精品毕设机械原理课程设计说明书压片机.docx
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精品毕设机械原理课程设计说明书压片机
JIANGXIAGRICULTURALUNIVERSITY
机械原理课程设计说明书
题目：
压片成形机
学院：
工学院
*********
学号：
********
专业：
机械设计制造及其自动化
年级：
11级
指导教师：
2013年09月9日
1设计题目
1.1压片成形机介绍
设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，经圧制成形后脱离位置。
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。
1.2压片成形机的工艺动作
（1）干粉料均匀筛入圆筒形型腔。
（2）下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔是粉料扑出。
（3）上、下冲头同时加压，并保持一段时间。
（4）上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯。
（5）料筛推出片坯。
1.3上冲头、下冲头、送料筛的设计要求是：
（1）上冲头完成往复直移运动（铅锤上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4s左右。
因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90～100mm。
因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（如图8.3a所示）
（2）下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm，将成形片坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置（如图8.3所示）。
（3）料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。
待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移45～50mm，推卸片坯（如图8.3c所示）
图8.3设计要求
1.4上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见表1
表1动作关系
上冲头
进
退
送料筛
退
近休
进
远休
下冲头
退
近休
进
远休
1.5压片成形机设计数据
电动机转速/（r/min）：
970；生产率/（片/min）：
20；
冲头压力/N：
100000；机器运转不均匀系数/δ：
0.05；
M冲（kg）：
9：
m杆（kg）：
3.
2原动机的选择
2.1原动机的选择主用参考下列条件：
（1）现场能源供应条件、
（2）工作机载荷特性及其工作制度、
（3）工作机对起动、平稳性、过载能力、调速和控制方等方面的要求。
（4）原动机是否工作可靠、操作与维修简便，是否需要防尘、防爆、防腐等。
（5）原动机的初始成本与运行维护费用。
电机的容量主要由电动机运行时的发热情况而定，而发热又与其工作情况而定。
工作机所需工作功率Pw，应由工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：
Pw=Tn/9550Kw
其中：
T——工作机的阻力矩，N·mm；
n---工作机的转速，r/min；
经过综合考虑决定选用Y160M-6型号电动机（额定电压380V，额定频率50HZ，功率7.5KW，额定转数970r/min）
3传动比的分配
选取额定转速为970r/min
3.1确定总传动比
电动机转速ｎ=970r/min
凸轮转速ｎI=20r/min
ｉ总＝ｎ／ｎＩ＝９７０／２０＝４８．５
3.2传动比的分配
将总传动比按各级传动进行分配
ｉ总＝ｉ１xｉ２xｉ３xｉ４……ｉｎ（式中ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４……ｉｎ为各级传动的传动比）
传动比的分配要求：
（1）各级传动比应在推荐范围选取（参见机械原理课程设计附录２ 机械传动的特点和性能）。
（2）使各级传动的承载能力得到充分发挥，并使其结构尺寸协调匀称。
（3）使各级传动具有最小的外形尺寸、最小的重量和中心距。
（4）建议使用不可约分的传动比，以避免某几个轮齿的磨
损过分集中，降低噪声和振动。
传动系统采用四级减速机构，第一级为带传动，第二级为减速器传动，第三级为带传动，第四级为带传动。
按前述传动比分配原则，为使传动构件获得较小尺寸，结构紧凑，可采用传动比
先小后大”原则。
因此初选ｉ１＝１.６，ｉ２＝３０。
第二级减速器内部齿轮结构如下图所示
其中Z1=20，Z2=30，Z3=80，Z4=45,Z5=23,Z6=48,Z7=20.
且各齿轮的模数M=2，压力角a=20度。
又差动轮系的计算传动比的公式得：
i13=（w1-wH）/（w3-wH）=-z3/z1
又n1=600r/min,n3=600/i74=-600/4.8=-125r/min
代入上式得wh=20r/min,即传动比i1H=30.
根据设计要求，上冲头，下冲头和送料筛同时进行，所以第三级和第
四级的传动比为１。
3.3各级传动比的分配表
传动比分配
i1
i2
i3
i4
1.6
30
1
1
4传动机构的选择与比较
通过查阅机械原理课程设计指导书，我们初步确定了传动机构：
摩擦轮传动，带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动。
各传动的特点如下两表A和B：
类别
摩擦轮传动
带传动
链传动
特点
运转平稳，噪声小，可在运转中调整传动比；有过载保护作用，结构简单；轴与轴承上的作用力很大，有滑动，工作表面磨损较快
轴间距范围大，工作平稳，噪声小，可吸振缓冲；摩擦型带传动有过载保护作用，结构简单；成本低，安装要求不高。
外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；由于摩擦生电，带传动不宜用于易燃场合；轴和轴承上的作用力大；带的寿命较短
