上海工程技术大学机械原理课程设计精要文档.pdf

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1、 设 计 题 目 压 片 成 形 机 机械原理课程设计说明书 上海工程技术大学（机械原理）课程设计 1 目录 一、设计题目 2 1.1设计背景 2 1.2压片成型机的介绍 2 1.3压片成型机的工艺动作 3 1.4压片成型机的数据 4 二、设计要求 4 2.1上、下冲头及送料筛的设计要求 4 2.2运动循环图 4 三、运动方案评估 5 3.1主运动机构选型与分析比较 5 四、运动循环图设计 10 五、设计步骤 10 5.1上冲头的尺寸设计：10 5.2下冲头的尺寸设计：12 六、心得体会 14 七、参考文献 15 八、附录 15 8.1附录 1：运动循环图（A4 纸）15 8.2附录 2：上冲

2、头机构运动简图（A3 纸）15 8.3附录 3：下冲头凸轮机构轮廓图（A3 纸）15 上海工程技术大学（机械原理）课程设计 2 机 械 原 理 课 程 设 计 压片成型机 一、设计题目 1.1设 计 背 景 机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算，并将其转化成为制造依据的工作过程。机械设计是机械产品生产的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴含着创新和发明。为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学的知识进一步巩固和加强，我们参加了此次的机械原理课程设计

3、压片成型机设计。1.2压 片 成 型 机 的 介 绍 设计 自 动压片成形机，是将 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。上海工程技术大学（机械原理）课程设计 3 1.3压 片 成 型 机 的 工 艺 动 作 1、料筛将粉料筛入型腔中，同时上冲头下移；2、下冲头下沉 3mm，防止压入时粉料扑出；3、上下冲头同时加压，并保压 0.3 0.6s；4、上冲头退出的同时，下冲头顶出片胚；5、料筛推出片胚，再次重复 1 5

4、的动作。工艺动作图 上海工程技术大学（机械原理）课程设计 4 1.4压 片 成 型 机 的 数 据 电动机转速/（r/min）970 生产率/(片/min)20 冲头压力/N 150,000 机器运转不均匀系数/0.05 二、设计要求 2.1上、下 冲 头 及 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 0.47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 100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力功能（图 d）。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

5、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（图 b/c/d）。3.料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向右退回。待批料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约 45 50mm，推卸片坯（图 d）。2.2运 动 循 环 图 草图如下 上海工程技术大学（机械原理）课程设计 5 三、运动方案评估 3.1主 运 动 机 构 选 型 与 分 析 比 较 3.1.1上冲头方案设计 方案一：曲柄滑块 说明：杆 1带动杆 2 运动，杆 2 使滑块往复运动，同时带动杆 3 运动，从而达到所要求的上冲头的运动。此方案可以满足保压要求，但是上冲头机构制作工艺复杂，磨损较大，且需要加润

6、滑油，工作过程中污损比较严重。上海工程技术大学（机械原理）课程设计 6 方案二：凸轮滚子 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 90100mm，凸轮机构尺寸将会变得很大很笨重。方案三：曲柄摇杆 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的行程要求。对上述三种方案进行对比和分析第三种方案最为有效，传动效果好且能够达到设计的要求。故选第三种：曲柄连杆机构，作为上冲头。上海工程技术大学（机械原理）课程设计 7 3.1.2送料机构方案设计 方案一：此方案用凸轮机构

7、，由于料筛行程很大故凸轮的基圆半径很大，在筛动过程中圆柱凸轮受到的冲击也很大，所以不宜采用，但由于计算方面的问题，我采用此机构。方案二：此方案由凸轮机构和摆杆滑块机构组合而成，容易实现筛的动作，但凸轮加工复杂，料筛振动时对凸轮冲击很大，要求要合理的设计凸轮。综上所述下冲头的机构宜选第二种方案最为有效，合理的设计凸轮及摆杆能够很容易的实现料筛的动作。上海工程技术大学（机械原理）课程设计 8 3.1.3下冲头机构方案设计 方案一：此方案由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构组合而成，结构简单，制造方便，但不易实现下冲头的几个休止动作，故不宜采用。方案二：此机构由对心式盘形凸轮机构构成，可实现下冲头的运动轨迹

