干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD+SOLIDWORKS+仿真】

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[2]孟憲源，姜琪主編.機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2004 . [3]侯珍秀主編.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000 . [4]黃繼昌、徐巧魚(yú)等編.實(shí)用機(jī)械機(jī)構(gòu)圖冊(cè).人民郵電出版社，1996. [5] 張維凱，王曙光. AutoCAD2007中文版標(biāo)準(zhǔn)教程．北京:清華大學(xué)出版社，2007. [6] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.北京：高等教育出版社，2007. [7] 孫恒,陳作模.機(jī)械原理(第七版)。北京：高等教育出版社，2006. [8] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表 學(xué)號(hào) 2010963003 姓名 陳明慧 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)項(xiàng)目 評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 2.難度、份量是否適當(dāng)； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。 能力 1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力； 3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力； 4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。 論文 （設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何； 3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。 綜 合 評(píng) 價(jià) 該同學(xué)選題符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)了學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，難度適中。該同學(xué)具有一定的查閱文獻(xiàn)能力和研究方案的設(shè)計(jì)能力，且能綜合運(yùn)用知識(shí)和翻譯外文。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中文字通順，有觀點(diǎn)提煉，文中的設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理科學(xué)，技術(shù)用語(yǔ)較為準(zhǔn)確，符號(hào)統(tǒng)一，圖表圖紙完備，引文規(guī)范。設(shè)計(jì)內(nèi)容具有一定的應(yīng)用價(jià)值。 評(píng)閱人： 2014年5月 日 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目： 干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì) 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 2010963003 姓 名： 陳明慧 指導(dǎo)教師： 趙又紅 完成日期： 2014年5月27日 目錄 摘要 1 第一章 緒論 2 1.1干粉壓片機(jī)概述 2 1.2國(guó)內(nèi)外基本研究情況 2 1.3設(shè)計(jì)思路與方法 3 1.3.1研究步驟 3 1.3.3研究方法與措施 3 第二章 干粉壓片機(jī)設(shè)計(jì)要求 4 2.1 干粉壓片機(jī)數(shù)據(jù)要求 4 2.2 干粉壓片機(jī)的研究方法與成果 4 第三章 工藝過(guò)程分析 5 3.1工藝動(dòng)作分解 5 3.2 運(yùn)動(dòng)分析 5 3.3 功能分解 7 第四章 方案的提出與比較 8 4.1各功能單元的解 8 4.2 方案分析與初步篩選 8 4.3 方案的對(duì)比與評(píng)價(jià) 9 第五章 減速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 5.1電動(dòng)機(jī)的選擇 14 5.1.1電動(dòng)機(jī)類型 14 5.1.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需功率 14 5.1.3電動(dòng)機(jī)功率 14 5.2傳動(dòng)比的確定，各軸功率以及帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15 5.2.1傳動(dòng)比的確定 15 5.2.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速個(gè)功率 15 5.2.3設(shè)計(jì)V型帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸和校對(duì) 16 5.3齒輪設(shè)計(jì)和校對(duì) 18 附：減速箱三視圖 23 第六章 上沖頭機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) 24 6.1 齒輪箱的結(jié)構(gòu)和尺寸確定 24 6.1.1齒輪箱的作用和工作原理 24 6.1.2兩齒輪的尺寸確定 24 6.2 六桿機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì) 24 6.2.1軟件介紹說(shuō)明 24 6.2.2四桿機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) 25 6.2.3搖桿長(zhǎng)度 28 6.2.4通過(guò)圖解法求出六桿機(jī)構(gòu)中的曲柄和連桿長(zhǎng)度 28 6.2.5檢驗(yàn)曲柄存在的條件 28 6.2.6三維仿真設(shè)計(jì) 29 第七章 上沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 7.1 凸輪部分設(shè)計(jì) 32 7.1.1凸輪基圓的確定 32 7.1.2滾子圓形運(yùn)動(dòng)輪廓的確定 32 7.1.3滾子半徑的確定 32 7.1.4凸輪實(shí)際輪廓確定 33 7.2 曲柄滑塊三維建模設(shè)計(jì) 33 7.2.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡 33 7.2.2零件建模與仿真設(shè)計(jì) 33 第八章 下沖頭機(jī)構(gòu)三維設(shè)計(jì) 37 8.1 下沖頭凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 37 8.2 機(jī)構(gòu)零件建模與仿真設(shè)計(jì) 38 第九章 總結(jié) 42 參考文獻(xiàn) 43 致謝 44 干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì) 摘要 本次干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)首先對(duì)該機(jī)的定義進(jìn)行了明確，而且對(duì)國(guó)內(nèi)外干粉壓片機(jī)的研究歷程進(jìn)行了回顧同時(shí)對(duì)研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析比較；根據(jù)之前干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)和回顧，提出了下沖頭、上沖頭、送料、篩料、推片等一系列工藝動(dòng)作過(guò)程需要的機(jī)構(gòu)可選類別，在保證達(dá)到設(shè)計(jì)的工藝動(dòng)作的基礎(chǔ)上兼顧經(jīng)濟(jì)性，環(huán)保性等特點(diǎn)進(jìn)行了機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為了讓電機(jī)輸出足夠的扭矩，設(shè)計(jì)了一級(jí)圓柱齒輪與二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)減速箱。在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用了常規(guī)的CAD繪制圖紙，同時(shí)為了讓各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)更加簡(jiǎn)單直觀，通過(guò)三維軟件Soldiworks進(jìn)行設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的仿真運(yùn)動(dòng)。 