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機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目：壓片成形機(jī) 學(xué)院：汽車與交通學(xué)院 班級(jí)：車輛102 姓名：xxx 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師：韋丹柯 目錄 1.設(shè)計(jì)題目 …………………………… 1 2.工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 ………… 3 3.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 ………… 4 4.功能分解及機(jī)構(gòu)選用………………… 5 5.重要機(jī)構(gòu)方案評(píng)估及數(shù)據(jù) …………………10 6.總設(shè)計(jì)方案圖及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算……13 7.心得體會(huì)……………………………… 15 8.參考書目………………………………15 1.設(shè)計(jì)題目：壓片成形機(jī) 設(shè)計(jì)自動(dòng)壓片成形機(jī)，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形位置，經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機(jī)器的整個(gè)工作過(guò)程（送料、壓形、脫離）均自動(dòng)完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。 2. 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程 1. 干粉料均勻篩入圓筒形型腔。 2. 下沖頭下沉3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔是粉料撲出。 3. 上、下沖頭同時(shí)加壓，并保持一段時(shí)間。 4. 上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯。 下沖頭 上沖頭 片坯 下沖頭 5. 料篩推出片坯。 其工藝動(dòng)作的分解如圖1、2、3、4 料篩 型腔 下沖頭 粉料 21 3 5 下沖頭 上沖頭 8 3 .設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1、.壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/（r/min）：1450； 生產(chǎn)率/(片/min)：10； 沖頭壓力/N：150 000； 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)/δ：0.10； 2、上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計(jì)要求： 1).上沖頭完成往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)（鉛錘上下），下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為 0.4 秒左右。因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程為 90 ～ 100mm 。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能（如圖 1.2a ）。 （2).下沖頭先下沉 3mm ，然后上升 8mm ，加壓后停歇保壓，繼而上升 16mm ，將成型片坯頂?shù)脚c臺(tái)面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移 21mm ，到待料位置（如圖 1.2b ）。 （3).料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺(tái)面上右移約 85~90mm ，推卸片坯(如圖1.2c) φ φ φ 圖1.2 4．功能分解及機(jī)構(gòu)選用 該干粉壓片機(jī)通過(guò)一定的機(jī)械能把原料（干粉）壓制成成品，其功能分解如下圖 設(shè)計(jì)干粉壓片機(jī)，其總功能可以分解成以下幾個(gè)工藝動(dòng)作： (1) 送料機(jī)構(gòu)：為間歇直線運(yùn)動(dòng) , 這一動(dòng)作可以通過(guò)凸輪完成 (2) 篩料：要求篩子往復(fù)震動(dòng)，這一動(dòng)作可以通過(guò)凸輪完成 (3) 推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯 (4) 送成品：通過(guò)凸輪推動(dòng)篩子來(lái)將成型的片坯擠到滑道 (5) 上沖頭往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，最好實(shí)行快速返回等特性。 (6) 下沖頭間歇直線運(yùn)動(dòng)，這一動(dòng)作可以通過(guò)凸輪完成。 五．重要機(jī)構(gòu)方案評(píng)估及數(shù)據(jù) （1）上沖頭機(jī)構(gòu)方案選用： 方案一： 方案一為一凸輪機(jī)構(gòu)，能很好的實(shí)現(xiàn)所需要的運(yùn)動(dòng)變化，機(jī)構(gòu)由一個(gè)凸輪為原動(dòng)件帶動(dòng)從動(dòng)件做上下移動(dòng)，應(yīng)用范圍較廣可調(diào)性高運(yùn)轉(zhuǎn)精度大，可完成工作需要。