机械原理课程设计压片成型机Word文档格式.docx
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8.参考书目………………………………15
1.设计题目：
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。
2.工作原理及工艺动作过程
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。
其工艺动作的分解如图1、2、3、4
3.设计原始数据及设计要求
1、.压片成形机设计数据
电动机转速/（r/min）：
1450；
生产率/（片/min）：
10；
冲头压力/N：
150000；
机器运转不均匀系数/δ：
0.10；
2、上冲头、下冲头、送料筛的设计要求：
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0.4秒左右。
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1.2a）。
（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，将成型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1.2b）。
（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，料筛在台面上右移约85~90mm，推卸片坯（如图1.2c）
φ
图1.2
4．功能分解及机构选用
该干粉压片机通过一定的机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如下图
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完成
（2）筛料：
要求筛子往复震动，这一动作可以通过凸轮完成
（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，这一动作可以通过凸轮完成。
五．重要机构方案评估及数据
（1）上冲头机构方案选用：
方案一：
方案一为一凸轮机构，能很好的实现所需要的运动变化，机构由一个凸轮为原动件带动从动件做上下移动，应用范围较广可调性高运转精度大，可完成工作需要。
自由度：
S=3n-2PL-PH=3*2-2*2-1=1
由于上冲头总行程为100cm，使用凸轮机构会使凸轮的曲率半径变大，滚子与凸轮的压力角变大，容易磨损构件，基圆大小很难确定，设计难度高，也不容易生产加工，冲头下压力不足，导致产品不合格，所以方案一虽可行但不适用于上冲头的设计使用，暂不选。
方案二：
方案二为一曲柄摇杆机构，由曲柄为主动件带动摇杆摇动以及滑块上下运动，应用范围广可调性高运转精度较高计算自由度：
S=3n-2PL-PH=3*3-2*4=1
可实现运动需要。
具有很好的传动性，结构简单，经济性好，工业制造较为简单，维修跟换方便，可大批量制造生产，暂为最佳选择。
综上所述，在两个方案中，方案二为最佳方案。
设定方案二中的各杆长度
设定摇杆长度
选取λ=1.5代入公式：
r≤
得r≤657㎜∴选取r=500㎜;
∴L=r×
λ=500×
1.5=750㎜;
即A=500mm，B=750mm
由下图计算可知滑块行程h=1250-1153.7933≈96mm，此时A杆转过28°
，即A杆右极限转角为28°
，满足摆角小于60°
的要求。
又因设计要求中上下冲头需要有保压时间为0.4s，推算杆A左极限位置到垂直位置角度为2°
。
计算形成速比系数K=180+62/180-62=2.05
具有急回特性。
通过图解法可以求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度，如下图：
如图所示，AB为摇杆，BC为连杆，ED为曲柄；
因为COS28=AB/AF+FETan28°
=（BC+CE）/ABBC=EF+ECAB=AF=500mm
∴BC=146.2㎜ED=79.9㎜AE=566.3mm
检验曲柄存在条件
ED=79.9mm，BC=146.2mm,AF=500mm,AE（机架）=566.3mm
满足杆长之和定理，即AD+AB≤CD+BC,确保了曲柄的存在。
综上所述上冲头肘杆机构的尺寸设计如下：
曲柄79.9㎜曲柄连杆146.2㎜
摇杆500㎜滑块连杆D750㎜
（2）下冲头机构设计方案
用凸轮驱动下冲头
设计凸轮参数：
基圆半径r。
=40mm,偏距e=0,滚子半径r=10mm，推杆行程h=21mm
最大压力角为28.7891°
，小于许用压力角30°
满足要求的其运动规律为：
序号
凸轮转动角度
推杆运动规律
1
0～100°
静止不动
2
100°
～120°
下沉3mm
3
120°
～130°
近休止
4
130°
～160°
上升8mm
5
160°
～190°
保压0.4s后静止0.1s
6
190°
～250°
上升16mm
7
250°
～300°
远休止
8
300°
～360°
下降21mm
（3）送料机构的设计方案
用凸轮驱动直杆使料筛进行送料和推片的运动
凸轮设计参数：
=110mm,偏距e=0,滚子半径r=10mm，推杆行程h=90mm
最大压力角为28.6372°
0～30°
停在最大行程进行送料
30°
～110°
退回到近休止处
110°
～260°
260°
推片
6、总设计方案图及各执行机构的尺寸计算
不选用该方案的原因：
1、用到蜗轮蜗杆机构，齿轮配置不方便。
2、上冲头不易实现保压作用。
3、送料机构仅用曲柄滑块机构，难以实现送料机构的运动规律。
4、方案中的三个重要机构的转速难以实现同速转动，从而不方便配置三者的运动规律来实现产品的生产。
下图为方案二，即最终选用方案：
执行机构的尺寸计算
根据选定的驱动电机的转速n=1250r/min和生产率为10件/min，它的机械传动系统的总速比为：
I=1250/10=145
为方便配合各个机构的运动规律，总方案中的除皮带轮6以外的其他皮带轮的转速均设定为10r/min，其中皮带轮6的转速为30.2r/min.