關(guān)鍵詞：干粉壓片機(jī)；減速器；沖頭 The design of powder tablet machine Abstract The powder tablet press machine is designed first of a clear definition, and the course of the study in powder tablet press at home and abroad were reviewed research status simultaneously analyzed and compared. According to dry before tableting machine design experience summary and review of proposed lower punch, upper punch, a series of process action feeding, screening materials, films and other processes needed to push agencies optional categpory, taking into account the economic action in the design process to ensure that reached on the basis of environmental protection and other characteristics of the design agency, in order to allow sufficient torque output of the motor is designed with two primary spur gear cylindrical gear reducer. In the design process, using a conventional CAD drawings, while the various agencies in order to allow more movement simple and intuitive, motion simulation of three-dimensional software design agency Solidworks. Keyword: the powder tablet press machine, reducer, formed punch 第一章 緒論 1.1干粉壓片概述： 干粉壓片機(jī)的基本原理是是指?jìng)鲃?dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)粉末物質(zhì)采取上下進(jìn)行加壓形成片狀結(jié)構(gòu)。干粉壓片機(jī)可以分為單片式壓片機(jī)，旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)，亞高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、全自動(dòng)高速壓片機(jī)以及旋轉(zhuǎn)式包芯壓片機(jī)等種類。 干粉壓片機(jī)裝配精度高，材質(zhì)優(yōu)良耐磨損，穩(wěn)定可靠，干粉壓片機(jī)的應(yīng)用從有制藥廠、電子元件廠，陶瓷廠，化工原料廠等，也可改進(jìn)行異形沖模壓片的制作。國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)迫切需要各種各樣性能好、能耗低、質(zhì)優(yōu)價(jià)廉、的機(jī)械產(chǎn)品，例如在蚊香廠、魚(yú)藥飼料廠、消毒劑廠、催化劑廠等都需要這類設(shè)備進(jìn)行輔助加工，應(yīng)運(yùn)而生的小型干粉壓片機(jī)受這些中小企業(yè)的青睞。面對(duì)目前國(guó)內(nèi)壓片機(jī)的現(xiàn)狀：壓片機(jī)規(guī)格眾多、數(shù)量大；操作簡(jiǎn)單；技術(shù)含量較低，技術(shù)創(chuàng)新后力不足的壓片機(jī)的設(shè)備現(xiàn)狀：我國(guó)明確了高速高產(chǎn)、密閉性、模塊化、自動(dòng)化、規(guī)?；跋冗M(jìn)的檢測(cè)技術(shù)是國(guó)外壓片機(jī)技術(shù)最主要的發(fā)展方向。 1.2國(guó)內(nèi)外基本研究現(xiàn)狀： 壓片機(jī)國(guó)內(nèi)1949年，上海市的天祥華記鐵工廠仿造成英國(guó)式33沖壓片機(jī)；1951年，根據(jù)美國(guó)16沖壓片機(jī)改制成國(guó)產(chǎn)18沖壓片機(jī)；1957年，ZP25-4型壓片機(jī)；1960年，自行設(shè)計(jì)制造成功60-30型壓片機(jī)以及ZP33型、ZP19型壓片機(jī)。在“七五”期間，航空航天部206所HZP26高速壓片機(jī)研制成功。1980年，上海第一制藥機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造了ZP-21W型壓片機(jī)受到好評(píng)。1987年微機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用后設(shè)計(jì)制造了P3100-37型旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)，具有自動(dòng)控制片劑重量、壓力、自動(dòng)數(shù)片、自動(dòng)剔除廢片等功能，結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)明顯。1997，年上海天祥健臺(tái)制藥機(jī)械有限公司研發(fā)了ZP100系列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、GZPK100系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)。進(jìn)入21世紀(jì)，ZP系列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)相繼出現(xiàn)：比較優(yōu)秀的有上海的ZP35A、山東聊城的ZP35D等。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)在產(chǎn)量、壓力信號(hào)采集、剔廢等技術(shù)上有了長(zhǎng)足的發(fā)展，最高產(chǎn)量一般都大于300000片/小時(shí)，最大預(yù)壓力20kN，最大主壓力80kN或10080kN。譬如，目前還出現(xiàn)了一些特殊用途的壓片機(jī)。例如實(shí)驗(yàn)室用ZP5旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、用于干粉壓片的干粉旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)、用于火藥片劑的防爆型ZPYG51系列旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)等。壓片機(jī)的發(fā)展是不斷前進(jìn)的，目前主流的發(fā)展方向是高速高產(chǎn)、密閉性、模塊化、自動(dòng)化、規(guī)模化以及檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用模式。 1.3設(shè)計(jì)思路與方法 1.3.1研究步驟 首先分析了干粉壓片機(jī)的工作原理，總體方案由壓制機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)兩部分組成，通過(guò)對(duì)送料機(jī)構(gòu)和壓制機(jī)構(gòu)集中類別方法的構(gòu)思和比較后確定了較為合理和優(yōu)秀的一種，方案確定后進(jìn)行具體的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后對(duì)主要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了三維造型通過(guò)Solidworks的motion功能的應(yīng)用，模擬主要的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模式。通過(guò)嚴(yán)密的原理分析以及合理的三維模擬制作出基本的壓片機(jī)結(jié)構(gòu)，該機(jī)用料經(jīng)濟(jì)有較好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，達(dá)到預(yù)期的功能要求，外觀設(shè)計(jì)美觀。 1.3.2研究方法與措施： 查閱相關(guān)資料，培養(yǎng)感性認(rèn)識(shí)；具體了解分析各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、工作原理，加以創(chuàng)新，繪制草圖，提出初步設(shè)計(jì)理念；與老師同學(xué)交流討論，解決難題，比較方案，重復(fù)修改；整理結(jié)果，編寫(xiě)正式的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪制工程圖。 第二章 干粉壓片機(jī)設(shè)計(jì)要求 本次設(shè)計(jì)的干粉壓片機(jī)要求是將干粉狀物質(zhì)通過(guò)壓片機(jī)完成送料、壓制、推料等一系列預(yù)定的工藝過(guò)程完成設(shè)計(jì)要求。這樣設(shè)計(jì)的干粉壓片機(jī)可以應(yīng)用于藥片等的壓制有廣大的應(yīng)用前景。機(jī)械的整個(gè)工作過(guò)程通過(guò)減速機(jī)構(gòu)的減速以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相互配合自動(dòng)完成。