干粉壓片機的設(shè)計
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揚州職業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書題 目: 干粉壓片機的設(shè)計 學(xué) 院: 機械工程學(xué)院 專 業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化學(xué) 號: 110101213 姓 名: 紀鳴皋 指導(dǎo)教師: 王雪 完成日期: 2014年4月15日 揚州職業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書論文(設(shè)計)題目: 干粉壓片機的設(shè)計 學(xué)號: 110101213姓名: 紀鳴皋 專業(yè): 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師: 王雪 系主任: 一、主要內(nèi)容及基本要求 (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;機器運轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù)小于10%;上沖頭總位移90100mm。(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)要求保壓一定時間,保壓時間約占整個循環(huán)時間的1/10。 (5)分析干粉壓片機工作原理和技術(shù)要求及構(gòu)思方案(含方案比較)。 (6)完成干粉壓片機傳動系統(tǒng)的設(shè)計、機構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要零部件的受力分析和強度計算。繪制所設(shè)計方案的機構(gòu)運動簡圖;繪制干粉壓片機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)。 (7)設(shè)計說明書一份,電子文檔一份。 (8)英文文獻翻譯(含原文)。要求:原文5000個單詞以上,中文翻譯要求通順。 二、重點研究的問題(1)干粉壓片機總體方案設(shè)計(含加壓機構(gòu)、送料機構(gòu)等)。 (2)干粉壓片機傳動系統(tǒng)的設(shè)計。 (3)主執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計(機構(gòu)選型)及其結(jié)構(gòu)設(shè)計。 三、進度安排 各階段完成的內(nèi)容起止時間1收集資料、查詢相關(guān)文獻2012年1月8日2月20日2掌握干粉壓片機工作原理和技術(shù)要求,進行方案構(gòu)思與設(shè)計2012年2月21日 3月8日3完成傳動系統(tǒng)及機構(gòu)設(shè)計和主要零件設(shè)計計算2012年3月9日 3月31日4繪制裝配圖和零件圖草圖2012年4月1日5月2日5完成裝配圖和零件圖的設(shè)計2012年5月3日5月15日6撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書及英文文獻翻譯2012年5月16日 5月26日7交畢業(yè)設(shè)計說明書,準備答辯2012年5月 27 日 5月28日四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻主要的收集資料有:機械設(shè)計手冊、干粉壓片機相關(guān)文獻 1朱保利,吳暉等編.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書.南昌航空工業(yè)學(xué)院出版,2004 . 2孟憲源,姜琪主編.機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用.機械工業(yè)出版社,2004 . 3侯珍秀主編.機械系統(tǒng)設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2000 . 4黃繼昌、徐巧魚等編.實用機械機構(gòu)圖冊.人民郵電出版社,1996. 5 張維凱,王曙光. AutoCAD2007中文版標準教程北京:清華大學(xué)出版社,2007. 6 濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計(第八版).北京:高等教育出版社,2007. 