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1、機械原理課程 機械創(chuàng)新設(shè)計說明書 設(shè)計名稱：壓片成型機專業(yè)： 班級： 組長： 組員： 指導(dǎo)教師： 2012年05月14日—— 2011年05月21日 目錄 刖百 課程設(shè)計目的 壓片機工作原理及工藝流程 1. 設(shè)計題目 2. 設(shè)計方案提示 3. 設(shè)計任務(wù)（設(shè)計要求） 4. 編寫設(shè)計計算說明書； a. 上沖頭設(shè)計 b. 凸輪機構(gòu)的設(shè)計 構(gòu)件組合運動分析五、自我評價與總結(jié) 六參考書目 、七、附圖 、八、？ 、/、▲ 刖百 作為一名機械類專業(yè)學(xué)生

2、，在今后學(xué)習(xí)和工作中總會遇到許多關(guān)于機械設(shè)計和使用 方法方面的問題。 現(xiàn)在世界各國間的競爭主要表現(xiàn)為綜合和國力的競爭。要提高我國綜合國力，就 要在一切生產(chǎn)部門實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，這就需要創(chuàng)造出大M的、種類繁多 的、新穎優(yōu)良的機械來裝備各行各業(yè)，為各行業(yè)的高速發(fā)展創(chuàng)造有利條件。而任何 新技術(shù)、新成果的獲得，莫不依賴于機械工業(yè)的支持。所以，機械工業(yè)是國家綜合國 力發(fā)展的基石。 為了滿足各行各業(yè)和廣大人民群眾日益增長的新需求，就需要創(chuàng)造出越來越多的 新產(chǎn)品。現(xiàn)代機械工業(yè)對創(chuàng)造型人才的渴求與日俱增。當(dāng)今世界正經(jīng)歷著一場新的 技術(shù)革命，新概念、新理論、新方法、新工藝不斷出現(xiàn)，作為

3、向各行各業(yè)提供裝備的 機械工業(yè)也得到了迅猛發(fā)展。現(xiàn)代機械日益向高速、重載、高精度、高效率、低噪聲 等方向發(fā)展，對機械行業(yè)的要求也越來越苛刻。 本說明書采用圖形與文字結(jié)合的方式對莫物料壓片機機進(jìn)行設(shè)計解讀 二、課程設(shè)計目的 機械設(shè)計是一個逐步求精和細(xì)化的過程，隨著設(shè)計過程的發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和參數(shù)將 逐漸清晰和不斷完善。設(shè)計方案是多解的，能夠滿足一定功能和要求的設(shè)計方案不是 唯一的，所以機械設(shè)計過程也是一個創(chuàng)新的過程。 機械設(shè)計根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能M的傳遞方 式、各個零件的材料和形狀尺寸以及潤滑方式等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為 制造依據(jù)。機

4、械設(shè)計是機械產(chǎn)品生產(chǎn)的第一步，是決定機械產(chǎn)品性能的最主要環(huán)節(jié)， 整個過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明。 為了進(jìn)一步掌握機械原理課程的理論知識，將課堂所學(xué)知識運用于實踐，理解和加 深機械原理和設(shè)計方法，為今后專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打一定基礎(chǔ)，我們積極參加了這次機 械創(chuàng)新設(shè)計。 三、壓片機工作原理及工藝流程 1 .設(shè)計題目 設(shè)計自動壓片成形機，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。機器的整個工作過程（送料、壓形、 離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。設(shè)計數(shù)據(jù)見下表。 (b) (c) (d) 壓片成形機設(shè)計數(shù)據(jù)表

5、 萬案號 電動機轉(zhuǎn)速 r/min 生產(chǎn)率片/min 成品尺寸（① xd） Mmmm 沖頭壓力kg m沖kg m桿kg A 1450 10 100X60 15,000 0.10 12 5 B 970 15 60x35 10,000 0.08 10 4 C 970 20 40x20 10,000 0.05 9 3 圖1壓片成形機工藝動作 壓片成形機的工藝動作是，如圖1所示： （1）干粉料均勻篩入圓筒形型腔（圖1a）。 （2）下沖頭下沉3mm預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔時粉料撲出（圖1b） （3）上、下沖頭同時加壓（圖1c）,