研究的重難點(diǎn)在于需要將各個(gè)減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)過(guò)程中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的凸輪設(shè)計(jì)研究以及各個(gè)機(jī)構(gòu)之間相互配合關(guān)系設(shè)計(jì)。 2.1 干粉壓片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)要求： （1）將干粉壓制成直徑為30mm、厚度為5mm的圓形片坯。 （2）每分鐘生產(chǎn)25片；沖頭壓力150kN；機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)小于10%；上沖頭總位移90～100mm。 （3）回程的平均速度為工作行程速度的1.2倍(行程速比系數(shù)K=1.2)。 （4）要求保壓一定時(shí)間，保壓時(shí)間約占整個(gè)循環(huán)時(shí)間的1/10。 2.2 設(shè)計(jì)過(guò)程與成果： （1）分析干粉壓片機(jī)工作原理和技術(shù)要求及構(gòu)思方案（含方案比較）。 （2）完成干粉壓片機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要零部件的受力分析和強(qiáng)度計(jì)算。繪制所設(shè)計(jì)方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；繪制干粉壓片機(jī)的裝配圖及主要的零件圖。要求圖紙工作量2.5張A0圖紙以上（AutoCAD繪圖）。 （3）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，電子文檔一份。 （4）英文文獻(xiàn)翻譯（含原文）。要求：原文5000個(gè)單詞以上，中文翻譯要求通順。 第三章 工藝過(guò)程分析 3.1工藝動(dòng)作的分解： 干粉壓片機(jī)的功用是將不加粘結(jié)劑的干粉料壓制成f30′5圓型片坯其工藝動(dòng)作分解流程如圖3-1： 圖3-1 工藝動(dòng)作的分解流程 1．料篩在模具型腔上方往復(fù)振動(dòng)，將干粉料篩入直徑為30的筒形型腔，然后向左退出。 2．下沖頭下沉y2，以防上沖頭進(jìn)入型腔時(shí)把粉料撲出。 3．上沖頭進(jìn)入型腔y2。 4．上、下沖頭同時(shí)加壓，各移動(dòng)（y1-h）/2，將產(chǎn)生沖模壓力F，要求保壓1/10的運(yùn)動(dòng)周期，同一時(shí)間打開(kāi)下料閥門(mén)，下一個(gè)循環(huán)待用的粉料進(jìn)入補(bǔ)充篩料斗。 5．上沖頭退出到型腔外部，下沖頭隨后以稍慢速度向上運(yùn)動(dòng)，頂出壓好的片坯。 6．為防止干涉的發(fā)證，待上沖頭向上移動(dòng)H后，料篩向右運(yùn)動(dòng)推走片坯，接著料篩往復(fù)振動(dòng)，繼續(xù)下一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。 3.2 運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)軌跡分析： 對(duì)流程圖動(dòng)作要求進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)我們預(yù)定額動(dòng)作要求基本可以將動(dòng)作進(jìn)行分解，對(duì)每一部分進(jìn)行分析判斷: 上沖頭基本運(yùn)動(dòng)為：下降-遠(yuǎn)休-上升-近休； 上沖頭設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)主要需要進(jìn)行兩方面考慮：一，本可以考慮使用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，但是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有中間停頓過(guò)程所以不進(jìn)行該機(jī)構(gòu)選用。二，考慮使用凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)上沖頭要產(chǎn)生較大的壓力才能完成壓制過(guò)程，而凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的壓力比較小，不能完成設(shè)計(jì)要求。最后一確定用平面六桿機(jī)構(gòu)作為上沖頭的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。壓力角在工作過(guò)程中不能過(guò)大，可通過(guò)改變兩個(gè)連桿的支點(diǎn)之間的距離以及桿的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整，調(diào)整時(shí)要考慮到上沖頭在保壓時(shí)段的時(shí)間至少要占整周時(shí)間的1/10，即讓沖頭在離極限位置0.4mm范圍內(nèi)的主動(dòng)桿要轉(zhuǎn)過(guò)至少36度。 下沖頭基本運(yùn)動(dòng)為：上升-中停-上升-遠(yuǎn)休-下降-中停-下降-近休； 下沖頭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn):首次上升的距離為（y1－h(huán)）/2,第二次上升的距離為(y1－h(huán))/2+y2+h，最后一次下降的距離為y2，由于該過(guò)程涉及到較多的設(shè)計(jì)要求并且考慮目前的行程已經(jīng)是可以確定的所以選用凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。凸輪機(jī)構(gòu)的外形是設(shè)計(jì)的重難點(diǎn)，凸輪輪廓線設(shè)計(jì)過(guò)程中可以想象凸輪靜止不動(dòng)，推桿相對(duì)于凸輪作反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)作預(yù)期運(yùn)動(dòng)，推桿在完成該復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的頂尖軌跡就是凸輪廓線。這時(shí)基本的凸輪設(shè)計(jì)方法。 篩料斗的基本運(yùn)動(dòng)為：向右-震動(dòng)-向左-停歇。 篩料斗的設(shè)計(jì)可以從他的運(yùn)動(dòng)工藝要求進(jìn)行考慮：震動(dòng)的實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)過(guò)程中首先要進(jìn)行考慮的問(wèn)題，一般情況下震動(dòng)實(shí)現(xiàn)有如下幾種機(jī)構(gòu)方法：1，通過(guò)用一段凸輪的彎曲起伏的外形來(lái)讓料篩進(jìn)行震動(dòng)。2，料篩運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)槽處加入振蕩機(jī)構(gòu)對(duì)料篩進(jìn)行振動(dòng)。方案對(duì)比后發(fā)現(xiàn)第二種較為復(fù)雜同時(shí)不容易完成，所以采用方法1較為合理。 從整個(gè)機(jī)械的角度來(lái)看，它是一種時(shí)序式組合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，因此要擬定三個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 以該主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角位橫坐標(biāo)（0°～360°），機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)做三個(gè) 機(jī)構(gòu)的的直線式工作循環(huán)圖： 圖3-2 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 篩料斗從壓片位置經(jīng)排出粉料后退回左邊補(bǔ)料位置停歇。下沖頭下沉。下沖頭下沉完畢，上沖頭可下移至型腔入口處。等上沖頭下平面略低于臺(tái)面時(shí)，下沖頭同時(shí)開(kāi)始上升，上下沖頭同時(shí)對(duì)粉料兩面加壓。然后兩沖頭停歇保壓，保壓時(shí)間約為0.24s，即相當(dāng)于主動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)36°左右。以后，上沖頭快速退回至起始位置，下沖頭稍慢地上升至上表面與臺(tái)面平齊，頂出成品片坯。下沖頭停歇待卸片坯時(shí)，篩料斗已經(jīng)到達(dá)型腔上方并將成品片坯推出至滑道上。最后，下沖頭下移，同時(shí)料篩小行程往復(fù)震動(dòng)將粉料篩入型腔中，最終進(jìn)入下一循環(huán)。 3.3功能分解： 該干粉壓片機(jī)通過(guò)一定的機(jī)械能將原料（粉狀物料）壓制成成品 圖3-3 總功能分解 設(shè)計(jì)該干粉壓片機(jī)，其總共能可分解成以下幾個(gè)工藝動(dòng)作： （1）送料：本質(zhì)為間歇直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可通過(guò)凸輪完成； （2）篩料：要求篩料斗小行程往復(fù)運(yùn)動(dòng)； （3）從型腔推出片坯：通過(guò)下沖頭上升可完成； （4）送出成品：篩料斗從側(cè)面將成品片坯擠推入滑道； （5）上沖頭間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，有急回等特性； （6）下沖頭間歇往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。 