7 孫恒,陳作模.機械原理(第七版)。北京:高等教育出版社,2006. 8 成大先主編.機械設(shè)計手冊.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)評閱表學(xué)號 2008963340 姓名 鄒卓明 專業(yè) 機械制造設(shè)計及其自動化 畢業(yè)論文(設(shè)計)題目: 干粉壓片機的設(shè)計 評價項目評 價 內(nèi) 容選題1.是否符合培養(yǎng)目標,體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求,達到綜合訓(xùn)練的目的;2.難度、份量是否適當(dāng);3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。能力1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力;2.是否有綜合運用知識的能力;3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力;4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力;5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。論文(設(shè)計)質(zhì)量1.立論是否正確,論述是否充分,結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理;實驗是否正確,設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué);技術(shù)用語是否準確,符號是否統(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,有無觀點提煉,綜合概括能力如何;3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值,有無創(chuàng)新之處。綜合評 價評閱人: 2009年5月 日湘潭大學(xué)興湘學(xué)院 畢業(yè)論文(設(shè)計)鑒定意見學(xué)號: 2008963340 姓名: 鄒卓明 專業(yè): 機械制造設(shè)計及其自動化 畢業(yè)論文(設(shè)計說明書) 頁 圖 表 張論文(設(shè)計)題目: 干粉壓片機的設(shè)計 內(nèi)容提要:第一部分:概述,包括課題的來源,課題研究的目的及意義,國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,干粉壓片機綜述。第二部分:機械方案設(shè)計,包括減速模塊、上、下沖頭模塊、送料模塊。第三部分:總體結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括四大模塊設(shè)計連接部分的設(shè)計以及機械的的整體布局。第四部分:計算與校核,包括齒輪、軸、鍵、緊固件的受力分析,電動機及減速器的選擇,軸的設(shè)計與計算,軸承的選擇與校核。指導(dǎo)教師評語指導(dǎo)教師: 年 月 日答辯簡要情況及評語答辯小組組長: 年 月 日答辯委員會意見答辯委員會主任: 年 月 日目錄摘要1第一章 引言21.1選課依據(jù)及課題的意義21.2國內(nèi)外基本研究情況21.3設(shè)計特色31.3.1研究內(nèi)容31.3.2預(yù)期達到的目標31.3.3完成課題的方案和主要措施31.3.4主要特色4第二章 課程設(shè)計題目52.1 原始數(shù)據(jù)52.2 設(shè)計要求5第三章 設(shè)計題目分析63.1工藝動作分解63.2 運動分析73.3 功能分解8第四章 方案確定104.1各功能單元的解104.2 列出部分可選方案并篩選104.3 方案評價114.4 作概念圖13第五章 減速系統(tǒng)的設(shè)計145.1電動機的選擇145.1.1電動機類型145.1.2執(zhí)行機構(gòu)所需功率145.1.3電動機功率145.1.4主要特色155.2傳動比的確定,各軸功率以及帶傳動設(shè)計165.2.1傳動比的確定165.2.2計算各軸的轉(zhuǎn)速個功率165.2.3設(shè)計V型帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸和校對165.3齒輪設(shè)計和校對18附:減速箱三視圖24第六章 上沖頭機構(gòu)設(shè)計256.1 