課程設(shè)計(jì)--粉末成型機(jī)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 粉末成型機(jī)運(yùn)動設(shè)計(jì) 班級：072102設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)教師：曾小慧 中國地質(zhì)大學(xué)機(jī)電學(xué)院2012年7月 目錄1.題目.22.設(shè)計(jì)題目及任務(wù) .22.1工作原理及工藝動作過程.22.2功能要求及技術(shù)參數(shù).33機(jī)構(gòu)方案選擇.43.1上沖模.43.2送料機(jī)構(gòu).63.3下沖模.74.總體方案設(shè)計(jì).84.1機(jī)構(gòu)傳動方案.84.2上下沖頭與送粉器動作關(guān)系表.84.3運(yùn)動循環(huán)圖.94.4齒輪傳動設(shè)計(jì).95.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析.105.1壓制機(jī)構(gòu).105.2送粉機(jī)構(gòu).145.3脫模機(jī)構(gòu).205.4傳動系統(tǒng)齒輪參數(shù)及尺寸確定.286.課程設(shè)計(jì)小結(jié).287.參考文獻(xiàn).308.附錄.311.題目：

2、粉末成形壓機(jī)設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)題目及任務(wù)2.1 工作原理及工藝動作過程設(shè)計(jì)粉末成形壓機(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)壓制成形后脫離該位置。機(jī)器的整個工作過程（送料、壓形、脫離）均自動完成。該機(jī)器可以壓制陶瓷圓形片坯、藥劑（片）等。粉末成形壓機(jī)的工作原理及工藝動作過程是：2.2功能要求及技術(shù)參數(shù) 2.2.1上沖頭、下沖頭、送料篩的設(shè)計(jì)要求是： 1.上模沖壓制機(jī)構(gòu)應(yīng)具有以下的運(yùn)動特性：快速接近粉料，慢速等速壓制，壓制到位后停歇片刻保壓或接近壓制行程終點(diǎn)時在放慢速度而起到保壓作用。2.脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)使下模沖頂出距離準(zhǔn)確，復(fù)位時要求速度快而沖擊小。3.送粉機(jī)構(gòu)要求嚴(yán)格遵守壓制

3、周期的運(yùn)動規(guī)律。4.進(jìn)一步要求：讓上模沖和下模沖的運(yùn)動規(guī)律可調(diào)。 2.2.2主要技術(shù)參數(shù)要求：1. 每分鐘壓制次數(shù)為10-40次；2. 壓坯最大直徑為45mm；3. 上模沖最大行程為110mm；4. 送粉器行程為115mm；5. 脫模最大行程為45mm；6. 壓制及脫模能力最大為58kN； 2.2.3 設(shè)計(jì)任務(wù)1. 按個執(zhí)行件的工藝動作要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖；2. 進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)即壓制機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、送粉機(jī)構(gòu)的選型；3. 機(jī)械運(yùn)動方案的評價和確定，并進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)尺寸計(jì)算和必要的運(yùn)動分析；4. 按選定的電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)擬定機(jī)械傳動方案，并進(jìn)行傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)尺寸計(jì)算；5. 畫出機(jī)械運(yùn)動簡

4、圖；6. 編制設(shè)計(jì)說明書（內(nèi)容包括上述任務(wù)的設(shè)計(jì)、分析計(jì)算及結(jié)果、圖）。7. 進(jìn)一步工作：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動畫演示、凸輪機(jī)構(gòu)的數(shù)控加工等。3.機(jī)構(gòu)方案選擇3.1上沖模方案一：上模沖本來是打算用一個圓盤凸輪作為執(zhí)行件（如圖1）的，但由于下壓要承受較大壓力，而凸輪是高副接觸，不能承受較大壓力。故而選用下面的滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。方案二：凸輪機(jī)構(gòu)開始時我們選用的上沖模機(jī)構(gòu)用到了凸輪機(jī)構(gòu)，它能滿足我們的運(yùn)動要求，實(shí)現(xiàn)短暫停歇的要求，然而從題目得知上沖模再沖壓時，所受到的力會達(dá)到58KN，然而凸輪與上沖模之間形成的是高副，在承受到如此大的力的時候會發(fā)生形變，從而影響到凸輪以后的工作以及整個機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定工作，于是我們放棄

5、了這個方案。方案三：設(shè)原動件在圖示位置為起點(diǎn)，即轉(zhuǎn)過的角度為0. 滑塊在圖示位置位移為0，向上為正， 向下為負(fù)，設(shè)原動件轉(zhuǎn)過的角度為.模型圖如下：原動件逆時針轉(zhuǎn)動，帶動滑塊先往上運(yùn)動，到達(dá)最高點(diǎn)速度為0，接著滑塊向下運(yùn)動，進(jìn)行壓制運(yùn)動，當(dāng)曲柄和連桿在同一直線時達(dá)到壓制極限位置。在次刻滑塊速度為0，且前后速度也較小，起到了設(shè)計(jì)所要求的保壓作用。方案選擇：方案三。通過查閱資料，我們發(fā)現(xiàn)這個機(jī)構(gòu)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)快速接近，但是對于短暫停歇不能完全滿足，不過通過改變桿長，我們能夠?qū)⑵湓谝粋€較大的方位內(nèi)實(shí)現(xiàn)較小位移，從而道道距離變化不大的保壓過程，這樣救能夠?qū)崿F(xiàn)我們設(shè)定的運(yùn)動規(guī)律。 因此在三個方案中，我們選擇

