壓片機課程設計報告書.

1、機械原理課程設計機械原理課程設計報告設計項目：粉末成型機（壓片機）學 院：機電學院專 業(yè)：機械設計制造及其自動化成 員：李敏杰周旭代斌徐凱 指導老師：曾小慧目錄亠、摘 要31、設計題目及任務 42.1 設計題目42.2 設計背景42.3 設計任務4三、 運動方案 53.1 整體運動方案 53.2 動力輸入部分63.3 間歇送料部分7四、運動循環(huán)圖9五、機構尺寸設計245.1 槽輪間歇機構的設計 105.2 凸輪尺寸的設計125.3 送料機構飛輪的設計 17六、運動分析 366.1 雙曲柄連桿機構運動分析 366.2 凸輪機構相關運動參數(shù)分析45六、 附錄18七、 參考文獻233機械原理課程設計

2、一、摘要1.1設計題目：粉末成型機（壓片機）1.2摘要：我們設計的粉末成型機主要針對粉末擠壓成型、柔軟物質加壓定型。機械的工作基本過程為：交流異 步電動機提供動力，經過減速器、皮帶輪兩次減速后 達到需求速度，皮帶輪帶動溝槽凸輪轉動，連桿與凸 輪通過滾子連接，形成往復運動，帶動下沖頭形成沖 壓動作；同時通過齒輪軸、直齒錐齒輪將皮帶輪動力 傳遞到槽輪機構，保證進、退料飛輪實現(xiàn)間歇運動。下沖頭與上沖頭通過二對齒輪和齒條連接， 形成對稱 機構，使上沖頭和下沖頭實現(xiàn)上沖運動和下沖運動結 合的對沖加壓，這種壓片機上下沖頭同時均等均勻施 壓，使顆粒中的空氣有充裕的時間逸出?？?， 提供了 片劑密度的均勻性，減

3、少了裂片現(xiàn)象。1.3關鍵詞： 粉末 成型 溝槽凸輪機構 槽輪間歇機構齒輪齒條機構4機械原理課程設計二、設計項目及任務2.1設計題目：片模成型機（壓片機）的改良設計2.2設計背景：壓片機是將顆?；蛘叻勰钗锪现糜谀？變冗M行沖壓的機器。針對國內制藥廠家眾多、片劑品種繁多、生產規(guī)模小等特點，我們設計對稱機構使上下沖模同 時均勻沖壓，使顆粒中的空氣有充裕的時間逸出，提高片劑密度的均勻性，減少裂片現(xiàn)象。隨著市場需求的發(fā)展，壓片機的適用范圍越來越廣，不再單純的局限 于中、西藥片劑，更廣泛的用于壓制日常生活用品、保健食品、獸藥片劑、化工 片劑：諸如樟腦丸衛(wèi)生球、洗滌塊、農藥片劑、壓縮餅干等。因此此類壓片機市

4、 場前景寬廣。2.3設計任務：2.3.1、按各執(zhí)行件的工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖2.3.2、進行執(zhí)行機構即壓制機構、脫模機構、送粉機構的選型233、機械運動方案的評價和確定，并進行執(zhí)行機構運動學尺寸計算和必要 的運動分析2.3.4、按選定的電機和執(zhí)行機構的參數(shù)擬定機械傳動方案，并進行傳動機構尺寸計算2.3.5、畫出機械運動方案簡圖2.3.6、編寫設計報告書三、運動方案3.1整體運動方案3.1.1整體運動簡圖3.1.2機器工作原理1. 減速器與電機相連，進行第一次減速，然后皮帶輪與凸輪相連，進行二次 減速，最終得到所需要的轉速。2. 利用連桿將凸輪與下沖模相連接，通過設計凸輪的輪廓，以完成下沖模

5、的間歇運動，下沖模與齒條相固連，運用輪系（兩個半徑相同的齒輪）傳遞動力, 使上、下沖模的運動狀況一樣。3. 運用一對錐齒輪改變運動方向，一個錐齒輪固連在主軸上，另一個錐齒輪 與槽輪主動撥盤相固連，從動槽輪與送料轉盤相固連，從而使送料機構間 歇運動。4. 主軸同時與凸輪和錐齒輪相固連， 以保證送料機構和沖壓機構的運動精確 配合。當凸輪處于“近休止”端時，上下沖模處于靜止狀態(tài)，槽輪運動， 送入粉末原料。凸輪繼續(xù)運動，靠近“遠休止”端，上下沖模相靠近，完 成沖壓過程。凸輪處于“遠休止”端，達到短時保壓要求。凸輪繼續(xù)運動， 靠近“近休止”端，循環(huán)往復，如圖所示：3.2動力輸入部分如上圖所示，1、2為標

