机械原理专业课程设计格式.doc

湖南工业大学

课 程 设 计

资 料 袋
学院（系、部） 20 ~ 20 年第 学期
课程名称 指引教师 职称
学生姓名 专业班级 学号
题 目
成 绩 起止日期 年 月 日～ 年 月 日

目 录 清 单
序号
材 料 名 称
资料数量
备 注
1
课程设计任务书

2
课程设计阐明书

3
课程设计图纸

张
4

5

6

机 械 原 理
设计阐明书

15吨压片机加压机构设计

起止日期： 年 6 月 28 日 至 年 7 月 2 日
学生姓名

班级

学号

成绩

指引教师(签字)

机械工程学院（部）
5 月29 日

目　录（黑体，三号，居中）

0.设计任务书（黑体，三号）…………………………………2
1. 工作原理和工艺动作分解………………………………3
2. 依照工艺动作和协调规定拟定运动循环图……………3
3. 执行机构选型……………………………………………
4. 机械运动方案选取和评估……………………………
5. 机械传动系统速比和变速机构………………………
6. 机构运动简图……………………………………………
7. 主加压机构尺度设计…………………………………
8主加压机构三维建模…………………………………
9,主加压机构速度与加速度分析（分析一种位置）……..
10.参照资料………………………………………………….
11.设计总结…………………………………………………

湖南工业大学
课程设计任务书
— 年第 2 学期
机械工程 学院（系、部） 材料成型 专业 材1 班级
课程名称： 机械原理课程设计
设计题目： 15吨压片机加压机构设计
完毕期限：自 年 7 月 5 日至 年 7 月 9 日共 1 周

内
容
及
任
务

一、设计任务与重要技术参数
压片机是将陶瓷干粉料压制成直径为34mm、厚度为5mm圆形片坯。其工艺过程是：
(1) 干粉料均匀筛入团筒形型腔(图a)；
(2) 下冲头下沉3mm，防止上冲头进入型腔时将粉料扑出(图b)；
(3) 上、下冲头同步加压(图c)，并保压一段时间；
(4) 上冲头退出，下冲头随后顶出压好片坯(图d)；
(5) 料筛推出片坯(图e)

别的设计参数是： 冲头压力 15吨(150000N)；
生产率 每分钟25片；
机器运转不均匀系数 10%；
驱动电机 2．8kw，1410r／min
二、设计工作量
规定：对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解，依照工艺动作和协调规定拟定运动循环图，进行执行机构选型，构思该机械运动方案，并进行选取和评估，拟定机械运动总体方案，依照任务书中技术参数，拟定该机械传动系统速比和变速机构，作出 机构运动简图，对有关执行机构详细尺度进行分析与设计。
规定有设计阐明书一份，有关图纸一至两张。（有条件规定用三维动画表述）。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
7.5-7.7
构思该机械运动方案
7.7-7.8
运动分析及作图
7.9
整顿阐明书与答辩
重要
参照
资料
［1］ 朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教诲出版社，：15-200
［2］ 邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教诲出版社，：15-250
指引教师： 邹培海 年6 月1 日
系（教研室）主任： 王菊槐 年6 月 10 日

1. 工作原理和工艺动作分解（黑体，小三号，居中）

（宋体，小四，行距20磅）依照任务书规定，该机械应有工艺过程是，机构应具备一种模具(圆筒形型腔)和三个执行构件(一种上冲头，一种下冲头和一种料筛)。三个执行构件运动形式为：
(1)上冲头完毕往复(铅垂上下)直移运动，下移至终点后有短时间停歇，起保压作用，因冲头上升后要留有料筛进入空间，故冲头行程约为90一100mm。若机构积极作一转完毕一种运动循环，则上冲头位移线图形状大体如图1-1所示。

图1-1 上冲头位移线图

(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持料筛将片坯推离冲头后再下移21mm到待装料位置。其位移线图大体如图1-2所示。

图1-2下冲头位移线图
(3)料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，料筛复在台面上右移约45—50mm推卸成形片坯，其位移线图大体如图1-3所示。

图1-3料筛位移线图

2.依照工艺动作和协调规定拟定运动循环图

拟定运动循环图目是拟定各机构执行构件动作先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。
上冲头加压机构积极件每转完毕一种运动循环因此拟订运动循环图时，以该积极件转角作为横坐标(0°、360°)，以各机构执行构件位移为纵坐标作出位移曲线。运动循环图位移曲线重要着眼于运动起迄位置，依照上述表述作出压片机运动循环图如图2-1所示。

图2-1 压片机运动循环图

3.执行机构选型
由上述分析可知，压片机机构有右三个分支：一为实现上冲头运动主加压机械二为实现下冲头运动辅助加压机构；三是实现料筛运动上、下科机构。此外，当各机构按运动循环图拟定相位关系安装后来应能作恰当调节，故在机构之间还需设立能调节相位环节(也也许是机构)。
主加压机构设计过程：
实现上冲头运动主加压机构应有下述几种基本运动功能：
1)：冲头要完毕每分钟25次往复移动运动，因此机构积极构件转速应为25r／min，以电动机作为原动力，则主加压机构应有运动缩小功能
2)因上冲头是往复运动，故机构要有运动交替功能
3)原动机输出运动是转动，上冲头是直移运动，因此机构要有运动转换功能
4)因有保压阶段，因此机构上冲头在下移行程末端有较长停歇或近似停歇功能；
5)因冲头压力较大，因此但愿机构有增力功能，以增大有效作用力，减小原动机功率。
先取上述(1)、(2)、(3)三种必要具备功能来构成机构方案。若每一功能仅由一类基本机构来实现，如图3-1所示，可组合成3*3*3＝27种方案。

