机械原理干粉压片机设计说明书Word格式.docx

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日期：

2013年12月22日星期日

目录

一.设计题目………………………………………………………………5

1.工作原理以及工艺过程……………………………………………5

2.原始数据以及设计要求……………………………………………5

二.设计题目的分析………………………………………………………5

1.总功能分析…………………………………………………………5

2.总功能分解…………………………………………………………5

3.功能元求解…………………………………………………………6

4.运动方案确定………………………………………………………7

5.方案的评价…………………………………………………………9

6.运动循环图…………………………………………………………10

7.尺度计算……………………………………………………………11

8.下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机………………………………13

9.下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机的位移曲线…………………13

三.干粉压片机各部件名称以及动作说明………………………………14

四.参考书目………………………………………………………………14

五.新得体会………………………………………………………………14

1.1、设计题目

1.2、工作原理及工艺动作过程

干粉压片机的功用是将不加粘结剂的干粉料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形置压制成φ×

h圆型片坯，经压制成形后脱离该位置。

机器的整个工作过程（送料、压形脱离）均自动完成。

该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。

其工艺动作的分解如图1—1

图1—1工艺动作分解

（1）料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入直径为26mm、深度为30mm的筒形型腔，然后向左退出45mm。

（2）下冲头下沉4mm，以防上冲头进入型腔时把粉料扑出。

（3）上冲头进入型腔4mm。

（4）上、下冲头同时加压，各移动12mm，将产生压力，要求保压一定时间，保压时约占整个循环时间的1/10。

（5）上冲头退回，下冲头随后以稍慢速度向上运动，顶出压好的片坯。

（6）为避免干涉，待上冲头向上移动90mm后，料筛向右运动推走片坯，接着料筛往复振动，继续下一个运动循环。

1.2、设计原始数据及设计要求

（1）精压成形制品生产率为每分钟24件；

（2）行程速比系数K=1.2

（3）被压工件的外形是直径为26mm，厚度为5mm的圆形片坯

2.1、总功能分析

根据题目要求，要最终将干粉压制成片坯。

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：

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，因此本题采用了自动加工的方法压制片坯。

2.2、总功能分解

该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如图2—1

图2—1总功能分解

设计干粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作：

（1）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成

（2）筛料：

要求筛子往复震动

（3）推出片坯：

下冲头上升推出成型的片坯

（4）送成品：

通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道

（5）上冲头往复直线运动，最好实行快速返回等特性。

（6）下冲头间歇直线运动。

例如下表所示的树状功能图：

图2—2树状功能分解

2.3、根据功能的要求，进行功能元求解

干粉压片机运动转换功能图如下：

图2—3运动转换功能

干粉压片机运动方案选择矩阵如图2—4运动方案

图2—4运动方案

由上表所列矩阵可知，可能的运动方案数目为N=4*4*4*3*3=576种。

从此方案中剔除明显不合理的，在进行综合评价：

是否满足运动要求；

是否满足载要求；

运动精度；

制造工艺；

安全性；

是否满足动力源、生产条件等限制。

根据题目要求，功能元减速A而言，带传动结构简单，运转平稳，噪声小，能缓和冲击，有过载保护作用，安装维修要求不高成本底。

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传动。