6、準直齒輪，3、4為齒條，5、6為皮帶輪，7、8為錐 齒輪。齒輪1和齒輪2為完全相同的齒輪，相互嚙合，傳動比等于 1 ;齒輪1和 齒條3配合，齒輪2和齒條4配合，形成對稱機構；皮帶輪5接受電機動力后通 過皮帶傳動皮帶輪6;直齒錐齒輪7和直齒錐齒輪8完全相同，直齒錐齒輪分度 圓錐角為S =45°直齒輪1、2模數(shù)m=2壓力角a=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1.0齒條3、4模數(shù)m=2壓力角a=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1.0齒數(shù)z分度圓直徑d齒頂咼ha齒頂圓直徑da基圓直徑db法面齒距pa法面齒厚Snz1、z2387628071.42nnz3、z4402nn其中齒輪z1、z

7、2通過鍵槽和齒輪軸固定，齒輪軸兩端裝配軸承固定在機架 上,保證兩齒輪軸平行，無擺動現(xiàn)象；齒條裝配在固定在機架上的燕尾型導軌里, 保證齒條絕對在豎直方向運動直齒錐齒輪7、8模數(shù)m=4壓力角a=20°，齒頂高系數(shù)ha*=1.0齒數(shù)z分度圓齒頂高分錐角錐距分度圓齒齒寬直徑dhaR厚sBz7、z81872445°50.92n17皮帶輪小輪半徑r仁50mm大輪半徑r2=150mm 減速比n=3: 1.動力源選用交流異步電動機，轉速n=1500r/min，通過減速比為25: 1的減速器 經過二次減速過程后速度為20r/min，將動力提供給凸輪和槽輪撥桿。3.3間歇送料部分送料部分要求為

8、間歇機構，能將粉料送入沖壓模中，間歇時間足夠沖模沖壓, 沖壓結束后能及時將粉料退出機構。方案一、棘輪機構棘輪機構具有結構簡單，制造方便，運動可靠，棘輪軸每次轉過角度的大小 可以在較大的方位內調節(jié)的優(yōu)點。但是棘輪機構工作時，有較大的沖擊和噪音， 而且運動精度較差。不完全齒輪機構結構簡單、制造容易、工作可靠，從動輪運動時間和靜止時 間可在較大范圍內變化。但是從動輪在開始進入嚙合與脫離嚙合時有較大沖擊， 故一般只用于低速，輕載場合方案三、槽輪機構1盤門一*輪.槽輪機構結構簡單，易加工，工作可靠，轉角準確，機械效率高，但 是其動程不可調節(jié)，轉角不能太小，槽輪在起、停時的加速度大，有沖擊， 并隨著轉速的

9、增加或槽輪數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來實現(xiàn) 不需經常調節(jié)轉位角度的轉位運動。 方案確定：選擇方案三（槽輪機構）送料機構轉速慢，載荷較大，棘輪機構難于保證精度，不完全齒輪用于 輕載場合，綜合比較，槽輪機構最合適。四、運動循環(huán)圖我們設計的循環(huán)機構體主要包括溝槽凸輪、齒輪齒條對稱機構、槽輪間歇機 構。溝槽凸輪機構為實現(xiàn)沖頭往復運動，凸輪運動推程運動部分為上沖頭下移和 加壓階段、凸輪遠休止端部分為保壓階段、凸輪回程運動部分為上沖頭提升階段； 槽輪間歇機構實現(xiàn)送料篩送料和停止，槽輪轉動運動為送料篩送料階段、槽輪停 止為送料篩停止階段。10機械原理課程設計11機械原理課程設計運動循環(huán)圖如下:五、

10、機構尺寸設計5.1、槽輪間歇機構的設計#機械原理課程設計設計一個六轉位工作臺的槽輪機構，其中心距為L=100mm六孔轉位工作臺與槽輪機構固連，槽輪的尺寸設計如下：(1) 撥動桿轉動半徑R和槽輪半徑SR=Lsin n /Z=100sin n /6=50S=Lsin n /Z=100sin n /6=86.602(2) 槽輪深度h槽輪的深度h應滿足撥桿處于垂直位置時柱銷不能碰槽底，根據(jù)撥桿轉到垂 直位置時的幾何關系得到：h> (S+RL)+r+a=L(sin n /z+cos -n)/zr+a式中：r撥動桿圓銷半徑，一般取rR/6; A槽輪槽底與撥銷所成的間隙，一般取a=35;h=86.60