可作樹(shù)狀功能圖3-4： 圖3-4樹(shù)狀功能圖 第4章 方案提出與比較 4.1各功能單元的解： 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)是可以多種多樣的，為了不遺漏任何一種結(jié)構(gòu)方案模式可以采用將單步的功能單元進(jìn)行分解列出，然后每一步的功能單元的可能方案相互自由組合后即可得出最大化的方案集合。例如一個(gè)功能單元有m個(gè)解決原理，而每一種原理有n個(gè)，經(jīng)排列組合則該功能單元的解可以有mn個(gè)方案。如果把每個(gè)功能單元的解建立在一個(gè)直角坐標(biāo)上，就產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的“形態(tài)學(xué)矩陣”，根據(jù)矩陣的橫縱向組合方式即可得到最大化的功能數(shù)量集合。 4.2方案分析與初步篩選： 根據(jù)前面4.1進(jìn)行分析的方法現(xiàn)列出所有功能單元的可能數(shù)量進(jìn)行組合，如下表所示： 表4.1 各分部方案選擇矩陣 功能 元 功能元分解 1 2 3 4 一次減速a 帶傳動(dòng)減速 蝸桿減速 齒輪減速 鏈傳動(dòng)減速 二次減速b 帶傳動(dòng)減速 鏈傳動(dòng)減速 齒輪減速 蝸桿減速 上沖頭c 凸輪機(jī)構(gòu) 曲柄導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu) 送料機(jī)構(gòu)d 移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 渦輪蝸桿機(jī)構(gòu) 凸輪曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 下沖頭e 雙導(dǎo)桿間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 移動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu) 曲線槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 雙凸輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu) 從表中可以發(fā)現(xiàn)存在明顯不合理的機(jī)構(gòu)組合方式可以進(jìn)行首先刪除減小挑選范圍，同時(shí)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的機(jī)構(gòu)組合評(píng)價(jià)進(jìn)行篩選：運(yùn)動(dòng)要求；承載要求；運(yùn)動(dòng)精度要求工藝簡(jiǎn)便；安全生產(chǎn)；動(dòng)力源，同時(shí)考慮生產(chǎn)條件的限制條件，綜合以上各個(gè)因素后進(jìn)行機(jī)構(gòu)的擇優(yōu)選擇。 從表中左側(cè)欄一次減速、二次減速、上沖頭、送料機(jī)構(gòu)、下沖頭的各個(gè)機(jī)構(gòu)模式結(jié)合本次壓片機(jī)設(shè)計(jì)的實(shí)際工藝動(dòng)作需要進(jìn)行分析如下： 一次減速功能元：帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，緩沖吸震，適合壓片機(jī)的工作環(huán)境。價(jià)格低廉，安裝維修方便，噪聲小，可以優(yōu)先進(jìn)行選擇；蝸桿傳動(dòng)比大，傳動(dòng)噪音小，但是裝配要求高，價(jià)格相對(duì)較貴，可備選；齒輪傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠且壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)穩(wěn)定，但是安裝較為麻煩同時(shí)，成本過(guò)高，本次較大的傳動(dòng)距離不適合該方案，故淘汰；鏈傳動(dòng)噪音大，傳動(dòng)相對(duì)沒(méi)有皮帶傳動(dòng)平穩(wěn)，不適合壓片機(jī)的工況，故淘汰。 對(duì)于二次減速功能元：齒輪和蝸桿傳動(dòng)穩(wěn)定，屬于定速比傳動(dòng)同時(shí)精度較高可以較好滿足工況要求，可選用；帶傳動(dòng)鏈傳動(dòng)、不適宜該環(huán)境，故淘汰。 對(duì)于上沖頭功能元：根據(jù)前面的分析可知機(jī)構(gòu)必須滿足往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，急回特性，同時(shí)由于滑塊需要油脂潤(rùn)滑，污損嚴(yán)重且磨損較大，所以淘汰曲柄導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)；相比之下凸輪加工工藝性好，但是上沖頭行程較大，凸輪尺寸將較大，故備選；而備選的六桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕盈，能滿足保壓要求，故優(yōu)先選擇。 對(duì)于送料功能元：選擇的是凸輪加曲柄滑塊組合機(jī)構(gòu)，這樣避免了出現(xiàn)單獨(dú)使用時(shí)尺寸較大，非常笨重的缺點(diǎn)。 對(duì)于下沖頭功能元：下沖頭機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是復(fù)雜，負(fù)載大，故淘汰曲線槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；而雙導(dǎo)桿間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)以往的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知污染較大，不適合該壓片機(jī)構(gòu)的實(shí)際生產(chǎn)故淘汰。相比之下雙凸輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)加工成本高，故備選；而單凸輪機(jī)構(gòu)可優(yōu)先。 4.3方案比較與評(píng)價(jià) 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定和設(shè)計(jì)，可以根據(jù)4.2內(nèi)的分析，從備選方案和優(yōu)先選用方案以及可選方案中進(jìn)行方案組合列出幾種備選方案如下，進(jìn)行選擇。 方案一：如圖4—1所示 1 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 2、13 渦輪 3、12蝸桿 4、8、10皮帶輪 5 皮帶 6 齒輪 7 減速箱 9 電動(dòng)機(jī) 11 圓柱凸輪 14 下沖頭 15 料篩 16 上沖頭 圖4—1 方案一運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 動(dòng)作說(shuō)明: 1. 壓片成形機(jī)經(jīng)皮帶輪1級(jí)減速，減速器2級(jí)減速后由齒輪帶動(dòng)圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使料篩作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由兩皮帶輪分別帶動(dòng)兩蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。 2. 兩渦輪蝸桿分別帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。 3. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成肘桿機(jī)構(gòu)，是上沖頭作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)加壓。凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下沖頭，使其作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 方案二： 運(yùn)動(dòng)方案如圖4—2所示 圖4—2 方案二運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 1 電動(dòng)機(jī) 2、3齒輪 4、5圓錐齒輪 6、17凸輪機(jī)構(gòu) 7、19蝸桿 8、18蝸輪 9皮帶輪 10皮帶 11曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 12彈簧 13、振動(dòng)篩 14、上沖頭 15、圓筒型腔 16、下沖頭 動(dòng)作說(shuō)明： 壓片機(jī)在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，通過(guò)齒輪、圓錐齒輪、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳到兩個(gè) 凸輪機(jī)構(gòu)上。 