自由度：S=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1 由于上沖頭總行程為100cm，使用凸輪機(jī)構(gòu)會(huì)使凸輪的曲率半徑變大，滾子與凸輪的壓力角變大，容易磨損構(gòu)件，基圓大小很難確定，設(shè)計(jì)難度高，也不容易生產(chǎn)加工，沖頭下壓力不足，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，所以方案一雖可行但不適用于上沖頭的設(shè)計(jì)使用，暫不選。 方案二： 方案二為一曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，由曲柄為主動(dòng)件帶動(dòng)搖桿搖動(dòng)以及滑塊上下運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用范圍廣可調(diào)性高運(yùn)轉(zhuǎn)精度較高計(jì)算自由度： S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1 可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)需要。具有很好的傳動(dòng)性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好，工業(yè)制造較為簡(jiǎn)單，維修跟換方便，可大批量制造生產(chǎn)，暫為最佳選擇。 綜上所述，在兩個(gè)方案中，方案二為最佳方案。 設(shè)定方案二中的各桿長(zhǎng)度 設(shè)定搖桿長(zhǎng)度 選取λ=1.5 代入公式 ： r≤ 得r≤657㎜ ∴選取r=500㎜; ∴L =r×λ=500×1.5=750㎜;即A=500mm，B=750mm 由下圖計(jì)算可知滑塊行程h=1250-1153.7933≈96mm，此時(shí)A桿轉(zhuǎn)過(guò)28°，即A桿右極限轉(zhuǎn)角為28°，滿足擺角小于60°的要求。 又因設(shè)計(jì)要求中上下沖頭需要有保壓時(shí)間為0.4s，推算桿A左極限位置到垂直位置角度為2°。計(jì)算形成速比系數(shù)K=180+62/180-62=2.05 具有急回特性。 通過(guò)圖解法可以求出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄與連桿的長(zhǎng)度，如下圖： 如圖所示，AB為搖桿，BC為連桿，ED為曲柄； 因?yàn)镃OS28=AB/AF+FE Tan28°=(BC+CE)/AB BC=EF+EC AB=AF=500mm ∴BC=146.2㎜ ED=79.9㎜ AE=566.3mm 檢驗(yàn)曲柄存在條件 ED=79.9mm，BC=146.2mm, AF=500mm, AE(機(jī)架)=566.3mm 滿足桿長(zhǎng)之和定理，即AD+AB≤CD+BC,確保了曲柄的存在。 綜上所述 上沖頭肘桿機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)如下： 曲柄 79.9㎜ 曲柄連桿 146.2㎜ 搖桿 500㎜ 滑塊連桿D 750 ㎜ （2）下沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 用凸輪驅(qū)動(dòng)下沖頭 設(shè)計(jì)凸輪參數(shù)： 基圓半徑r。=40mm, 偏距e=0 ,滾子半徑r=10mm ，推桿行程h=21mm 最大壓力角為28.7891°，小于許用壓力角30°。 滿足要求的其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為： 序號(hào) 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 0～100° 靜止不動(dòng) 2 100°～120° 下沉3mm 3 120°～130° 近休止 4 130°～160° 上升8mm 5 160°～190° 保壓0.4s后靜止0.1s 6 190°～250° 上升16mm 7 250°～300° 遠(yuǎn)休止 8 300°～360° 下降21mm （3）送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 用凸輪驅(qū)動(dòng)直桿使料篩進(jìn)行送料和推片的運(yùn)動(dòng) 凸輪設(shè)計(jì)參數(shù)： 基圓半徑r。=110mm, 偏距e=0 ,滾子半徑r=10mm ，推桿行程h=90mm 最大壓力角為28.6372°，小于許用壓力角30°。 序號(hào) 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 0～30° 停在最大行程進(jìn)行送料 2 30°～110° 退回到近休止處 3 110°～260° 近休止 4 260°～360° 推片 6、總設(shè)計(jì)方案圖及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算 不選用該方案的原因：1、用到蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，齒輪配置不方便。 2、上沖頭不易實(shí)現(xiàn)保壓作用。3、送料機(jī)構(gòu)僅用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，難以實(shí)現(xiàn)送料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。4、方案中的三個(gè)重要機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速難以實(shí)現(xiàn)同速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而不方便配置三者的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的生產(chǎn)。 