機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書壓片機(jī)

JIANGXIAGRICULTURALUNIVERSITY機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書題目：壓片成形機(jī)學(xué)院：工學(xué)院姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)：10級(jí)指導(dǎo)教師：2012年06月12日1設(shè)計(jì)題目 1.1壓片成形機(jī)介紹設(shè)計(jì)自動(dòng)壓片成形機(jī)，將具有一定濕度的粉狀原料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形位置，經(jīng)圧制成形后脫離位置。機(jī)器的整個(gè)工作過程（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。1.2壓片成形機(jī)的工藝動(dòng)作干粉料均勻篩入圓筒形型腔。下沖頭下沉3mm，預(yù)防上沖頭進(jìn)入型腔是粉料撲出。上、下沖頭同時(shí)加壓，并保持一段時(shí)間。上沖頭退出，下沖頭隨后頂出壓好的片坯。料篩推出片坯。1.3上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計(jì)要求是：（1）上沖頭完成往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)（鉛錘上下），下移至終點(diǎn)后有短時(shí)間的停歇，起保壓作用，保壓時(shí)間為0.4s左右。因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭行程為90～100mm。因沖頭壓力較大，因而加壓機(jī)構(gòu)應(yīng)有增力功能（如圖8.3a所示）（2）下沖頭先下沉3mm，然后上升8mm，加壓后停歇保壓，繼而上升16mm，將成形片坯頂?shù)脚c臺(tái)面平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后，再下移21mm，到待料位置（如圖8.3所示）。（3）料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)篩料，然后向左退回。待批料成型并被推出型腔后，料篩在臺(tái)面上右移45～50mm，推卸片坯（如圖8.3c所示）圖8.3設(shè)計(jì)要求1.4上沖頭、下沖頭與送料篩的動(dòng)作關(guān)系見表1表1動(dòng)作關(guān)系上沖頭進(jìn)退送料篩退近休進(jìn)遠(yuǎn)休下沖頭退近休進(jìn)遠(yuǎn)休1.5壓片成形機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/（r/min）：970；生產(chǎn)率/(片/min)：20；沖頭壓力/N：100000；機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)/δ：0.05；M沖（kg)：9：m桿（kg)：3.2原動(dòng)機(jī)的選擇2.1原動(dòng)機(jī)的選擇主用參考下列條件：（1）現(xiàn)場(chǎng)能源供應(yīng)條件、（2）工作機(jī)載荷特性及其工作制度、（3）工作機(jī)對(duì)起動(dòng)、平穩(wěn)性、過載能力、調(diào)速和控制方等方面的要求。（4）原動(dòng)機(jī)是否工作可靠、操作與維修簡便，是否需要防塵、防爆、防腐等。（5）原動(dòng)機(jī)的初始成本與運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。電機(jī)的容量主要由電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱情況而定，而發(fā)熱又與其工作情況而定。工作機(jī)所需工作功率Pw，應(yīng)由工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算得來的，可按下式計(jì)算：Pw=Tn/9550Kw其中：T——工作機(jī)的阻力矩，N·mm；n---工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min；經(jīng)過綜合考慮決定選用Y160M-6型號(hào)電動(dòng)機(jī)（額定電壓380V，額定頻率50HZ，功率7.5KW，額定轉(zhuǎn)數(shù)970r/min）3傳動(dòng)比的分配選取額定轉(zhuǎn)速為970r/min3.1確定總傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ｎ=970r/min凸輪轉(zhuǎn)速ｎI(lǐng)=20r/minｉ總＝ｎ／ｎＩ＝９７０／２０＝４８．５3.2傳動(dòng)比的分配將總傳動(dòng)比按各級(jí)傳動(dòng)進(jìn)行分配ｉ總＝ｉ１xｉ２xｉ３xｉ４……ｉｎ（式中ｉ１，ｉ２，ｉ３，ｉ４……ｉｎ為各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比）傳動(dòng)比的分配要求：各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在推薦范圍選取（參見機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)附錄２機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)和性能）。