行星轮系的齿轮设计如下：
各齿轮压力角和模数均取标准值：
α=20m=1h*a=1
Z1=20Z2=100Z3=220Z4=20Z5=80
在行星轮系中：
i1H=1-iH13=1+z3/z1=12即i1H=n1/nH=12
计算齿轮1和2的重合度：
r1=mz1/2=1×
20/2=10mmr2=mz2/2=1×
100/2=50mm
rb1=r1cosα=9.40mmrb2=r2cosα=46.98mm
ra1=r1+mh*a=1=10+1×
1=11mmra2=r2+mh*a=1=50+1×
1=51mm
αa1=arccos（rb1/ra1）=31.3oαa2=arccos（rb2/ra2）=22.9o
εα=[z1（tanαa1-tanα）+z2（tanαa2-tanα）]/（2π）=1.73>
1即满足齿轮连续传动的条件。
因齿轮1和2的重合度能满足要求，其他齿轮之间的重合度也满足齿轮连续传动的条件。
锥齿轮中：
i45=n4/n5=z5/z4=4
所以，i15=i1H*i45=48
皮带轮6、7中，n6/n7=R7/R6其中R7=60.2mmR6=20mm
又因为n6=n5nH=n4n=n5=1250r/min
综上可以刚好使皮带轮7的转速为10r/min
七．心得体会
马上就要课程设计答辩了，回想这3周的设计过程，我感到很累很累，但通过这次的课程设计，我学到了很多很多东西，大大提升了我的设计能力，给以后的毕业设计和工作积累了很多宝贵的经验。
在设计的过程中有许多我们平时都不太重视的东西，也遇到了有很多的难题，但我们并不退缩。
每个人都是互相询问和帮助，这给了我很大的动力，有的不懂我们就会再一起讨论问题，经过无数次的讨论，得出了很多很好的设计方案，这还培养了我们的团队合作精神。
设计的过程中，为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，我们查阅了很多次设计书和指导书，也上网查了很多资料，这是我感触相当深的。
这次的课程设计让我学到了很多以前在书本没有学到的东西，知识有了较大的提升，特别是对干粉压片机的结构原理与设计分析更加清楚深刻。
这次的课程设计用到的图，基本上是我们是用CAD画的，这样我更熟练地掌握了CAD画图的基本技能，为以后的工作储备了应有的能力。
在这次课程设计中，充分利用了所学的机械原理知识，根据设计要求和设计分析，选用组合成机械系统运动方案，从而设计出结构简单，制造方便，性能优良，工作可靠的机械系统。
这次课程设计让我充分体会到设计需要大胆创新这一层面。
创新也是一个国家、一个社会、一个企业必不可少的，设计中的创新需要高度和丰富的创造性思维，没有创造性的构思，就没有产品的创新，产品也就不具有市场竞争性。
在设计过程中，虽然我们的创新思路还不够好，但这也锻炼了我们的能力，更指明了我们努力的方向。
由于水平有限，我们的设计方案难免会有错误，还望老师批评指正。
希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。
8．参考书目
《机械原理》华中科技大学出版社
《机械原理课程设计指导书》高等教育出版社
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