6、方案三的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)上沖模的功能。3.2送料機(jī)構(gòu)方案一分析：該機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，運(yùn)動為連續(xù)運(yùn)動，可以滿足其配合要求，并且可以實(shí)現(xiàn)送料器推壓坯下料和送粉的功能。 方案二分析：圓柱凸輪機(jī)構(gòu)為間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，可以滿足其配合要求，推料和送料的功能也可實(shí)現(xiàn)。方案比較：通過方案比較可以知道，方案一為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，可以滿足壓制要求，但其運(yùn)動過程中沒有停頓，在與壓制機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)配合設(shè)計(jì)時較為困難，而方案二采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動為間歇運(yùn)動，在壓制過程中，其位移不變，避免機(jī)構(gòu)之間的摩擦碰撞，可以較好的配合壓制機(jī)構(gòu)和唾沫機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，經(jīng)過送粉機(jī)構(gòu)的速度和位移的分析，以上的要求皆可以實(shí)現(xiàn)，故選擇第二種方案。其

7、證明過程將在下面的機(jī)構(gòu)分析中給予指出。3.3下沖模方案一：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)不能承受較大的壓力。方案二：對心直動滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)，這樣可以實(shí)現(xiàn)了成型粉末的上下運(yùn)動，并且在上沖模下降過程中，可以滿足粉末不動的要求，可以滿足要求的間歇運(yùn)動，該機(jī)構(gòu)下面要承受較大壓力，用滑塊搖桿機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)，所以用以凸輪機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。為了解決這個方案，我們在下模沖桿的下面加了擋板，用以分擔(dān)凸輪所受壓力。綜上所述，我們根據(jù)要求及實(shí)際情況我們選擇方案二。4.總設(shè)計(jì)方案4.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案4.2上沖頭、下沖頭與送粉器的動作關(guān)系表上沖頭向下運(yùn)動向上運(yùn)動送料篩在左側(cè)靜止向右運(yùn)動在右側(cè)靜止向左運(yùn)動下沖頭停在下方向上運(yùn)動停在上方向下

8、運(yùn)動4.3運(yùn)動循環(huán)圖線4.4齒輪傳動設(shè)計(jì) 本方案把每分鐘壓制次數(shù)定為20次，電動機(jī)轉(zhuǎn)速選600r/min。由于三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個周期內(nèi)都是轉(zhuǎn)一圈，而他們的周期T=60/20=3s，三個執(zhí)行件的原動件角速度都為w=20r/min。齒輪傳動比：上沖模：i13=n1/n3=600/20=30 送料器：i14=n1/n4=600/20=30下沖模：i16=n1/n6=600/20=305.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析5.1壓制機(jī)構(gòu)5.1.1運(yùn)動尺寸確定由技術(shù)參數(shù)要求上模沖的最大行程為110mm可知，它的最大行程應(yīng)該等于2倍的主動件長度，所以主動件應(yīng)該等于55mm。連桿則可根據(jù)運(yùn)動規(guī)律自行確定，我們在這取140mm。

9、滑塊直徑45mm，滑塊高度=50mm，滑塊軸套=70mm，上模沖質(zhì)量：9kg。5.1.2運(yùn)動分析設(shè)原動件在圖示位置為起點(diǎn)，即轉(zhuǎn)過的角度為0. 滑塊在圖示位置位移為0，向上為正，向下為負(fù)，設(shè)原動件轉(zhuǎn)過的角度為，則由幾何條件可知，滑塊位移s與的關(guān)系：S=（c-b）-(b-c-2bc(2-arcsin(sin(2+a)bc)模型圖如下：原動件逆時針轉(zhuǎn)動，帶動滑塊先往上運(yùn)動，到達(dá)最高點(diǎn)速度為0，接著滑塊向下運(yùn)動，進(jìn)行壓制運(yùn)動，當(dāng)曲柄和連桿在同一直線時達(dá)到壓制極限位置。在次刻滑塊速度為0，且前后速度也較小，起到了設(shè)計(jì)所要求的保壓作用。建立數(shù)學(xué)模型1. 對如圖所示的曲柄滑塊模型的上沖模進(jìn)行運(yùn)動分析，已知桿

10、長AB=b，BC=c。 分析對象：桿AB為主動件，桿BC為從動件，試分析滑塊的位移、速度以及角速度（以曲柄與機(jī)架的連接處的鉸鏈為參考點(diǎn)）。 曲柄滑塊運(yùn)動簡圖建立如圖所示的封閉矢量圖，則曲柄滑塊矢量方程為將此方程分別分解到x軸和y軸坐標(biāo)軸上，得到：bcos+ccos=S (1)bsin+csin=0 (2) C2=b2+S2-2bScos （3）整理可得滑塊位移：S=（c-b）-(b-c-2bc(2-arcsin(sin(2+a)bc)滑塊速度：通過對S求導(dǎo)可得：V=-7700/(22625+15400sin(-a-arcsin(11/28cos a)cos(-a-arcsin(1128cos

