮传
4、动的设计263、轴的设计294、键的设计335、轴承的设计34第一章1产品功能的的设计要求黑药膏自动生产线具有：自动化程度高、结构紧凑、占地少、投资省、节能、运行可靠，成品破碎率低，降低成本，设备维护费用低，改善操作环境等优势，特别是挤出量的控制，提高了生产效率和药膏的充分利用以及每一块药膏的含量误差要在5%以内，生产时不损害药膏的药效。2黑药膏自动生产的机构设计为了实现该生产线的自动化程度，我们从生产的来料开始设计，用传送带把加热的显黏稠状的药膏送首先送到冲压机构成形，然后再送到剪断机构出成品。具体的机构框图如图所示：步进传送带机构下料机构冲压机构剪断机构构黑药膏的自动生产线2.1机构转化功
5、能图由所需的机构我们设计出机构的功能元图，以便为后面的设计提供思路。由该机构功能元图，我们在设计时联想到常见的一些功能元机构，如下图所示：表1-1传动原理推拉传动原理 机构 功能连杆机构凸轮机构螺旋，斜面机构传动原理啮合传动原理摩擦传动原理流体传动原理 机构功能齿轮机构摩擦轮机构流体机构 2.2机构的方案构思与评定、选择从上面对机构功能元图和常见的一些机构，通过排列组合，我们可以得到许多方案，在众多方案之中我们选定了两组方案进行讨论：方案一：图1-11药膏底布 2油纸 3料槽方案二：图1-2以下是对方案一、二的设计讨论：相同点：由于整条生产线相对较长，所以在各各机构之间都采用同步带传动，这样不
6、可以实现远距离的传动，同时还可以起缓冲机构的冲击作用。传送带都是直接采用黑药膏的基料-布为传送体，这是由于这种布料有一定的韧性，能够满足传送的要求。传送带都是采用槽轮式间歇机构实现间歇传动。在下料机构中方案一、二都是采是定量泵定量的方法去下料。不同点：在下料机构中定量泵定量的机构不一样。方案一是用两个曲柄滑块机构的相互配合实现，而方案二是用两个凸轮推杆机构来实现。冲压和剪断的机构不一样。方案一是用典型的六杆冲压机构，而方案二是用两个曲柄滑块机构。在剪断机构中方案二增加了一对齿轮和槽轮机构。对方案一、二优缺点评定：在下料机构中方案二用两个凸轮相互协调控制下料，根据凸轮的特点，我们只要简单地改变凸
7、轮的轮廓曲线就可以改变下料量，而且下料比方案一的精度要高，但由于加工凸轮不易，所以制造成本相对会变高。在冲压和剪断机构中，方案一用了六杆的冲压增力机构，这种机构机械增益大，能获得良好的力学性能。但由于增多了杆件，成本会高，同时机械尺寸相对较大，机械显得大而笨重。在剪断机构中，方案二用了槽轮和齿轮，使得剪断具有间歇运动。同时齿轮之间的传动比大，能使小齿轮获得较高的速度，这有利于在剪断时增大剪力，防止剪切不完全，有连布丝的现象。在传送运布带的两个压轮中，方案二采用上下用两对齿轮联接起来，使得上下两个压轮都具动力，这对传送布料有利。最终方案的确定，我们作了综合考虑选择方案二来设计。步进传送带机构下料
8、机构冲压机构剪断机构构采用槽轮机构，将拨盘的连续转动机构变为间歇转动，从而带动布料。用定量泵定量原理，运用两个凸轮同时控制物料的进出，只需改变凸轮的轮廓就可以改进物料的进出量。用曲柄滑块机构，将轴的转动转变为滑块的往复运动。黑药膏的自动生产线用槽轮间歇机构，以大凸轮带动小凸轮，增大传动比，小齿轮再串联曲柄滑块，从而实现剪断刀的间歇与快速剪切功能。3机构尺寸的设计过程与计算为了设计好合格的黑药膏尺寸，我们作了简单的模拟生产的整过程，如图所示：从市场上购买的黑药膏 最终我们确定了机构的运动循环图，上面标明了我们在主轴转过多少角度时各个机构的运动情况，这是我们后续设计的依据。只有根据这个循环图，设计
9、出来的各个机构才能协调地工作。图1-33.1传送带压轮的设计对压轮来说，最重要的是设计它的直径有多大？这就要根据我们的黑药膏的直径来确定。因为传送带是采用间歇运动的，它的运动时间我们设计为主轴回转周期的1/4，这也就是说我们的压轮转过1/4时就要传过一个黑药膏的直径，为了冲压和剪断时方便，我们在直径的大小再给多点余量，由于药膏的直径为90mm,所以我们设计每进100mm就传送一个产品。由些可得压轮半径 C=2R 1/4*C100得 R64mm3.2冲压曲柄滑块的设计CBA为了使制造和安装方便，我们设计是对心的曲柄滑块机构，同时满足上述工作循环图，我们设计曲柄滑块最大的行程为50mm，根据曲柄滑
10、块知识，我们可知曲柄长度为50/225mm.。我们知道，对心的曲柄滑块机构的最小传动角出现在曲柄AB 与机架垂直的位置。为了最小传动角大于30度。则 得我们取mm。3.3凸轮轮廓曲线的确定凸轮轮廓曲线对下料的精度极其重要，如何设计下料量，如何画出廓线是本次设计的要点与难点。对凸轮行程h的确定由我们对下料药膏的量为2714mm,那么根据得图1-4运动规律最大速度最大加速度最大跃度适用场合等速运动1.00低带轻载等加速等减速2.004.00中速轻载余弦加速度1.574.93中速重载正弦加速度2.006.2839.5中高速轻载五次多项式1.885.7760.0高速中载由表可知正弦加速度规律曲线是无刚
11、性也无柔性冲击，所以我们选正弦加速度曲线，再根据运动循环图得 再在三维软件UG NX 中编写好参数，直接建模即得凸轮的轮廓，如图所示：图1-5当在最大压力角满足的情况下我们改变凸轮半径进行曲率分析得到的结果如上图所示，第一个比第二个凸轮曲率连续得好，运动时更平稳，所以我们选择第一个凸轮。3.4凸轮的回转体平衡设计如右图所示，凸轮所具有的偏心质量是m，它的回转半径为 r ,方向如图所示，转子角速度为w, 则它的偏心质量所产生的离心惯性力为： Fi=miw2ri i=1为了平衡这离心惯性力，可在转子上加一平衡质量mb，使其产生的离心惯性力Fb与偏心质量的离心惯性力F平衡。所以静平衡的条件是： F=
12、Fi+Fb=0 (6-2)设平衡质量mb的矢径为rb,则(6-2)可化为 m r +mbrb=0平衡质径积mbrb的大小和方位，由Fx=0Fy=0有 (mbrb)x= - miricosi (mbrb)y= - mirisini则平衡质径积得大小为 mbrb= (mbrb)2x+(mbrb)2y 初始设计建模过程：在UG 中可以查到质心的位置及其它相关信息因为m=0.281kg r=12.58mm =0 为平衡凸轮可以在rb=20mm处减去质量mbmb=0.1767kg已知，凸轮厚度为10mm, 钢的密度为=7.8103kg/m3则挖空的半径R为R=（mb/10）=28.86mm4各机构的动态运动分析4.1曲柄滑块的运动仿真信息4.2凸轮的运动仿真分析如图：第二章一、电动机的选择设计计算及说明结果1 电动机功率的选择本机器主要包括三大块功能：牵引机构、冲压截断机构、下料机构，所以计算功率时分三大块来