6、并保持一段時間。 （4）上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯（圖1d）。 （5）料篩推出片坯（圖1e） S上 (b) ±_zn,. -I「L-3 (c) 上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計要求是： (1) 上沖頭完成往復(fù)宜移運動(鉛錘上下)，下移至終點后有短時間的停歇， 起保壓作用，保壓時間為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，因而加壓機構(gòu)應(yīng)有增力功能(圖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臺面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移21mm

7、 到待料位置(圖2b)。 (3) 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔 后，料篩在臺面上右移約45?50mm推卸片坯(圖2c)。 上沖頭、下沖頭與送料篩的動作關(guān)系見下表。 動作關(guān)系表 上沖頭 進(jìn) 退 送料篩 退 近休 進(jìn) 遠(yuǎn)休 下沖頭 退 近休 進(jìn) 遠(yuǎn)休 2.設(shè)計方案提示 (1)各執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)包括：實現(xiàn)上沖頭運動的主加壓機構(gòu)、實現(xiàn)下沖頭運動的輔助加壓機構(gòu)、實現(xiàn)料篩運 動的上下料機構(gòu)。各執(zhí)行機構(gòu)必須能滿足工藝上的運動要求，可以有多種不 同型式的機構(gòu)供選用。如連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等。 (2)由于壓片成形機的工作壓力較大，行

8、程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機構(gòu)作為主體 機構(gòu)，它是由曲柄搖桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串接而成。先設(shè)計搖桿 滑塊機構(gòu)，為了保證，要求搖桿在鉛垂位置的士2o范圍內(nèi)滑塊的位移Mw0.4mm 據(jù)此可得搖桿長度 0.4 r<1+扎一cos2°一1九$_sin22" _L 式中r——搖桿滑塊機構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取1?2。 根據(jù)上沖頭的行程長度，即可得搖桿的另一極限位置，搖桿的擺角以小于 60o為宜。設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)時，為了“增力”，曲柄的回轉(zhuǎn)中心可在過搖桿活動較 鏈、垂宜于搖桿鉛垂位置的宜線上適當(dāng)選取，以改善機構(gòu)在沖頭下極限位置附近的傳力 性能。根據(jù)搖桿的三個極限位置（士2o

9、位置和另一極限位置），設(shè)定與之對應(yīng)的曲柄三 個位置，其中對應(yīng)于搖桿的兩個位置，曲柄應(yīng)在與連桿共線的位置，曲柄另一個位置可 根據(jù)保壓時間來設(shè)定，則可根據(jù)兩連架桿的三組對應(yīng)位置來設(shè)計此機構(gòu)。設(shè)計完成后， 應(yīng)檢查曲柄存在條件，若不滿足要求，則重新選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心。也可以在選擇曲柄回轉(zhuǎn)中心以后，根據(jù)搖桿兩極限位置時曲柄和連桿共線的條件，確定連桿和曲柄長度，在 檢查搖桿在鉛垂位置士2o時，曲柄對應(yīng)轉(zhuǎn)角是否滿足保壓時間要求。曲柄回轉(zhuǎn)中心距搖桿鉛垂位置愈遠(yuǎn)，機構(gòu)行程速比系數(shù)愈小，沖頭在下極限位置附近的位移變化愈小，但 機構(gòu)尺寸愈大。 （3）輔助加壓機構(gòu)可采用凸輪機構(gòu)，推桿運動線圖可根據(jù)運動循環(huán)圖

10、確定，要正確 確定凸輪基圓半徑。為了便于傳動，可將篩料機構(gòu)置于主體機構(gòu)曲柄同側(cè)。整個機構(gòu)系 統(tǒng)采用一個電動機集中驅(qū)動。要注意主體機構(gòu)曲柄和凸輪機構(gòu)起始位置間的相位關(guān)系， 否則機器將不能正常工作。 （4）可通過對主體機構(gòu)進(jìn)行的運動分析以及沖頭相對于曲柄轉(zhuǎn)角的運動線圖，檢查 保壓時間是否近似滿足要求。進(jìn)行機構(gòu)動態(tài)靜力分析時，要考慮各桿（曲柄除外）的慣 性力和慣性力偶，以及沖頭的慣性力。沖頭質(zhì)Mm沖、各桿質(zhì)Mm桿 （各桿質(zhì)心位于桿長中點）以及機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)S均見表8.5，則各桿對質(zhì)心軸的 轉(zhuǎn)動慣M可求。認(rèn)為上下沖頭同時加壓和保壓時生產(chǎn)阻力為常數(shù)。飛輪的 安裝位置由設(shè)計者自行確定

