机械原理课程设计--粉料压片成形机dils.docx
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1、课 程 设 计计（ 课课 程 实 习习 ）机械设计计与制造造主体实实践(一一) 院（系系、部）： 机械械工程学院 姓 名： 同组成成员： 班 级： 指导教教师签名名：目 录一、设计计题目33（一）设设计题目目3（二）设设计要求求3(三)设设计任务务4二、方案案分析与与设计 4（一）执执行机构构的选择择与分析析 441、循环环图的分分析确定定42、运动动方案的的拟定与与选择663、机构构的运动动分析与与设计 10(1)上上冲头设设计 110(2)下下冲头设设计 116(3)料料筛设计计19（二）电电动机的的选择 221（三）传传动机构构的选择择与减速速器的设设计 22（四）飞飞轮的设设计 233
2、（五）心心得体会会 255（六）参参考文献献 266机械原理理课程设设计粉料料压片成成形机一、设计计题目（一）设设计题目目1、设计计题目及及原始数数据设计自动动压片成成形机，将将具有一一定湿度度的粉状状原料（如如陶瓷干干粉、药药粉）定定量送入入压形位位置，经经压制成成形后脱脱离该位位置。机机器的整整个工作作过程（送送料、压压形、脱脱离）均均自动完完成。该该机器可可以压制制陶瓷圆圆形片坯坯、药剂剂（片）等等。数据据见表11。表1 压压片成形形机设计计数据方案号电动机转转速r/miin生产率片片/miin成品尺寸寸（d）mmm，mmm冲头压力力kNM冲/kkgM杆/kkgA135006024220
3、60,0000 0.100125B9703060335120,00000.08824102、压片片成形机机的工艺艺动作（1）干干粉料均均匀筛入入圆筒形形型腔（图图1a）。（2）下下冲头下下沉3mmm，预预防上冲冲头进入入型腔时时粉料扑扑出（图图1b）。（3）上上、下冲冲头同时时加压（图图1c），并并保持一一段时间间。（4）上上冲头退退出，下下冲头随随后顶出出压好的的片坯（图图1d）。（5）料料筛推出出片坯（图图1e）图1（二）设设计要求求1、上冲冲头完成成往复直直移运动动（铅垂垂上下），下下移至终终点后有有短时间间的停歇歇，起保保压作用用，保压压时间为为0.44秒左右右。因冲冲头上升升后要留留
4、有料筛筛进入的的空间，故故冲头行行程为9901100mmm。因因冲头压压力较大大，因而而加压机机构应有有增力功功能。2、 下冲头先先下沉33mm，然然后上升升8mmm，加压压后停歇歇保压，继继而上升升16mmm，将将成型片片坯顶到到与台面面平齐后后停歇，待待料筛将将片坯推推离冲头头后，再再下移221mmm，到待待料位置置。3、 料筛在模模具型腔腔上方往往复筛料料，然后后退回。待待批料成成型并被被推出型型腔后，料料筛在台台面上右右移约445550mmm，推卸卸片坯。(三)设设计任务务1、各执执行机构构应包括括：实现现上冲头头运动的的主加压压机构、实实现下冲冲头运动动的辅助助加压机机构、实实现料筛
5、筛运动的的上下料料机构。满满足上述述运动可可采用连连杆机构构、凸轮轮机构等等。辅助助加压机机构可采采用凸轮轮机构2、设计计传动系系统并确确定其传传动比分分配，并并在图纸纸上画出出传动系系统图；3、画出出机器的的运动方方案简图图与运动动循环图图。拟定定运动循循环图时时，可执执行构件件的动作作起止位位置可根根据具体体情况重重叠安排排，但必必须满足足工艺上上各个动动作的配配合，在在时间和和空间上上不能出出现“干涉”；4、设计计机构；5、对机机构进行行运动设设计,绘绘出运动动线图。进进行机构构的动态态静力分分析，计计算飞轮轮转动惯惯量；6、将机机构做成成三维模模型，实实现模拟拟运动；7、编写写设计计计
