压片成形机的设计课程设计论文正文本科毕设论文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，它可用视图的方法来表
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