1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目：干粉壓片機(jī)學(xué)校：洛陽(yáng)理工學(xué)院院系：機(jī)電工程系專業(yè)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造班級(jí)：z080314設(shè)計(jì)者：李騰飛（組長(zhǎng)） 李鐵山 杜建偉指導(dǎo)老師：張旦聞2013年12月22日星期日 課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語(yǔ)課程名稱：干粉壓片機(jī)的機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：干粉壓片機(jī)設(shè)計(jì)成員：李騰飛 李鐵山 杜建偉指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 2013年12月22日 星期日前言干粉壓片機(jī)裝配精度高，材質(zhì)優(yōu)良耐磨損，穩(wěn)定可靠，被公認(rèn)為全國(guó)受歡迎產(chǎn)品。特別是現(xiàn)在的小型干粉壓片機(jī)，市場(chǎng)前景很好。很多小型企業(yè)不可能花高價(jià)去買(mǎi)大型的，而且得不嘗試，所以小型壓片機(jī)更少中小型企業(yè)青睞。例如蚊香廠、魚(yú)藥飼料廠、消毒劑廠、催

2、化劑廠都相繼使用。本機(jī)還可改為異形沖模壓片。由于該機(jī)型相對(duì)于其他機(jī)型壓力較大，壓片速度適中，因而受到生產(chǎn)奶片、鈣片、工業(yè)、電子異形片的廠家歡迎。相信本廠品會(huì)給您帶來(lái)良好的企業(yè)效應(yīng)。日期：2013年12月22日 星期日目 錄一. 設(shè)計(jì)題目 51.工作原理以及工藝過(guò)程 52.原始數(shù)據(jù)以及設(shè)計(jì)要求 5二. 設(shè)計(jì)題目的分析 51. 總功能分析 52. 總功能分解 53. 功能元求解 64. 運(yùn)動(dòng)方案確定 75. 方案的評(píng)價(jià) 96. 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 107. 尺度計(jì)算 118.下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī) 139.下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)的位移曲線 13三. 干粉壓片機(jī)各部件名稱以及動(dòng)作說(shuō)明 1

3、4四. 參考書(shū)目 14五. 新得體會(huì) 14 1.1、設(shè) 計(jì) 題 目干粉壓片機(jī)1.2、 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程干粉壓片機(jī)的功用是將不加粘結(jié)劑的干粉料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形置壓制成 × h 圓型片坯， 經(jīng)壓制成形后脫離該位置。機(jī)器的整個(gè)工作過(guò)程（送料、壓 形脫離）均自動(dòng)完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。其工藝動(dòng)作的分解如圖11圖11 工藝動(dòng)作分解（ 1 ） 料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)，將干粉料篩入直徑為 26mm 、深度為 30m m的筒形型腔，然后向左退出 45 mm 。（ 2 ） 下沖頭下沉 4mm ，以防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)把粉料撲出。（ 3 ） 上沖頭進(jìn)入型腔

4、 4mm 。（ 4 ） 上、下沖頭同時(shí)加壓，各移動(dòng) 12mm ，將產(chǎn)生壓力，要求保壓一定時(shí)間，保壓時(shí)約占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的 1/10 。（ 5 ） 上沖頭退回，下沖頭隨后以稍慢速度向上運(yùn)動(dòng)，頂出壓好的片坯。（ 6 ） 為避免干涉，待上沖頭向上移動(dòng) 90mm 后，料篩向右運(yùn)動(dòng)推走片坯，接著料篩往復(fù)振動(dòng)，繼續(xù)下一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。1.2、 設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求(1) 精壓成形制品生產(chǎn)率為每分鐘 24 件；(2) 行程速比系數(shù) K=1.2(3) 被壓工件的外形是直徑為 26 mm ，厚度為 5mm 的圓形片坯2.1、總功能分析根據(jù)題目要求，要最終將干粉壓制成片坯。若要求獲得質(zhì)量較好的成品，可采用諸多方法。下

