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1、 目錄 1. 任務(wù)分析 ………………………………………………………………………2 1.1 總功能分析 ………………………………………………………………2 1.2 總功能分解 ………………………………………………………………2 2.驅(qū)動裝置的選擇 ………………………………………………………………3 2.1 常用電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特征 …………………………………………………3 2.2 選定電動機(jī)的容量 ………………………………………………………3 3. 選取設(shè)計方案 …………………………………………………………………3 3.1 方案的選取 …………

2、……………………………………………………3 3.2 機(jī)構(gòu)的選取 ………………………………………………………………4 3.2.1上沖頭機(jī)構(gòu) …………………………………………………………4 3.2.2下沖頭機(jī)構(gòu) …………………………………………………………4 3.2.3送料機(jī)構(gòu) …………………………………………………………4 4. 運(yùn)動方案的確定…………………………………………………………………6 4.1 方案的比較 ………………………………………………………………6 4.2 方案的評價 …………………………………………………………

3、……8 5. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖……………………………………………………………8 5.1執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式 ……………………………………………………8 5.2擬訂運(yùn)動循環(huán)圖 …………………………………………………………10 6. 主要尺寸設(shè)計 …………………………………………………………………10 6.1 齒輪的計算 …………………………………………………………11 6.2 凸輪輪廓的確定 …………………………………………………………11 6.2.1 下沖頭凸輪輪廓的確定 ……………………………………………11

4、 6.2.2 料篩凸輪輪廓的確定 ………………………………………………12 7.課程設(shè)計小結(jié)……………………………………………………………………14 8.參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………14 1.任務(wù)分析 1.1 總功能分析 根據(jù)題目要求，要最終將干粉壓制成片坯。若要求獲得質(zhì)量較好的成品，可采用諸多方法。下面采用黑箱法進(jìn)行分析： 機(jī)械加工 能量 成品 料 粉 由黑箱法分析可得到：為了達(dá)到

5、高效、方便的目的，采用機(jī)械自動加工的方法比較好，因此，本題采用了自動加工的方法壓制片坯。 1.2總功能分解 設(shè)計干粉壓片機(jī)，其總功能可以分解成以下幾個工藝動作： 1) 送料機(jī)構(gòu)：為間歇直線運(yùn)動,這一動作可以通過凸輪上升段完成 2) 篩料：要求篩子往復(fù)運(yùn)動放料 3) 推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯 4) 送成品：通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道 5) 上沖頭往復(fù)直線運(yùn)動，最好實行快速返回等特性 6) 下沖頭間歇直線運(yùn)動 得如下樹狀功能圖： 2. 驅(qū)動裝置的選擇 選擇電機(jī)類型：電動機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動和動力的來源，其種類很多，有電動

6、機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)、夜動機(jī)等。電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制方便、維護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)均采用電動機(jī)驅(qū)動。 2.1 常用電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特征 （1）Y系列三相異步電動機(jī) 該系列點擊能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機(jī)內(nèi)部，它是我國近年來研制成功的電動機(jī)。 （2）電磁調(diào)速三相異步電動機(jī) 有組合式和整體式兩種機(jī)構(gòu)，這兩種調(diào)速電動機(jī)為防護(hù)式，空氣自冷，臥式安裝，且無碳刷，集電環(huán)等滑動接觸部件。 2.2 選定電動機(jī)的容量 電動機(jī)的容量選得合適與否，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時，電動機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或

7、使用電動機(jī)因長期的過載而過早損壞；容量過大則電動機(jī)的價格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運(yùn)行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。 　 根據(jù)工藝參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)我們選擇方案Ｃ，電動機(jī)轉(zhuǎn)速９７０ｒ／ｍｉｎ 3．選取設(shè)計方案 3.1方案的選取 根據(jù)題目要求選取方案C進(jìn)行課程設(shè)計。 在這個設(shè)計中，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為970r/min,生產(chǎn)效率為20片/min，成品尺寸為40×20（mm,mm）,40mm為成品的直徑。沖頭壓力為150kN,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)為0.05，沖頭質(zhì)量為9kg,桿的質(zhì)量為m=3kg. 因此，由生產(chǎn)效率和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以得知，設(shè)計的工藝動作周期

8、為3秒。 3.2機(jī)構(gòu)的選取 3.2.1上沖頭機(jī)構(gòu)： 要求：① 要實現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動，并且要有急回特性。有以下方案可供選擇： a 方案中采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸較小，但滑塊在行程末端只做瞬間停歇，保壓效果不佳，運(yùn)動規(guī)律不理想。 b 方案中采用轉(zhuǎn)動凸輪推動滾子從動件，當(dāng)滾子與凸輪廓線接觸部分為同心圓弧是，從動件在行程末端停歇。 c 方案中采用肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)，它是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串接而成，可得到較好的運(yùn)動規(guī)律，且有增力加壓效果 d 方案中為渦輪蝸桿傳動，