兩凸輪又分別控制振動(dòng)篩和凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪通過(guò)皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)， 最終帶動(dòng)上沖頭、振動(dòng)篩、下沖頭運(yùn)動(dòng)起來(lái)，從而使整個(gè)機(jī)構(gòu)工作起來(lái)。 方案三： 運(yùn)動(dòng)方案如圖4—3所示； 圖4—3 方案三運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 A:上沖頭 B：下沖頭 C：對(duì)心直動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) D：凹槽凸輪 E：料篩 F：圓柱凸輪 G： 電動(dòng)機(jī) H：齒輪 I：圓錐齒輪 J：渦輪蝸桿 K：進(jìn)料口 動(dòng)作說(shuō)明： 由電動(dòng)機(jī)G輸出原動(dòng)力傳給H齒輪，齒輪H通過(guò)三對(duì)錐齒輪分別傳動(dòng)，通過(guò)錐齒輪的傳動(dòng)F圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)E料篩左移，原料通過(guò)K進(jìn)料口送入料篩。對(duì)心直動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)使下沖頭下移。通過(guò)圓柱凸輪推動(dòng)料篩右移把原料送到壓料胚口原料進(jìn)入壓料桶內(nèi)之后E料篩又左移裝料。通過(guò)傳動(dòng)桿帶動(dòng)渦輪蝸桿j帶動(dòng)D凹槽凸輪機(jī)構(gòu)使上沖頭向下壓同時(shí)下沖頭向上壓并保持一段時(shí)間。上沖頭上移回原位，下沖頭向上把壓好的成品推出壓料胚。料篩繼續(xù)送料同時(shí)通過(guò)料篩前鏟頭推到出料口，同時(shí)下沖頭下移料進(jìn)壓料胚。通過(guò)以上運(yùn)動(dòng)完成壓料，此后繼續(xù)重復(fù)。 將列出的三種方案經(jīng)過(guò)分析和比較后擇優(yōu)進(jìn)行選用，綜合考慮傳動(dòng)的動(dòng)作要求以及實(shí)際的工作工況，從節(jié)約成本和環(huán)保的要素進(jìn)行考慮后發(fā)現(xiàn)方案一在三個(gè)方案中對(duì)比后，發(fā)現(xiàn)其可以實(shí)現(xiàn)干粉壓片及設(shè)計(jì)功能的情況下兼顧了成本因素，有效的做好了噪音低，傳動(dòng)比可靠，環(huán)境污染小，工作平穩(wěn)等要素，所以選擇方案一作為本次設(shè)計(jì)方案。 表4.2 各方案比較 方 案 評(píng) 比 方案 評(píng)價(jià) 性能 方案一 方案二 方案三 工作性能 應(yīng)用范圍較廣 可調(diào)性高 運(yùn)轉(zhuǎn)精度大 應(yīng)用范圍廣 可調(diào)性高 運(yùn)轉(zhuǎn)精度一般 應(yīng)用范圍廣 可調(diào)性一般 運(yùn)轉(zhuǎn)精度一般 傳動(dòng)性能 傳動(dòng)性強(qiáng) 速度范圍大 噪聲小 傳動(dòng)比大 承載能力一般 傳動(dòng)平穩(wěn) 噪音小 經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性一般 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 經(jīng)濟(jì)性好 經(jīng)濟(jì)性一般 結(jié)構(gòu)緊湊性 較好 一般 好 第五章 減速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： 5.1電動(dòng)機(jī)的選擇： 5.1.1電動(dòng)機(jī)類型： 按照工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，額定電壓380V。 5.1.2電動(dòng)機(jī)功率： 選擇依據(jù)： 電動(dòng)機(jī)所需工作功率： ——工作機(jī)的有效功率，單位（KW）。 ——從動(dòng)機(jī)到工作輸送帶間的總效率。 故 其中：V帶傳動(dòng)效率； 直齒輪傳動(dòng)8級(jí)效率（油潤(rùn)滑）； 滾子軸承效率（脂潤(rùn)滑正常）； 彈性聯(lián)軸器； 5.1.3選擇電動(dòng)機(jī) 由于該機(jī)械為制藥機(jī)械，主要針對(duì)工廠設(shè)計(jì)，故采用380V額定電壓，異步電機(jī)較直流電機(jī)實(shí)用方便，價(jià)格低廉，故采用三相電容啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。電機(jī)型號(hào)YB2-160M2-8，其特性參見(jiàn)下表5.1： 表5.1 電機(jī)參數(shù) 型號(hào) YB2-160M2-8 額定 功率kW 5.5 電流（380V）A 13.4 轉(zhuǎn)速r/min 750 效率% 負(fù)載 1.00 83 0.75 83.7 0.50 82.8 功率因數(shù) 補(bǔ)償 COSφ 負(fù)載 1.00 0.75 0.75 0.67 0.50 0.55 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 1.9 堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù) 6 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 2.2 噪聲dB（A） 68 振動(dòng)等級(jí)mm/s 2.8 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg.m2 0.61 尺寸mm 200*200*300 5.2傳動(dòng)比的確定，各軸功率以及帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5.2.1傳動(dòng)比的確定： 由設(shè)計(jì)要求可知，電動(dòng)機(jī)的給定轉(zhuǎn)速，而生產(chǎn)率的給定值為25片/min，即執(zhí)行轉(zhuǎn)速。 故總傳動(dòng)比大小可確定 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）中關(guān)于V型帶傳動(dòng)比分配原則：由于V型帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比不宜太大，一般≤7，故可分配=2.5，則。故可采用兩級(jí)減速箱。 取i帶=2.5（V 帶傳動(dòng)比 i=2~4 合理） ∴i=i總/i帶=30/2.5=12 由課程設(shè)計(jì)圖 7-2，取高速級(jí)傳動(dòng)比為 i = 4，那么 低速級(jí)傳動(dòng)比 i2=i輪/i1=12/4=3，取i2=3. 實(shí)際總傳動(dòng)比 i=2.5x4x3=30 傳動(dòng)滾筒實(shí)際轉(zhuǎn)速 n'= nm/ i'=1440/30=48r / min 5.2.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和功率 ①各軸的轉(zhuǎn)速： 電機(jī)輸出軸：1440 減速箱I軸：nⅡ=nⅠ/i帶=1440/2.5=576(r/min) 減速箱II軸：nⅢ=nⅡ/i齒=576/4=144(r/min) 減速箱III軸：nⅣ=nⅢ/i齒=144/3=48(r/min) ②各軸功率： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表9.2查得，帶傳動(dòng)的效率；直齒輪傳動(dòng)8級(jí)的效率；滾子軸承的效率，又，故： 計(jì)算各軸得輸入功率 PⅠ=4.34kW 軸Ⅰ（帶輪輸入軸）PⅡ=PⅠ×η帶=4.34×0.96=4.17KW 軸Ⅱ（減速器高速軸） PⅢ=PⅡ×η軸承×η齒輪=4.17×0.99×0.97=4.00KW 軸Ⅲ（減速器低速軸）PⅣ=PⅢ×η軸承×η齒輪=4.00×0.99×0.97=3.84KW 5.2.3設(shè)計(jì)V型帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸和校對(duì) ①確定計(jì)算功率： 其中——計(jì)算功率，kW； ——工作情況系數(shù)； ——所需傳遞的額定功率，kW； 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）表8-7，載荷變動(dòng)較大，空、輕載啟動(dòng)， 選取KA=1.1 則Pd = KAPx=1.1×4.34=4.774KW ②選擇V帶型，小帶輪轉(zhuǎn)速，。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）圖8-11選擇A型V帶。取，因此，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）表8.8進(jìn)行圓整選擇。 ③驗(yàn)證帶速度： 帶速V：V=πdd1n1/60×1000 =π×112×1440/60×1000 =8.39m/s 由于5m/s＜＜25m/s，故V帶合適。 ④確定中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度: 因?yàn)?. 7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2) 0. 