1、機械原理課程設計題目：干粉壓片機學校：洛陽理工學院院系：機電工程系專業：計算機輔助設計與制造班級：z080314設計者：李騰飛（組長） 李鐵山 杜建偉指導老師：張旦聞2013年12月22日星期日 課 程 設 計 評 語課程名稱：干粉壓片機的機構分析與設計設計題目：干粉壓片機設計成員：李騰飛 李鐵山 杜建偉指導教師：指導教師評語： 2013年12月22日 星期日前言干粉壓片機裝配精度高，材質優良耐磨損，穩定可靠，被公認為全國受歡迎產品。特別是現在的小型干粉壓片機，市場前景很好。很多小型企業不可能花高價去買大型的，而且得不嘗試，所以小型壓片機更少中小型企業青睞。例如蚊香廠、魚藥飼料廠、消毒劑廠、催

2、化劑廠都相繼使用。本機還可改為異形沖模壓片。由于該機型相對于其他機型壓力較大，壓片速度適中，因而受到生產奶片、鈣片、工業、電子異形片的廠家歡迎。相信本廠品會給您帶來良好的企業效應。日期：2013年12月22日 星期日目 錄一. 設計題目 51.工作原理以及工藝過程 52.原始數據以及設計要求 5二. 設計題目的分析 51. 總功能分析 52. 總功能分解 53. 功能元求解 64. 運動方案確定 75. 方案的評價 96. 運動循環圖 107. 尺度計算 118.下沖頭對心直動滾子推桿盤形凸輪機 139.下沖頭對心直動滾子推桿盤形凸輪機的位移曲線 13三. 干粉壓片機各部件名稱以及動作說明 1

3、4四. 參考書目 14五. 新得體會 14 1.1、設 計 題 目干粉壓片機1.2、 工作原理及工藝動作過程干粉壓片機的功用是將不加粘結劑的干粉料（如陶瓷干粉、藥粉）定量送入壓形置壓制成 × h 圓型片坯， 經壓制成形后脫離該位置。機器的整個工作過程（送料、壓 形脫離）均自動完成。該機器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。其工藝動作的分解如圖11圖11 工藝動作分解（ 1 ） 料篩在模具型腔上方往復振動，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 ，以防上沖頭進入型腔時把粉料撲出。（ 3 ） 上沖頭進入型腔

4、 4mm 。（ 4 ） 上、下沖頭同時加壓，各移動 12mm ，將產生壓力，要求保壓一定時間，保壓時約占整個循環時間的 1/10 。（ 5 ） 上沖頭退回，下沖頭隨后以稍慢速度向上運動，頂出壓好的片坯。（ 6 ） 為避免干涉，待上沖頭向上移動 90mm 后，料篩向右運動推走片坯，接著料篩往復振動，繼續下一個運動循環。1.2、 設計原始數據及設計要求(1) 精壓成形制品生產率為每分鐘 24 件；(2) 行程速比系數 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、總功能分析根據題目要求，要最終將干粉壓制成片坯。若要求獲得質量較好的成品，可采用諸多方法。下

5、面采用黑箱法進行分析：由黑箱法分析可得到：為了達到高效、方便的目的，采用機械自動加工的方法比較好，因此本題采用了自動加工的方法壓制片坯。2.2、總功能分解 該干粉壓片機通過一定的機械能把原料（干粉）壓制成成品，其功能分解如圖21圖21 總功能分解設計干粉壓片機，其總功能可以分解成以下幾個工藝動作：(1) 送料機構：為 間歇直線運動 , 這一動作可以通過凸輪上升段完成(2) 篩料：要求篩子往復震動(3) 推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯(4) 送成品：通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道(5) 上沖頭往復直線運動，最好實行快速返回等特性。(6) 下沖頭間歇直線運動。例如下表所示的樹狀功能圖：

6、圖22樹狀功能分解2.3、根據功能的要求，進行功能元求解干粉壓片機運動轉換功能圖如下：圖23運動轉換功能干粉壓片機運動方案選擇矩陣如圖24 運動方案圖24 運動方案由上表所列矩陣可知，可能的運動方案數目為N=4*4*4*3*3=576種。從此方案中剔除明顯不合理的，在進行綜合評價：是否滿足運動要求；是否滿足載要求；運動精度；制造工藝；安全性；是否滿足動力源、生產條件等限制。根據題目要求，功能元減速A而言，帶傳動結構簡單，運轉平穩，噪聲小，能緩和沖擊， 有過載保護作用，安裝維修要求不高成本底。齒輪傳動工作可靠，效率高，易制造和精確加工。 故可選用帶傳動或蝸桿傳動。減速B ：齒輪或蝸桿傳動能滿足定