11、a)(-1+11sin a)/(784-121(cos a);滑塊加速度：通過對V求導(dǎo)可得： =59290000/(22625+15400sin(-a-arcsin(11/28cos(a)3/2cos(-a-arcsin(11/28cos(a)(-1+11sin(a)/(784-121(cos a)+7700/(22625+15400sin(-a-arcsin(11/28cos(a)sin(-a-arcsin(11/28cos(a)(-1+11sin(a)/(784-121(cos a)-7700/(22625+15400sin(-a-arcsin(11/28cos(a)cos(-a-arcs

12、in(11/28cos(a)(11cos(a)/(784-121(cos a)-1331(sin a)/(784-121(cos a)3/2cos(a);結(jié)果 曲柄滑塊的各個桿長參數(shù)確定后，借助于MATLABA進(jìn)行運(yùn)動分析求解到運(yùn)動曲線如圖所示。其運(yùn)動分析程序見附錄一。 上沖模中滑塊的位移曲線如圖4-1所示，滑塊的速度曲線如圖4-2所示，滑塊的加速度曲線如圖4-3所示。結(jié)果分析及結(jié)論 由于上模沖壓制機(jī)構(gòu)主要是對粉末進(jìn)行壓制,通過滑塊位移曲線圖形可以看出上沖模的行程為110mm滿足要求，右邊曲線明顯陡峭為壓制過程，有急回作用，符合快速接近粉料，慢速等速壓制要求；由于波峰波谷有圓滑曲線部分，使得壓

13、制過程中能達(dá)到壓制到位后停歇片刻保壓或接近壓制行程終點(diǎn)時在放慢速度而起到保壓作用。從滑塊的位移曲線來看，在一個周期內(nèi)，運(yùn)動軌跡能周期性回轉(zhuǎn)到原位，且幅度適中基本滿足實(shí)際要求。故結(jié)論是綜合上沖?；瑝K的位移、速度以及加速度曲線圖可知，設(shè)計(jì)尺寸基本符合實(shí)際要求。5.2送粉機(jī)構(gòu)5.2.1運(yùn)動尺寸確定 右側(cè)圓柱凸輪尺寸：長度：125mm，直徑=50mm，送粉器長度：50mm，滾子半徑r=5mm曲線輪廓見運(yùn)動分析。5.2.2 運(yùn)動規(guī)律的選擇 設(shè)滾子在圓柱凸輪的最左邊為送粉器的位移0點(diǎn)，也即其下料位置和左極限位置。當(dāng)凸輪逆時針轉(zhuǎn)動時，其位移隨著輪廓曲線的規(guī)律向右運(yùn)動，當(dāng)達(dá)到最右端時再次停止運(yùn)動，進(jìn)行裝料。裝

14、料完畢后再隨著曲線向左運(yùn)動，如此循環(huán)。運(yùn)動規(guī)律圖推程階段：s()=115sin() 遠(yuǎn)休止階段：s()=115回程階段：s()=115sin() 近休止階段：s()=0分析：凸輪的推程階段和回程階段均為正弦運(yùn)動規(guī)律，采用正弦運(yùn)動規(guī)律，可以保證送料機(jī)構(gòu)運(yùn)動的平穩(wěn)性，同時保證送料機(jī)構(gòu)可以嚴(yán)格遵守壓制周期的運(yùn)動規(guī)律，保證各機(jī)構(gòu)之間的配合。5.2.3圓柱凸輪輪廓線的數(shù)學(xué)模型對直動從動件圓柱凸輪建立如圖1所示的固定坐標(biāo)系，以Z軸為圓柱凸輪的回轉(zhuǎn)軸線，X軸與從動件處于最低位置時的軸線重合，原點(diǎn)為該軸線與凸輪軸線的交點(diǎn)，Y軸分別垂直于X和Z軸。圖1中的幾何參數(shù)有：凸輪圓柱半徑為R=50mm，滾子半徑為rT=

15、5mm，從動件的運(yùn)動規(guī)律為s()，其中為凸輪的轉(zhuǎn)角。 圓柱凸輪的理論和實(shí)際廓線圓柱滾子直動從動件凸輪機(jī)構(gòu)，圓柱的半徑為R，曲線b是圓柱凸輪的理論廓線，曲線a和c是實(shí)際廓線，d表示在理論廓線上的滾子圓，根據(jù)圖示固定坐標(biāo)系，建立圓柱凸輪理論廓線方程如下：考慮從動件是滾子的情況，實(shí)際輪廓線是圓心位于理論廓線上滾子圓的包絡(luò)線，其方程為：滾子圓的方程為：式(3)中X，Y，Z為理論廓線上的坐標(biāo)；Xa，Ya，Za為滾子圓和實(shí)際廓線上的公共點(diǎn)坐標(biāo)，也是滾子圓和實(shí)際廓線的切點(diǎn)坐標(biāo)。包絡(luò)線方程為：由于實(shí)際廓線也位于圓柱面上，所以滿足下式：聯(lián)立以上3式，可得到在圓柱半徑為R時的實(shí)際廓線的方程：式(6)可看出，實(shí)際廓