11、2+50-100+50/6+5=49,935 50(3) 所止弧半徑A所止弧半徑A的確定，應使得槽輪槽端的最小寬度b=35mn左右，即A=R-r- (35)，A=50-50/6-5=36.667(4) y 一般取槽輪厚度 B=1020mn在這里取B=20mm.槽輪機構的運動系數(shù)及運動特性(1) 槽輪機構的運動系數(shù)kk=td/ttd 槽輪2的運動時間； t主動撥盤運動一周的總時間；k=td/t=2 a 1/2 n-=(|n2)/2 n =(2rn /z)/2 n =16=1/3(2) 槽輪機構的運動特性設撥盤和槽輪的位置分別用a和書來表示，并規(guī)定a和書在進入區(qū)為負，在 遠銷離開區(qū)為正。設圓銷至槽

12、輪回轉中心的距離為rx，如圖所示位置時，有：Rsin a =rxsin 書 Rcosa +cos 書=L消去rx，并令R/L=入,去倒數(shù)可得到：3 2/ 3 仁入（co? ）/（-2 入 cos a + 入 A2）2/ 3 仁入-?sA2 a -21 入 cos a + ?八2）八2由上式知：當撥盤的角速度3 1 一定時，槽輪的角速度和角加速度的變化取 決于槽輪的槽數(shù)Z。由圖可知，當圓銷開始進入和推出徑向槽時，由于角加速度有突變，故存在 柔性沖擊。當z=6時，角速度突變比較緩和，柔性沖擊較小。5.2、凸輪尺寸的設計1 、凸輪結構類型選擇;從動桿與凸輪軸垂直，故使用徑向凸輪。從動桿以常理使用滾子

13、從動桿， 從 后面凸輪輪廓得到的最好曲率半徑為 80mm滾子半徑rT選用半徑為15mm從動 桿與凸輪接觸方式由于傳遞力較大， 且回程有一定的阻力，采用幾何封閉的槽形 凸輪。2 、從動桿運動規(guī)律；（1）由于壓膜采用鏡像式，則下沖模升程只需 60mm（2）根據(jù)各種運動規(guī)律的適應場合，本次選擇中低速重載即余弦加速度運動 規(guī)律。3 、凸輪基本尺寸的確定；下圖為各種基圓半徑下的凸輪的輪廓線：r o 變化范圍（20mm-100m）200IItrI10050005010010%0-150-100考慮到使運動盡量穩(wěn)定，選用r0=8Omm勺基圓16機械原理課程設計#機械原理課程設計4、具體過程；(1)初步設計：

14、凸輪的基圓為 80mn,滾子半徑15mm h=60mm 對心擺動滾子推桿盤形幾何封閉凸輪機構的理論廓線坐標可表示為：S 0,5 n /9S 5 n,/98 n /9S 8 n/911 n9S 11 n /9,2 n(2)X= ( r0+s) sin S y= (r0+s) cos S 推程：s仁h*(1-cos(pi.*x./X)./2 遠休止：s2=h 回程：s3=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2 近休止：s4=0壓力角：v=pi*h*2*pi/3.*sin(pi.*x./X)./(2*X)a =arcta n( abs(v/(r0+s)(3) 工作廓線方程：X

15、' =xrocos 0 y' =-rosin 0 其中 sin 0 (dx/d S /(dx/dS )A2+(dy/d S )t/2T(cos 0-(dy/d S /(dx/dS F2+(dy/d S )八2八(1/2)(4)凸輪輪廓設計(Matlab設計)根據(jù)凸輪實際輪廓線方程，編制繪制凸輪輪廓曲線的程序見附錄， 輪廓形狀 見如圖：(5) 壓力角驗算a =arctan(abs(v/(rO+s)ds/d 母 v/w程序見附錄，圖像如下：最大壓力角為41 0< a ，滿足設計要求18機械原理課程設計Figure 1Rle Edrt View Insert Tools_Des