7、速比傳動要求，且精度較高。應用范圍廣，承載能力大的優點，故選齒輪或蝸桿傳動。對于上沖頭運動C ，要實現往復直線移動，還有考慮急回特性。因此選曲柄滑塊或搖桿機構 。送料機構D主要作用是將胚料送到加工位置，且能實現間歇要求，對承載能力要求低，故采用凸輪或蝸桿機構。下沖頭運動E雖然需要較高的承載能力，但下沖頭中可以加兩個擋板來增加其承載能力，且 要實現間歇要求，可靠性好，故采用凸輪機構完成下沖頭的動作。綜上所述，可初步確定兩個方案， 如表中實線、虛線所示的方案方案1 ： A3+B4+C3+D1+E2方案2 ： A1+B3+C4+D2+E22.4、運動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、方案評價機械運動方案的擬訂和設計，最終要求通過分析比較以提供最優的方案。一個方案的優劣通過系統綜合評價來確定。下面用機械選型的評價體系，它可用視圖的方法來表示：根據個評價指標相互關系，建立評價模型為：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 上述表達式表示 U1 、 U2 、 U3 、 U4 、 U5 各指標之間采用了乘法原則，而它們之間用了加法原則。根據題目要求，功能元比較如 表 1 ：方案中機構的性能、特點、評價表 1性能指標具體指標評

9、價帶傳動齒輪機構曲桿滑塊機構簡單六桿機構凸輪機構蝸輪蝸桿機構A功能A1運動規律定比傳動定比傳動和移動定比傳動任意性較差能達到有限精度基本上任意定比傳動和移動A2傳動精度高高高較高較高高B工作性能B1應用范圍較廣廣較廣較廣較廣廣B2可調性很好較差一般較好較差較差B3運動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結果復雜度簡單一般一般簡單復雜復雜表示上述兩個機構方案的評價指標體系、評價值及計算結果。表中，所以的指標值分為 5 個等 級 ：“ 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評價指標系統工程評價法方案一方案二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，故可優先選用方案 1 為最終方案。 2.6、運動循環圖從上述工藝過程可以看出，由主動件到執行件有三支機構系統順序動作，畫出 運動傳遞框圖如下圖27圖27 循環圖從整個機器的角度上看，它是一種時序式組合機構系統，所以要擬訂運動循環 圖 。以該主動件的轉角為橫坐標（ 0360 ），以機構執行構件的位移為縱坐標畫出位移曲線。運動循環圖上的位移曲線主要著眼于運動的起迄位置，而不是其精確的運動規

12、律 。料篩從推出片坯的位置經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 ），待上沖頭到達臺面下 4mm 處時，下沖頭開始上升，對粉料兩面加壓，這時，上、下沖頭各移動 12mm （如圖中 ），然后兩沖頭停歇保壓（如圖中 ），保壓時 間約 0.2s ，即相當于主動件轉 36 度左右。以后，上沖頭先開始退出，下沖頭稍后并稍慢地身上移動到和臺面平齊，頂出成形片坯（ 如圖中 ） 。下沖頭停歇待卸片坯時，料篩已推進到形腔上方推卸片坯（ 如圖中 ） 。然后，下沖頭下移 24cm 的同時，料 篩振動使篩中粉料篩入形腔（

13、如圖中 ） 而進入下一循環。2.7、尺度計算圖28 方案說明圖執行機構的尺寸計算根據選定的驅動電機 ( 在圖中沒畫出 ) 的轉速 n=940r/min 和 生產率為 24 件 / 分鐘， 它傳動系統的總速比為： I=940/24 =39.2 k=1.2=180°*( k-1)/(k+1)=180°*(1.2-1)/(1.2+1)=16.4°以下壓力角和模數均取標準值 =20 m=5第一級皮帶減速 I= 4 z1=17 z2= 68第二級齒輪減速 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 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°綜合以上計算可得定軸輪系傳動 7 個齒輪設計如表3：表3電動機的選擇 a)計算功率： 單個周期的時間：T=60/n1=60/25=2.4s 單個沖頭周期做功： W=F*（y1-h）*2/2 =15000*(21-5)/1000*2/2 =240J  單個沖頭功率：P實際=W/T=240/2.4=100W 考慮到運動副摩擦和料篩運動所需的功率， 實際所需的功率：P實際=

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

17、4·5                           =0.99X0.993X0.97X0.96X0.94=0.8412.8、下沖頭對心直動滾子推桿盤形凸輪機 圖29 凸輪機構2.9、下沖頭對心直動滾子推桿盤形凸輪機的位移曲線圖210 位移曲線3、干粉壓片機動作說明各級傳動都為齒輪或蝸輪蝸桿傳動，傳動精度高，運動

18、可靠；上沖頭由曲柄滑塊機構帶動運動精度高，移動料篩至下沖頭的型腔上方等待裝料，并將上一循環已成型的工件推出（卸料）然后料篩震動，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將粉料撲出然后上沖頭繼續向下，下沖頭向上加壓，并在一定時間內保持一定的壓力；而后上沖頭快速退出下沖頭隨著將成型的工件推出型腔 ，這便完成了一個循環周期。由于要求每分鐘制成成品 24 件。所以要求 C 、 D 、 E 轉速同步，且轉速均為 24r/min 。4、參考書目（ 1 ）孫桓、 陳作模主編 機械原理高等教育出版社， 2000（ 2 ）朱保利、吳暉等編 機械原理課程設計指導書 南昌航空工業學院出版（ 3 ）孟憲源、姜琪主編 機構構型與應用 機械工業出版社， 2004（ 4 ） 侯珍秀主編 機械系統設計 哈爾濱工業大學出版社， 2000（ 5 ）黃繼昌、徐巧魚等編 實用機械機構圖冊 人民郵電出版社， 19965、心得體會這是我們步入大學之后的第一次做課程設計，但在張老師的指導和同學的互相幫助下還是按時完成了設計。這次設計讓我體會很深，也學到了很多新東西。 在這