5、面采用黑箱法進(jìn)行分析：由黑箱法分析可得到：為了達(dá)到高效、方便的目的，采用機(jī)械自動(dòng)加工的方法比較好，因此本題采用了自動(dòng)加工的方法壓制片坯。2.2、總功能分解 該干粉壓片機(jī)通過(guò)一定的機(jī)械能把原料（干粉）壓制成成品，其功能分解如圖21圖21 總功能分解設(shè)計(jì)干粉壓片機(jī)，其總功能可以分解成以下幾個(gè)工藝動(dòng)作：(1) 送料機(jī)構(gòu)：為 間歇直線運(yùn)動(dòng) , 這一動(dòng)作可以通過(guò)凸輪上升段完成(2) 篩料：要求篩子往復(fù)震動(dòng)(3) 推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯(4) 送成品：通過(guò)凸輪推動(dòng)篩子來(lái)將成型的片坯擠到滑道(5) 上沖頭往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，最好實(shí)行快速返回等特性。(6) 下沖頭間歇直線運(yùn)動(dòng)。例如下表所示的樹(shù)狀功能圖：

6、圖22樹(shù)狀功能分解2.3、根據(jù)功能的要求，進(jìn)行功能元求解干粉壓片機(jī)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖如下：圖23運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能干粉壓片機(jī)運(yùn)動(dòng)方案選擇矩陣如圖24 運(yùn)動(dòng)方案圖24 運(yùn)動(dòng)方案由上表所列矩陣可知，可能的運(yùn)動(dòng)方案數(shù)目為N=4*4*4*3*3=576種。從此方案中剔除明顯不合理的，在進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：是否滿足運(yùn)動(dòng)要求；是否滿足載要求；運(yùn)動(dòng)精度；制造工藝；安全性；是否滿足動(dòng)力源、生產(chǎn)條件等限制。根據(jù)題目要求，功能元減速A而言，帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，能緩和沖擊， 有過(guò)載保護(hù)作用，安裝維修要求不高成本底。齒輪傳動(dòng)工作可靠，效率高，易制造和精確加工。 故可選用帶傳動(dòng)或蝸桿傳動(dòng)。減速B ：齒輪或蝸桿傳動(dòng)能滿足定

7、速比傳動(dòng)要求，且精度較高。應(yīng)用范圍廣，承載能力大的優(yōu)點(diǎn)，故選齒輪或蝸桿傳動(dòng)。對(duì)于上沖頭運(yùn)動(dòng)C ，要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線移動(dòng)，還有考慮急回特性。因此選曲柄滑塊或搖桿機(jī)構(gòu) 。送料機(jī)構(gòu)D主要作用是將胚料送到加工位置，且能實(shí)現(xiàn)間歇要求，對(duì)承載能力要求低，故采用凸輪或蝸桿機(jī)構(gòu)。下沖頭運(yùn)動(dòng)E雖然需要較高的承載能力，但下沖頭中可以加兩個(gè)擋板來(lái)增加其承載能力，且 要實(shí)現(xiàn)間歇要求，可靠性好，故采用凸輪機(jī)構(gòu)完成下沖頭的動(dòng)作。綜上所述，可初步確定兩個(gè)方案， 如表中實(shí)線、虛線所示的方案方案1 ： A3+B4+C3+D1+E2方案2 ： A1+B3+C4+D2+E22.4、運(yùn)動(dòng)方案的確定方案示意圖如下：圖25 方案一圖26 方

8、案二2.5、方案評(píng)價(jià)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬訂和設(shè)計(jì)，最終要求通過(guò)分析比較以提供最優(yōu)的方案。一個(gè)方案的優(yōu)劣通過(guò)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。下面用機(jī)械選型的評(píng)價(jià)體系，它可用視圖的方法來(lái)表示：根據(jù)個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)相互關(guān)系，建立評(píng)價(jià)模型為：H=U1*U2*U3*U4*U5在式中U1=S1+S2 U2=S3+S4+S5+S6 U3=S7+S8+S9+S10 U4=S11+S12+S13+S14 U5=S15+S16+S17 上述表達(dá)式表示 U1 、 U2 、 U3 、 U4 、 U5 各指標(biāo)之間采用了乘法原則，而它們之間用了加法原則。根據(jù)題目要求，功能元比較如 表 1 ：方案中機(jī)構(gòu)的性能、特點(diǎn)、評(píng)價(jià)表 1性能指標(biāo)具體指標(biāo)評(píng)