9、結(jié)構(gòu)簡單，承載能力大，有緩和沖擊且能滿足較理想的運(yùn)動規(guī)律。 由以上分析可知c、d 方案為上沖頭的機(jī)構(gòu)較好 3.2.2下沖頭機(jī)構(gòu)： 要求：①較高的承受能力 ②要實現(xiàn)間歇運(yùn)動 ③可靠性要好 有以下方案可供選擇： a 方案中由兩個盤形凸輪交替驅(qū)動滾子從動件，以實現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，可能會有小的沖擊，且凸輪輪廓曲線的設(shè)計過程較為復(fù)雜 b 方案中為對心直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)要求的運(yùn)動規(guī)律，由于間歇運(yùn)動較多，故凸輪輪廓曲線會比較復(fù)雜 以上兩種方案均可作為下沖頭的機(jī)構(gòu) 3.2.3送料機(jī)構(gòu)：

10、 a方案中為凸輪與連桿組合的機(jī)構(gòu)，可獲得較大的行程 b 方案中為圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，但圓柱凸輪加工復(fù)雜 c 方案中為偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，易制造 d 方案中為渦輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，傳動比較平穩(wěn) 方案a、c、d較好 4.運(yùn)動方案的確定 4.1 方案的比較 由以上分析可知，機(jī)構(gòu)可能的運(yùn)動方案有N= 2*2*3 = 12 種 ?，F(xiàn)初步確定其中較好的三個方案如下： 方案一： 方案二： 方案三： 4.2方案的評價： 運(yùn)動精確性：方案一、二、三中的凸輪

11、設(shè)計、齒輪設(shè)計和曲柄設(shè)計都是按照生產(chǎn)率20片／min來設(shè)計，因此其轉(zhuǎn)動速度均為20r／min 運(yùn)動平穩(wěn)性:由于各方案中凸輪的尺寸較小，且工作速度不快，因此傳動比較平穩(wěn)。而方案二、三是以軸桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)作為上沖頭機(jī)構(gòu)，可滿足較大的壓力；而方案一采用的是錐齒輪傳動與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為上沖頭機(jī)構(gòu) ，提供壓力時有可能造成運(yùn)動不平穩(wěn)。方案一、三送料均采用擺動從動件盤形凸輪——搖桿滑塊機(jī)構(gòu)，凸輪的壓力角小。 結(jié)構(gòu)緊湊性：三個方案均通過一個電動機(jī)實現(xiàn)送料、成形、分料工藝動作，且外形尺寸比較合理，機(jī)構(gòu)較為緊湊。 經(jīng)濟(jì)性：方案一、三主要通過V帶連接，價格比較適中；而方案二中錐齒輪較多，造價較高。 綜合以

12、上分析：三個方案均可滿足要求，但方案三優(yōu)點較多，在此選用方案三進(jìn)行最后的機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計。 5 .執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖 5.1執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式 顯然該壓片機(jī)應(yīng)有三套機(jī)械傳動系統(tǒng)所組成，即實現(xiàn)上沖頭運(yùn)動的加壓傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)下沖頭運(yùn)動的輔助加壓傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)料篩運(yùn)動的上、下料傳動系統(tǒng)。這三套傳動系統(tǒng)中的上沖頭、下沖頭、料篩即為三個執(zhí)行構(gòu)件，它們的運(yùn)動特性分別為： a)上沖頭完成往復(fù)(鉛垂上下)直移運(yùn)動，在下移至終點后有短時間停歇(起保壓作用)。又因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭的行程約為9 0~100mm。沖頭還受有較大的力。若機(jī)構(gòu)主動件一轉(zhuǎn)(2π)完成一個運(yùn)動循環(huán)，則上沖頭位

13、移線圖的形狀大致如圖a所示。 b) 下沖頭也作上下直移運(yùn)動，其運(yùn)動規(guī)律較復(fù)雜，自初始位置過一段時間后先下沉3 mm，然后上升8mm加壓，后停歇保壓，繼而上升1 6mm將成形片坯頂至與平臺平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后再下移2 1 mm到待裝料的初始位置。沖頭也受有較大的力。其位移線圖大致如圖b所示。 c) 料篩作水平直移運(yùn)動，其運(yùn)動規(guī)律也較復(fù)雜。待坯料成形并被推出型腔后，料篩再在臺面上右移4 5~5 0mm，推開成形片坯。可看出料篩受力不大。其位移線圖大致如圖c所示。 5.2擬訂運(yùn)動循環(huán)圖

