壓片成型機(jī)課程設(shè)計(武漢理工大學(xué))

1、任務(wù)分析 2總功能分析 2總功能分解 2驅(qū)動裝置的選擇 3常用電動機(jī)的構(gòu)造特征 3選定電動機(jī)的容量 3選取設(shè)計方案 3方案的選取 3機(jī)構(gòu)的選取 4上沖頭機(jī)構(gòu) 4下沖頭機(jī)構(gòu) 4送料機(jī)構(gòu) 4 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4運(yùn)動方案確實定6方案的比擬 6 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 4.2方案的評價8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 5執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖8執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式8 HYPERLINK l bookm

2、ark36 o Current Document 5.2擬訂運(yùn)動循環(huán)圖10 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 6主要尺寸設(shè)計 10齒輪的計算11 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 6.2凸輪輪廓確實定11下沖頭凸輪輪廓確實定 11料篩凸輪輪廓確實定 127課程設(shè)計小結(jié)148.參考文獻(xiàn) 141任務(wù)分析1.1總功能分析根據(jù)題目要求，要最終將干粉壓制成片坯。假設(shè)要求獲得質(zhì)量較好的成品可采用諸多方法。下面采用黑箱法進(jìn)展分析：機(jī)械加工1 能量1料粉.成口口由黑箱法分析可得到：為了到達(dá)高效、方便的目的，采用

3、機(jī)械自動加工的方法比擬好，因此，此題采用了自動加工的方法壓制片坯。1.2總功能分解設(shè)計干粉壓片機(jī)，其總功能可以分解成以下幾個工藝動作：送料機(jī)構(gòu)：為間歇直線運(yùn)動，這一動作可以通過凸輪上升段完成篩料：要求篩子往復(fù)運(yùn)動放料推出片坯：下沖頭上升推出成型的片坯送成品：通過凸輪推動篩子來將成型的片坯擠到滑道上沖頭往復(fù)直線運(yùn)動，最好實行快速返回等特性下沖頭間歇直線運(yùn)動得如下樹狀功能圖：2.驅(qū)動裝置的選擇選擇電機(jī)類型：電動機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動和動力的來源，其種類很多，有電動機(jī)、 內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)、夜動機(jī)等。電動機(jī)構(gòu)造簡單、工作可靠、控 制方便、維護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)均采用電動機(jī)驅(qū)動。常用電動機(jī)的構(gòu)

4、造特征1Y 系列三相異步電動機(jī)該系列點擊能防止水滴、灰塵、鐵屑或其他雜物浸入電機(jī)內(nèi)部，它是我國近 年來研制成功的電動機(jī)。2電磁調(diào)速三相異步電動機(jī)有組合式和整體式兩種機(jī)構(gòu)，這兩種調(diào)速電動機(jī)為防護(hù)式，空氣自冷，臥式 安裝，且無碳刷，集電環(huán)等滑動接觸部件。選定電動機(jī)的容量電動機(jī)的容量選得適宜與否，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小 于工作要求時，電動機(jī)不能保證工作裝置的正常工作，或使用電動機(jī)因長期的過 載而過早損壞；容量過大那么電動機(jī)的價格高，能量不能充分利用，且常常不在 滿載下運(yùn)行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。根據(jù)工藝參數(shù)及運(yùn)動參數(shù)我們選擇方案C,電動機(jī)轉(zhuǎn)速970r/min3選取設(shè)計

5、方案方案的選取根據(jù)題目要求選取方案 C 進(jìn)展課程設(shè)計。在這個設(shè)計中，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為970r/min,生產(chǎn)效率為20片/min,成品尺寸為40 X20mm,mm,40mm為成品的直徑。沖頭壓力為150kN，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) 為0.05，沖頭質(zhì)量為9kg,桿的質(zhì)量為m=3kg.因此，由生產(chǎn)效率和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可以得知，設(shè)計的工藝動作周期為 3秒。機(jī)構(gòu)的選取上沖頭機(jī)構(gòu)：要求： 要實現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動，并且要有急回特性。有以下方案可供選擇:a 方案中采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，構(gòu)造簡單，尺寸較小，但滑塊在行程末端只做瞬間 停歇，保壓效果不佳，運(yùn)動規(guī)律不理想。b 方案中采用轉(zhuǎn)動凸輪推動滾子從動件，當(dāng)滾子與凸輪廓線接觸

