机械原理课程设计

湖南工业大学课程设计资料袋学院（系、部） 20 ~ 20 学年第学期课程名称指导教师职称学生姓名专业班级学号题目成绩起止日期年月日～年月日目录清单机械原理设计说明书15吨压片机的加压机构设计起止日期： 2009 年 6 月 28 日至 2009 年 7 月 2 日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2009年 5 月29 日目录（黑体，三号，居中）0.设计任务书（黑体，三号） (2)1.工作原理和工艺动作分解 (3)2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (3)3.执行机构选型……………………………………………4.机械运动方案的选择和评定……………………………5.机械传动系统的速比和变速机构………………………6.机构运动简图……………………………………………7. 主加压机构的尺度设计…………………………………8主加压机构三维建模…………………………………9,主加压机构速度与加速度分析（分析一个位置）……..10.参考资料………………………………………………….11.设计总结…………………………………………………湖南工业大学课程设计任务书2010 —2011 学年第 2 学期机械工程学院（系、部）材料成型专业材1 班级课程名称：机械原理课程设计设计题目：15吨压片机的加压机构设计完成期限：自 2010 年 7 月 5 日至 2010 年 7 月 9 日共 1 周指导教师：邹培海 2010 年6 月1 日系（教研室）主任：王菊槐 2010 年6 月 10 日1. 工作原理和工艺动作分解（黑体，小三号，居中）（宋体，小四，行距20磅）根据任务书的要求，该机械的应有的工艺过程是，机构应具有一个模具(圆筒形型腔)和三个执行构件(一个上冲头，一个下冲头和一个料筛)。

三个执行构件的运动形式为：(1)上冲头完成往复(铅垂上下)直移运动，下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程约为90一100mm。

若机构主动作一转完成一个运动循环，则上冲头位移线图的形状大致如图1-1所示。

图1-1 上冲头位移线图(2)下冲头先下沉3mm，然后上升8mm(加压)后停歇保压，继而上升16mm，将成形片坯顶到与台面平齐后停歇持料筛将片坯推离冲头后再下移21mm到待装料位置。

其位移线图大致如图1-2所示。

图1-2下冲头位移线图(3)料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回，待坯料成形并被推出型腔后，料筛复在台面上右移约45—50mm推卸成形片坯，其位移线图大致如图1-3所示。

图1-3料筛位移线图2.根据工艺动作和协调要求拟定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。

上冲头加压机构主动件每转完成一个运动循环所以拟订运动循环图时，以该主动件的转角作为横坐标(0°、360°)，以各机构执行构件的位移为纵坐标作出位移曲线。

运动循环图的位移曲线主要着眼于运动的起迄位置，根据上述表述作出压片机的运动循环图如图2-1所示。

图2-1 压片机的运动循环图3.执行机构选型由上述分析可知，压片机机构有右三个分支：一为实现上冲头运动的主加压机械二为实现下冲头运动的辅助加压机构；三是实现料筛运动的上、下科机构。

此外，当各机构按运动循环图确定的相位关系安装以后应能作适当的调整，故在机构之间还需设置能调整相位的环节(也可能是机构)。

主加压机构设计过程：实现上冲头运动的主加压机构应有下述几种基本运动功能：1)：冲头要完成每分钟25次往复移动运动，所以机构的主动构件转速应为25r／min，以电动机作为原动力，则主加压机构应有运动缩小的功能2)因上冲头是往复运动，故机构要有运动交替的功能3)原动机的输出运动是转动，上冲头是直移运动，所以机构要有运动转换的功能4)因有保压阶段，所以机构上冲头在下移行程末端有较长的停歇或近似停歇的功能；5)因冲头压力较大，所以希望机构有增力的功能，以增大有效作用力，减小原动机的功率。

先取上述(1)、(2)、(3)三种必须具备的功能来组成机构方案。

若每一功能仅由一类基本机构来实现，如图3-1所示，可组合成3*3*3＝27种方案。

图3-1压片机的功能-技术矩阵图按给定的条件，上冲头在下移行程的末端还有停歇和增力的附加要求，尽量使机构简单等等要求来选择方案。

选出如下图3-2所示的四种方案作为评选方案。

图3-2 上冲头的方案构思图4.机械运动方案的选择和评定图3-2所示的方案一、三都采用了凸轮机构。

凸轮机构虽能得到理想的运动规律，但要使从动件达到90一100mm的行程，凸轮的向径比较大，于是凸轮机构的运动空间也较大。

而且凸轮与从动件是高副接触，不宜用于低速、大压力的场合。

图3-2所示的方案二采用曲柄滑块机构，曲柄长度仅为滑块行程的一半，机构结构简洁，尺寸较小，但滑块在行程末端只作瞬时停歇，运动规律不理想。

图3-2所示的方案四，将曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构串联，则可得到比较好的运动规律，尺寸也不致过大。