16、kiop Window 旦皂 Ip19機械原理課程設計#機械原理課程設計推桿S，#機械原理課程設計6k E/dL Vi fa I mere iDak Deskfiep Windsw Heb匕一；dd hhBwoMonD?血150.420機械原理課程設計6k E/dL Vi fa I mere iDak Deskfiep Windsw Heb#機械原理課程設計6k E/dL Vi fa I mere iDak Deskfiep Windsw Heb(6) 滾子半徑驗算滾子半徑的驗算主要是保證從動桿運動不失真，即r1 <0.8 p min,因此關鍵是要知道凸輪理論輪廓的曲率半徑p o由高等數(shù)

17、學可知，曲線曲率半徑的計算公式為P =|(1+丫'八2)八(3/2)旳"|由已推導出的凸輪理論輪廓方程，根據(jù)上式，用MATLAB逐點計算出p i，便可找出p min,即可判斷滾子半徑是否符合要求。下圖為 MATLA模擬結果,程序 見附錄。#機械原理課程設計21機械原理課程設計模擬得曲率半徑最小為36.57mn,設計滾子半徑為15mn,符合要求。5.3、送料機構飛輪設計#機械原理課程設計飛輪半徑r1=200，沖壓孔半徑r2=30，沖壓孔圓心到飛輪圓心距r12=70，飛輪厚度h=128.六個沖壓孔均布在飛輪上，沖壓孔要求內壁光滑，粉末無粘連22機械原理課程設計六、附錄1、槽輪機構

18、% 曹輪機構運動分析R=50;L=100;k=-60:0.01:60;x=k*pi./180;a=R/L;b=a.*(cos(x)-a)./(1-2*a.*cos(x)+aA2); subplot(211);plot(k,b); title('w2/w1'); xlabel('角度') hold on grid on d=1-2*a.*cos(x)+aA2; c=a*(aA2)-1).*si n(x)./(d.A2); subplot(212);plot(k,c);title('a2/w1A2');xlabel('角度')hold

19、 ongrid on2、凸輪輪廓曲線MATLA文件:h=60;r=100;X=5*pi/9; x=0:0.01:5*pi/9; s=h*(1-cos(pi.*x./X)./2; a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*si n( x); plot(a,b) hold on x=5*pi/9:0.01:8*pi/9;s=60; a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*si n( x); plot(a,b,'k') hold onY=3*pi/9;x=8*pi/9:0.01:11*pi/9;s=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2; a

20、=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*si n( x); plot(a,b,'g') hold onx=11*pi/9:0.01:2*pi;s=0;a=(r+s).*cos(x); b=(r+s).*si n( x);plot(a,b,'m')hold on;x=0:0.01:2*pi; a=r.*cos(x); b=r*s in( x);plot(a,b,'r:')hold on;grid on;2,壓力角M文件：h=60;r=80;X=5*pi/9; x=0:0.01:5*pi/9; s=h*(1-cos(pi.*x./X)./2;

21、v=pi*h.*si n( pi.*x./X)./(2*X);c=ata n(abs(v./(葉s); d=360*c./(2*pi);plot(x,d) hold on x=5*pi/9:0.01:8*pi/9;plot(x,0);hold onY=3*pi/9;x=8*pi/9:0.01:11*pi/9; s=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2;v=-pi*h.*si n(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*Y); c=ata n(abs(v./(葉s);d=360*c./(2*pi); plot(x,d);hold onx=11*pi/9:0.01:

22、2*pi; plot(x,0);hold on;ylabel('壓力角度數(shù)');grid on;3,推桿S, v, a - M文件：h=60;w=2*pi/3;x=0:0.01:5*pi/9;X=5*pi/9;s=h*(1-cos(pi.*x./X)./2;v=pi*h*w.*si n( pi.*x./X)./(2*X);a=piA2*wA2*h*cos(pi.*x./X)./(2*XA2);subplot(211);plot(x,s,x,v,x,a);title('推程s, v,a-t的關系');ylabel('藍色-s,綠色-v,紅色-a)hold ongrid on%回程Y=pi/3;x=8*pi/9:0.01:11*pi/9;s=h*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./2;v=-pi*h*w.*si n(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*Y);a=-piA2*wA2*h*cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*YA2);subplot(212);plot(x,s,x,v,x,a);title('回程s, v,a-t的關系');hold ongrid on4凸輪曲率半徑驗算M文件h=60;r=80;X=5*pi/9;%1 x=0:5*pi/9; syms