使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力得到充分發(fā)揮，并使其結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)勻稱。使各級(jí)傳動(dòng)具有最小的外形尺寸、最小的重量和中心距。建議使用不可約分的傳動(dòng)比，以避免某幾個(gè)輪齒的磨損過分集中，降低噪聲和振動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)采用四級(jí)減速機(jī)構(gòu)，第一級(jí)為帶傳動(dòng)，第二級(jí)為減速器傳動(dòng)，第三級(jí)為帶傳動(dòng)，第四級(jí)為帶傳動(dòng)。按前述傳動(dòng)比分配原則，為使傳動(dòng)構(gòu)件獲得較小尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，可采用傳動(dòng)比先小后大”原則。因此初選ｉ１＝１.６，ｉ２＝３０。第二級(jí)減速器內(nèi)部齒輪結(jié)構(gòu)如下圖所示其中Z1=20，Z2=30，Z3=80，Z4=45,Z5=23,Z6=48,Z7=20.且各齒輪的模數(shù)M=2，壓力角a=20度。又差動(dòng)輪系的計(jì)算傳動(dòng)比的公式得：i13=（w1-wH)/(w3-wH)=-z3/z1又n1=600r/min,n3=600/i74=-600/4.8=-125r/min代入上式得wh=20r/min,即傳動(dòng)比i1H=30.根據(jù)設(shè)計(jì)要求，上沖頭，下沖頭和送料篩同時(shí)進(jìn)行，所以第三級(jí)和第四級(jí)的傳動(dòng)比為１。3.3各級(jí)傳動(dòng)比的分配表傳動(dòng)比分配i1i2i3i41.630114傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較通過查閱機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，我們初步確定了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：摩擦輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)。各傳動(dòng)的特點(diǎn)如下兩表A和B：類別摩擦輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)特點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，可在運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)整傳動(dòng)比；有過載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡單；軸與軸承上的作用力很大，有滑動(dòng)，工作表面磨損較快軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪聲小，可吸振緩沖；摩擦型帶傳動(dòng)有過載保護(hù)作用，結(jié)構(gòu)簡單；成本低，安裝要求不高。外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動(dòng)，不能用于分度鏈；由于摩擦生電，帶傳動(dòng)不宜用于易燃場(chǎng)合；軸和軸承上的作用力大；帶的壽命較短軸間距范圍大；鏈條元件間形成的油膜能吸振；對(duì)惡劣環(huán)境有一定適應(yīng)能力，工作可靠；作用在軸上的載荷小。運(yùn)轉(zhuǎn)的瞬時(shí)速度不均勻，高速時(shí)不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)（但齒形鏈傳動(dòng)較平穩(wěn)）；鏈條工作時(shí)，因磨損產(chǎn)生的伸長容易引起共振，因此需增設(shè)張緊和減震裝置壽命取決于材料的接觸強(qiáng)度和耐磨損能力帶輪直徑大，帶的壽命長與制造質(zhì)量有關(guān)５０００～１５０００ｈ表Ａ類別齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)特點(diǎn)承載能力和速度范圍大。傳動(dòng)比恒定，采用行星傳動(dòng)可獲得很大的傳動(dòng)比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，非圓齒輪可實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比傳動(dòng)。制造和安裝精度要求高；精度低時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲；無過載保護(hù)作用結(jié)構(gòu)緊湊，單級(jí)傳動(dòng)能得到很大的傳動(dòng)比；傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲；單頭蝸桿可制成自鎖機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)比大、滑動(dòng)速度低時(shí)效率低；中、高速傳動(dòng)需用昂貴的減摩材料（如青銅）；制造精度要求高，刀具費(fèi)用貴；鋼蝸桿蝸輪副已開始應(yīng)用壽命取決于輪齒材料的接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度以及抗膠合合耐磨損能力制造精確，潤滑良好，壽命較長，低速傳動(dòng)，磨損顯著表Ｂ根據(jù)設(shè)計(jì)要求、工藝性能、結(jié)構(gòu)要求和總傳動(dòng)比等條件選擇傳動(dòng)系統(tǒng)類型，選定帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。