6、算说明明书。二、方案案分析与与设计（一）执执行机构构的选择择与分析析1、循环环图的分分析确定定根据压片片机的工工艺动作作可得各各个机构构的动作作如下：上冲头：往复运运动。下下降压紧紧药片，保保压0.4s，上上升。下冲头：复杂的的往复运运动。首首先下降降3mmm，接着着上升88mm，保保压0.4s，上上升166mm，间间歇一段段时间后后，下降降21mmm。再再间歇一一段时间间。料筛：将将料送出出，筛料料，返回回，间歇歇一段时时间后重重复动作作。由各个机机构的动动作可画画出其运运动循环环图如图图2所示示：图2则其运动动关系如如表2所示：表2上冲头进休退下冲头休退进休进休退料筛退休进筛可将其运运动表
7、示示为树状状功能图图：图32、运动动方案的的拟定与与选择根据循环环图及树树状图，可可得三个个机构都都做往复复运动，且且都有间间歇运动动。上冲冲头是主主加压机机构，故故可选曲曲柄滑块块机构，或或六杆机机构来实实现增力力。下冲冲头运动动和筛料料机构可可用凸轮轮机构来来实现其其运动。筛筛料机构构做往复复运动，故故可以使使用曲柄柄滑块机机构，也也可用凸凸轮机构构实现其其运动。设计各个部分的机构如表3所示表3方方案上冲头下冲冲头料筛筛11曲柄滑块块机构平底凸轮轮机构曲柄滑块块机构 22六杆机构构滚子凸轮轮机构滚子凸轮轮机构上冲头方方案：方案一：曲柄滑块块机构方案二：六杆机构构选择:选选择方案案二。理由：
8、六六杆机构构将曲柄柄滑块的的急回特特性进一一步扩大大，同时时使行程程得到扩扩大，效效率高。六六杆机构构接近死死点位置置所具有有的传力力特征来来实现增增力，比比曲柄滑滑块的增增力效果果好，能能够更好好的实现现加压。故故选择六六杆机构构作为上上冲头的的加压机机构。下冲头方方案：方案一：平底凸轮轮机构方案二：滚子凸轮轮机构选择：选选择方案案二。理由：选选择凸轮轮机构易易实现下下冲头复复杂的运运动。首首先我们们想到的的是方案案一，因因为方案案一的压压力角为为零，传传力效果果好，但但当画出出凸轮轮轮廓线时时，有曲曲率半径径小于零零的地方方，故方方案一不不可行，选选择滚子子凸轮机机构。料筛方案案：方案一：
9、方案二：选择：选选择方案案二。理由：曲曲柄滑块块机构能能够实现现料筛的的往复运运动，但但不易实实现料筛筛的间歇歇运动及及筛料的的过程。凸轮机构能够很好的实现料筛的间歇运动，且能够实现筛料的过程。故选用凸轮来控制料筛。总方案：根据以以上分析析可得最最终方案案如图4所示（六六杆机构构的曲柄柄与齿轮轮结合，由由不完全全齿轮实实现机构构的间歇歇）图43、机构构的运动动分析与与设计六杆机构示意图1.上冲冲头设计计六杆机构构的计算算设计数据据：六杆杆机构已已知的数数据如表表4，六杆机机构的中中心距xx，构件件3的上上下极限限位置角角，1，滑滑块5的的行程HH，曲柄柄的转速速n，则则要求的的为各杆杆的长度度
10、，以及及的长长度。表4X(mm)K()1()H(mm)DE/CCDn(r/mmin)801.43090911.660数值计算算第一步分分析：曲曲柄滑块块机构（1） 尺寸计算算图5将杆3，杆杆4，滑滑块5拆拆下来分分析，将将图顺时时针旋转转90，如图5，以便于于分析。并并以C点点为原点点，滑块块5的道道路方向向为x轴轴方向，垂垂直方向向为y轴轴方向。对CDEE分析：由以上各各式可求求得： 对CDEE分析：由以上两两式可求求得：且由联立求求得：（2）运运动分析析对于图中中所示的的曲柄滑滑块机构构已知曲曲柄的转转速n11=600 r/minn，各从从动构件件的运动动可由表表5中所列列公式求求出。计计
