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1、 机械原理课程设计 题目：干粉压片机 学校：洛阳理工学院 院系：机电工程系 专业：计算机辅助设计与制造 班级：z080314 设计者：李腾飞（组长） 李铁山 杜建伟 指导老师：张旦闻 12月22日星期日 课 程 设 计 评 语 课程名称：干粉压片机机构分析与设计 设计题目：干粉压片机 设计组员：李腾飞 李铁山 杜建伟 指导教师： 指导教师评语： 12月22日 星期日 序言 干粉压片机装配精度高，材质
2、优良耐磨损，稳定可靠，被公认为全国受欢迎产品。尤其是目前小型干粉压片机，市场前景很好。诸多小型企业不也许花高价去买大型，并且得不尝试，因此小型压片机更少中小型企业青睐。例如蚊香厂、鱼药饲料厂、消毒剂厂、催化剂厂都相继使用。本机还可改为异形冲模压片。由于该机型相对于其他机型压力较大，压片速度适中，因而受到生产奶片、钙片、工业、电子异形片厂家欢迎。相信本厂品会给您带来良好企业效应。 日期：12月22日 星期日 目 录 一. 设计题目 ……………………………………………………
3、………… 5 1.工作原理以及工艺过程 …………………………………………… 5 2.原始数据以及设计规定 …………………………………………… 5 二. 设计题目分析 ……………………………………………………… 5 1. 总功能分析 ………………………………………………………… 5 2. 总功能分解 ………………………………………………………… 5 3. 功能元求解 ………………………………………………………… 6 4. 运动方案确定 ……………………………………………………… 7 5. 方案评价 ………………………………………………………… 9 6. 运
4、动循环图 ………………………………………………………… 10 7. 尺度计算 …………………………………………………………… 11 8.下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机……………………………… 13 9.下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机位移曲线………………… 13 三. 干粉压片机各部件名称以及动作阐明 ……………………………… 14 四. 参照书目 ……………………………………………………………… 14 五. 新得体会 ……………………………………………………………… 14
5、 1.1、设 计 题 目 干粉压片机 1.2、 工作原理及工艺动作过程 干粉压片机功用是将不加粘结剂干粉料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形置压制成 φ × h 圆型片坯， 经压制成形后脱离该位置。机器整个工作过程（送料、压 形脱离）均自动完毕。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。 其工艺动作分解如图1—1 图1—1 工艺动作分解 （ 1 ） 料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入直径为 26mm 、深度为 30m m筒形型腔，然后向左退出 45 mm 。 （ 2 ） 下冲头下沉 4mm ，以防上冲头进入型腔时把粉料扑出。 （ 3 ） 上冲头进入型
6、腔 4mm 。 （ 4 ） 上、下冲头同步加压，各移动 12mm ，将产生压力，规定保压一定期间，保压时约占整个循环时间 1/10 。 （ 5 ） 上冲头退回，下冲头随即以稍慢速度向上运动，顶出压好片坯。 （ 6 ） 为防止干涉，待上冲头向上移动 90mm 后，料筛向右运动推走片坯，接着料筛往复振动，继续下一种运动循环。 1.2、 设计原始数据及设计规定 (1) 精压成形制品生产率为每分钟 24 件； (2) 行程速比系数 K=1.2 (3) 被压工件外形是直径为 26 mm ，厚度为 5mm 圆形片坯 2.1、总功能分析 根据题目规定，要最终将干粉压制成片坯。若规定获得质量
7、很好成品，可采用诸多措施。下面采用黑箱法进行分析： 由黑箱法分析可得到：为了到达高效、以便目，采用机械自动加工措施比很好，因此本题采用了自动加工措施压制片坯。 2.2、总功能分解 该干粉压片机通过一定机械能把原料（干粉）压制成成品，其功能分解如图2—1 图2—1 总功能分解 设计干粉压片机，其总功能可以分解成如下几种工艺动作： (1) 送料机构：为 间歇直线运动 , 这一动作可以通过凸轮上升段完毕 (2) 筛料：规定筛子往复震动 (3) 推出片坯：下冲头上升推出成型片坯 (4) 送成品：通过凸轮推进筛子来将成型片坯挤到滑道 (5) 上冲头往复直线运