8、，由于下冲头行程较短，故宜于采用。上海工程技术大学（机械原理）课程设计 9 综上所述宜选用第方案二更适合，设计简单且能够很容易的实现下冲 头的动作。3.14组合方案评估 由于压片成形机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构。它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成。先设计摇杆滑块机构，为了保压，要求摇杆在铅垂位置的 2范围内滑块的位移量 0.4mm。此方案中，料筛采用凸轮机构，可使其达到往复振动的运动效果；下冲头也采用凸轮机构，可达到保压效果，且此方案的稳定性较好，故选用此方案。上海工程技术大学（机械原理）课程设计 10 四、运动循环图设计 详情请见附录一 五、设计步

9、骤 5.1上 冲 头 的 尺 寸 设 计：5.1.1尺寸计算 1.设定摇杆长度：选取=2 代入公式：2 sin 2 cos 14.0r 得 r 417 选取 r=400;mm r L 800 2 400 上海工程技术大学（机械原理）课程设计 1 1 2.确定摇杆摆角根据上图，可知行程的计算公式为 sin h22r r L coa r L 此时 h=100 L=800mm r=400mm 算的摆角9.33 与测量出的图中摆角大小相等 又题设要求摆角小于 60 满足要求。3.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；上海工程技术大学（机械原理

10、）课程设计 12 1DC是摇杆在摆角最大时的位置；DC 是摇杆与铅垂方向夹角为 2的位置；由题意:AB BC ACBC AB AC 1 又因为有图测得 mm 2851 AC mm 530 AC 测得 AB=122.5 BC=407.5 测量出保压角为 B1AB1=57 检验曲柄存在条件：CD=400mm，AB=122.5mm,BC=407.5mm,AD(机架)=600mm 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 122.5 曲柄连杆 407.5 摇杆 400 滑块连杆 800 5.1.2上冲头机构结构简图 详情请见附录二 5.2下

11、 冲 头 的 尺 寸 设 计：5.2.1凸轮的尺寸计算 1.凸轮的基圆半径计算 由运动循环图可以得在推程过程中最大的斜率为 22.9上海工程技术大学（机械原理）课程设计 13 因为此设计中的凸轮均为对心凸轮，则基圆半径公式为：sddsr tan 为了使机构能顺利工作，规定了压力角的许用值，在使 的前提下，选取尽你可能大的基圆半径。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，38 30 摆动从动件，50 40 所以下冲头凸轮机构为移动从动件 30 解得基圆半径.为 mm rb7.23 2.凸轮轮廓的确定 将凸轮基圆以每份 5平均分割，根据下冲头循环图，确定每一段的升程与回程曲

12、线。特别指出，期中 230 157 为保压段，此段保持 0.61秒的休止。3.滚子半径的确定 在 270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 min=9.1mm.0.8 min.所以，此处取滚子半径=7.2mm.所以滚子半径取 7mm 5.2.2下冲头机构结构简图 详情请见附录三上海工程技术大学（机械原理）课程设计 14 六、心得体会 为期近两周的的课程设计即将结束了，在这两周的时间里，我从这个课程设计中学到了很多东西，同时也遇到了很多困难，经过不断的研究与探索以及咨询老师和同学，为题一个一个的得以解决，我的课程设计的越来越明朗。我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。

13、为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。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，虽然我们的创新是简显的，但这也锻炼了我们的能力，更指明了我们努力的方向。坦言，若没有模板，没有参考，让我自己想，让我自己设计，恐怕我很难在短短近两周内设计得出六杆肘杆式机构和摆动从动件盘形凸轮摇杆滑块机构，可我只是想表达出自己能够做出的设计的水平，即使现在水平很不好，甚至很烂，但是经过

14、不断的积累和锻炼，坚信我也能成优秀的工程师。没有经历挫折怎么能够成长，没有经历风雨怎能看到美丽的彩虹，没有经过破茧的长痛怎能有那偏偏蝶舞。每一个成功的背后付出的都是血的代价。课程设计虽然困难多多，但是同样的也会是欢乐多。只有我们认真的细心的做好每一步，哪怕最后失败也是虽败犹荣。上海工程技术大学（机械原理）课程设计 15 七、参考文献 主编 名称 出版社 出版时间 彭文生 机械设计 高等教育出版社 2008年 11 月 王三民 机械原理与设计课程设计 机械工业出版社 2005年 1 月 孙桓 机械原理 高等教育出版社 2006年 12月 八、附录 8.1附 录 1：运 动 循 环 图（A4 纸）8.2附 录 2：上 冲 头 机 构 运 动 简 图（A3 纸）8.3附 录 3：下 冲 头 凸 轮 机 构 轮 廓 图（A3 纸）