图3-1压片机功能-技术矩阵图
按给定条件，上冲头在下移行程末端尚有停歇和增力附加规定，尽量使机构简朴等等规定来选取方案。
选出如下图3-2所示四种方案作为评比方案。

图3-2 上冲头方案构思图

4.机械运动方案选取和评估
图3-2所示方案一、三都采用了凸轮机构。凸轮机构虽能得到抱负运动规律，但要使从动件达到90一100mm行程，凸轮向径比较大，于是凸轮机构运动空间也较大。并且凸轮与从动件是高副接触，不适当用于低速、大压力场合。
图3-2所示方案二采用曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程一半，机构构造简洁，尺寸较小，但滑块在行程末端只作瞬时停歇，运动规律不抱负。
图3-2所示方案四，将曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构串联，则可得到比较好运动规律，尺寸也不致过大。又由于它是全低副机构，宜用于低速、重载。因此选取方案四。

5.机械传动系统速比和变速机构
总传动比计算：
（5-1）
第一级采用带传动，取传动比为4，第二级采用双级齿轮减速器，传动比为14.4，
机构运动简图如图5-1所示：
（应当附图5-1,）

6.压片机机构运动简图
综合本组×××、×××同窗机构选型，做出压片机总体机构运动简图，如图6-1所示

图6-1压片机总体机构运动简图
（此处规定把图6-1简要阐明）

7. 主加压机构尺度设计
（同组×××、同窗做送料机构、下冲头机构运动）
假设已知曲柄滑块机构运动规律s—j2(图a)，图b所示为该机构正处在滑迅速度接近于零位置曲柄摇杆机构运动规律y1－j1：如图c实线所示，而图d所示为该机构摇杆OA’A’正处在速度为零位置。若将图b．d所示两个机构就在图示位置串联，则串联后来构件OAA和OA’A’成为一种构件(图e)，因而，第一种机构中j1和第二个机构中j2有如下关系:

式中jo为一常数

图7-1主加压机构设计原理图

因此若将图c坐标j1用j2表达则相称于曲线平移了一种距离j0(如虚线所示)。当s—j2和y1—j2如图b、c所示安排时，则沿图中箭头所示走向从y1’得j2’，由j2’得s’，而从此y1’、s’得到y1-s曲线上一点，依此可得出一条y1-s曲线。从图a、c局部放大图f中可知，在y1由b—c—0-a区域内(转角约70°)，滑块位移s约在接近零一种很小范畴(约o．37mm)内运动，依托运动副间隙，可近似以为这时滑块是停歇。
由此看来，若使s—j2曲线上s为零附近一段曲线交化比较平缓，y1—jI曲线在y1最小值附近曲线也比较平缓话，滑块近似停歇所占y1角就比较大；又为了使构件A’B’受力小些，同步也使机构能得到比较合理布置，可将曲柄摇扦机构OA’A’B’OB’整个绕OA’逆时针向转一种角度j0，如图g所示，这并不影响机构运动性能，反而改进了构件A’B’受力条件。
依照上述分析该机构可按如下环节设计：
(1)拟定曲柄滑块机构尺寸。依照曲柄滑块机构特性(图7-2a)，l＝l／r愈小，在s＝0处位移变化愈大，因此应选较大l；但l愈大，从s＝0～90、l00mm位移所需曲柄转角q也愈大；又由于曲柄是与曲柄摇杆机构中摇杆串接，而摇扦转角应不大于180，且但愿取小某些为好。因此，应取一种适当曲柄长度和l值，满足滑决有90—100mm行程而曲柄转角则在30°左右同步在j2＝178°～182°范畴内沿块位移不不不大于o．4mm或更小(可近似看作滑块停歇)。
图7-2曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构特性

故取l＝1，按j2＝178°～182°范畴内沿块位移不不不大于o．4mm，计算得：
L<0.4/((1-cos2)*2)=328mm （7-1）

满足滑决有90—100mm行程而曲柄转角则在30°左右，取L＝320，得320*2（1-cosj2）>100， j2=32.5°

图7-2 主加压机构尺寸计算原理图
(2)拟定曲柄摇扦机构尺寸。如图7-2所示，在压片位置，机构应有较好传动角。因此，当摇杆在OAA位置时，曲柄摇杆机构连杆AB’与OAA夹角应接近90°。此时，OB’若选在AB’延长线上，则受力最小。故在此线上选一恰当位置作OB’。详细选定OB’位置时，可再考虑急回特性规定，或摇杆速度接近零区域中位移变化比较平缓规定。它与机构尺寸大体关系是：
行程速度变化系数K愈大，在位置A时位移变化较大，因此OB’距点A远某些好，但又受到机构尺寸和急回特性限制，不能获得太远。选定OB’后来可定出与OAA两个位移j3、j4相应OB’B’两个位移y3y4。

图7-3 主加压机构尺寸图
如图7-3所示，经计算，得曲柄LOAB＝97.57mm， 连杆LAB‘＝508.8mm 摆杆LOA＝LAC=320mm
(其后，再对设计成果进行运动分析，可得到机构对的运动规律)。最后，再回到运动循环图上，检查它与其他执行构件运动有否干涉状况浮现。必要时可修正运动循环图。）
.

8.压片机三维建模图
依照上述设计，作出三维模型图8-1所示：（如果做了三维图，可在此调入图），

9,主加压机构速度与加速度分析（分析一种位置）

10.参照资料

11设计总结（每个同窗要认真写，不许抄）