齒輪箱的結(jié)構(gòu)和尺寸確定256.1.1齒輪箱的作用和工作原理256.1.2兩齒輪的尺寸確定256.2 六桿機構(gòu)的設(shè)計256.2.1設(shè)定搖桿長度256.2.2確定搖桿擺角266.2.3通過圖解法求出六桿機構(gòu)中的曲柄和連桿長度266.2.4檢驗曲柄存在的條件27附:齒輪箱三視圖28六桿機構(gòu)三視圖29第七章 上沖頭機構(gòu)設(shè)計307.1 凸輪部分設(shè)計307.1.1凸輪基圓的確定307.1.2滾子圓形運動輪廓的確定307.1.3滾子半徑的確定317.1.4凸輪實際輪廓確定317.2 曲柄滑塊機構(gòu)機構(gòu)設(shè)計31附:送料機構(gòu)三視圖33第八章 下沖頭機構(gòu)設(shè)計348.1 下沖頭凸輪設(shè)計34附:下沖頭機構(gòu)三視圖35第九章 機構(gòu)生產(chǎn)調(diào)節(jié)說明36小結(jié)37參考文獻39致謝408摘要本文對國內(nèi)外干粉壓片機的研究水平進行了綜合評述,并且做出對比;提出了一套干粉壓片機的設(shè)計方案;將模塊化設(shè)計理念引入方案中,提出了干粉壓片機向易拆卸易組裝的發(fā)展方向,并具體對每個模塊進行了設(shè)計。關(guān)鍵詞:干粉壓片機;模塊化;易拆卸易組裝。AbstractConduct a comprehensive review of domestic and foreign dry powder tablet machine level, and make a comparison; the design of a dry powder to the tablet press; will introduce the concept of modular design, powder tablet press to easy direction of development, demolition and easy assembly and specific for each module design.Key words: dry tabletting machine; modular; easy disassembly and easy assembly.一、引言1.1選課的依據(jù)及課題的意義:根據(jù)大學(xué)四年本科教育要求,此次設(shè)計為大學(xué)教育的必修課程之一。其目的:一方面,學(xué)校完成對本科四年制學(xué)生所學(xué)知識的一次檢測與評估,同時也是對學(xué)校教育制度和教育內(nèi)容的一次審視與強化;其次,這次設(shè)計也是對大學(xué)生自身的一次大學(xué)總結(jié)和鍛煉,為今后走向工作崗位,走向社會做的一次鋪墊;再次,如今社會各企業(yè)單位和服務(wù)類單位對應(yīng)屆大學(xué)畢業(yè)生的動手、獨立思考和團隊協(xié)作等能力非常重視,所以此次設(shè)計對大學(xué)生的畢業(yè)與就業(yè),積極成功的融入社會顯得尤為重要。干粉壓片機具有裝配精度高,材質(zhì)優(yōu)良耐磨損,穩(wěn)定可靠等優(yōu)點,從制藥廠到電子元件廠,陶瓷廠,化工原料廠等都有應(yīng)用,還可以改裝進行異形沖模壓片,具有廣闊的市場前景。特別是隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛躍發(fā)展,國民經(jīng)濟各個部門迫切需要各種各樣性能好、能耗低、質(zhì)優(yōu)價廉、的機械產(chǎn)品。尤其是很多中小企業(yè)例如蚊香廠、魚藥飼料廠、消毒劑廠、催化劑廠等不可能得不償失地采購大型設(shè)備,因此小型干粉壓片機更受這些中小企業(yè)的青睞。干粉壓片機與現(xiàn)實生活息息相關(guān)設(shè)計干粉壓片機一方面能培養(yǎng)機械設(shè)計素養(yǎng),更是加強對我們務(wù)實精神的教育。為了培養(yǎng)學(xué)生的開發(fā)和創(chuàng)新機械產(chǎn)品設(shè)計能力,高等學(xué)校工科本科機械原理課程教學(xué)基本要求中對機械原理課程設(shè)計提出的要求是:“結(jié)合一個簡單的機械系統(tǒng),綜合運用所學(xué)理論和方法,使學(xué)生受到擬定機械運動方案的初步訓(xùn)練,并能對方案中的某些機構(gòu)進行分析和設(shè)計。”