机械原理干粉压片机设计说明书.doc

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 ……………………………………………………………… 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

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，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+S13+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
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
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
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
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, 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 =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*（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、 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。