机械原理课设

6.3上冲头肘杆式增力冲压机构确定
因要求摇杆在铅垂位置的±2°范围内滑块的位移量≤0.4mm，压力角α≤50°，使两摇杆长度相等，算得139mm≤L≤328mm，取L=300mm。使曲柄处机架位于上冲头行程最大时两摇杆连线的中垂线上。极限位置时曲柄与连架杆共线，可得曲柄长度为75mm，连架杆长度为135mm，两机架距离为360mm。因75+360=135+300,所以曲柄存在。摇杆转过±2°时曲柄转过40°，保压时间为0.44秒，符合要求。压力角为34°，符合要求。
根据工艺参数及运动参数我们选择方案B，电动机转速970r/min。
3．执行机构的选择与比较。
3.1方案的选取
根据题目要求选取方案B进行课程设计。在这个设计中，电动机的转速为970r/min,生产效率为15片/min，成品尺寸为60×35（mm, mm）,60mm为成品的直径。冲头压力为100kN,机器运转不均匀系数为0.08，冲头质量为10kg,杆的质量为m=4kg。因此，由生产效率和电动机的转速可以得知，设计的工艺动作周期为4秒。
4.2方案的评价………………………………………………………………11
5 .执行机构运动循环图……………………………………………………11
5.1执行构件的运动形式…………………………………………………11
5.2拟订运动循环图………………………………………………………13
6.主要尺寸设计………………………………………………………………14
设计干粉压片机，其总功能可以分解成以下几个工艺动作：
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成
2)筛料：要求筛子往复运动放料
3)推出片坯：下冲头上升推出成型的片坯
4)送成品：通过凸轮推动筛子来将成型的片坯挤到滑道
5)上冲头往复直线运动，最好实行快速返回等特性
6)下冲头间歇直线运动
得如下树状功能图：
动规律，故图上位移曲线均由直线段组成)。
上冲头
进
退
送料
退
近休
进
远休
下冲头
退
近休
进
远休
6.主要尺寸设计
6.1传动比的计算
根据选定的驱动电机的转速n=970r／min和生产率15片／min，它的机械传动系统的总速比为：I=970／15≈65。选取蜗杆的轴向压力角α=20 , m = 4。
第一级带传动 =2；
a方案中由两个盘形凸轮交替驱动滚子从动件，以实现预定的运动规律，可能会有小的冲击，且凸轮轮廓曲线的设计过程较为复杂。
b方案中为对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，结构简单，能实现要求的运动规律，由于间歇运动较多，故凸轮轮廓曲线会比较复杂。
c方案中为圆柱凸轮带动菱形支架运动，支架结构简单易于生产制造，但冲头承载能力一般，且安装复杂，运动规律不易确定。
4.2方案的评价：
运动精确性：方案一、二、三中的凸轮设计、齿轮设计和曲柄设计都是按照生产率15片／min来设计，因此其转动速度均为15r／min。
运动平稳性:由于各方案中凸轮的尺寸较小，且工作速度不快，因此传动比较平稳。而方案一、三是以轴杆式增力冲压机构作为上冲头机构，可满足较大的压力；而方案二采用的是半齿轮带动齿条做上下运动作为上冲头机构 ，保压时间易确定，但保压时压力不足，齿轮进入齿条时会有一定的冲击。方案二、三送料均采用滚子从动件对心直动盘形凸轮——滑块机构，凸轮的压力角小。
序号
凸轮I、II转动角度
推杆运动规律
1
80°
静止
2
80°
匀速下降3mm
3
30°
静止
4
20°
匀速上升8mm
5
40°
静止
6
40°
匀速上升16mm
7
45°
静止
8
25°
匀ห้องสมุดไป่ตู้下降21mm
根据以上位移曲线结合反转法得出凸轮的轮廓曲线如下：
6.2.2 料筛凸轮轮廓的确定
通过优化料筛凸轮的位移曲线，使推程压力角小于30°，计算圆柱凸轮的半径r≥25mm，取最小值，得到凸轮的实际轮廓线如下：
［4］石永刚，徐振华编著。凸轮机构设计。上海：上海科学技术出版社，1995
［5］孙恒、陈作模、葛文杰主编。机械原理（第七版）；高等教育出版社，2006
先作相应于推程的一段凸轮轮廓线。为此根据反转法原理，将凸轮机构按进行反转，此时凸轮静止不动，而推杆绕凸轮转动。先量出推程运动角，再按一定的分度值（凸轮精度要求高时，分度值取小些）将此运动角分成若干等份并依据推杆的运动规律算出各分点时推杆的位移值S。经校核凸轮最小曲率半径，滚子半径取5mm。
优化后的位移曲线：
2．原动机选择