8、动，最佳实行迅速返回等特性。 (6) 下冲头间歇直线运动。 例如下表所示树状功能图： 图2—2树状功能分解 2.3、根据功能规定，进行功能元求解 干粉压片机运动转换功能图如下： 图2—3运动转换功能 干粉压片机运动方案选择矩阵如图2—4 运动方案 图2—4 运动方案 由上表所列矩阵可知，也许运动方案数目为N=4*4*4*3*3=576种。 从此方案中剔除明显不合理，在进行综合评价：与否满足运动规定；与否满足载规定；运动精度；制造工艺；安全性；与否满足动力源、生产条件等限制。 根据题目规定，功能元减速A而言，带传动构造简朴，运转平稳，噪声小
9、能缓和冲击， 有过载保护作用，安装维修规定不高成本底。齿轮传动工作可靠，效率高，易制造和精确加工。 故可选用带传动或蜗杆传动。 减速B ：齿轮或蜗杆传动能满足定速比传动规定，且精度较高。应用范围广，承载能力大长处，故选齿轮或蜗杆传动。 对于上冲头运动C ，要实现往复直线移动，尚有考虑急回特性。因此选曲柄滑块或摇杆机构 。 送料机构D重要作用是将胚料送到加工位置，且能实现间歇规定，对承载能力规定低，故采用凸轮或蜗杆机构。 下冲头运动E虽然需要较高承载能力，但下冲头中可以加两个挡板来增长其承载能力，且 要实现间歇规定，可靠性好，故采用凸轮机构完毕下冲头动作。 综上所述，可初步确定两个方
10、案， 如表中实线、虚线所示方案 方案1 ： A3+B4+C3+D1+E2 方案2 ： A1+B3+C4+D2+E2 2.4、运动方案确实定 方案示意图如下： 图2—5 方案一 图2—6 方案二 2.5、方案评价 机械运动方案拟订和设计，最终规定通过度析比较以提供最优方案。一种方案优劣通 过系统综合评价来确定。 下面用机械选型评价体系，它可用视图措施来表达： 根据个评价指标互相关系，建立评价模型为：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+S
11、13+S14 U5=S15+S16+S17 上述体现式表达 U1 、 U2 、 U3 、 U4 、 U5 各指标之间采用了乘法原则，而它们之间用了加法原则。 根据题目规定，功能元比较如 表 —1 ：方案中机构性能、特点、评价 表 —1 性能指标 详细指标 评价 带传动 齿轮机构 曲杆滑块机构 简朴六杆机构 凸轮机构 蜗轮蜗杆机构 A功能 A1运动规律 定比传动 定比传动和移动 定比传动 任意性较差能到达有限精度 基本上任意 定比传动和移动 A2传动精度 高 高 高 较高 较高 高 B工作性能 B1应用范围 较广 广 较广
12、 较广 较广 广 B2可调性 很好 较差 一般 很好 较差 较差 B3运动精度 较高 较高 较高 高 较高 高 B4承载能力 大 大 大 较大 较小 大 C C1加速度峰值 小 小 较大 较大 较小 小 C2噪音 小 小 一般 较小 较大 较小 C3耐磨性 很好 很好 一般 很好 差 很好 C4可靠性 可靠 可靠 可靠 可靠 可靠 可靠 D D1制造难度 较易 较难 易 易 难 较难 D2制造误差敏感性 敏感 敏感 敏感 不敏感 敏感 敏感 D3调整以便性
13、较以便 较便 较以便 以便 较麻烦 以便 D4能耗大小 一般 一般 一般 一般 一般 一般 E E1尺寸 较大 较小 较小 较大 较小 较小 E2重量 较轻 较重 较轻 较轻 较重 较重 E3成果复杂度 简朴 一般 一般 简朴 复杂 复杂 表达上述两个机构方案评价指标体系、评价值及计算成果。表中，因此指标值分为 5 个等 级 ：“ 很好 ” 、 “ 好 ” 、 “ 很好 ” 、 “ 不太好 ” 、 “ 不好 ” ，分别用 1 、 0.75 、 0.5 、 0.25 、 0 表达。如表—2： 表—2 评价指标 系统工
14、程评价法 方案一 方案二 U1 S1 0.75 0.75 S2 1 0.75 U2 S3 1 0.75 S4 0.75 0.5 S5 0.75 1 S6 0.75 0.75 U3 S7 0.75 0.75 S8 0.75 0.5 S9 0.75 0.5 S10 0.75 0.75 U4 S11 0.75 0.5 S12 0.5 0.5 S13 0.75 0.5 S14 0.5 0.5 U5 S15 0.75 0.75 S16 0.5 0.75 S17 0.75 0.75 H值
15、 85.31 56.95 由表中 H 值可知，方案 1 较方案 2 好，故可优先选用方案 1 为最终方案。 2.6、运动循环图 从上述工艺过程可以看出，由积极件到执行件有三支机构系统次序动作，画出 运 动传递框图如下图2—7 图2—7 循环图 从整个机器角度上看，它是一种时序式组合机构系统，因此要拟订运动循环 图 。以该积极件转角为横坐标（ 0~360 ），以机构执行构件位移为纵坐标画出位移曲线。运动循环图上位移曲线重要着眼于运动起迄位置，而不是其精确运动规 律 。料筛从推出片坯位置经加料位置加料后退回最左边（起始位置）停歇。下冲 头即下沉 4mm （如下图中 ② ）。下冲
