机械原理课程设计15吨压片机设计.doc
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1、机械原理课程设计题目:15吨压片机设计学院:机电工程学院专业:机械设计制造及其自动化(卓越)学号:姓名:目录绪论.1第一章课程设计题目1.1设计题目15吨压片机设计.21.2原始数据及设计要求.21.3设计任务.3第二章课程设计题目分析2.1 工艺动作分解.42.2 由工艺动作分解画出各部件的循环图.5第三章主要执行构件的设计3.1主要执行机构方案设计.63.2构件组合方案设计.93.3主要执行构件的尺寸设计.11第四章传动系统的方案设计和计算4.1电机功率验证.154.2各传动机构的优缺点对比.154.3传动比分配及各齿轮齿数确定.194.4机器不稳定系数的调节.20第五章运动分析仿真及设计
2、体会第六章参考文献- 24 -绪论随着科学技术日新月异和工业生产的飞跃发展,国家各个部门迫切需要各种各样的性能优良的机械产品。其中,机械的设计环节是决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节。一个产品的设计包括机械设备的功能分析、工作原理方案设计和机械运动方案设计,加工条件,加工成本等。如果涉及存在问题,那么很可能造成机械产品灾难性的破坏。因此学生进行机械原理设计能力的实践是设计出优良产品的必要前提和保障。也是提升学生动手能力的一种方式。机械原理课程设计是在我们学习了机械原理之后的实践项目,通过老师和书本的传授,我们了解了机构的结构,掌握了机构的简化方式与运动规律。伟大的领袖邓
3、小平说过,我们要理论与实践相结合,这便是课程设计的目的所在。第一章课程设计题目1.1设计题目15吨压片机设计1.功能总要求:将干粉料压制成圆形片胚2.工作原理及工艺动作分解15吨压片机的工作原理及工艺动作分解如下图1.所示。移动粉筛3至模具1的型腔上方等待装料,并将上一循环已成型的工件2推出(卸料);然后粉筛振动,将粉料筛入型腔;下冲头5下沉一定深度,以防止上冲头4向下压制时将粉料扑出;然后上冲头向下,下冲头向上加压,并在一定时间内保持一定的压力;而后上冲头快速退出,下冲头随着将成型工件推出型腔。图1-11.2原始数据及设计要求1.被压工件的外形是直径34mm,厚度5mm的圆形片坯。2.冲头压
4、力为15吨(150000N)。3.生产率为每分钟25片。4.驱动电机的功率为2.2KW,940r/min。5.各执行构件的运动参数为:(1)上冲头行程为90100mm;(2)下冲头5先下沉3mm,然后上升8mm后停歇(保压),继而上升16mm后停歇,等粉筛将片坯推离冲头后下移21mm;(3)粉筛3在模具1的上方往复振动筛料,然后向左退回,待坯料成形并被推出型腔后,粉筛复在台面上右移约4550mm推卸成形片坯。5.机器运转不均匀系数为10%。1.3设计任务1.按工艺动作过程拟定机构运动循环图2.按选定的电动机和执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定。3.对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计4.