7(112+280)≤a0≤2×(112+280) 所以有：274.3mm≤a0≤779mm 因此取確定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1629.522)/2=485.239mm 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）表8-2選取基帶長(zhǎng)度 ⑤計(jì)算小帶輪上包角： α1=180°-(dd2-dd1)/a×57.3° =180°-(280-112)/485.239×57.3°=160.1615°>120°（適用） 因此符合設(shè)計(jì)驗(yàn)證條件，故設(shè)計(jì)方案合理。 ⑥確定V型帶的根數(shù)Z： 計(jì)算單根V型帶的額定功率： 由且，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）表8-4b得。 根據(jù)和Z型帶查表8-4b得。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）表8-5得，查表8-2得， 故有 計(jì)算V型帶的根數(shù)Z： 故取4根 ⑦計(jì)算單根V型帶得初拉力的最小值： 由表8-3得Z型帶的單位長(zhǎng)度， 所以： F0=156.41N 應(yīng)使帶得實(shí)際初拉力。 ⑧帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 帶輪材料采用HT200，由于大帶輪的基準(zhǔn)直徑故采用輪輻式；由于小帶輪的安裝直徑d=96，查的小帶輪為實(shí)心輪。 5.3齒輪設(shè)計(jì)和校對(duì)： ①第一對(duì)齒輪設(shè)計(jì)（類型、材料、精度、齒數(shù)） 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)； 由于干粉壓片機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，所以采用8級(jí)精度（GB10095-88）； 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）10-1表，選擇一級(jí)小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，二級(jí)大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。選擇二級(jí)小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，三級(jí)大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選擇一級(jí)小齒輪牙數(shù)，二級(jí)大齒輪齒數(shù)。選擇二級(jí)小齒輪牙數(shù)，二級(jí)大齒輪齒數(shù)。 ②按齒輪面接觸強(qiáng)度計(jì)算： 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）10-9a公式，即 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值： 選擇載荷系數(shù)=1.3； 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-7可知，選擇齒寬系數(shù)φd=0.9 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）10-19圖，取解除疲勞壽命系數(shù) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1 ②計(jì)算： 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑帶入中較小的值： 計(jì)算圓周速度： 計(jì)算齒寬b： 計(jì)算齒寬與齒高之比： 模數(shù) 齒高 所以齒寬與齒高之比 計(jì)算載荷系數(shù)： 根據(jù)一般情況選取8級(jí)精度，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）圖10-8可得，動(dòng)載系數(shù)=1.1 直齒輪； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）表10-2查得使系數(shù).50； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）表10-4用插值法查得8級(jí)精度、小齒輪相對(duì)稱位置時(shí) 由，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）圖10-13得；故載荷系數(shù) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）10-10a得： 計(jì)算模數(shù)m ③按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算公式： 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）中圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）圖10-18取彎曲壽命系數(shù)； 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，得 計(jì)算載荷系數(shù)： 查取齒形系數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（文獻(xiàn)[1]）表10-5查得 計(jì)算大、小齒輪并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由曲面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.63并就近圓整為，按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑，，算出小齒輪的齒數(shù): ，大齒輪的齒數(shù): ，取。 ④幾何尺寸計(jì)算： 計(jì)算分度圓直徑： 計(jì)算中心距： 計(jì)算齒輪寬度： ?。积X輪1和2的幾何尺寸如下： ⑤驗(yàn)算設(shè)計(jì)： 由設(shè)計(jì)過(guò)程知，故該設(shè)計(jì)滿足不發(fā)生根切的條件； 重合度驗(yàn)算： 由 則 即該設(shè)計(jì)滿足重合度條件要求。 同理：二級(jí)減速齒輪1齒輪2尺寸如下： 圖5.1 減速箱三視圖 第六章 上沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1齒輪箱的結(jié)構(gòu)和尺寸確定 6.1.1齒輪箱的作用和工作原理： 齒輪箱是通過(guò)在不完全齒輪，根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間的要求在從動(dòng)輪上作出與主動(dòng)輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，與齒輪傳動(dòng)一樣，無(wú)齒部分由鎖止圓弧定位使從動(dòng)輪靜止，從而實(shí)現(xiàn)從動(dòng)輪遠(yuǎn)休的。 主動(dòng)輪與從動(dòng)輪傳動(dòng)比i=0.9，然而主動(dòng)輪有十分之一周期的位做齒，因此從動(dòng)輪休止主動(dòng)輪的十分之一個(gè)周期，故主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的實(shí)際周期相同。 6.1.2兩齒輪的尺寸確定： 參照5.3，不難得出：齒輪箱的齒輪1齒輪2尺寸如下： 6.2六桿機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)： 6.2.1 Solidworks軟件介紹 ???Solidworks公司是專業(yè)從事三維機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開(kāi)發(fā)和營(yíng)銷的跨國(guó)公司，其軟件產(chǎn)品Solidworks提供一系列的三維（3D）設(shè)計(jì)產(chǎn)品，幫助設(shè)計(jì)師減少設(shè)計(jì)時(shí)間，增加精確性，提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性，并將產(chǎn)品更快推向市場(chǎng)。 Solidworks軟件組成： 1.2D到3D轉(zhuǎn)換工具 將2D工程圖拖到SolidWorks工程圖中的功能；支持包括外部參考的可重復(fù)使用2D幾何；視圖折疊工具，可以從DWG資料產(chǎn)生3D模型。 2.內(nèi)置零件分析 測(cè)試零件設(shè)計(jì)，分析設(shè)計(jì)的完整性。 3.機(jī)器設(shè)計(jì)工具 具有整套熔接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和文件工具，以及完全關(guān)聯(lián)的鈑金功能。 4.模具設(shè)計(jì)工具 測(cè)試塑料射出制模零件的可制造性。 5.消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工具 保持設(shè)計(jì)中曲率的連續(xù)性，以及產(chǎn)品薄壁的內(nèi)凹零件，可加速消費(fèi)性產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。 