9、價(jià)帶傳動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)曲桿滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單六桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)A功能A1運(yùn)動(dòng)規(guī)律定比傳動(dòng)定比傳動(dòng)和移動(dòng)定比傳動(dòng)任意性較差能達(dá)到有限精度基本上任意定比傳動(dòng)和移動(dòng)A2傳動(dòng)精度高高高較高較高高B工作性能B1應(yīng)用范圍較廣廣較廣較廣較廣廣B2可調(diào)性很好較差一般較好較差較差B3運(yùn)動(dòng)精度較高較高較高高較高高B4承載能力大大大較大較小大CC1加速度峰值小小較大較大較小小C2噪音小小一般較小較大較小C3耐磨性較好較好一般較好差較好C4可靠性可靠可靠可靠可靠可靠可靠DD1制造難度較易較難易易難較難D2制造誤差敏感性敏感敏感敏感不敏感敏感敏感D3調(diào)整方便性較方便較便較方便方便較麻煩方便D4能耗大小一般一般一般一般一般

10、一般EE1尺寸較大較小較小較大較小較小E2重量較輕較重較輕較輕較重較重E3結(jié)果復(fù)雜度簡(jiǎn)單一般一般簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜表示上述兩個(gè)機(jī)構(gòu)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)值及計(jì)算結(jié)果。表中，所以的指標(biāo)值分為 5 個(gè)等 級(jí) ：“ 很好 ” 、 “ 好 ” 、 “ 較好 ” 、 “ 不太好 ” 、 “ 不好 ” ，分別用 1 、 0.75 、 0.5 、 0.25 、 0 表示。如表2：表2評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法方案一方案二U1S10.750.75S210.75U2S310.75S40.750.5S50.751S60.750.75U3S70.750.75S80.750.5S90.750.5S100.750.75U4S1

11、10.750.5S120.50.5S130.750.5S140.50.5U5S150.750.75S160.50.75S170.750.75H值85.3156.95由表中 H 值可知，方案 1 較方案 2 好，故可優(yōu)先選用方案 1 為最終方案。 2.6、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖從上述工藝過(guò)程可以看出，由主動(dòng)件到執(zhí)行件有三支機(jī)構(gòu)系統(tǒng)順序動(dòng)作，畫(huà)出 運(yùn)動(dòng)傳遞框圖如下圖27圖27 循環(huán)圖從整個(gè)機(jī)器的角度上看，它是一種時(shí)序式組合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，所以要擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán) 圖 。以該主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)（ 0360 ），以機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫(huà)出位移曲線。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運(yùn)動(dòng)的起迄位置，而不是其精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)

12、律 。料篩從推出片坯的位置經(jīng)加料位置加料后退回最左邊（起始位置）停歇。下沖 頭即下沉 4mm （如下圖中 ）。下沖頭下沉完畢，上沖頭可下移到型腔入口處（如圖 中 ），待上沖頭到達(dá)臺(tái)面下 4mm 處時(shí)，下沖頭開(kāi)始上升，對(duì)粉料兩面加壓，這時(shí)，上、下沖頭各移動(dòng) 12mm （如圖中 ），然后兩沖頭停歇保壓（如圖中 ），保壓時(shí) 間約 0.2s ，即相當(dāng)于主動(dòng)件轉(zhuǎn) 36 度左右。以后，上沖頭先開(kāi)始退出，下沖頭稍后并稍慢地身上移動(dòng)到和臺(tái)面平齊，頂出成形片坯（ 如圖中 ） 。下沖頭停歇待卸片坯時(shí)，料篩已推進(jìn)到形腔上方推卸片坯（ 如圖中 ） 。然后，下沖頭下移 24cm 的同時(shí)，料 篩振動(dòng)使篩中粉料篩入形腔（

13、如圖中 ） 而進(jìn)入下一循環(huán)。2.7、尺度計(jì)算圖28 方案說(shuō)明圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī) ( 在圖中沒(méi)畫(huà)出 ) 的轉(zhuǎn)速 n=940r/min 和 生產(chǎn)率為 24 件 / 分鐘， 它傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為： I=940/24 =39.2 k=1.2=180°*( k-1)/(k+1)=180°*(1.2-1)/(1.2+1)=16.4°以下壓力角和模數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值 =20 m=5第一級(jí)皮帶減速 I= 4 z1=17 z2= 68第二級(jí)齒輪減速 I= 9.8 z1=17 z2= 167已知如圖：n1=n1=n1=24 r/min ； n5 =n6=24 r/min