16、線有兩組，取上面符號表示圖1中曲線a，取下面符號表示圖1中曲線c。5.2.4基于Solidworks平臺直動從動件圓柱凸輪建模實(shí)際廓線的構(gòu)造式(6)是實(shí)際廓線的方程，選定運(yùn)動規(guī)律s()，給定轉(zhuǎn)角，可分別計(jì)算出基圓柱Rb和外圓柱Rs上的實(shí)際廓線的坐標(biāo)，如果計(jì)算出四組符合精度要求的實(shí)際廓線的坐標(biāo)，分別連接這些坐標(biāo)成樣條曲線。如圖2所示，曲線a1和a2是外圓柱上的實(shí)際廓線，曲線b1和b2是內(nèi)圓柱上的實(shí)際廓線。為了保證實(shí)際廓線擬合精度，必須選擇足夠多的點(diǎn)來構(gòu)造樣條曲線，為此可把計(jì)算好的實(shí)際廓線的坐標(biāo)存在文件中，通過Solidworks平臺上的XYZ構(gòu)造曲線的方法來構(gòu)造樣條曲線。實(shí)際輪廓曲面的生成使用S

17、olidworks，平臺上切除放樣特征，首先在草圖平面上繪制放樣的截面形狀，是一個矩形，矩形的四個點(diǎn)落在實(shí)際廓線上，如圖2所示，放樣時，取矩形為輪廓，4條實(shí)際廓線a1、a2、b1、b2為引導(dǎo)線，可形成圖3所示的實(shí)際廓面。生成三維模型如圖所示 5.2.5機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析位移-轉(zhuǎn)角圖像如圖5.1 速度-轉(zhuǎn)角圖像如圖5.2 加速度-轉(zhuǎn)角圖像如圖5.3其源程序見附錄二分析：送粉機(jī)構(gòu)要求嚴(yán)格遵守壓制周期的運(yùn)動規(guī)律，通過位移圖像可知，送粉機(jī)構(gòu)為間歇運(yùn)動，兩個停頓階段分別對應(yīng)壓制過程和回程添料的過程，可以滿足其配合要求。分析：通過速度圖像可以得知該凸輪機(jī)構(gòu)的推程和回程速度變化規(guī)律相同，保證了其單向步進(jìn)距離的準(zhǔn)確

18、性。分析：雖然加速有突變，但由于是在停止和啟動時刻，對運(yùn)動過程沒有大的影響，而且加速度突變產(chǎn)生的是柔性沖擊，且突變量不是從無窮大或無窮小突變，所以應(yīng)該可以滿足設(shè)計(jì)要求。5.2.6壓力角分析凸輪輪廓圖凸輪運(yùn)動過程中壓力角的變化圖像（程序見附錄二）由圖可知，凸輪運(yùn)功過程中，壓力角最大為1.3，可見該凸輪壓力角滿足設(shè)計(jì)要求，可以實(shí)現(xiàn)送粉機(jī)構(gòu)的功能。綜合分析：通過對該圓柱凸輪的位移、速度、加速度、壓力角的分析可知，該凸輪能夠精準(zhǔn)配合壓制機(jī)構(gòu)和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，步進(jìn)距離準(zhǔn)確且送料平穩(wěn)，滿足設(shè)計(jì)要求。5.3脫模機(jī)構(gòu)5.3.1凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)類型的選擇（1） 凸輪種類的選擇 我們選擇從動桿運(yùn)動平面與凸輪軸垂直的徑

19、向凸輪，即盤形凸輪。（2） 從動桿型式的選擇1 頂尖推桿：制造簡單，但易磨損，適用于作用力不大和運(yùn)動速度較低的場合，如用于儀表等機(jī)構(gòu)。2 平底推桿：凸輪與平底的接觸面間易形成油膜，潤滑好，常用于高速傳動中。3 滾子推桿：這種推桿滾子與凸輪輪廓之間為滾動摩擦，所以磨損小，可以傳動較大的動力。綜上所述，在脫模機(jī)構(gòu)中，我們選用滾子推桿，由于該推桿可以傳動較大的力，且磨損小，可以滿足要求。（3） 從動桿與凸輪的接觸方法由于下沖模特殊的位置結(jié)構(gòu)，我們選用重力來保證接觸。由于在沖壓過程中下面需要受到一定的壓力，所以我們選用的是一組對心直動滾子凸輪，這樣一來沖壓過程中下模沖受到的壓力就能夠傳遞到到基座上，避

20、免機(jī)構(gòu)受力過大，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)損壞。5.3.2從動桿運(yùn)動規(guī)律的選擇（1） 確定凸輪的升程h及轉(zhuǎn)角由給定的參數(shù)要求，我們將升程h=45mm。以近休終點(diǎn)為凸輪起始位置，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，它先以余弦加速度規(guī)律進(jìn)行推程運(yùn)動，推程階段0120；然后進(jìn)行遠(yuǎn)休，由于遠(yuǎn)休所需要的時間不長，遠(yuǎn)休止階段為120150；然后進(jìn)行正弦加速度規(guī)律進(jìn)行回程運(yùn)動，回程階段為150210；最后為近休，由于要進(jìn)行壓制操作，故近休時間相對較長，為210360。（2） 選擇從動桿運(yùn)動規(guī)律先以余弦加速度規(guī)律進(jìn)行推程運(yùn)動，然后處于遠(yuǎn)休止靜止，然后進(jìn)行正弦加速度規(guī)律進(jìn)行回程運(yùn)動，隨后近休止靜止。5.3.3凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定（1） 確定凸輪的基