6.對(duì)現(xiàn)成零組件的線上存取 讓3D CAD系統(tǒng)使用者透過(guò)市場(chǎng)上領(lǐng)先的線上目錄使用現(xiàn)在的零組件。 7.模型組態(tài)管理 在一個(gè)文件中產(chǎn)生零件或零組件模型的多個(gè)設(shè)計(jì)變化，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的重復(fù)使用。 8.零件模型建構(gòu) 利用伸長(zhǎng)、旋轉(zhuǎn)、薄件特征、進(jìn)階薄殼、特征復(fù)制排列和鉆孔來(lái)產(chǎn)生設(shè)計(jì)。 9.曲面設(shè)計(jì) 使用有導(dǎo)引曲線的疊層拉伸和掃出產(chǎn)生復(fù)雜曲面、填空鉆孔，拖曳控制點(diǎn)以進(jìn)行簡(jiǎn)單的相切控制。直觀地修剪、延伸、圖化、縫織曲面、縮放和復(fù)制排列曲面。 6.2.2 六桿機(jī)構(gòu)三維建模設(shè)計(jì) 為了更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)并能夠進(jìn)行參數(shù)修改，更好完善設(shè)計(jì)所以各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用三維建模設(shè)計(jì)方案 1.頂座主要作用是固定上桿的上端點(diǎn)，建模設(shè)計(jì)如下 圖6-1 定座三維 2.曲柄輪此處的主要作用是轉(zhuǎn)動(dòng)后利用側(cè)面凸輪曲點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)整個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。尺寸如圖所示 圖6-2 曲柄輪 3.上連桿與頂部支座相互連接，同時(shí)下端與中部連桿與凸輪連桿兩點(diǎn)進(jìn)行連接，尺寸如圖所示。其余例如中部桿和下部推桿結(jié)構(gòu)與建模方法類似。 圖6-3 上連桿 4. 整個(gè)六桿機(jī)構(gòu)建模完成后新建裝配總圖，對(duì)各個(gè)添加進(jìn)入的零部件進(jìn)行配合約束，以及尺寸進(jìn)行約束定位，讓整個(gè)裝配體在軸向進(jìn)行全部約束。在徑向轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行放松，為后續(xù)動(dòng)畫(huà)仿真制作做準(zhǔn)備。 圖6-4 約束與配合 圖6-5 四桿機(jī)構(gòu)三維外形 6.2.3設(shè)定搖桿長(zhǎng)度： 選取 代入公式： 解得r≤263mm 故選取r=260mm 所以L=r*=260*0.4=105mm 可知行程的計(jì)算公式為： 此時(shí)h=100mm 算的擺角為23°與測(cè)量出的圖中擺角大小相符。 因?yàn)轭}設(shè)要求擺角小于60°，故滿足要求。 6.2.4通過(guò)圖解法求出六桿機(jī)構(gòu)中的曲柄與連桿的長(zhǎng)度: 如圖所示， AB為曲柄，BC為連桿，DC為搖桿， DC’是搖桿在擺角最大時(shí)的位置； 依題意：因?yàn)锳C=AB+BC AC’=BC-AB 所以AB=50mm BC=162mm 測(cè)量出BAB’=170°，為保壓角。 6.2.5檢驗(yàn)曲柄存在的條件： CD=260mm，AB=50mm，BC=162mm，AD=335mm 滿足桿長(zhǎng)之和定理，即AD+AB＜CD+BC，確保了曲柄的存在。 綜上所述，上沖頭六桿機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)如下： 曲柄50mm 曲柄連桿162mm 搖桿260mm 沖頭連桿105mm 六桿機(jī)構(gòu)三視圖6-6： 圖6-6六桿機(jī)構(gòu)三視圖 6.2.6六桿機(jī)構(gòu)的仿真設(shè)計(jì) Solidworks的動(dòng)畫(huà)制作有兩種：裝配體運(yùn)動(dòng)(動(dòng)畫(huà))及物理模擬(基本運(yùn)動(dòng))。 圖6-7 四桿機(jī)構(gòu)的仿真界面 一、裝配體運(yùn)動(dòng)(動(dòng)畫(huà))：裝配體零部件之間的相互運(yùn)動(dòng)，只跟零部件當(dāng)前的狀態(tài)及位置有關(guān)，就是打開(kāi)SolidWorks的裝配體才可以做動(dòng)畫(huà)的。步驟如下： 首先點(diǎn)擊SolidWorks2012界面左最下面的Animator窗口(有時(shí)候會(huì)顯示“運(yùn)動(dòng)算例”或“動(dòng)畫(huà)”)，Animator指的是“運(yùn)動(dòng)算例”或“動(dòng)畫(huà)”。如想關(guān)閉運(yùn)動(dòng)算例窗口點(diǎn)擊模型；如欲放下, 點(diǎn)擊界面右下方的雙ν箭頭；如欲撤消, 右擊“運(yùn)動(dòng)算例”或“動(dòng)畫(huà)”彈出的界面的生成新的運(yùn)動(dòng)算例項(xiàng)；如果出現(xiàn)“運(yùn)動(dòng)算例1”或“動(dòng)畫(huà)1”或“運(yùn)動(dòng)算例2”或“動(dòng)畫(huà)2”，可以把不要的給它刪除。點(diǎn)擊運(yùn)動(dòng)算例有或動(dòng)畫(huà)或Animator，隨即出現(xiàn)制作動(dòng)畫(huà)的操作界面，包括時(shí)間軸（時(shí)間滑桿）及模型樹(shù)（最左下區(qū)域）等。 首先設(shè)定動(dòng)畫(huà)運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間，并將運(yùn)動(dòng)的時(shí)間加以分配。例如在0秒到10秒之間想要哪個(gè)零部件從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，以及零部件在此過(guò)程中的顯示狀態(tài)等。首先要按下“自動(dòng)鍵碼”（這個(gè)很重要,因?yàn)樗鼤?huì)在時(shí)間軸上自動(dòng)放置一個(gè)鍵碼），馬達(dá)命令的添加如圖所示，為了方便觀看效果，這里初步設(shè)定轉(zhuǎn)速為20rpm。 圖6-8 馬達(dá)命令界面 點(diǎn)擊計(jì)算命令進(jìn)行簡(jiǎn)碼的重新計(jì)算，然后點(diǎn)擊播放按鈕進(jìn)行播放，最后重新調(diào)整各個(gè)鍵碼的位置以及相互之間的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系。 點(diǎn)擊保存按鈕選擇希望輸出的視頻格式以及視頻大小等選項(xiàng)后即可 圖6-9 視頻輸出 在暴風(fēng)影音等主流視頻播放軟件中檢查輸出的視頻內(nèi)容是否正確 附有六桿仿真動(dòng)畫(huà)視頻AVI格式 第七章 送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1凸輪部分設(shè)計(jì)： 7.1.1凸輪基圓的確定： 由運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖最大斜率40.1 為了使機(jī)構(gòu)能順利工作，規(guī)定了壓力角的許用值[α]，在使α≤[α]的前提下，選取盡可能小的基圓半徑。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，推薦推程時(shí)許用壓力角取以下數(shù)值： 移動(dòng)從動(dòng)件，[α]=30°~38° 擺動(dòng)從動(dòng)件，[α]=40°~45° 下沖頭凸輪機(jī)構(gòu)為移動(dòng)從動(dòng)件α=40° 基圓半徑rb=30mm 7.1.2滾子圓心運(yùn)動(dòng)輪廓的確定： 將凸輪基圓以每份9°平均分割，根據(jù)篩料斗循環(huán)圖，確定每一段的升程與回程曲線。如圖所示7.1： 圖7.1 滾子圓形輪廓 7.1.3滾子半徑的確定： 在27°這兩點(diǎn)曲率半徑相對(duì)較小的地方畫(huà)盡量小的圓來(lái)確定其最小半徑r。＜0.8。所以，此處取滾子半徑為6 7.1.4凸輪實(shí)際輪廓確定： 以各滾子圓心做滾子輪廓 再以平滑曲線相切滾子，連接成為凸輪的實(shí)際輪廓 7.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)三維建模設(shè)計(jì) 7.2.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的主要作用是將凸輪上的較小徑向位移放大并傳遞給料篩。如圖7.3所示： 圖7-2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一定角度B到達(dá)B’，曲桿轉(zhuǎn)過(guò)角BCB’，E向又平移至E’。 經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算，解得BC=100mm，CD=DE=90mm，∠BCD=90° 7.2.2機(jī)構(gòu)零件建模與仿真設(shè)計(jì) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的主要零部件有曲線凸輪、L形連桿、小連桿、中支座、右支座、送料桿，以及滾子、滾輪等其他附件。 圖7-3 曲柄滑塊三維模型機(jī)構(gòu) 1.根據(jù)之前的分析和工藝動(dòng)作設(shè)定，初步繪制了凸輪的外形以及其內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)軌跡滾道。