5執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案評(píng)估5.1上沖頭運(yùn)動(dòng)方案方案1：肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)說明：此方案使用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串接而成，結(jié)構(gòu)簡單、輕盈，能滿足保壓要求，并能夠輕松達(dá)到上沖頭頭的行程要求。方案2：曲柄連桿機(jī)構(gòu)。說明：用渦輪蝸桿帶動(dòng)偏心飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿帶動(dòng)上沖頭走往復(fù)運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)：制造水平要求高，切達(dá)不到怎呀要求。方案3：說明：凸輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)滾子運(yùn)動(dòng)，使桿1與桿2運(yùn)動(dòng)，使上沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完全能達(dá)到保壓要求。但上沖頭行程要求有90~100mm，凸輪機(jī)構(gòu)尺寸將會(huì)變得很大很笨重。綜合以上三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，認(rèn)為是使用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì)是比較好的擇。5.2料篩運(yùn)動(dòng)方案：方案一;說明：送料機(jī)構(gòu)選用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，觸頭帶動(dòng)料篩左右來回移動(dòng)送料篩。料篩前設(shè)計(jì)有斜鏟方便推送成行片胚，當(dāng)上下沖頭完成壓片，上沖頭退回最高點(diǎn)及下沖頭頂出片胚時(shí)料篩帶著料想右移動(dòng)。到達(dá)圓筒形腔口鏟除片胚，同時(shí)左右小范圍的篩動(dòng)之后向做退回裝料。方案二：說明：運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)料篩作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)簡圖如下。方案三：說明；運(yùn)用如圖所示凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)料篩的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其缺點(diǎn)是凸輪結(jié)構(gòu)輪廓線變化較大可能不能滿足壓力角要求。綜合以上對(duì)料篩的運(yùn)動(dòng)方案的分析，選擇方案以為最佳方案。5.3下沖頭運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)方案一：運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)下沖頭的往復(fù)移動(dòng)。如圖：方案二：運(yùn)用曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)下沖頭的往復(fù)移動(dòng)。但實(shí)現(xiàn)不了下沖頭的間歇運(yùn)動(dòng)。6壓片機(jī)總體運(yùn)動(dòng)放案分析6.1方案一：如圖所示。1曲柄連桿機(jī)構(gòu)2、13渦輪3、12蝸桿4、8、10皮帶輪5皮帶6齒輪7減速箱9電動(dòng)機(jī)11圓柱凸輪14下沖頭15料篩16上沖頭動(dòng)作說明:壓片成形機(jī)經(jīng)皮帶輪1級(jí)減速，減速器2級(jí)減速后由齒輪帶動(dòng)圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使料篩作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由兩皮帶輪分別帶動(dòng)兩蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。兩渦輪蝸桿分別帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。曲柄連桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成肘桿機(jī)構(gòu)，是上沖頭作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)加壓。凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下沖頭，使其作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。6.2方案二：運(yùn)動(dòng)方案如圖所示，1電動(dòng)機(jī)2、3齒輪4、5圓錐齒輪6、17凸輪機(jī)構(gòu)7、19蝸桿8、18蝸輪9皮帶輪10皮帶11曲柄滑塊機(jī)構(gòu)12彈簧13、振動(dòng)篩14、上沖頭15、圓筒型腔16、下沖頭動(dòng)作說明：1.壓片機(jī)在1電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，通過齒輪、圓錐齒輪、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳到兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)上。