16、头下沉完毕，上冲头可下移到型腔入口处（如图 中③ ），待上冲头抵达台面下 4mm 处时，下冲头开始上升，对粉料两面加压，这时，上、下冲头各移动 12mm （如图中 ④ ），然后两冲头停歇保压（如图中 ⑤ ），保压时 间约 0.2s ，即相称于积极件转 36 度左右。后来，上冲头先开始退出，下冲头稍后并稍慢地身上移动到和台面平齐，顶出成形片坯（ 如图中 ⑥ ） 。下冲头停歇待卸片坯时，料筛已推进到形腔上方推卸片坯（ 如图中 ⑦ ） 。然后，下冲头下移 24cm 同步，料 筛振动使筛中粉料筛入形腔（ 如图中 ⑧ ） 而进入下一循环。 2.7、尺度计算 图2—8 方案阐明图 执行机构尺寸计算
17、 根据选定驱动电机 ( 在图中没画出 ) 转速 n=940r/min 和 生产率为 24 件 / 分钟， 它传动系统总速比为： I=940/24 =39.2 k=1.2 θ=180°*( k-1)/(k+1)=180°*(1.2-1)/(1.2+1)=16.4° 如下压力角和模数均取原则值 α =20 m=5 第一级皮带减速 I= 4 z1=17 z2= 68 第二级齿轮减速 I= 9.8 z1=17 z2= 167 已知如图：n1=n1′=n1〞=24 r/min ； n5 =n6=24 r/min 取蜗杆齿数 z 3’ =z 5’ =4，则查表可知：d=50mm,
18、θ=21°48′05″; z 6 =z 4 =53,则 ：n 5′=n 6 z 6 /z 5 ′=318r/min=n 5 N 3 ’ =n 4 z 4 /z 3 ’ =318r/min=n 3 取 z 5 =20 z 3 =17 z 2’ =30 则 z 1’’ =n 5 z 5 /n 1’’ =265 ；d=mz=1325mm δ3=arctan17/30=29.5°δ2’ =90°-29.5°=60.5° n2’ =n2=n3 =z3/z2’ =318*17/30=184r/min 取 z 2 =15 则 z 1 =115, δ1 =arctan15/115=7.43° δ2
19、90° -7.43° =82.57° 综合以上计算可得定轴轮系传动 7 个齿轮设计如表—3： 表—3 电动机选择 a)计算功率： 单个周期时间：T=60/n1=60/25=2.4s 单个冲头周期做功： W=F*（y1-h）*2/2 =15000*(21-5)/1000*2/2 =240J 单个冲头功率：P实际=W/T=240/2.4=100W 考虑到运动副摩擦和料筛运动所需功率， ∴实际所需功率：P实际=2*P平均=200w 减速器功率：P总＝40*P实际=40*200= 8kW ∴干粉压片机所需总功率P总=8kW P总= F*（
20、y1-h）/1000*n1/60*80/1000=8(KW) 确定传动装置效率η 查表得： 弹性柱销联轴器效率η1=0.99 一滚动球轴承效率 （脂润滑正常）η2=0.99 一对圆柱齿轮传动效率η3=0.97 皮传动效率η4=0.96 锥齿轮传递效率为η5=0.94 ∴故总传动装置效率为η=η1·η23·η32·η4·η5 =0.99X0.993 X0.97X0.96X0.94=0.841 2.8、下冲头对心直动滚子推杆盘形凸轮机 图2—9 凸轮机构 2.9、下冲头对心直动滚子推杆盘形
21、凸轮机位移曲线 图2—10 位移曲线 3、干粉压片机动作阐明 各级传动都为齿轮或蜗轮蜗杆传动，传动精度高，运动可靠；上冲头由曲柄滑块机构带动运动精度高，移动料筛Ｈ至下冲头型腔上方等待装料，并将上一循环已成型工件推出（卸料）然后料筛震动，将粉料筛入型腔，下冲头下沉一定深度 Y ，以防止上冲头向下压制时将粉料扑出然后上冲头继续向下，下冲头向上加压，并在一定期间内保持一定压力；而后上冲头迅速退出下冲头伴随将成型工件推出型腔 ，这便完毕了一种循环周期。由于规定每分钟制成成品 24 件。因此规定 C 、 D 、 E 转速同步，且转速均为 24r/min 。 4、参照书目 （ 1 ）孙桓、
22、陈作模主编 《机械原理》高等教育出版社， （ 2 ）朱保利、吴晖等编 《机械原理课程设计指导书》 南昌航空工业学院出版 （ 3 ）孟宪源、姜琪主编 《机构构型与应用》 机械工业出版社， （ 4 ） 侯珍秀主编 《机械系统设计》 哈尔滨工业大学出版社， （ 5 ）黄继昌、徐巧鱼等编 《实用机械机构图册》 人民邮电出版社， 1996 5、心得体会 这是我们步入大学之后第一次做课程设计，但在张老师指导和同学互相协助下还是准时完毕了设计。这次设计让我体会很深，也学到了诸多新东西。 在这次课程设计中，充足运用了所学机械原理知识，根据使用规定和功能分析，选用组合成机械系统运动方案，从而设计出构造简朴， 组合成机械系统运动方案，制造以便，性能优良，工作可靠机械系统。 这次课程设计，不仅让我们把自己所学知识运用到实际生活中去， 设计某些对社会有用机构，也让我们深刻体会到团体合作重要性，由于在后来学习和工作中，但靠我们自己个人力量是远远不够，积聚大家智慧，才能发明出令人满意产品来。 这次课程设计在张老师指导下和其他组员协助下共同完毕，假如没有他们指导和协助很难把本次课程设计做好。在此非常感谢张老师指导和其他组员协助。
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