后續(xù)可根據(jù)動(dòng)作要求進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整。 圖7-4曲柄凸輪三維外形 2.L形連桿前端突出的直徑6的滾子連接的是凸輪的內(nèi)部曲線槽，而彎折處連接的是中心座，右端與小連桿相互連接。 圖7-5 L型連桿三維外形圖 3.送料連桿，左端連接的是小連桿的連接端，右側(cè)是一個(gè)錐形的漏料腔體，方便干粉料在內(nèi)部左右晃動(dòng)時(shí)均勻進(jìn)入到壓制模型內(nèi)部。 圖7-6 送料連桿 4. 為了方便的觀察該曲柄滑塊的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)檢查和優(yōu)化設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，后續(xù)進(jìn)行了三維仿真設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方法與前面第六章的四桿機(jī)構(gòu)是類似的，設(shè)計(jì)界面如下所示： 圖7-7 送料凸輪仿真操控界面 圖7-8 送料機(jī)構(gòu)三視圖 第八章 下沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8.1下沖頭凸輪設(shè)計(jì) 下沖頭運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜，因此靠凸輪實(shí)現(xiàn)沖頭的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)曲線如下圖8.1： 圖8.1 下沖頭運(yùn)動(dòng)曲線 其凸輪設(shè)計(jì)與7.1同理，最終確定滾子半徑和凸輪輪廓如圖8.2所示： 圖8-2 下沖頭凸輪輪廓 8.2下沖凸輪機(jī)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)及其仿真 下沖凸輪機(jī)構(gòu)的組成部分主要有：上固定座、下沖凸輪桿、滾動(dòng)輪、滾動(dòng)軸、內(nèi)減磨襯套、上止動(dòng)帽，凸輪。 圖8-3凸輪橫切形狀圖 1. 凸輪的外形輪決定了下沖凸輪桿的運(yùn)動(dòng)軌跡以及停頓等工藝動(dòng)作，根據(jù)前面的分析可以確定凸輪的外形曲線，為了讓凸輪運(yùn)動(dòng)更加符合要求在建模后可以進(jìn)行參數(shù)化更改，修改曲線。 圖8-4凸輪三維外形 2.上部凸輪固定座周邊四個(gè)直孔負(fù)責(zé)固定，中部?jī)?nèi)腔孔安裝襯套供凸輪桿進(jìn)行活動(dòng)，為了以該凸輪基準(zhǔn)進(jìn)行定位完成后續(xù)的三維仿真以及裝配等，在下部有草圖繪制的小圓供定位和配合使用。 圖8-5 凸輪定位座 3. 凸輪桿的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是上端連接有一個(gè)止動(dòng)帽，下端穿過(guò)固定座后安裝上減磨得小型滾子，再與凸輪進(jìn)行配合，完成機(jī)械的凸輪配合設(shè)置后即可與凸輪進(jìn)行配合運(yùn)動(dòng)。為后續(xù)的仿真設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。 圖8-6 凸輪桿 4.為了觀察該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡并檢查我們之前的實(shí)際效果，設(shè)定凸輪的轉(zhuǎn)速為20rpm利用三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks的Motion進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)并進(jìn)行觀察，并可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體的設(shè)計(jì)控制面板如圖。后附有三維仿真視頻。 圖8-7 下沖頭凸輪仿真界面 附：下沖頭機(jī)構(gòu)三視圖8-8 圖8-8 下沖頭三視圖 第九章 總結(jié) ?在這次干粉壓片機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)了許多的問(wèn)題，例如在設(shè)計(jì)的過(guò)程中有許多我們平時(shí)都不太重視的東西，也有很多的難題，在遇到難題自己不能解決的時(shí)候向?qū)熯M(jìn)行詢問(wèn)，向周圍的同學(xué)取經(jīng)，最后問(wèn)題迎刃而解，這給了我很大的動(dòng)力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要還是自己獨(dú)立的設(shè)計(jì)空間，需要查閱設(shè)計(jì)書(shū)和指導(dǎo)書(shū)。最終讓自己的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)符合工程標(biāo)準(zhǔn)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)到了使用CAD、Solidworks等軟件對(duì)具體的設(shè)計(jì)進(jìn)行繪制草圖，繪制裝配圖以及零件圖。三維軟件的應(yīng)用可以幫助分析我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)是否合理能否實(shí)現(xiàn)，是我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程中的良師益友。 這次關(guān)于干粉壓片機(jī)的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我充分體會(huì)到設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的關(guān)系。創(chuàng)新型國(guó)家、創(chuàng)新型社會(huì)、創(chuàng)新型企業(yè)需要的是不斷創(chuàng)新的精神和意識(shí)，設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新需要高度和豐富的創(chuàng)造性思維，創(chuàng)造性的構(gòu)思才能制造產(chǎn)品的創(chuàng)新，那樣的創(chuàng)新型產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力也是無(wú)與倫比的。 設(shè)計(jì)過(guò)程中由于本人水平有限，錯(cuò)誤難免。希望各位老師批評(píng)指正讓我更快的進(jìn)步起來(lái)。為我即將踏上設(shè)計(jì)的工作崗位再積累一些實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)。 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.北京：高等教育出版社，2007. [2]孫恒,陳作模.機(jī)械原理(第七版)。北京：高等教育出版社，2006. [3]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. [4]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.北京：高等教育出版社，2007. [5]孫恒,陳作模.機(jī)械原理(第七版)。北京：高等教育出版社，2006. [6]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004. [7]Kapelevich AL, Shekhtman YV. 直齒輪設(shè)計(jì)：彎曲應(yīng)力最小化. 齒輪技術(shù)2003:44-9. [8]Karpat F. 非對(duì)稱漸開(kāi)線直齒齒輪的分析. 博士論文，Bursa-Turkey：烏盧達(dá)大學(xué); 2005年. [9]Karpat F, Cavdar K, Babalik FC. 非對(duì)稱漸開(kāi)線直齒齒輪的動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)負(fù)載和傳輸誤差動(dòng)態(tài)分析. 論文發(fā)表于2006年， Novi Sad, 2006. [10]Yoerkie CA, Chory AG. 高重合度聲振特性的行星齒輪. J Am Helicopter Soc 1984;40:19–32. [11]Lin HH, Oswald FB, Townsend DP. 齒輪動(dòng)態(tài)加載與線性或拋物線齒廓修改. 機(jī)械理論1989; 29（8）：1115–29. [12]Ozguven HN,Houser DR. 數(shù)學(xué)模型在齒輪動(dòng)態(tài)中的使用 - 評(píng)論. J Sound Vib1988;121(3):383–411. [13]Parey A, Tandon N. 直齒輪動(dòng)態(tài)模型的缺陷：評(píng)論. Shock Vib Dig 2003;35(6):465–78. [14]Tearuchi Y, Hidetaro M. 齒輪理論和表面溫度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較. 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