通過綜合運用機械原理及相關(guān)課程所學(xué)內(nèi)容,進行對壓片機機構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計,是學(xué)生第一次用已學(xué)過的知識較全面地對一項工程實際的應(yīng)用問題,從任務(wù)分析、調(diào)查研究、方案比較、方案確定、繪制出機構(gòu)運動簡圖、進行機械運動和動力學(xué)分析與設(shè)計的基本訓(xùn)練,可以鞏固加深對機械原理課程內(nèi)容的理解,初步掌握機械系統(tǒng)方案設(shè)計的方法并對機械設(shè)計的全過程有個初步了解,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,并對學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新方法進行了初步的調(diào)練,培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、查閱資料和獨立工作的能力,同時培養(yǎng)學(xué)生學(xué)運用團隊精神集體解決技術(shù)難點的能力,培養(yǎng)學(xué)生運用計算機技術(shù)解決實際工程問題的能力。1.2國內(nèi)外基本研究情況:壓片機在歐美出現(xiàn)較早,經(jīng)過近一個世紀的發(fā)展,歐美已經(jīng)形成了完善、先進的技術(shù)體系,其產(chǎn)品自動化程度高,符合FDA及21 CFR PART 11的要求。并且在根據(jù)市場反饋,逐漸確立了高速高產(chǎn)化、工藝環(huán)節(jié)密閉化、人流物流隔離化、在位清洗、4 21 CFR Part 11技術(shù)應(yīng)用、模塊化、自動化、規(guī)?;皺z測診斷技術(shù)遠程化先進化等新的發(fā)展方向,產(chǎn)品高新技術(shù)含量不斷提升,機械、氣、液、光、磁等一體的自動化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、傳感器技術(shù)、新材料技術(shù)等在壓片機上得到廣泛的應(yīng)用。我國的壓片機設(shè)計、生產(chǎn)制造水平近幾年得到長足的發(fā)展,但與國際先進水平還存在很大差距。國內(nèi)現(xiàn)狀是:壓片機規(guī)格眾多,數(shù)量大,操作簡單,清洗方便,更換快捷,然而產(chǎn)品重復(fù)開發(fā)嚴重,技術(shù)含量較低,技術(shù)創(chuàng)新后勁不足,人才危機蔓延。國產(chǎn)壓片機發(fā)展任重道遠。1.3設(shè)計特色1.3.1研究內(nèi)容:分析干粉壓片機的工作原理和技術(shù),構(gòu)思總體方案(包括壓制機構(gòu)和送料機構(gòu))以及方案的比較,傳送系統(tǒng)的設(shè)計,主執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計以及結(jié)構(gòu)設(shè)計。1.3.2預(yù)期達到的目標:兼顧用料經(jīng)濟型和結(jié)構(gòu)強度,達到其功能要求,結(jié)構(gòu)美觀實用。1.3.3完成課題的方案和主要措施:第一階段:查閱相關(guān)資料,培養(yǎng)感性認識; 第二階段:具體了解分析各個機構(gòu)的設(shè)計、工作原理,加以創(chuàng)新,繪制草圖,提出初步設(shè)計理念; 第三階段:與老師同學(xué)交流討論,解決難題,比較方案,重復(fù)修改; 第四階段:整理結(jié)果,編寫正式的設(shè)計說明書,繪制工程圖。1.3.4主要特色:結(jié)構(gòu)簡單,造價便宜,操作方便,便于改裝。二、畢業(yè)設(shè)計題目畢業(yè)設(shè)計題目:干粉壓片機的設(shè)計設(shè)計干粉壓片機,將具有一定濕度的粉狀物料定量送入壓片成形位置,經(jīng)過壓制后脫離該位置。機械的整個工作過程均自動完成。該干粉壓片機可壓制陶瓷藥劑的圓形片坯。2.1原始數(shù)據(jù)如下:(1)片坯尺寸:=30mm、=5mm;(2)生產(chǎn)速率25片/min、沖頭壓力=150kN、運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) =10%;(3)行程速比系數(shù)K=1.2,保壓時間占整個循環(huán)周期的1/10。2.2設(shè)計要求:(1)分析干粉壓片機工作原理和技術(shù)要求及構(gòu)思方案(含方案比較);(2)完成干粉壓片機傳動系統(tǒng)的設(shè)計、機構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要零部件的受力分析和強度計算。