6、局部為同心圓弧 是，從動件在行程末端停歇。c 方案中采用肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)，它是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串接而 成，可得到較好的運(yùn)動規(guī)律，且有增力加壓效果d 方案中為渦輪蝸桿傳動，構(gòu)造簡單，承載能力大，有緩和沖擊且能滿足較理想 的運(yùn)動規(guī)律。由以上分析可知 c、d 方案為上沖頭的機(jī)構(gòu)較好下沖頭機(jī)構(gòu)：要求：較高的承受能力 要實現(xiàn)間歇運(yùn)動 可靠性要好有以下方案可供選擇：a 方案中由兩個盤形凸輪交替驅(qū)動滾子從動件，以實現(xiàn)預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律，可能會 有小的沖擊，且凸輪輪廓曲線的設(shè)計過程較為復(fù)雜b 方案中為對心直動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，構(gòu)造簡單，能實現(xiàn)要求的運(yùn)動規(guī)律，由于間歇運(yùn)動較多，故凸輪輪廓曲線會比擬

7、復(fù)雜以上兩種方案均可作為下沖頭的機(jī)構(gòu)送料機(jī)構(gòu)：a 方案中為凸輪與連桿組合的機(jī)構(gòu)，可獲得較大的行程b 方案中為圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，但圓柱凸輪加工復(fù)雜c 方案中為偏置的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，構(gòu)造簡單，易制造d 方案中為渦輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)，傳動比擬平穩(wěn)方案a、c、d較好4.運(yùn)動方案確實定方案的比擬現(xiàn)初步確定其中由以上分析可知，機(jī)構(gòu)可能的運(yùn)動方案有 N= 2*2*3 = 12 種現(xiàn)初步確定其中較好的三個方案如下：方案一：方案二：方案三：方案的評價：運(yùn)動準(zhǔn)確性：方案一、二、三中的凸輪設(shè)計、齒輪設(shè)計和曲柄設(shè)計都是按照生產(chǎn) 率20片/min來設(shè)計，因此其轉(zhuǎn)動速度均為20r/min 運(yùn)動平穩(wěn)性:由于各方案中凸輪的尺寸較小，且

8、工作速度不快，因此傳動比擬平 穩(wěn)。而方案二、三是以軸桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)作為上沖頭機(jī)構(gòu)，可滿足較大的壓力； 而方案一采用的是錐齒輪傳動與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為上沖頭機(jī)構(gòu) ，提供壓力時有 可能造成運(yùn)動不平穩(wěn)。方案一、三送料均采用擺動從動件盤形凸輪搖桿滑塊 機(jī)構(gòu)，凸輪的壓力角小。構(gòu)造緊湊性：三個方案均通過一個電動機(jī)實現(xiàn)送料、成形、分料工藝動作，且外 形尺寸比擬合理，機(jī)構(gòu)較為緊湊。經(jīng)濟(jì)性：方案一、三主要通過 V 帶連接，價格比擬適中；而方案二中錐齒輪較 多，造價較高。綜合以上分析：三個方案均可滿足要求，但方案三優(yōu)點較多，在此選用方案三進(jìn) 展最后的機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計。5 .執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖5.1執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式顯

9、然該壓片機(jī)應(yīng)有三套機(jī)械傳動系統(tǒng)所組成，即實現(xiàn)上沖頭運(yùn)動的加壓傳動 系統(tǒng)，實現(xiàn)下沖頭運(yùn)動的輔助加壓傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)料篩運(yùn)動的上、下料傳動系統(tǒng)。 這三套傳動系統(tǒng)中的上沖頭、下沖頭、料篩即為三個執(zhí)行構(gòu)件，它們的運(yùn)動特性 分別為：a）上沖頭完成往復(fù)（鉛垂上下）直移運(yùn)動，在下移至終點后有短時間停歇（起保 壓作用 ) 。又因沖頭上升后要留有料篩進(jìn)入的空間，故沖頭的行程約為 9 0100m m。沖頭還受有較大的力。假設(shè)機(jī)構(gòu)主動件一轉(zhuǎn)(2n)完成一個運(yùn)動循環(huán)， 那么上沖頭位移線圖的形狀大致如圖 a 所示。下沖頭也作上下直移運(yùn)動，其運(yùn)動規(guī)律較復(fù)雜，自初始位置過一段時間 后先下沉3 mm,然后上升8mm加壓，后停歇