11、，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣M時可不考慮其他構(gòu)件的轉(zhuǎn)動慣i。確定 電動機所需功率時還應(yīng)考慮下沖頭運動和料篩運動所需功率。 3 .設(shè)計任務(wù)（設(shè)計要求） （1）壓片成形機一般至少包括連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機 構(gòu); (2) 設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配,并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖。 (3) 畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬定運動循環(huán)圖時，可執(zhí)行構(gòu)件的動 作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空 間上不能出現(xiàn)“干涉”； (4) 設(shè)計凸輪機構(gòu)，自行確定運動規(guī)律，選擇基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲 率半徑。計算凸輪廓線； (5) 設(shè)計計

12、算齒輪機構(gòu)； (6)對連桿機構(gòu)進(jìn)行運動設(shè)計。并進(jìn)行連桿機構(gòu)的運動分析，繪出運動線圖。如果是 采用連桿機構(gòu)作為下沖壓機構(gòu)，還應(yīng)進(jìn)行連桿機構(gòu)的動態(tài)靜力分析，計算飛輪轉(zhuǎn)動慣 i ⑺三個方案圖 方案一； 方案三

13、 4 .編寫設(shè)計計算說明書； 該機械系統(tǒng)包含從原動機到傳動機構(gòu)到各執(zhí)行機構(gòu)的傳動系統(tǒng)。該機械系統(tǒng)有三套工作 執(zhí)行機構(gòu)，為使其成為一個單自由度機器，故將其設(shè)計為等速聯(lián)接機構(gòu)。 電動機額定轉(zhuǎn)速為970r/min的電動機，生產(chǎn)率為Q=15片/min,根據(jù)這些數(shù)據(jù)有： 則機械運動循環(huán)時間T=1/Q=(1x60)/15=4s 由此可知上沖頭、下沖頭和送料斗循環(huán)運動一次需要4s的時間，也就是驅(qū)動上沖頭、下沖頭和送料斗的圓盤和凸輪要4s轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)速n=15r/min。因此從原動機到凸輪有降速，如下圖： 確定齒輪1的齒數(shù)Z1=26，齒輪2的齒數(shù)Z2=26，渦輪齒數(shù)Z=50，蝸桿齒

14、數(shù)Z=1,在這個系統(tǒng)中，所有的蝸輪蝸桿都是相同的，兩對宜齒圓錐齒輪也是一樣的，圓錐齒輪只改變 方向，不改變速度，因此有如下計算： I25=n5/n2=Z2/Z5=20/26 貝Un2=(26*n5)/20 又齒輪2的轉(zhuǎn)速和蝸桿8的轉(zhuǎn)速一樣，有n2=n8,則： I89=n8/n9=n2/n9=Z9/Z8 n9=(n2*Z8)/Z9=(26*n1*Z8)/(20*Z9)=15r/min 由上可得系統(tǒng)中的圓盤和凸輪的轉(zhuǎn)速都為15r/min 2 5U 8 傳動比計算圖 a.上沖頭設(shè)計 (1) 確定曲柄滑塊機構(gòu)尺寸 由于壓片成形機的工作壓力較大，行程較短，所以采用曲柄搖桿

15、機構(gòu)和搖桿 滑塊機構(gòu)串接而成。為了保壓，要求搖桿在鉛垂位置的士20范圍內(nèi)滑塊的位移 iw0.4mm據(jù)此可得搖桿長度： 0.4 rW1;;'';-cos2-2—sin22 二L 式中r——搖桿滑塊機構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取1?2。 取入=1.5,將入代入以下公式: 1% -COS2 -. 2 -sin 22 04r 得rw394 選取搖桿r=390mm =L 又-r,連桿 L=Xxr=1.5x390=585mm 對應(yīng)上沖頭機構(gòu)中的桿件， 此處的r為BD桿，L為DE桿。 上沖頭機構(gòu)圖 (2) 確定曲柄搖桿機構(gòu)尺寸 用圖解法求解曲柄AC和連桿CD 的

16、長度: 附圖可以確定較鏈中心A的位置，過A點分別作與CD桿的連線AD1AD2 又因為AD仁CD-AC,AD古CMAC AD1=166mmAD2=550mn; 計算得： AC=192mmCD=358mm 綜上，的上沖頭各桿件的尺寸如下 AC=192mmCD=358mm BD=390mmDE=585mm (3)檢驗曲柄存在條件： 由pro/e得出AB=526于是有： AB+ACwCD+BD 有：AB+AC=526+192=718mm CD+BD=358+390=748mm 由上可知AB+AWCD+BD成立，滿足桿長條件，且最短桿為曲柄，所以該機構(gòu)有 曲柄存在。 b.