21、圓半徑根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在推程時直動推桿許用壓力角值=30，在回程時，通常許用壓力角=7080。因此在整個運(yùn)動中我們規(guī)定max30。1 根據(jù)情況選一個較小的基圓半徑30mm.2 根據(jù)方程，,這里我們用的是對心直動滾子推桿盤形凸輪結(jié)構(gòu)，e=0，所以根據(jù)方程，在之內(nèi)按一定步長計(jì)算一個運(yùn)動循環(huán)中凸輪各點(diǎn)的壓力角i；3 判斷是否滿足i，若不能則增大基圓半徑返回第二步，不斷循環(huán)直至滿足條件，最后確定基圓半徑為r=45mm 。（2） 取滾子半徑r0=10mm5.3.4凸輪輪廓的計(jì)算 （1）凸輪理論輪廓線方程對于對心直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪的理論輪廓線的坐標(biāo)可令e=0,s0=r0,求的 位移s分段計(jì)算推程階段

22、：h=45mm，X=120， 遠(yuǎn)休止階段：， 回程階段：近休止階段：， 在matlab中編程得到理論輪廓線如圖（程序見附頁） （2） 凸輪工作輪廓線方程推程階段：h=45mm，X=120，遠(yuǎn)休止階段： 回程階段：近休止階段： 在matlab中編程得到實(shí)際工作輪廓線如圖，外緣曲線（程序見附頁） （3）壓力角驗(yàn)算由課本可以知道壓力角的計(jì)算公式：壓力角：tan=(ds/da)-e)/(r。2-e2)0.5+s)運(yùn)用公式編寫matlab程序，然后從程序中讀出最大壓力角即可。凸輪推程壓力角變化曲線圖凸輪回程壓力角變化曲線圖分析：由圖可以讀出最大壓力角 凸輪推程壓力角max=28.71 30 凸輪回程壓力

23、角max=-23.2230在壓力角大于20的地方，所處的時間較短，且凸輪的位移連續(xù)，在其他時間段內(nèi)，凸輪的壓力角均在20以內(nèi)，符合凸輪壓力角的要求。5.3.5推桿運(yùn)動規(guī)律1) 推桿位移方程 推程階段： 遠(yuǎn)休止階段： 回程階段： 近休止階段：推桿位移圖像（程序見附頁） 分析：分析可知該脫模機(jī)構(gòu)可以滿足頂出距離準(zhǔn)確，在位移圖像中可以看到該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了間歇運(yùn)動，位移變化比較平穩(wěn)，中間一段靜止實(shí)現(xiàn)了保壓作用。2）推桿速度方程推程階段：遠(yuǎn)休止階段：回程階段：近休止階段：1 推桿速度圖像（程序見附頁）分析：從速度圖像中，可以看出在頂出和復(fù)位時能夠保證速度快，且速度變化比較平穩(wěn)。3)推桿加速度方程推程階段：

24、遠(yuǎn)休止階段： 回程階段： 近休止階段：推桿加速度圖像（程序見附頁）分析：從加速度圖像中，可以看出加速度波動不是太大，所以可以保證復(fù)位時沖擊力較小，在加速度圖像中出現(xiàn)了一個瞬時的波動，這個時長比較小，總體來說比較穩(wěn)定。5.4傳動系統(tǒng)齒輪參數(shù)及尺寸確定模數(shù)m=2，壓力角=20，ha*=1.0，皮帶輪直徑=40mm，皮帶主從輪半徑比為6:1Z1Z2Z2Z3Z4Z5Z6齒數(shù)z16801060202020分度圓d3216020120404040齒頂圓da3616424124444444齒頂高h(yuǎn)a2222222基圓db30.07150.3518.79112.7637.5937.5937.59齒距p2222

25、222齒厚s課程設(shè)計(jì)評價 我們的課程設(shè)計(jì)選題為粉末成型機(jī)，經(jīng)過小組三人的分析與討論，最終確定了設(shè)計(jì)方案。壓制機(jī)構(gòu)選用的是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，送粉機(jī)構(gòu)選用的是圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，脫模機(jī)構(gòu)選用的是盤形凸輪機(jī)構(gòu)，各機(jī)構(gòu)之間采用的是齒輪傳動。通過分別對三個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析，可知各個機(jī)構(gòu)均滿足設(shè)計(jì)和運(yùn)動要求，通過對機(jī)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)和計(jì)算，使其能夠達(dá)到良好的配合?？傮w來說，這次粉末成型機(jī)的設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，滿足技術(shù)參數(shù)要求，完成了課程設(shè)計(jì)得任務(wù)。6.課程設(shè)計(jì)小結(jié) 本粉末成型壓機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是我們小組三人經(jīng)過多天的思考和討論以及老師的指點(diǎn)修改，最終確定下來的一個比較完美的方案。經(jīng)過思考，我們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)上模沖不一非要是間歇運(yùn)

26、動，只要它的運(yùn)動時間上和另外兩個機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)就行了。因此我們想到了偏心輪機(jī)構(gòu)，而且偏心輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析比起凸輪簡單多了。 對于送粉器，經(jīng)過思考后和查找課本后，我們決定使用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，它可以很好的實(shí)現(xiàn)其要求的功能。 最難得就是就是下模沖的移動凸輪機(jī)構(gòu)。因?yàn)橐粋€是它的輪廓曲線的設(shè)計(jì)，另一個是它也要受壓，必須能承受較大壓力。經(jīng)過查找書上的凸輪設(shè)計(jì)例題以及所學(xué)的課本知識，再結(jié)合我們自己的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，我們列出了它的輪廓曲線方程和運(yùn)動曲線。接下來的關(guān)鍵步驟就是怎么根據(jù)它的輪廓方程把它的輪廓曲線用電腦畫出來。我們只能通過MATLAB來畫！但我們都對MATLAB不是很熟悉，不會用。我們只能從頭開始學(xué)習(xí)MATL

