机械原理课程设计说明书压片机

机械原理课程设计说明书压片机(总页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One 1CAL本页仅作为文档封面.使用请直接删除JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY机械原理课程设计说明书题目：压片成形机学院：工学院姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化年级：10级指导教师：2012 年 06 月 12 B1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)(4)(5)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) 间的停歇，起保压作用，保压时间为0. 4s左右。,下移至终点后有短时 因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为90lOOmmo因冲头压力较大，因而加压机 构应有增力功能（如图8. 3d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 并被推岀型腔后，料筛在台面上右移4550mm,推卸片坯（如图83c所 示）s 下(a)(c)mt图& 3设计要求1.4上冲头、下冲头与送料端的动作关系见表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生产率/（片/min）:机器运转不均匀系数/ 6:m 杆（kg）: 3.电动机转速/ （r/min） : 970；20：冲头压力/N： 100 000；0. 05；M 冲（kg）： 9：2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，而发热乂与其工作 情况而定。工作机所需工作功率Pw,应山工作阻力和运动参数讣算得来 的，可按下式计算：Pw二Tn/9550 Kw其中：T工作机的阻力矩，乂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/min3.1确定总传动比电动机转速n =970r/min凸轮转速n I=20r/mini 总= n/ nl = 970/20=48. 53.2传动比的分配将总传动比按各级传动进行分配i 总=i 1 x i 2x i 3x i 4 i n (式中 i 1 , i 2 , i 3 , i4i n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)o(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，以避免某儿个轮齿的磨 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i 1 = 1.6, i 2 = 3 0 o第二级减速器内部齿轮结构如下图所示Z5=23, Z6二4& Z7二20.其中 Zl=20, Z2二30, Z3二80, Z4=45,247THL635V/AT且各齿轮的模数M=2,压力角a=20度。乂差动轮系的讣算传动比的公式得：il3= (wl-wH)/(w3-wH)=-z3/zl乂 nl=600r/min, n3二600/i74二-600/4. 8二-125r/min 代入上式得wh=20r/min,即传动比ilH二30.根据设计要求，上冲头，下冲头和送料筛同时进行，所以第三级和笫 四级的传动比为1。3.3各级传动比的分配表传动比1112i3i4分配1.630114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5 0 0 0 1 5 0 0 0 h表人类别齿轮传动蜗杆传动特点承载能力和速度范结构紧凑，单级传用大。传动比恒动能得到很大的传定，采用行星传动动比；传动平稳，可获得很大的传动无噪声；单头蜗杆比，外廓尺寸小，可制成自锁机构。工作可靠，效率传动比大、滑动速高，非圆齿轮可实度低时效率低；现变传动比传动。中、高速传动需用制造和安装精度要昂贵的减摩材料求高；精度低时，（如青铜）；制造运转有噪声；无过精度要求高，刀具载保护作用费用贵；钢蜗杆蜗 轮副已开始应用寿命取决于轮齿材料的制造精确，润滑良接触和弯曲疲劳强好，寿命较长，低度以及抗胶合合耐 磨损能力速传动，磨损显著表E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，同时左右小范圉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18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。山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吊联构成肘杆机构，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: 上。2两凸轮乂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，最乡 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) 111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岀料口，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_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觀筛停止邀停止上沖头提升王冲头H任澎上升?下降停止0901802703600/( )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 W0 4 / (l+a-cos2- Jd-sin2 )式中:a=L/R摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取12。 我们选择&二1,贝ijRW3283mm取R二300mm,则L二R二300mm1.确定摇杆摆角根据右图，可知行程的计算公式为h二L_r X cos a +-(rxsiiia)2 -r此时 h=100 mm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。满足要求。2. 通过图解法求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度如图所示，AB为曲柄，BC为连杆，DC为摇杆；DC2是摇杆在摆角最大时的位置；DC1是摇杆铅垂时的位置；由题意：VAC1 二 AB+ BC AC2 二 BC-ABAB二70 mmBC二130 mm检验曲柄存在条件CD二300mm, AB二70mm, BC二 130mm，AD (机架)=361mm 满足杆长之和定理，即AD+ABCD+BC,确保了曲柄的存在。 综上所述 上冲头机构的尺寸设计如下：曲柄70 mm曲柄连杆130 mm摇杆300 mm滑块连杆L 300 mm9.2下冲头中凸轮的设计：1.凸轮基圆的确定山运动循环图最大斜率40. 1因为此设计中的凸轮均为对心凸轮，则基圆半径公式为:tail c为了使机构能顺利工作，规定了压力角的许用值a,在使aWa的前提 下，选取尽你可能小的基圆半径。根据工程实践的经验，推荐推程时许用压力 角取以下数值： 移动从动件，a二3038 摆动从动件，。二40。45下冲头凸轮机构为移动从动件a二38。基圆半rb=26. 8mm.将凸轮基圆以每份10平均分割，根据下冲头循环图，确定每一段的升程与回程曲线。特别指出,期中160。240。为保压段，此段保持133秒的休止。3. 滚子半径的确定nnU在330。这两点曲率半径相对较小的地 方画尽量小的圆来确定其最小半径P min=l. 15mm. P 圆柱凸轮圆柱凸轮展开轮廓曲线10主要参考资料【1】郑文纬，吴克坚主编机械原理第七版。北京：高等教育出版社，2011.【2】刘毅主编机械原理课程设计。武汉：华中科技大学岀版社，2009.