又因为它是全低副机构，宜用于低速、重载。

所以选择方案四。

5.机械传动系统的速比和变速机构总传动比计算：6.57251440n n ==轴电总＝i （5-1） 第一级采用带传动，取传动比为4，第二级采用双级齿轮减速器，传动比为，机构运动简图如图5-1所示： （应该附图5-1,）6.压片机的机构运动简图综合本组×××、×××同学的机构选型，做出压片机的总体机构运动简图，如图6-1所示图6-1压片机的总体机构运动简图（此处要求把图6-1简要的说明）7.主加压机构的尺度设计（同组的×××、同学做送料机构、下冲头机构运动）假设已知曲柄滑块机构的运动规律s—2(图a)，图b所示为该机构正处于滑快速度接近于零的位置曲柄摇杆机构的运动规律1－1：如图c实线所示，而图d所示为该机构摇杆OA’A’正处于速度为零的位置。

若将图b．d所示的两个机构就在图示位置串联，则串联以后构件OA A和OA’A’成为一个构件(图e)，因此，第一个机构中的1和第二个机构中的2有如下关系:式中o为一常数图7-1主加压机构设计原理图所以若将图c的坐标1用2表示则相当于曲线平移了一个距离0(如虚线所示)。

当s—2和1—2如图b、c所示安排时，则沿图中箭头所示走向从1’得2’，由2’得s’，而从此1’、s’得到1-s 曲线上的一点，依此可得出一条1-s曲线。

从图a、c的局部放大图f中可知，在1由b—c—0-a的区域内(转角约70°)，滑块的位移s约在接近零的一个很小的范围(约o．37mm)内运动，依靠运动副的间隙，可近似认为这时滑块是停歇的。

由此看来，若使s—2曲线上s为零的附近的一段曲线交化比较平缓，1—I曲线在1的最小值附近的曲线也比较平缓的话，滑块近似停歇所占的1角就比较大；又为了使构件A’B’受力小些，同时也使机构能得到比较合理的布置，可将曲柄摇扦机构OA ’A’B’OB’整个绕OA’逆时针向转一个角度0，如图g所示，这并不影响机构的运动性能，反而改善了构件A’B’的受力条件。

根据上述分析该机构可按如下步骤设计：(1)确定曲柄滑块机构尺寸。

根据曲柄滑块机构特性(图7-2a)，＝l／r 愈小，在s＝0处的位移变化愈大，所以应选较大的；但愈大，从s＝0～90、l00mm的位移所需曲柄的转角也愈大；又因为曲柄是与曲柄摇杆机构中的摇杆串接的，而摇扦的转角应小于180，且希望取小一些为好。

所以，应取一个合适的曲柄长度和值，满足滑决有90—100mm的行程而曲柄转角则在30°左右同时在2＝178°～182°的范围内沿块位移不大于o．4mm或更小(可近似看作滑块停歇)。

图7-2曲柄滑块机构和曲柄摇杆机构特性故取＝1，按2＝178°～182°的范围内沿块位移不大于o．4mm，计算得：L<((1-cos2)*2)=328mm （7-1）满足滑决有90—100mm的行程而曲柄转角则在30°左右，取L＝320，得320*2（1-cos2）>100，2=°图7-2 主加压机构尺寸计算原理图(2)确定曲柄摇扦机构尺寸。

如图7-2所示，在压片位置，机构应有较好的传动角。

所以，当摇杆在OA A位置时，曲柄摇杆机构的连杆AB’与OAA的夹角应接近90°。

此时，OB’若选在AB’的延长线上，则受力最小。

故在此线上选一适当位置作OB ’。

具体选定OB’的位置时，可再考虑急回特性的要求，或摇杆速度接近零的区域中位移变化比较平缓的要求。

它与机构尺寸的大致关系是：行程速度变化系数K愈大，在位置A时的位移变化较大，所以OB’距点A远一些好，但又受到机构尺寸和急回特性的限制，不能取得太远。

选定OB’以后可定出与OA A两个位移3、4对应的OB’B’的两个位移34。

图7-3 主加压机构尺寸图如图7-3所示，经计算，得曲柄LOA B＝97.57mm, 连杆LAB‘＝508.8mm 摆杆LOA＝LAC=320mm(其后，再对设计结果进行运动分析，可得到机构正确的运动规律)。

最后，再回到运动循环图上，检查它与其它执行构件的运动有否干涉的情况出现。

必要时可修正运动循环图。

）.8.压片机的三维建模图根据上述设计，作出三维模型图8-1所示：（如果做了三维图的，可在此调入图），9,主加压机构速度与加速度分析（分析一个位置）10.参考资料11设计总结（每个同学要认真写，不许抄）。