27、AB，經(jīng)過一天的對MATLAB的書籍的略讀和幾天邊學(xué)邊用的摸索，我們終于把凸輪的輪廓曲線及所有的運(yùn)動圖像畫出來了。這是我們設(shè)計(jì)最后成功的關(guān)鍵一步。為了解決第二個問題，我們經(jīng)過仔細(xì)分析和思考，最終找到了解決方案：那就是在它的推桿上安裝一個彈性系數(shù)較大的彈簧同于分擔(dān)凸輪所受壓力。就這樣，我們把每一個問題都一一攻破。取得了最后的成功。總的來說，這次機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)還算成功，但可能由于自己對書本知識的深刻了解和掌握程度不夠以及對一些常用畫圖設(shè)計(jì)軟件的熟練程度不夠和時間的有限，這次設(shè)計(jì)可能還有不少具體問題和細(xì)節(jié)不夠完善，或者有的地方還有待修改和改進(jìn)！我們愿虛心聽取老師的意見進(jìn)行完善！ 在做上模沖部分時，對方案

28、的選擇著實(shí)讓人頭疼，方案太多太雜，經(jīng)過很長時間的篩選，選擇了這種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的模型。選擇方案后，對運(yùn)動進(jìn)行分析時，采用解析法分析滑塊運(yùn)動，從而求解出滑塊位移、速度以及加速度。但難點(diǎn)是運(yùn)動方程寫出來后，在求解sa的關(guān)系式時遇到了麻煩，經(jīng)過長久的演算以及高人指點(diǎn)，終于能求解出來，然后進(jìn)行matlab圖形分析。找了好多書本參考，摸索最終寫出來程序求解出各種運(yùn)動圖像?？偟膩碚f，困難重重，最終解決，感覺特別爽快。通過這個設(shè)計(jì)，我學(xué)會了運(yùn)動方程解答，同時在matlab中也得到了巨大的收獲，讓我初步了解了matlab。關(guān)于曲柄滑塊的小知識：曲柄壓力機(jī)在向下行程時,滑塊出現(xiàn)“快落”,對傳動系統(tǒng)產(chǎn)生撞擊、振動,

29、會降低傳動零件的使用壽命。機(jī)械在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,這種隨機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)而周期變化的強(qiáng)慣性作用將會在運(yùn)動副中引起附加動壓力。這不僅將增加運(yùn)動副中的摩擦力和構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致磨損加劇、效率降低,也影響構(gòu)件的強(qiáng)度。而且由于慣性力隨機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)而作周期性變化,也會使機(jī)械及其基礎(chǔ)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動,從而導(dǎo)致機(jī)械工作質(zhì)量和可靠性下降、零件材料內(nèi)部疲勞損傷加劇,并由振動而產(chǎn)生噪聲污染。因此,研究機(jī)械高速運(yùn)轉(zhuǎn)中慣性力的變化規(guī)律,采用平衡設(shè)計(jì)和平衡試驗(yàn)的方法對慣性力加以平衡,以消除或減輕慣性力的不良影響,是減輕機(jī)械振動、改善機(jī)械工作性能、提高機(jī)械工作質(zhì)量、延長機(jī)械使用壽命、減輕噪聲污染的重要措施之一。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是最早獲得廣泛

30、應(yīng)用的連桿機(jī)構(gòu)之一，在運(yùn)轉(zhuǎn)時各構(gòu)件產(chǎn)生的慣性力會引起機(jī)座的強(qiáng)迫振動，加劇機(jī)器構(gòu)件的磨損并產(chǎn)生噪聲污染，降低機(jī)構(gòu)的運(yùn)動精度和平穩(wěn)性。因此，對這類機(jī)構(gòu)平衡問題的研究很有必要。從理論上講，運(yùn)用質(zhì)量代換法可使這種機(jī)構(gòu)的慣性力完全平衡。但是這種平衡法會導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜化及其質(zhì)量的增加，尤其是把配重安裝在連桿上時，對機(jī)構(gòu)更為不利。因此，人們多采用慣性力部分平衡的方法來減小機(jī)構(gòu)的振動。這次課程設(shè)計(jì)，我主要負(fù)責(zé)送粉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析，同時負(fù)責(zé)了機(jī)構(gòu)傳動方案圖的繪制和論文的排版與撰寫。對于送粉機(jī)構(gòu)來，其運(yùn)動可以為間歇運(yùn)動，也可以為非間歇運(yùn)動，之所以選擇圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，是因?yàn)樗鼮殚g歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，可以更好的配合上下充模的