轴间距范围大；链条元件间形成的油膜能吸振；对恶劣环境有一定适应能力，工作可靠；作用在轴上的载荷小。
运转的瞬时速度不均匀，高速时不如带传动平稳（但齿形链传动较平稳）；链条工作时，因磨损产生的伸长容易引起共振，因此需增设张紧和减震装置
寿命
取决于材料的接触强度和耐磨损能力
带轮直径大，带的寿命长
与制造质量有关５０００～１５０００ｈ
表Ａ
类别
齿轮传动
蜗杆传动
特点
承载能力和速度范围大。
传动比恒定，采用行星传动可获得很大的传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，非圆齿轮可实现变传动比传动。
制造和安装精度要求高；精度低时，运转有噪声；无过载保护作用
结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平稳，无噪声；单头蜗杆可制成自锁机构。
传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减摩材料（如青铜）；制造精度要求高，刀具费用贵；钢蜗杆蜗轮副已开始应用
寿命
取决于轮齿材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合合耐磨损能力
制造精确，润滑良好，寿命较长，低速传动，磨损显著
表Ｂ
根据设计要求、工艺性能、结构要求和总传动比等条件选择传动系统类型，选定带传动和齿轮传动。
5执行机构运动方案评估
5.1上冲头运动方案
方案1：
肘杆式增力冲压机构
说明：
此方案使用曲柄摇杆机构和摇杆
滑块机构串接而成，结构简单、轻盈，
能满足保压要求，并能够轻松达到上冲头
头的行程要求。
方案2：
曲柄连杆机构。
说明：
用涡轮蜗杆带动偏心飞轮转动，连杆带动上冲头走往复运动。
缺点：
制造水平要求高，切达不到怎呀要求。
方案3：
说明：
凸轮旋转带动滚子运动，使杆1与杆2运动，使上冲头上下往复运动，完全能达到保压要求。
但上冲头行程要求有90~100mm，凸轮机构尺寸将会变得很大很笨重。
综合以上三个方案的优缺点，认为是使用方案一进行设计是比较好的择。
5.2料筛运动方案：
方案一;
说明：
送料机构选用圆柱凸轮机构，触头带动料筛左右来回移动送料筛。
料筛前设计有斜铲方便推送成行片胚，当上下冲头完成压片，上冲头退回最高点及下冲头顶出片胚时料筛带着料想右移动。
到达圆筒形腔口铲除片胚，同时左右小范围的筛动之后向做退回装料。
方案二：
说明：
运用凸轮机构带动料筛作往复运动。
机构简图如下。
方案三：
说明；运用如图所示凸轮机构实现料筛的往复运动。
其缺点是凸轮结构轮廓线变化较大可能不能满足压力角要求。
综合以上对料筛的运动方案的分析，选择方案以为最佳方案。
5.3下冲头运动方案设计
方案一：
运用凸轮机构实现下冲头的往复移
动。
如图：
方案二：
运用曲柄连杆机构实现下冲头的往复移动。
但实现不了下冲头的间歇运动。
6压片机总体运动放案分析
6.1方案一：
如图所示。
1曲柄连杆机构2、13涡轮3、12蜗杆4、8、10皮带轮5皮带6齿轮
7减速箱9电动机11圆柱凸轮14下冲头15料筛16上冲头
动作说明:
1.压片成形机经皮带轮1级减速，减速器2级减速后由齿轮带动圆柱凸轮转动，使料筛作往复运动。
由两皮带轮分别带动两蜗轮蜗杆机构。
2.两涡轮蜗杆分别带动曲柄连杆机构、凸轮机构运动。
3.曲柄连杆机构与摇杆滑块机构串联构成肘杆机构，是上冲头作往复运动，并实现加压。
凸轮机构带动下冲头，使其作往复运动。
6.2方案二：
运动方案如图所示，
1电动机2、3齿轮4、5圆锥齿轮6、17凸轮机构
7、19蜗杆8、18蜗轮9皮带轮10皮带11曲柄滑块机构
12弹簧13、振动筛14、上冲头15、圆筒型腔16、下冲头
动作说明：
1.压片机在1电动机的带动下，通过齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆机构将动力传到两个凸轮机构上。
2.两凸轮又分别控制振动筛和凸轮机构，凸轮10通过皮带传动带动14曲柄滑块机构，最终带动上冲头、振动筛、下冲头运动起来，从而使整个机构工作起来。
6.3方案三：
运动方案如图所示；
A:
上冲头B：
下冲头C：
对心直动推杆盘形凸轮机构
D：
凹槽凸轮E：
料筛F：
圆柱凸轮G：
电动机H：
齿轮
I：
圆锥齿轮J：
涡轮蜗杆K：
进料口
动作说明：
1）由电动机G输出原动力传给H齿轮
2）齿轮H通过三对锥齿轮分别传动
3）通过锥齿轮的传动F圆柱凸轮转动带动E料筛左移
4）原料通过K进料口送入料筛
5）对心直动滚子推杆盘形凸轮机构转动使下冲头下移
6）通过圆柱凸轮推动料筛右移把原料送到压料胚口原料进入压料桶内之后E料筛又左移装料
7）通过传动杆带动涡轮蜗杆j带动D凹槽凸轮机构使上冲头向下压同时下冲头向上压并保持一段时间
8）上冲头上移回原位，下冲头向上把压好的成品推出压料胚
9）料筛继续送料同时通过料筛前铲头推到出料口，同时下冲头下移料进压料胚
10）通过以上运动完成压料，此后继续重复
7设计方案的评比和选择
方案评比
方案
评价
性能
方案一
方案二
方案三
工作性能
应用范围较广
可调性高
运转精度大
应用范围广
可调性高
运转精度一般
应用范围广
可调性一般
运转精度一般
传动性能
传动性强
速度范围大
噪声小
传动比大
承载能力一般
传动平稳
噪音小
经济性
经济性一般
结构简单
经济性好
经济性一般
结构紧凑性
较好
一般
好
综述以上评比，方案一各个方面较好，最后确定方案一为最终方案。
8机械系统运动循环图
9各运动构件计算分析数据
9.1上冲头机构设计：
设定摇杆长度
R≤0.4／（1+a-cos2-）
式中:
a=L/R――摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取1～2。
我们选择a=1，则R≤328.3mm
取R=300mm，则L=R=300mm
1.确定摇杆摆角根据右图，可知行程的计算公式为
h=L-[r×cosα+-r]
此时h=100㎜
算的摆角为33.6°与测量出的图中摆角大小相等
∵题设要求摆角小于60°
∴满足要
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