14、擬定運(yùn)動循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位，以利于設(shè)計、裝配和調(diào)試。根據(jù)上述工藝動作順序可以擬定出表示三套傳動系統(tǒng)中三個執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動循環(huán)協(xié)調(diào)配合關(guān)系的運(yùn)動循環(huán)圖。由于上沖頭所在的系統(tǒng)為主傳動系統(tǒng)，其原動件每一轉(zhuǎn)便完成一個運(yùn)動循環(huán)，所以擬定運(yùn)動循環(huán)圖時，以該原動件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)(0°~3 6 0°)，以各執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫出位移曲線(運(yùn)動循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運(yùn)動的起始位置，而不必準(zhǔn)確表示其運(yùn)動規(guī)律，故圖上位移曲線均由直線段組成)。 6.主要尺寸設(shè)計 6.1 齒輪的計算 根據(jù)選定的驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=970r／mi

15、n和生產(chǎn)率20片／min，它的機(jī)械傳動系統(tǒng)的總速比為：I=970／20=48.5 ，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 以下壓力角和模數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值α=20 , m = 5 第一級齒輪減速=2.425 =29 =70 取蝸桿齒數(shù)=2 渦輪齒數(shù)=40 總傳動比為 i=70×40÷29÷2≈48.5 6.2 凸輪輪廓的確定 凸輪機(jī)構(gòu)的最大的優(yōu)點是：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊。 6.2.1 下沖頭凸輪輪廓的確定 選取適當(dāng)?shù)谋壤?，取為半徑作圓；選取凸輪的基圓半徑ro= mm,偏心距e=0mm，凸輪

16、以等角速度沿逆時針方向回轉(zhuǎn)，推桿的運(yùn)動規(guī)律如圖 所示。 先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn)，此時凸輪靜止不動，而推桿繞凸輪順時針轉(zhuǎn)動。按順時針方向先量出推程運(yùn)動角，再按一定的分度值（凸輪精度要求高時，分度值取小些，反之可以取小些）將此運(yùn)動角分成若干等份并依據(jù)推桿的運(yùn)動規(guī)律算出各分點時推桿的位移值S。 表3.1 下沖頭推桿的運(yùn)動規(guī)律 序號 凸輪轉(zhuǎn)動角度 推桿運(yùn)動規(guī)律 1 2 3 4 5 6 7 8 9 根據(jù)以上位移曲線結(jié)合反轉(zhuǎn)法得出凸輪的輪廓曲線

17、如下： 6.2.2 料篩凸輪輪廓的確定 以上為傳動方案圖局部，如圖，使圖中θ=90度，L1=L2=50mm 則有ψ=90o-arccos（S／2L1）,兩邊同時取正弦，得sinψ=S／100 其中S為料篩的位移，設(shè) 為凸輪的轉(zhuǎn)角，而 的關(guān)系如下圖： 再根據(jù)sinψ=S／100將上圖轉(zhuǎn)化為 繼而根據(jù)擺動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計方法做出凸輪的輪廓曲線如下圖： 7. 課程設(shè)計小結(jié) 通過這次機(jī)械原理課程設(shè)計，提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論的能力，培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動

18、實際問題的能力，并使所學(xué)知識得到進(jìn)一步鞏固、深化和擴(kuò)展。掌握了一些常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)或簡單機(jī)器的設(shè)計方法和過程。 這次機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計歷時了一個多星期，時間上雖有些緊張，做設(shè)計的時候有些東西也是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣。但這樣的安排可以讓我們利用一整段時間鞏固和學(xué)習(xí)新的知識，把所學(xué)運(yùn)用到實際設(shè)計當(dāng)中。在所學(xué)理論知識的基礎(chǔ)上也充分的發(fā)揮了創(chuàng)造性。各類資料的查詢也熟練了很多。 在實際的設(shè)計過程中，我們也遇到了許多的困難，不過經(jīng)過我們大家的團(tuán)結(jié)努力，一點點克服了困難，最終作出了成品，我們還是很高興的。 8. 參考文獻(xiàn) [1] 彭文生、李志明、黃華梁主編。機(jī)械設(shè)計（第二

19、版）；高等教育出版社，2008.11 [2] 孫恒、陳作模、葛文杰主編。機(jī)械原理（第七版）；高等教育出版社，2006 [3] 機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書；高等教育出版社，2005 [4] 石永剛，徐振華編著。凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計。上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1995 [5] 龔港義主編。機(jī)械課程設(shè)計指導(dǎo)書。北京：高等教育出版社，1990 本科生課程設(shè)計成績評定表 姓 名 性 別 專業(yè)、班級 課程設(shè)計題目： 課程設(shè)計答辯或質(zhì)疑記錄： 成績評定依據(jù)： 最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定） 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 15 第 頁 共15頁