10、保壓，繼而上升1 6mm將成形片 坯頂至與平臺平齊后停歇，待料篩將片坯推離沖頭后再下移 2 1 mm 到待裝料的 初始位置。沖頭也受有較大的力。其位移線圖大致如圖 b 所示。料篩作水平直移運(yùn)動,其運(yùn)動規(guī)律也較復(fù)雜。待坯料成形并被推出型腔 后，料篩再在臺面上右移4 55 0mm,推開成形片坯?？煽闯隽虾Y受力不大。其 位移線圖大致如圖 c 所示。5.2擬訂運(yùn)動循環(huán)圖擬定運(yùn)動循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動作的先后順序、相位，以利 于設(shè)計、裝配和調(diào)試。根據(jù)上述工藝動作順序可以擬定出表示三套傳動系統(tǒng)中三 個執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動循環(huán)協(xié)調(diào)配合關(guān)系的運(yùn)動循環(huán)圖。由于上沖頭所在的系統(tǒng)為主傳 動系統(tǒng)，其原動件每一轉(zhuǎn)便

11、完成一個運(yùn)動循環(huán)，所以擬定運(yùn)動循環(huán)圖時，以該原 動件的轉(zhuǎn)角為橫坐標(biāo)(03 6 0),以各執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫出位移曲線（運(yùn)動循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運(yùn)動的起始位置，而不必準(zhǔn)確表示其運(yùn)動 規(guī)律，故圖上位移曲線均由直線段組成）。6.主要尺寸設(shè)計齒輪的計算根據(jù)選定的驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=970r/min和生產(chǎn)率20片/min,它的機(jī)械傳動系統(tǒng)的總速比為：1=970/20=48.5 ，選用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪以下壓力角和模數(shù)均取標(biāo)準(zhǔn)值a=20 , m = 5第一級齒輪減速 1 =2.425z1=29z2 =70取蝸桿齒數(shù) z3=2 渦輪齒數(shù) z4 =40總傳動比為 i=70X40 29 248.5凸輪

12、輪廓確實定凸輪機(jī)構(gòu)的最大的優(yōu)點是：只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓線，就可以使推桿 得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊。下沖頭凸輪輪廓確實定選取適當(dāng)?shù)谋壤?，取為半徑作圓；選取凸輪的基圓半徑ro= mm,偏心 距e=0mm,凸輪以等角速度 沿逆時針方向回轉(zhuǎn)，推桿的運(yùn)動規(guī)律如圖 所 示。先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn) 展反轉(zhuǎn)，此時凸輪靜止不動，而推桿繞凸輪順時針轉(zhuǎn)動。按順時針方向先量出推 程運(yùn)動角，再按一定的分度值凸輪精度要求高時，分度值取小些，反之可以取 小些將此運(yùn)動角分成假設(shè)干等份并依據(jù)推桿的運(yùn)動規(guī)律算出各分點時推桿的位 移值 S。表3.1 下沖頭推桿的運(yùn)

13、動規(guī)律序號凸輪轉(zhuǎn)動角度推桿運(yùn)動規(guī)律1234根據(jù)以上位移曲線結(jié)合反轉(zhuǎn)法得出凸輪的輪廓曲線如下:根據(jù)以上位移曲線結(jié)合反轉(zhuǎn)法得出凸輪的輪廓曲線如下:567896.2.2料篩凸輪輪廓確實定以上為傳動方案圖局部，如圖，使圖中9=90度，L1=L2=50mm那么有9=90-arccosS/2L1，兩邊同時取正弦，得sinpS/100其中S為料篩的位移，設(shè) 為凸輪的轉(zhuǎn)角，而的關(guān)系如下列圖:再根據(jù)sin=S/100將上圖轉(zhuǎn)化為X7課程設(shè)計小結(jié)通過這次機(jī)械原理課程設(shè)計，提高了我們綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程理論的能 力，培養(yǎng)了分析和解決一般機(jī)械運(yùn)動實際問題的能力，并使所學(xué)知識得到進(jìn)一步 穩(wěn)固、深化和擴(kuò)展。掌握了一些常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳動機(jī)構(gòu)或簡單機(jī)器的設(shè)計方法 和過程。這次機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計歷時了一個多星期，時間上雖有些緊張，做設(shè)計的時 候有些東西也是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣。但這樣的安排可以讓我們利用一整段時間穩(wěn)固和學(xué)習(xí) 新的知識，把所學(xué)運(yùn)用到實際設(shè)計當(dāng)中。在所學(xué)理論知識的根底上也充分的發(fā)揮 了創(chuàng)造性。各類資料的查詢也熟練了很多。在實際的設(shè)計過程中，我們也遇到了許多的困難，不過經(jīng)過我們大家的團(tuán)結(jié) 努力，一點點克制了困難，最終作出了成品，我們還