减速B：

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，承载能力大的优点，故选齿轮或蜗杆传动。

对于上冲头运动C，要实现往复直线移动，还有考虑急回特性。

因此选曲柄滑块或摇杆机构。

送料机构D主要作用是将胚料送到加工位置，且能实现间歇要求，对承载能力要求低，故采用凸轮或蜗杆机构。

下冲头运动E虽然需要较高的承载能力，但下冲头中可以加两个挡板来增加其承载能力，且要实现间歇要求，可靠性好，故采用凸轮机构完成下冲头的动作。

综上所述，可初步确定两个方案，如表中实线、虚线所示的方案

方案1：

A3+B4+C3+D1+E2

方案2：

A1+B3+C4+D2+E2

2.4、运动方案的确定

方案示意图如下：

图2—5方案一

图2—6方案二

2.5、方案评价

机械运动方案的拟订和设计，最终要求通过分析比较以提供最优的方案。

一个方案的优劣通

过系统综合评价来确定。

下面用机械选型的评价体系，它可用视图的方法来表示：

根据个评价指标相互关系，建立评价模型为：

H=U1*U2*U3*U4*U5

在式中U1=S1+S2U2=S3+S4+S5+S6

U3=S7+S8+S9+S10U4=S11+S12+S13+S14U5=S15+S16+S17

上述表达式表示U1、U2、U3、U4、U5各指标之间采用了乘法原则，而它们之间用了加法原则。

根据题目要求，功能元比较如表—1：

方案中机构的性能、特点、评价

表—1

性能指标

具体指标

评价

带传动

齿轮机构

曲杆滑块机构

简单六杆机构

凸轮机构

蜗轮蜗杆机构

A功能

A1运动规律

定比传动

定比传动和移动

任意性较差能达到有限精度

基本上任意

A2传动精度

高

较高

B工作性能

B1应用范围

较广

广

B2可调性

很好

较差

一般

较好

B3运动精度

B4承载能力

大

较大

较小

C

C1加速度峰值

小

C2噪音

C3耐磨性

差

C4可靠性

可靠

D

D1制造难度

较易

较难

易

难

D2制造误差敏感性

敏感

不敏感

D3调整方便性

较方便

较便

方便

较麻烦

D4能耗大小

E

E1尺寸

E2重量

较轻

较重

E3结果复杂度

简单

复杂

表示上述两个机构方案的评价指标体系、评价值及计算结果。

表中，所以的指标值分为5个等级：

“很好”、“好”、“较好”、“不太好”、“不好”，分别用1、0.75、0.5、0.25、0表示。

如表—2：

表—2

评价指标

系统工程评价法

方案一

方案二

U1

S1

0.75

S2

1

U2

S3

S4

0.5

S5

S6

U3

S7

S8

S9

S10

U4

S11

S12

S13

S14

U5

S15

S16

S17

H值

85.31

56.95

由表中H值可知，方案1较方案2好，故可优先选用方案1为最终方案。

2.6、运动循环图

从上述工艺过程可以看出，由主动件到执行件有三支机构系统顺序动作，画出运

动传递框图如下图2—7

图2—7循环图

从整个机器的角度上看，它是一种时序式组合机构系统，所以要拟订运动循环图。

以该主动件的转角为横坐标（0~360），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（起始位置）停歇。

下冲头即下沉4mm（如下图中②）。

下冲头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处（如图中③），待上冲头到达台面下4mm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12mm（如图中④），然后两冲头停歇保压（如图中⑤），保压时间约0.2s，即相当于主动件转36度左右。

以后，上冲头先开始退出，下冲头稍后并稍慢地身上移动到和台面平齐，顶出成形片坯（如图中⑥）。

下冲头停歇待卸片坯时，料筛已推进到形腔上方推卸片坯（如图中⑦）。

然后，下冲头下移24cm的同时，料筛振动使筛中粉料筛入形腔（如图中⑧）而进入下一循环。

2.7、尺度计算

图2—8方案说明图

执行机构的尺寸计算

根据选定的驱动电机（在图中没画出）的转速n=940r/min和生产率为24件/分钟，它传动系统的总速比为：

I=940/24=39.2k=1.2

θ=180°

*（k-1）/（k+1）=180°

*（1.2-1）/（1.2+1）=16.4°

以下压力角和模数均取标准值α=20m=5

第一级皮带减速I=4z1=17z2=68

第二级齿轮减速I=9.8z1=17z2=167

已知如图：

n1=n1′=n1〞=24r/min；

n5=n6=24r/min

取蜗杆齿数z3’=z5’=4，则查表可知：

d=50mm,θ=21°

48′05″;