17、凸輪機構(gòu)的設(shè)計 (1)下沖頭中的凸輪： 由于壓片成形機的工作壓力較大，因此選擇宜動滾子推桿盤型凸輪，根據(jù)行程要 求及工藝要求設(shè)定凸輪的基圓半徑R0=80mpi偏心距e=0,滾子半徑r0=4mm,凸輪以等角 速度w轉(zhuǎn)動，推桿行程h=3mm具推桿運動路線圖如下：  c.送料凸輪 要使料篩在模具型腔上方往復(fù)振動篩料，然后向左退回。待批料成型并被推 出型腔后，料篩在臺面上右移約45?50mm推卸片坯。送料機構(gòu)主要作用是將坯料送到 加工位置，且能實現(xiàn)間歇要求，對承載能力要求低，故采用凸輪機構(gòu)。 設(shè)計送料凸輪的基圓半徑R0=100mn偏心距e=0,滾子半徑r0=5mm凸輪以 等角速

18、度w轉(zhuǎn)動，其推桿運動路線圖如下表： 55 四.構(gòu)件組合運動分析 1、按工藝動作可分解為三個機構(gòu)： (1)送料，脫離機構(gòu)：凸輪做周期內(nèi)帶有震蕩的宜線往復(fù)運動 (2)上沖頭機構(gòu)：往復(fù)宜線運動 (3)下沖頭機構(gòu)：往復(fù)宜線運動 2、工藝順序為： (1)送料料斗將粉料裝好料，移動到型腔上方篩料，篩料之前將片坯成型好后推出(卸 料)，料斗的行程為50mm行程動作占據(jù)0.11個周期的時間 (2)料斗振動，將粉料篩入型腔，該動作占0.25個周期； (3)料斗移回原處，同時下沖頭向下移動3mm以防止上沖頭下壓時，將粉料撲出，該 動作占0.194個周期； (4)上沖頭向下移動90mm

19、同時下沖頭向上壓，行程為8mm該動作占0.42個周期。接著保壓，其時間占0.1個周期； (5)上沖頭快速退回至起始位置。下沖頭上升16mm將成品推出型腔。該動作占0.16 個周期。 五.自我評價與總結(jié) 通過此次機械創(chuàng)新設(shè)計，我進(jìn)一步加深了對機械原理的理解，也知道了課本和現(xiàn)實 實踐的差距?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行?！痹诮淌艺n堂上根本發(fā)現(xiàn)不了太多問 題，只有實踐中才會發(fā)現(xiàn)問題。 這次機械創(chuàng)新設(shè)計，我收獲了很多。從設(shè)計選題，初步構(gòu)思到動手精確繪圖這個 過程中，我學(xué)會了細(xì)心與耐心。綜合各科所學(xué)知識，運用計算機對設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬仿 真，運用計算機輔助設(shè)計制造軟件對設(shè)計零件進(jìn)行精

20、確繪制。最后設(shè)計說明書的編寫， 讓我的計算機操作水平進(jìn)一步提高。當(dāng)然，在這個設(shè)計過程中也發(fā)現(xiàn)了很多問題，感覺 到自己所學(xué)知識的局限性，這也明確今后專業(yè)課學(xué)習(xí)的方向。 我們小組共5名同學(xué)，都積極參加設(shè)計工作，一起討論，確定方案并進(jìn)行計算， 都為設(shè)計成果做出了貢獻(xiàn)。時間很快就過去了，我們積極完成了設(shè)計任務(wù)，不能說完成的 結(jié)果很優(yōu)秀，但至少我們盡自己所能，付出很大努力。 這兩周，我們在完成設(shè)計的同時，培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作、不怕困難、勇于挑戰(zhàn)、敢于創(chuàng)新 的精神，相信我們收獲的這些將受益終生。無論在今后學(xué)習(xí)、工作還是生活中，我們都 將抱著一個科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，超越自我、創(chuàng)造價值。 六、參考書目 1 .鄭文緯吳克堅.機械原理（第七版）:東南大學(xué)機械學(xué)學(xué)科組:高等 教育出版社 2 .裘建新,機械原理課程設(shè)計,高等教育出版社