14、取蝸桿齒數(shù) z 3 =z 5 =4，則查表可知：d=50mm, =21°4805; z 6 =z 4 =53,則 ：n 5=n 6 z 6 /z 5 =318r/min=n 5N 3 =n 4 z 4 /z 3 =318r/min=n 3取 z 5 =20 z 3 =17 z 2 =30 則 z 1 =n 5 z 5 /n 1 =265 ；d=mz=1325mm3=arctan17/30=29.5°2 =90°-29.5°=60.5°n2 =n2=n3 =z3/z2 =318*17/30=184r/min取 z 2 =15 則 z 1 =115

15、, 1 =arctan15/115=7.43° 2 =90° -7.43° =82.57°綜合以上計(jì)算可得定軸輪系傳動(dòng) 7 個(gè)齒輪設(shè)計(jì)如表3：表3電動(dòng)機(jī)的選擇 a)計(jì)算功率： 單個(gè)周期的時(shí)間：T=60/n1=60/25=2.4s 單個(gè)沖頭周期做功： W=F*（y1-h）*2/2 =15000*(21-5)/1000*2/2 =240J  單個(gè)沖頭功率：P實(shí)際=W/T=240/2.4=100W 考慮到運(yùn)動(dòng)副摩擦和料篩運(yùn)動(dòng)所需的功率， 實(shí)際所需的功率：P實(shí)際=

16、2*P平均=200w 減速器功率：P總40*P實(shí)際=40*200= 8kW 干粉壓片機(jī)所需總功率P總=8kW  P總= F*（y1-h）/1000*n1/60*80/1000=8(KW)確定傳動(dòng)裝置的效率 查表得： 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器的效率1=0.99 一滾動(dòng)球軸承的效率 （脂潤(rùn)滑正常）2=0.99 一對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率3=0.97 皮傳動(dòng)效率4=0.96 錐齒輪的傳遞效率為5=0.94 故總的傳動(dòng)裝置的效率為=1·23·32·

17、4·5                           =0.99X0.993X0.97X0.96X0.94=0.8412.8、下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī) 圖29 凸輪機(jī)構(gòu)2.9、下沖頭對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)的位移曲線圖210 位移曲線3、干粉壓片機(jī)動(dòng)作說(shuō)明各級(jí)傳動(dòng)都為齒輪或蝸輪蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)精度高，運(yùn)動(dòng)

18、可靠；上沖頭由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)精度高，移動(dòng)料篩至下沖頭的型腔上方等待裝料，并將上一循環(huán)已成型的工件推出（卸料）然后料篩震動(dòng)，將粉料篩入型腔，下沖頭下沉一定深度 Y ，以防止上沖頭向下壓制時(shí)將粉料撲出然后上沖頭繼續(xù)向下，下沖頭向上加壓，并在一定時(shí)間內(nèi)保持一定的壓力；而后上沖頭快速退出下沖頭隨著將成型的工件推出型腔 ，這便完成了一個(gè)循環(huán)周期。由于要求每分鐘制成成品 24 件。所以要求 C 、 D 、 E 轉(zhuǎn)速同步，且轉(zhuǎn)速均為 24r/min 。4、參考書(shū)目（ 1 ）孫桓、 陳作模主編 機(jī)械原理高等教育出版社， 2000（ 2 ）朱保利、吳暉等編 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 南昌航空工業(yè)學(xué)院出版（ 3 ）孟憲源、姜琪主編 機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社， 2004（ 4 ） 侯珍秀主編 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2000（ 5 ）黃繼昌、徐巧魚(yú)等編 實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè) 人民郵電出版社， 19965、心得體會(huì)這是我們步入大學(xué)之后的第一次做課程設(shè)計(jì)，但在張老師的指導(dǎo)和同學(xué)的互相幫助下還是按時(shí)完成了設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)讓我體會(huì)很深，也學(xué)到了很多新東西。 在這