11、算结果果见附件件一,结果画画出的滑滑块的速速度、加加速度曲曲线如图图6所示。此此曲柄滑滑块机构构为对心心曲柄滑滑块机构构，故无无急回特特性。当当曲柄不不是匀速速转动的的时候便便有了急急回特性性。此时时最大压压力角为为38,小于于40,符合合要求。表5曲柄柄滑块机机构运动动分析连杆2滑块3转角：角速度：角加速度度：其中：位移：速度：加速度：图6第二步分分析：曲曲柄摇杆杆机构曲柄滑块块机构的的曲柄在在六杆机机构中只只做摆动动，即曲曲柄摇杆杆机构的的摇杆。有上一步分析可得曲柄滑块中曲柄的长度，即曲柄摇杆中摇杆的长度。由已知数据中的其急回系数为K=1.4,计算可得其极位夹角为，则对曲柄摇杆的设计及为已
12、知摇杆的长度、两个极限位置，以及四杆机构的极位夹角，求各杆的长度，则可用图解法进行分析并求解。如图7图7将图旋转转1800，即为为六杆机机构时的的机构，如如图8图8对此四杆杆机构进进行运动动分析，分分析数据据见附件件二，分分析的速速度、加加速度曲曲线如图图9图9求得=223,=622,=1233，Y=92。将将此四杆杆机构在在软件中中计算得得最大压压力角为为37，符合合压力角角的要求求，故此此机构成成立。故可得23,=622,=1233,=1966，即六六杆机构构的各个个尺寸已已求出，可可画出六六杆机构构的精确确结构如如图100。此六六杆机构构无间歇歇运动，可可让曲柄柄由不完完全齿轮轮带动，就
13、就实现其其间歇运运动(此此齿轮的的系数确确定见附附件三)。图10四杆机构构的摇杆杆及曲柄柄滑块的的曲柄，将将曲柄滑滑块的曲曲柄位置置改为四四杆机构构中摇杆杆的位置置，将曲曲柄滑块块的曲柄柄的速度度改为四四杆机构构中摇杆杆的速度度，可得得出一组组滑块的的速度，加加速度曲曲线，此此速度与与加速度度曲线则则为六杆杆机构中中滑块的的速度，加加速度曲曲线，如如图111。由图图可得，滑滑块向下下运动的的速度小小于回来来时的速速度，即即实现了了急回特特性。图112.下冲冲头设计计下冲头采采用滚子子凸轮机机构完成成其动作作。根据据循环图图构造凸凸轮。若若直接使使用循环环图中的的位移曲曲线，则则有较大大的刚性性
14、冲击，使使得运动动时有较较大的惯惯性力，从从而有震震动。为为使凸轮轮工作时时无突变变的加速速度，故故计算时时采用3345多项项式来计计算位移移。计算算时所用用公式如如表6，用eexceel表格格计算，计计算数据据中有确确定其位位移、速速度、加加速度曲曲线，凸凸轮的理理论廓线线、实际际廓线，确确定基圆圆半径，计计算压力力角。计计算数据据见附件件二。其其位移、速速度、加加速度曲曲线，及及凸轮理理论廓线线、实际际廓线，如如图122所示表6凸轮轮计算公公式推程回程理论廓线线：实际廓线线：压力角：图123.料筛筛的设计计料筛机构构为滚子子凸轮机机构。为为使其运运动时没没有冲击击，也是是用3-4-55多项
15、式式计算位位移，筛筛料的过过程中也也为3-4-55多项式式，计算算公式与与下冲头头相同，见见表，计计算出的的数据表表格见附附件三，其其位移、速速度、加加速度及及凸轮理理论廓线线、实际际廓线如如图133图13（二）电电动机的的选择1、正确确选用电电动机的的基本原原则：1）电动动机的机机械特性性、启动动、制动动、调速速及其它它控制性性能应满满足机械械特性和和生产工工艺过程程的要求求，电动动机工作作过程中中对电源源供电质质量的影影响（如如电压波波动、谢谢波干扰扰等），应应在容许许的范围围内；2）按预预定的工工作制、冷冷却方法法基辅在在情况所所确定的的电动机机功率，电电动机的的温升应应在限定定的范围围