选择电机类型：电动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内燃机、蒸汽机、水轮机、汽轮机、夜动机等。电动机结构简单、工作可靠、控制方便、维护容易，一般机械上大多数均采用电动机驱动。
2.1 常用电动机的结构特征
（1）Y系列三相异步电动机
该系列点击能防止水滴、灰尘、铁屑或其他杂物浸入电机内部，它是我国近年来研制成功的电动机。
3．执行机构的选择与比较…………………………………………………3
3.1方案的选取………………………………………………………………3
3.2机构的选取………………………………………………………………4
4．运动方案确定……………………………………………………………7
4.1 方案的比较………………………………………………………………7
a
b
c
5.2拟订运动循环图
拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。根据上述工艺动作顺序可以拟定出表示三套传动系统中三个执行构件运动循环协调配合关系的运动循环图。由于上冲头所在的系统为主传动系统，其原动件每一转便完成一个运动循环，所以拟定运动循环图时，以该原动件的转角为横坐标(0°~3 6 0°)，以各执行构件的位移为纵坐标画出位移曲线(运动循环图上的位移曲线主要着眼于运动的起始位置，而不必准确表示其运
c方案中采用转动凸轮推动滚子从动件，当滚子与凸轮轮廓线接触部分为同心圆弧是，从动件在行程末端停歇。
d方案中采用曲柄滑块机构，结构简单，尺寸较小，但滑块在行程末端只做瞬间停歇，保压效果不佳，运动规律不理想。
ab
cd
3.2.2下冲头机构：
要求：①较高的承受能力 ②要实现间歇运动 ③可靠性要好
有以下方案可供选择：
8.参考文献……………………………………………………………………19
1.设计分析
1.1总功能分析
根据题目要求，要最终将干粉压制成片坯。若要求获得质量较好的成品，可采用诸多方法。下面采用黑箱法进行分析：
机械加工
能量 成品
料 粉
由黑箱法分析可得到：为了达到高效、方便的目的，采用机械自动加工的方法比较好，因此，本题采用了自动加工的方法压制片坯。
在实际的设计过程中，我们也遇到了许多的困难，不过经过我们大家的团结努力，一点点克服了困难，最终作出了成品，我们还是很高兴的。
8.参考文献
［1］刘毅主编。机械原理课程设计；华中科技大学出版社2008.5
［2］彭文生、李志明、黄华梁主编。机械设计（第二版）；高等教育出版社，2008.11
［3］机械原理课程设计指导书；高等教育出版社，2005
1.设计分析…………………………………………………………………2
1.1总功能分析………………………………………………………………2
2．原动机选择…………………………………………………………3
2.1 常用电动机的结构特征……………………………………………3
2.2 选定电动机的容量…………………………………………………3
6.4齿轮设计
名称
代号
计算结果
模数
m
4mm
压力角
α
20°
分度圆直径
d
d1=128mm,d2=128mm
齿顶高
ha
4mm
齿根高
hf
5mm
全齿高
h
9mm
顶隙
c
1mm
齿顶圆直径
da
136mm
齿根圆直径
df
118mm
齿距
p
12.6mm
齿厚
s
6.3mm
齿槽宽
e
6.3mm
中心距
a
128mm
基圆齿距
p2
11.8mm
（2）电磁调速三相异步电动机
有组合式和整体式两种机构，这两种调速电动机为防护式，空气自冷，卧式安装，且无碳刷，集电环等滑动接触部件。
2.2 选定电动机的容量
电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作装置的正常工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。
a
b
c
3.2.3筛料机构：
a方案中为凸轮与连杆组合的机构，可获得较大的行程。
b 方案中为圆柱凸轮机构，容易完成规定的动作。
c 方案中为偏置的曲柄滑块机构，结构简单，易制造。
a
b
c
4.运动方案确定：
4.1 方案的比较：
由以上分析可知，机构可能的运动方案有N=4*3*3=36种 。现初步确定其中较好的三个方案如下：
6.1传动比的计算…………………………………………………………14
6.2 凸轮轮廓的确定………………………………………………………14
6.3上冲头肘杆式增力冲压机构确定…………………………………17
6.4齿轮设计………………………………………………………………18