繪制所設(shè)計方案的機構(gòu)運動簡圖;繪制干粉壓片機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)計說明書一份,電子文檔一份;(4)英文文獻翻譯(含原文)。要求:原文5000個單詞以上,中文翻譯要求通順。三、設(shè)計題目分析3.1工藝動作的分解:其工藝動作分解流程如圖3.1:圖3.1 工藝動作的分解流程(1)篩料斗在型腔上方小行程往復(fù)運動,將粉料篩入的圓筒形型腔;(2)下沖頭下沉,粉料上平面隨之下降,防止上沖頭進入型腔時撲出粉料,同時篩料斗開始向補料位置運動;(3)上沖頭下降進入型腔,篩料斗到達補料位置;(4)上下沖頭同時加壓,各移動,產(chǎn)生沖模壓力,最終停止并保壓1/10周期,同時下料閥門打開,下一次生產(chǎn)的粉料開始補充進入篩料斗;(5)上沖頭退出型腔,下沖頭隨后上升將壓好的片坯頂出型腔,篩料斗補料完畢開始向壓片位置運動;(6)為避免干涉,篩料斗到達壓片位置,并將片坯推出壓片位置進入滑道后,下沖頭再下降高度。3.2運動分析:從3.1可以看出:上沖頭基本運動為:下降-遠休-上升-近休;上沖頭基本運動為:上升-中停-上升-遠休-下降-中停-下降-近休;篩料斗的基本運動為:向右-震動-向左-停歇。從整個機械的角度來看,它是一種時序式組合機構(gòu)系統(tǒng),因此要擬定三個機構(gòu)的運動循環(huán)圖。以該主動件的轉(zhuǎn)角位橫坐標(0360),以機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標畫出位移曲線如圖3.2:圖3.2 運動循環(huán)簡圖運動循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運動的起始位置,而非其精確的運動規(guī)律。篩料斗從壓片位置經(jīng)排出粉料后退回左邊補料位置停歇(如圖中)。下沖頭下沉(如圖中)。下沖頭下沉完畢,上沖頭可下移至型腔入口處(如圖中)。等上沖頭下平面略低于臺面時,下沖頭同時開始上升,上下沖頭同時對粉料兩面加壓(如圖中)。然后兩沖頭停歇保壓(如圖中),保壓時間約為0.24s,即相當(dāng)于主動件轉(zhuǎn)動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面平齊,頂出成品片坯(如圖中)。下沖頭停歇待卸片坯時,篩料斗已經(jīng)到達型腔上方并將成品片坯推出至滑道上(如圖中)。最后,下沖頭下移,同時料篩小行程往復(fù)震動將粉料篩入型腔中(如圖中),最終進入下一循環(huán)。3.3功能分解:該干粉壓片機通過一定的機械能將原料(粉狀物料)壓制成成品,其功能分解如圖3.3:圖3.3設(shè)計該干粉壓片機,其總共能可分解成以下幾個工藝動作:(1)送料:本質(zhì)為間歇直線往復(fù)運動,可通過凸輪完成;(2)篩料:要求篩料斗小行程往復(fù)運動;(3)從型腔推出片坯:通過下沖頭上升可完成;(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)直線運動,有急回等特性;(6)下沖頭間歇往復(fù)直線運動。可作樹狀功能圖3.4:圖3.4 樹狀功能圖四、方案確定4.1各功能單元的解:針對功能單元再求功能單元的解,求滿足執(zhí)行元動作的機構(gòu)。這個步驟也稱為執(zhí)行機構(gòu)的形式設(shè)計,或執(zhí)行機構(gòu)的行綜合。該過程采用“發(fā)散性思維”,將滿足功能單元的所有“物理效應(yīng)”的解都作為初步的解一一列出。如果一個功能單元有m個解決原理,而每一種原理有n個,經(jīng)排列組合則該功能單元的解可以有mn個方案。把各個功能單元的解建立在一個直角坐標上,便形成了一個“形態(tài)學(xué)矩陣”,通過該矩陣可以組合若干方案,然后再做評優(yōu)選優(yōu)。4.2列出部分可選方案并篩選:根據(jù)3.2的分析,已經(jīng)比較了解干粉壓片機各個部分的運動規(guī)律,為實現(xiàn)其要求,可對每個機構(gòu)列出方案:表4.1 各分部方案選擇矩陣功能元功能元分解1234一次減速a帶傳動減速蝸桿減速齒輪減速鏈傳動減速二次減速b帶傳動減速鏈傳動減速齒輪減速蝸桿減速上沖頭c凸輪機構(gòu)曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)六桿機構(gòu)送料機構(gòu)d移動凸輪機構(gòu)渦輪蝸桿機構(gòu)凸輪曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)下沖頭e雙導(dǎo)桿間歇運動機構(gòu)移動凸輪機構(gòu)曲線槽導(dǎo)桿機構(gòu)雙凸輪聯(lián)動機構(gòu)由該表可知,可選擇的運動方案一共有4的四次方種。