16、内；3）根据据环境条条件、运运行条件件、安装装方式、传传动方式式，选定定电动机机的结构构、安装装、防护护形式，保保证电动动机可靠靠工作；4）综合合考虑一一次投资资几运行行费用，整整个驱动动系统经经济、节节能、合合理、可可靠和安安全。2、常用用电动机机的结构构特征1）Y系系列三相相异步电电动机 该系系列电机机能防止止水滴、灰灰尘、铁铁屑或其其他杂物物浸入电电机内部部，它是是我国近近年来研研制成功功的新型型电动机机。2）电磁磁调速三三相异步步电动机机 YYCD电电磁调速速三相异异步电动动机，有有组合式式和整体体式两种种机构，这这两种调调速电动动机为防防护式，空空气自冷冷，卧式式安装，且且无碳刷刷，
17、集电电环等滑滑动接触触部件。3、确定定原动机机的功率率其中，PPw为工工作机要要求的功功率；为由电电动机到到工作机机执行机机构的总总效率。工工作机要要求的功功率ww主要为为执行构构件在单单位时间间里克服服工作阻阻力所作作的功。在在压片机机中,主主要为在在单位时时间里冲冲头冲压压时克服服工作阻阻力所作作的功。则则其中，r为冲冲头冲压压时的工工作阻力力，主要要发生在在冲头下下压的后后半个行行程中，且且假定为为线性变变化，我我们选择择方案一一，故行行程结束束时达到到最大值值600000N。为冲头头的运动动速度，可可以通过过得曲柄柄滑块机机构的运运动分析析得到（见附件一）。由上式可以算得冲头在不同位置
18、时，消耗的功率，列于表7。可见最大值为15.5千瓦左右。平均值为10千瓦左右,考虑机构中运动副的摩擦，参照电动机的技术数据选择160M4电机。输出功率11K,转速1350 r/min。表7FrvcPw00.255002201066666.66670.28836221818900.8112133333.3330.30087663841166.85512000000.32255663465111.2668266666.6670.33341558989100.9004333333.3330.333469993111556.66434000000.322735508130994.0032466666.
19、6670.311230069145774.3322533333.3330.288981106154556.55656000000.255298884151779.3304（三）传传动机构构的选择择与减速速器的设设计1、传动动机构的的选择如何合理理分配各各级传动动比，将将直接影影响传动动装置的的结构尺尺寸，重重量，运运行维护护，造价价及性能能，这是是设计过过程中一一个重要要的问题题，必须须认真对对待。通通常，不不同类型型的传动动机构具具有不同同的传动动比合理理范围，同同一种传传动机构构用于高高速级和和低速级级时也具具有不同同的传动动比合理理范围。因因此，应应使各级级传动机机构的传传动比尽尽量在合
20、合理范围围内。各各种传动动机构的的传动比比合理范范围如表表8：表8性能指标标传动动机构带传动链传动齿轮传传动蜗杆传传动功率P/kW小（=200）中(=1000)中(最大大达500)小(=50)单级传动动比：常用值最大值2-4 52-563-5 810-44080传动效率率中中高较低许用线速速度=255=4006级精度度直齿轮轮=118,非非直齿=3665级精度度可达1100滑动速度度Vs=50综合上表表，齿轮轮传动效效率高最最高，且且许用线线速度最最大，故故我们选选择齿轮轮传动2、减速速器的设设计驱动电机机的转速速为13350rr/miin，冲冲压时曲曲柄的转转速为660r/minn，则机机械
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