z6=z4=53,则：

n5′=n6z6/z5′=318r/min=n5

N3’=n4z4/z3’=318r/min=n3

取z5=20z3=17z2’=30则z1’’=n5z5/n1’’=265；

d=mz=1325mm

δ3=arctan17/30=29.5°

δ2’=90°

-29.5°

=60.5°

n2’=n2=n3=z3/z2’=318*17/30=184r/min

取z2=15则z1=115,δ1=arctan15/115=7.43°

δ2=90°

-7.43°

=82.57°

综合以上计算可得定轴轮系传动7个齿轮设计如表—3：

表—3

电动机的选择 

a）计算功率：

单个周期的时间：

T=60/n1=60/25=2.4s 

单个冲头周期做功：

W=F*（y1-h）*2/2 

=15000*（21-5）/1000*2/2 

=240J 

单个冲头功率：

P实际=W/T=240/2.4=100W 

考虑到运动副摩擦和料筛运动所需的功率， 

∴实际所需的功率：

P实际=2*P平均=200w 

减速器功率：

P总＝40*P实际=40*200= 

8kW 

∴干粉压片机所需总功率P总=8kW 

P总= 

F*（y1-h）/1000*n1/60*80/1000=8（KW）

确定传动装置的效率η 

查表得：

弹性柱销联轴器的效率η1=0.99 

一滚动球轴承的效率 

（脂润滑正常）η2=0.99 

一对圆柱齿轮传动的效率η3=0.97 

皮传动效率η4=0.96 

锥齿轮的传递效率为η5=0.94 

∴故总的传动装置的效率为η=η1·

η23·

η32·

η4·

η5 

=0.99X0.993

X0.97X0.96X0.94=0.841

2.8、下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机

图2—9凸轮机构

2.9、下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机的位移曲线

图2—10位移曲线

3、干粉压片机动作说明

各级传动都为齿轮或蜗轮蜗杆传动，传动精度高，运动可靠；

上冲头由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工件推出（卸料）然后料筛震动，将粉料筛入型腔，下冲头下沉一定深度Y，以防止上冲头向下压制时将粉料扑出然后上冲头继续向下，下冲头向上加压，并在一定时间内保持一定的压力；

而后上冲头快速退出下冲头随着将成型的工件推出型腔，这便完成了一个循环周期。

由于要求每分钟制成成品24件。

所以要求C、D、E转速同步，且转速均为24r/min。

4、参考书目

（1）孙桓、陈作模主编《机械原理》高等教育出版社，2000

（2）朱保利、吴晖等编《机械原理课程设计指导书》南昌航空工业学院出版

（3）孟宪源、姜琪主编《机构构型与应用》机械工业出版社，2004

（4）侯珍秀主编《机械系统设计》哈尔滨工业大学出版社，2000

（5）黄继昌、徐巧鱼等编《实用机械机构图册》人民邮电出版社，1996

5、心得体会

这是我们步入大学之后的第一次做课程设计，但在张老师的指导和同学的互相帮助下还是按时完成了设计。

这次设计让我体会很深，也学到了很多新东西。

在这次课程设计中，充分利用了所学的机械原理知识，根据使用要求和功能分析，选用组合成机械系统运动方案，从而设计出结构简单，组合成机械系统运动方案，制造方便，性能优良，工作可靠的机械系统。

这次课程设计，不仅让我们把自己所学的知识运用到实际生活中去，设计一些对社会有用的机构，也让我们深刻体会到团体合作的重要性，因为在以后的学习和工作中，但靠我们自己个人的力量是远远不够的，积聚大家的智慧，才能创造出令人满意的产品来。

这次课程设计在张老师的指导下和其他组员的协助下共同完成，如果没有他们的指导和协助很难把此次课程设计做好。

在此非常感谢张老师的指导和其他组员的协助。