31、運(yùn)動，更好的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的功能。在設(shè)計(jì)過程中，還是遇到了很多的問題，例如圓柱凸輪模型的建立，壓力角的計(jì)算，經(jīng)過大量的查閱資料，終于解決了這些問題。在查閱資料請教同學(xué)的過程中，我對圓柱凸輪機(jī)構(gòu)有了更深刻的了解。 通過這次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)會了很多的東西。首先，對以前學(xué)過的CAD繪圖進(jìn)一步的鞏固和了解。然后又學(xué)習(xí)了新的知識matlab，進(jìn)一步溫習(xí)了CAD制圖軟件，雖然Solidworks還沒學(xué)會，但已經(jīng)有了很大進(jìn)步，在以后的學(xué)習(xí)中一定把它掌握。雖然只是掌握了基本的東西，但也能夠讓我感受到多學(xué)一點(diǎn)東西的好處，對以后的課程設(shè)計(jì)和學(xué)習(xí)有了更大的幫助。 這次課程設(shè)計(jì)對我來可以說是一次極大的挑戰(zhàn)。從原來剛接到題目

32、時的毫無頭緒，到后來隨著我們的反復(fù)思考后的思路逐漸清晰，克服了很多的困難，從中取得了很多突破。我們的方案開始時有很多問題都沒有考慮，但在老師的耐心幫助下和我們的反復(fù)思考中逐漸趨于完善。同時我也明白了合作的重要性，一個人的知識很是有限，很多時候自己怎么都想不明白的地方，同伴指點(diǎn)一下就明白了。我們兩人分工明確，每個人負(fù)責(zé)自己的任務(wù)，這也是我們很快完成設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 這次課程設(shè)計(jì)讓我真正將理論運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，進(jìn)一步掌握我們所學(xué)的知識，在學(xué)和實(shí)踐中，我收獲了很多知識以及快樂，同時希望在以后的學(xué)習(xí)中進(jìn)一步提升自己。這次課程設(shè)計(jì)我們的題目是“粉末成型機(jī)”，我主要負(fù)責(zé)下沖模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。經(jīng)過方案的對比我最終

33、選擇了對心直動滾子盤形凸輪機(jī)構(gòu)， 相對來說，脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)任務(wù)還是麻煩的，最開始不知道從何處著手，有時候陷入困境之后感到十分煩躁無助，還好在同伴的幫助下，我們相互討論，互相協(xié)作解決了很多看似無法解決的問題，從這里我也知道了團(tuán)隊(duì)的重要性，正所謂“團(tuán)結(jié)就是力量”。這次課程設(shè)計(jì)，一大難點(diǎn)就是凸輪輪廓理論和實(shí)際曲線的繪制，由于這項(xiàng)任務(wù)要涉及到方程的設(shè)計(jì)，程序的設(shè)計(jì)，還有matlab的應(yīng)用，寫matlab程序是之前從來沒有接觸過的，matlab這個軟件業(yè)也不熟悉，一切都要慢慢摸索。經(jīng)過一段時間自學(xué)，期間看了一些視頻，也查閱了相關(guān)書籍，最后還是在同伴們的相互討論，不斷試驗(yàn)中最終獲得成功，整個過程十分的辛苦

34、，但是回過頭來看，確實(shí)是收獲了很多，將理論用于實(shí)際的同時，還學(xué)會了相關(guān)軟件的用法，這為我們?nèi)蘸蟮墓ぷ鞔蛳铝艘欢ǖ幕A(chǔ)。7.參考資料【1】孫恒、陳作模等-機(jī)械原理-西北工業(yè)大學(xué)出版社，2005.12【2】張衛(wèi)國 饒芳(主編)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇華中科技大學(xué)出版社，20069【3】張永安(主編 編著)徐錦康 王超英(編著)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)高等教育出版社，199510【4】馬永林 何元庚 湯茜茜(樸編)機(jī)械原理高等教育出版社，19924【5】宋昭祥(主編)機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械工業(yè)出版，199810【6】張定華(主編)工程力學(xué)高等教育出版社，2003【7】陸金貴(主編)凸輪制造技術(shù)機(jī)械工業(yè)出版，1996【8

35、】張策 (主編)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版，2004【9】黃純穎(主編)工程設(shè)計(jì)方法中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1999 【10】賀超英MATLAB應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)教程.電子工業(yè)出版社，2010 【11】楚天科技范例學(xué)SolidWorks2008設(shè)計(jì)基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社，20088【12】機(jī)械原理同步輔導(dǎo)及習(xí)題全解（第六版）李豐 唐亞楠 主編 中國礦業(yè)大學(xué)出版社【13】數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)初步（MATLAB） 肖海軍編 科學(xué)出版社 附錄附錄一：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（上沖模）設(shè)計(jì)的相關(guān)程序位移圖像編程：b=55;c=140;a=0:0.001:2*pi;y=(c.2-b2).0.5-(b.2+c.2-2*b*c*cos(

36、pi/2-a-asin(sin(pi/2+a)*b/c).0.5;plot(x,y)速度圖像編程：b=55;c=140;a=0:0.001:2*pi;y=-7700./(22625+15400.*sin(-a-asin(11./28.*cos(a).(1./2).*cos(-a-asin(11./28.*cos(a).*(-1+11.*sin(a)./(784-121.*cos(a).2).(1./2); plot(a,y)加速度圖像編程：b=55;c=140;a=0:0.001:2*pi;y=59290000./(22625+15400.*sin(-a-asin(11./28.*cos(a)

37、.(3./2).*cos(-a-asin(11./28.*cos(a).2.*(-1+11.*sin(a)./(784-121.*cos(a).2).(1./2).2+7700./(22625+15400.*sin(-a-asin(11./28.*cos(a).(1./2).*sin(-a-asin(11./28.*cos(a).*(-1+11.*sin(a)./(784-121.*cos(a).2).(1./2).2-7700./(22625+15400.*sin(-a-asin(11./28.*cos(a).(1./2).*cos(-a-asin(11./28.*cos(a).*(11.*