2.兩凸輪又分別控制振動(dòng)篩和凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪10通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)14曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，最終帶動(dòng)上沖頭、振動(dòng)篩、下沖頭運(yùn)動(dòng)起來，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)工作起來。6.3方案三：運(yùn)動(dòng)方案如圖所示；A:上沖頭B：下沖頭C：對(duì)心直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)D：凹槽凸輪E：料篩F：圓柱凸輪G：電動(dòng)機(jī)H：齒輪I：圓錐齒輪J：渦輪蝸桿K：進(jìn)料口動(dòng)作說明：由電動(dòng)機(jī)G輸出原動(dòng)力傳給H齒輪齒輪H通過三對(duì)錐齒輪分別傳動(dòng)通過錐齒輪的傳動(dòng)F圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)E料篩左移原料通過K進(jìn)料口送入料篩對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)使下沖頭下移通過圓柱凸輪推動(dòng)料篩右移把原料送到壓料胚口原料進(jìn)入壓料桶內(nèi)之后E料篩又左移裝料通過傳動(dòng)桿帶動(dòng)渦輪蝸桿j帶動(dòng)D凹槽凸輪機(jī)構(gòu)使上沖頭向下壓同時(shí)下沖頭向上壓并保持一段時(shí)間上沖頭上移回原位，下沖頭向上把壓好的成品推出壓料胚料篩繼續(xù)送料同時(shí)通過料篩前鏟頭推到出料口，同時(shí)下沖頭下移料進(jìn)壓料胚通過以上運(yùn)動(dòng)完成壓料，此后繼續(xù)重復(fù)7設(shè)計(jì)方案的評(píng)比和選擇方案評(píng)比方案評(píng)價(jià)性能 方案一方案二方案三工作性能應(yīng)用范圍較廣可調(diào)性高運(yùn)轉(zhuǎn)精度大應(yīng)用范圍廣可調(diào)性高運(yùn)轉(zhuǎn)精度一般應(yīng)用范圍廣可調(diào)性一般運(yùn)轉(zhuǎn)精度一般傳動(dòng)性能傳動(dòng)性強(qiáng)速度范圍大噪聲小傳動(dòng)比大承載能力一般傳動(dòng)平穩(wěn)噪音小經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性一般結(jié)構(gòu)簡單經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性一般結(jié)構(gòu)緊湊性較好一般好綜述以上評(píng)比，方案一各個(gè)方面較好，最后確定方案一為最終方案。8機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖9各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件計(jì)算分析數(shù)據(jù)9.1上沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)定搖桿長度R≤0.4／(1+a-cos2-)式中:a=L/R――搖桿滑塊機(jī)構(gòu)中連桿與搖桿長度之比，一般取1～2。我們選擇a=1，則R≤328.3mm取R=300mm，則L=R=300mm確定搖桿擺角根據(jù)右圖，可知行程的計(jì)算公式為h=L-[r×cosα+-r]此時(shí)h=100㎜算的擺角為33.6°與測(cè)量出的圖中擺角大小相等∵題設(shè)要求擺角小于60°∴滿足要求。通過圖解法求出曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄與連桿的長度如圖所示，AB為曲柄，BC為連桿，DC為搖桿；DC2是搖桿在擺角最大時(shí)的位置；DC1是搖桿鉛垂時(shí)的位置；由題意:∵AC1=AB+BCAC2=BC-AB∴AB=70㎜BC=130㎜檢驗(yàn)曲柄存在條件CD=300mm，AB=70mm,BC=130mm,AD(機(jī)架)=361mm滿足桿長之和定理，即AD+AB<CD+BC,確保了曲柄的存在。綜上所述上沖頭機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)如下：曲柄70㎜曲柄連桿130㎜搖桿300㎜滑塊連桿L300㎜9.2下沖頭中凸輪的設(shè)計(jì)：1.凸輪基圓的確定由運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖最大斜率40.1因?yàn)榇嗽O(shè)計(jì)中的凸輪均為對(duì)心凸輪，則基圓半徑公式為：為了使機(jī)構(gòu)能順利工作，規(guī)定了壓力角的許用值[α]，在使α≤[α]的前提下，選取盡你可能小的基圓半徑。根據(jù)工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，推薦推程時(shí)許用壓力角取以下數(shù)值：移動(dòng)從動(dòng)件，[α]=30°～38°擺動(dòng)從動(dòng)件，[α]=40°～45下沖頭凸輪機(jī)構(gòu)為移動(dòng)從動(dòng)件α=38°基圓半rb=26.8mm.將凸輪基圓以每份10°平均分割，根據(jù)下沖頭循環(huán)圖，確定每一段的升程與回程曲線。特別指出，期中160°~240°為保壓段，此段保持1.33秒的休止。3.滾子半徑的確定在330°這兩點(diǎn)