5、对机构进行运动分析或仿真。5.画出最终方案的机构运动简图。注意:n 执行构件设计(例如平面连杆机构设计、凸轮机构设计等)n 传动机构设计(例如轮系设计、齿轮机构设计等)n 绘制机构运动简图(A3图纸,需要按照所设计的尺寸绘制,关键尺寸须标注)n 执行构件运动分析(位置、速度、加速度等),绘制分析图(A3图纸)n 凸轮轮廓曲线绘制(A3图纸,需要按照所设计的尺寸绘制,关键轮廓尺寸须标注)n 从CAD文件中截取机构运动简图、机构分析图、凸轮轮廓曲线图插入说明书中n 对课程设计做一个简要的总结n 课程设计说明书打印版(约5000字),具体格式参考毕业设计说明书撰写格式;n 图纸(机构运动简图、运动分
6、析图、凸轮轮廓图),A3打印,图纸要有图框和标题栏,图纸中的图线、字体、标注等遵循制图标准。第二章课程设计题目分析2.1工艺动作分解1.如下图2-1(1)所示,料筛在磨具上方振动降粉料注入直径为34mm,深度为21mm的筒形型腔,然后向左退出一定的距离。2.如下图2-1(2)所示,下冲头下沉3mm,以防冲头进入型腔时把粉料扑出。3.如下图2-1(3)所示,上冲头进入型腔3mm处。4.如下图2-1(4)所示,上、下冲头同时加150000N的压力压,各移动了8mm,此时保持一定的时间。5.如下图2-1(5)所示,上冲头快速退回,移动90mm,下冲头随着将成型工件推出型腔。6.如下图2-1(6)所示
7、,待上冲头回到距离筒形79mm处,下冲头将成型工件推出后,粉筛向右移动45mm推走筛片,接着粉筛振动,继续下一个循环。图2-12.2由工艺动作分解画出各部件的循环图由上面的动作分解可以看出,由电机出发到工件成型主要由三部分构成,因此机构的运动可以分成三部分,即上冲头部分、下冲头部分和料筛部分。循环图如图2-2:图2-2其中:1.一个循环周期T=60s/25=2.4s,一个周期2.4s亦可以看成转一圈,即转过360,粉筛、上冲头的平均速度大小设为相等。2.上、下冲头以各自的位移最低点为零点,粉筛以位移最左点为零点。3.运动开始,粉筛位移从0经过0.3s后到达45mm处后开始振动,经过0.6s后振
8、动结束,再经过0.3s粉筛到达最左点上,粉筛保持不动直到下个循环开始。4.下冲头在21mm处保持静止0.3s,0.42s后下冲头下降到3mm处,而后保持静止1.2s,后下降到零点处,1.446s时下冲头开始上升至8mm处,保持一段时间,2.31S时上升,2.4s至24mm处把成型件推出。5.上冲头在静止一段时间后开始下降,到距离零点8mm处,开始接触到粉料,此时下冲头在零点处,继续下降到达零点,保压一段时间后,快速上升,急回效果。第三章主要执行构件的设计3.1主要执行机构方案设计1.上冲头(1)方案一:如图3-1所示,杆1带动杆2运动,杆2带动杆4运动,杆带动上冲头运动。此方案保压效果不好,急
9、回效果难以实现,无法满足运动要求,且此方案需要滑块处摩擦较严重,需要大量的润滑液,维护困难。故此方案不合理。自由度计算:n=5,Pl=7,Ph=0,所以F=5x3-7x2=1图3-1(2)方案二:如图3-2所示,此方案杆1为原动件,使用曲柄摇杆机构,结构较为简单,但其不能满足保压要求,且无急回效果,无法满足题目要求,故此方案不合理。自由度计算:n=3,Pl=4,Ph=0,所以F=3x3-4x2=1图3-2(3)方案三:如图3-3所示,此方案使用曲柄摇杆机构和摇杆滑块串接而成,杆1既可以使用杆结构,也可以使用凸轮结构,结构比较简单,此方案能满足保压效果,也能满足上冲头预定行程要求,故此方案可行。
10、自由度计算:N=5,Pl=7,Ph=0,所以F=5x3-7x2=1图3-32.下冲头如图3-4所示,采用凸轮机构实现冲头的规律运动,结构简单,易维护,容易实现行程要求。自由度计算:n=2,Pl=2,,Ph=1,所以F=2x3-2x2-1=1图3-43.粉筛如图3-5所示,为凸轮连杆机构,杆2与机架有弹簧相连实现自动回位,凸轮一部分设计成齿状,结构简单,符合运动要求,且有振动效果。自由度F=2x3-2x2-1=1图3-53.2构件组合方案设计综上所述得知,组合方案有3种,如下:方案一:图3-6方案二:图3-7方案三:图3-8由前面分析知,相比之下方案三是最合理的。3.3主要执行构件的尺寸设计各主
11、要构件行程表构件上冲头下冲头粉筛行程/mm10024451. 上冲头机构设计为方便计算,设1为摇杆结构,杆3和杆4长度相等,上冲头到达最低点时,杆1和杆2平齐。由尺寸图3-9可知h=(l3+l4)-(l3+l4)cos=100由于摆角不宜太大,因此设l3、l4的摆角为30,则由上式计算得:l3=l4=373mm。L1+l2=(l2-l1)cos+l3sin(1)(l2-l1)sin=h/2=50 (2)由于l3、l4尺寸已经确定,因此上面(1)(2)式中还有三个未知数,l1、l2满足所对应的曲柄摇杆机构条件即可。 图3-9因此,设=10,则经计算得:l1=90mm,l2=380mm,l5100
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