38、cos(a)./(784-121.*cos(a).2).(1./2)-1331.*sin(a).2./(784-121.*cos(a).2).(3./2).*cos(a); plot(a,y)附錄二：直動從動件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)(送粉器）設(shè)計(jì)的相關(guān)程序位移圖像編程：x=-pi/6:0.001:pi/6;y=115/2*sin(3*x);plot(x,y);hold onx=pi/6:0.001:5*pi/6;y=115/2;plot(x,y);hold onx=5*pi/6:0.001:7*pi/6;y=115/2*sin(3*x);plot(x,y);hold onx=7*pi/6:0.001:1

39、1*pi/6;y=-115/2;plot(x,y)hold off速度圖像編程：x=-pi/6:0.001:pi/6;y=115*3/2*cos(3*x);plot(x,y);hold onx=pi/6:0.001:5*pi/6;y=0;plot(x,y);hold onx=5*pi/6:0.001:7*pi/6;y=115*3/2*cos(3*x);plot(x,y);hold onx=7*pi/6:0.001:11*pi/6;y=0;plot(x,y)加速度圖像編程：x=-pi/6:0.001:pi/6;y=-115*3*3/2*sin(3*x);plot(x,y);hold onx=pi

40、/6:0.001:5*pi/6;y=0;plot(x,y);hold onx=5*pi/6:0.001:7*pi/6;y=-115*3*3/2*sin(3*x);plot(x,y);hold onx=7*pi/6:0.001:11*pi/6;y=0;plot(x,y)壓力角圖像編程：X=pi/3;h=115;r=25;x=(-pi/6:0.001:pi/6);s=h.*sin(pi.*x/X)/2;y=pi.*s.*sin(pi.*x/X)/(2.*X.*r);R=atan(y);plot(x,R);hold onx=(pi/6:0.001:5*pi/6);R=0;plot(x,R);hold

41、 onx=(5*pi/6:0.001:7*pi/6);s=h.*sin(pi.*x/X)/2;y=pi.*s.*sin(pi.*x/X)/(2.*X.*r);R=atan(y);plot(x,R);hold onx=(7*pi/6:0.001:11*pi/6);R=0;plot(x,R);hold off附錄三：對心滾子從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)（下沖模）設(shè)計(jì)的相關(guān)程序凸輪理論輪廓曲線程序：h=45;X=2*pi/3;x=0:0.001:2*pi/3;s=(h*(x/X)-sin(2*pi*x/X)/(2*pi);a=(45+s).*cos(x)；b=(45+s).*sin(x);plot(a,b)h

42、old onx=2*pi/3:0.001:5*pi/6;s=45;a=(45+s).*cos(x);b=(45+s).*sin(x);plot(a,b)hold onx=5*pi./6:0.001:7*pi./6;s=22.5*(1+cos(3*(x-5*pi./6);a=(45+s).*cos(x);b=(45+s).*sin(x);plot(a,b)hold onx=7*pi/6:0.001:2*pi;s=0;a=(45+s).*cos(x);b=(45+s).*sin(x);plot(a,b)hold off凸輪實(shí)際工作曲線程序：h=45;r=10;X=2*pi/3;x=0:0.001:

43、2*pi/3;s=h*(x/X)-sin(2*x*pi/X)/(2*pi);a=(45+s).*cos(x);b=(45+s).*sin(x);m=(135./2./pi-135./2.*cos(3.*x)./pi).*cos(x)-(45+135./2.*x./pi-45./2.*sin(3.*x)./pi).*sin(x);n=(135./2./pi-135./2.*cos(3.*x)./pi).*sin(x)+(45+135./2.*x./pi-45./2.*sin(3.*x)./pi).*cos(x);p=m./(m.*m+n.*n).0.5;q=-n./(m.*m+n.*n).0.5

44、;y=a-r.*q;z=b-r.*p;plot(y,z)hold onplot(a,b)hold onx=2*pi/3:0.001:5*pi/6;s=45;a=(45+s).*cos(x);b=(45+s).*sin(x);m=-90*sin(x);n=90*cos(x);p=m./(m.*m+n.*n).0.5;q=-n./(m.*m+n.*n).0.5;y=a-r.*q;z=b-r.*p;plot(y,z)hold onplot(a,b)hold onx=5*pi./6:0.001:7*pi./6;s=22.5.*(1+cos(3.*(x-5*pi./6);a=(45+s).*cos(x)

45、;b=(45+s).*sin(x);m=135./2.*cos(3.*x).*cos(x)-(135./2+45/2.*sin(3.*x).*sin(x);n=135./2.*cos(3.*x).*sin(x)+(135./2+45/2.*sin(3.*x).*cos(x);p=m./(m.*m+n.*n).0.5;q=-n./(m.*m+n.*n).0.5;y=a-r.*q;z=b-r.*p;plot(y,z)hold onplot(a,b)hold onx=7*pi/6:0.001:2*pi;s=0;a=(45+s).*cos(x);b=(45+s).*sin(x);m=-45*sin(x);n=45*cos(x);p=m./(m.*m+n.*n).0.5;q=