下圖為方案二，即最終選用方案： 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算 根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n=1250r/min 和生產(chǎn)率為 10件/min，它的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為： I=1250/10=145 為方便配合各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，總方案中的除皮帶輪6以外的其他皮帶輪的轉(zhuǎn)速均設(shè)定為10r/min，其中皮帶輪6的轉(zhuǎn)速為30.2 r/min. 行星輪系的齒輪設(shè)計(jì)如下： 各齒輪壓力角和模數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值：α=20 m=1 h*a=1 Z1=20 Z2=100 Z3=220 Z4=20 Z5=80 在行星輪系中：i1H=1- iH13=1+z3/z1=12 即 i1H= n1/nH=12 計(jì)算齒輪1和2的重合度： r1=mz1/2=1×20/2=10 mm r2=mz2/2=1×100/2=50 mm rb1=r1 cosα=9.4 0mm rb2=r2 cosα=46.98 mm ra1=r1+m h*a=1=10+1×1=11 mm ra2=r2+m h*a=1=50+1×1=51 mm αa1=arccos（rb1/ra1）=31.3o αa2=arccos（rb2/ra2）=22.9o εα=[z1(tanαa1-tanα)+z2(tanαa2-tanα)]/(2π)=1.73>1 即滿足齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件。 因齒輪1和2的重合度能滿足要求，其他齒輪之間的重合度也滿足齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件。 錐齒輪中：i45= n4/ n5= z5/z4=4 所以，i15= i1H* i45=48 皮帶輪6、7中， n6/ n7=R7/R6 其中R7= 60.2mm R6 =20mm 又因?yàn)閚6= n5 nH= n4 n=n5=1250 r/min 綜上可以剛好使皮帶輪7的轉(zhuǎn)速為10r/min 七．心得體會(huì) 馬上就要課程設(shè)計(jì)答辯了，回想這3周的設(shè)計(jì)過(guò)程，我感到很累很累，但通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多很多東西，大大提升了我的設(shè)計(jì)能力，給以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有許多我們平時(shí)都不太重視的東西，也遇到了有很多的難題，但我們并不退縮。每個(gè)人都是互相詢問(wèn)和幫助，這給了我很大的動(dòng)力，有的不懂我們就會(huì)再一起討論問(wèn)題，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的討論，得出了很多很好的設(shè)計(jì)方案，這還培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神。設(shè)計(jì)的過(guò)程中，為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，我們查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書，也上網(wǎng)查了很多資料，這是我感觸相當(dāng)深的。 這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多以前在書本沒(méi)有學(xué)到的東西，知識(shí)有了較大的提升，特別是對(duì)干粉壓片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與設(shè)計(jì)分析更加清楚深刻。這次的課程設(shè)計(jì)用到的圖，基本上是我們是用CAD畫的，這樣我更熟練地掌握了CAD畫圖的基本技能，為以后的工作儲(chǔ)備了應(yīng)有的能力。在這次課程設(shè)計(jì)中，充分利用了所學(xué)的機(jī)械原理知識(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)分析，選用組合成機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案，從而設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，性能優(yōu)良，工作可靠的機(jī)械系統(tǒng)。 這次課程設(shè)計(jì)讓我充分體會(huì)到設(shè)計(jì)需要大膽創(chuàng)新這一層面。創(chuàng)新也是一個(gè)國(guó)家、一個(gè)社會(huì)、一個(gè)企業(yè)必不可少的，設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新需要高度和豐富的創(chuàng)造性思維，沒(méi)有創(chuàng)造性的構(gòu)思，就沒(méi)有產(chǎn)品的創(chuàng)新，產(chǎn)品也就不具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，雖然我們的創(chuàng)新思路還不夠好，但這也鍛煉了我們的能力，更指明了我們努力的方向。 由于水平有限，我們的設(shè)計(jì)方案難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)指正。希望答辯時(shí)，老師多提些問(wèn)題，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補(bǔ)。 8．參考書目 《機(jī)械原理》華中科技大學(xué)出版社 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》高等教育出版社 - 18 -