压片成形机的设计课程设计论文正文本科论文Word下载.docx

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九、机构系统运动方案的组成原理与方法

十、心得体会

十一、主要参考资料

十二、附件：

压片成形机的机构简图及运动过程

１、设计任务：

一．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，经压制成型后脱离该位置。

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。

设计数据见表８.５

表8.5

方案号

电动机转速/（r/min）

生产率/（片/min）

成品尺寸（φ*b）/（mm，mm）

冲头压力/N

机器运转不均匀系数/δ

m冲/kg

m杆/kg

A

1400

15

100×

5

180000

0.08

14

B

1000

20

80×

120000

0.05

10

4

C

25

60×

100000

0.03

9

3

如图８.２所示，压片成形机的工艺动作：

（1）干粉均匀筛入圆筒形型腔（图８.２ａ）。

（2）下冲头下沉３ｍｍ，预防上冲头进入型腔时粉料扑出（图８.２ｂ）。

（3）上、下冲头同时加压（图８.２ｃ），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（图8.2d）。

（5）料筛推出片坯（图8.2a）。

图8.2压片成形机工艺动作

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

上冲头、下冲头与送料筛的动作关系见表8.6

表8.6动作关系

上冲头

进

退

送料筛

近休

远休

下冲头

2、设计要求：

（1）、压片成形机一般至少包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。

（2）、画出机器的运动方案简图与运动循环图。

拟定运动循环图时，执行机构的动作起止位置可根据具体的情况重叠安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现干涉。

（3）、设计凸轮机构，自行确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，计算凸轮廓线。

（4）、设计计算齿轮机构。

（5）、对连杆机构进行运动设计。

并进行连杆机构的运动分析，绘出运动线图。

如果是采用连杆机构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量。

（6）、编写设计计算说明书。

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。

2、常用电动机的结构特征：

（1）、Y系列三相异步电动机

该系列电机能防止水滴、灰尘、铁屑或其他杂物浸入电机内部，它是我国近年来研制成功的新型电动机。

（2）电磁调速三相异步电动机

YCD电磁调速三相异步电动机，有组合式和整体式两种机构，这两种调速电动机为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件。

3、选定电动机的容量：

电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。

当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；

容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。

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/9700Kw

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）

三．传动比的分配

选取额定转速为970r/min

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

２、传动比的分配：

将总传动比按各级传动进行分配

ｉ总＝ｉ１＊ｉ２＊ｉ３＊ｉ４……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。

H

1

2

8

7

6

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＝2，ｉ２＝97/4。

第二级减速器内部齿轮结构如下图所示。

图中各齿轮数位Z1=20Z2=10Z3=50Z4=10，Z5=97，Z7=20Z8=42

从6齿轮输入485r/min,从1齿轮输出20r/min,则i=2,即W1/WH=20，即当W1＝20时，Va＝Ｗ１Ｒ１＝900

W1＝1,VR=W1*OR=20

对于2行星轮，2VR=VP-VQ=100,则VP=1000,

W3=VP/R3=1000/70=100/7

当W=100/7,W=-50时，W=1,

现以1齿轮为主动，3齿轮为从动，添加右侧轮系，并根据传动比公式

i16=n1/n6=Z2Z4Z6/Z1Z3Z5

求得Z6=40

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、各级传动比的分配表：

传动比分配

i1

i2

i3

i4

97/4

四．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

齿轮传动

蜗杆传动

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

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，选定其传动和齿轮传动。

五．执行机构的选择与比较

执行机构分三部分：

①实现上冲头上下运动的主加压机构；

②实现下冲头上下运动的辅助加压机构；

③实现料筛左右运动的上、下料机构。

各执行机构必须能满足工艺上的运动要求，可以有多种不同型式的机构供选用。

形态学矩阵

功能元解

上冲头机构

齿轮机构

Ａ１

连杆机构

Ａ２

凸轮机构

Ａ３

下冲头机构

曲线槽导杆机构

Ｂ１

Ｂ２

Ｂ３

送料机构

蜗轮蜗杆机构

Ｃ１

Ｃ２

曲柄滑块机构

Ｃ３

系统解的可能方案数：

Ｆ＝３×

３×

３＝２７

其中列出较为理想的两种：

①Ａ２＋Ｂ２＋Ｃ２　

②Ａ１＋Ｂ３＋Ｃ２

压片成型机运动方案拟定

方案1

方案2

方案3

方案4

减速A

减速B

上冲头运动C

曲柄摇杆机构

偏置曲柄滑块机构

移动推杆圆柱凸轮

曲柄导杆滑块机构

送料机构D

移动凸轮机构（间歇移动）

下冲头运动E

双导杆间歇运动机构

运动方案的比较

根据题目要求，减速Ａ：

①链传动结构简单，运动平稳，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低。

②齿轮传动工作可靠，效率高，易制造和精确加工。

故可选用带传动和齿轮传动。

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，故可选用齿轮或蜗杆传动。

对于上冲头Ｃ，要实现往复直线运动，还有考虑急回特性。

因此选曲柄摇杆或曲柄滑块机构。

送料机构Ｄ主要作用是将坯料送到加工位置，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，方案１和方案２.

方案示意图1

方案２示意图

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。

一个方案的优劣只有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