然而其中肯定有明顯不合理的,因此進行組合,剔除不合理的選項,結(jié)合實際進行綜合評價:要求滿足運動要求;要求滿足承載要求;要求滿足運動精度要求;要求制造工藝簡便;要求滿足安全生產(chǎn)要求;要求滿足動力源,還有生產(chǎn)條件的限制。根據(jù)題目要求,有以下對比:對于一次減速功能元:帶傳動結(jié)構(gòu)簡單,傳動平穩(wěn),緩沖吸震,有過載保護,適合壓片機的工作環(huán)境。并且由于其價格低廉,安裝維修方便且噪聲小,因此優(yōu)先選擇;蝸桿傳動備選;齒輪傳動效率高,結(jié)構(gòu)緊湊,工作可靠且壽命長,傳動比穩(wěn)定,但是安裝進度要求高,價格昂貴且不宜用于傳動距離過大的場合,故淘汰;鏈傳動不適合壓片機的工作環(huán)境,故淘汰。對于二次減速功能元:齒輪和蝸桿都滿足定速比傳動要求,且精度較高,承載能力大。故可選用;帶傳動鏈傳動、不適宜該環(huán)境,故淘汰。對于上沖頭功能元:要實現(xiàn)往復(fù)直線運動,且要滿足急回特性,淘汰曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu);由于滑塊需要油脂潤滑,污損嚴重且磨損較大,故淘汰;由于凸輪加工靈活,滿足要求,然而上沖頭行程較大,凸輪尺寸會相應(yīng)很大很笨重,故備選;六桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、輕盈,能滿足保壓要求,并且輕松達到上沖頭形成要求,故優(yōu)先選擇。對于送料功能元:由于承載力要求較低,故無需偏置曲柄滑塊機構(gòu);由于行程較大,故單純的凸輪機構(gòu)或渦輪蝸桿機構(gòu)也過于笨重,;因此選擇凸輪加曲柄滑塊機構(gòu)。對于下沖頭功能元:下沖頭運動較復(fù)雜,且負載較大,故淘汰曲線槽導(dǎo)桿機構(gòu);雙導(dǎo)桿間歇運動機構(gòu)易磨損且污染大,故淘汰。雙凸輪聯(lián)動機構(gòu)加工成本高,故備選;單凸輪機構(gòu)可優(yōu)先。綜上所述,可確定最優(yōu)方案是a1+b3+c4+d3+e2、另有若干可選項備用。4.3方案評價機械運動方案的擬定和設(shè)計,最終要求通過分析比較以提供最優(yōu)方案。一個方案的優(yōu)劣只有通過系統(tǒng)綜合評價來確定。下面用機械選型的評價體系,可用視圖方法表示為圖4.1:圖4.1評價體系圖根據(jù)各個評價指標的相互關(guān)系,建立評價模型為:H=U1*U2*U3*U4*U5,U1=S1+S2、U2=S3+S4+S5+S6、U3=S7+S8+S9+S10、U4=S11+S12+S13+S14、U5=S15+S16+S17根據(jù)各個機構(gòu)的指標好壞可分為五等,分別對應(yīng)分數(shù)為1、0.75、0.5、0.25、0。因此可做表4.2:表4.2各指標評分表性能指標具體指標評價帶傳動齒輪機構(gòu)曲桿滑塊六桿機構(gòu)凸輪機構(gòu)渦輪蝸桿功能運動規(guī)律0.750.750.750.2500.75傳動精度1110.750.751工作性能應(yīng)用范圍0.7510.750.750.751可調(diào)性10.250.50.750.250.25運動精度0.750.750.7510.751承載能力1110.750.251可靠程度加速峰值000.750.750.250噪音110.50.750.250.75耐磨性0.750.750.50.7500.75可靠性111111工藝性制造難度0.750.251100.25誤差敏感性000100調(diào)整方便性0.7510.7510.251能耗大小0.50.50.50.50.50.5其他尺寸0.250.750.750.250.750.75重量0.750.250.750.750.250.25結(jié)構(gòu)復(fù)雜度10.50.5100經(jīng)過計算,最終方案a1+b3+c4+d3+e2得分最高,確定為最優(yōu)方案。4.4作概念圖4.2:圖4.2 概念圖五、減速系統(tǒng)的設(shè)計:5.1電動機的選擇:5.1.1電動機類型:按照工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動機,全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu),額定電壓380V。5.1.2執(zhí)行機構(gòu)所需功率:工作周期:T=60/n1=60/25=2.4s單個沖頭周期做功W=F*(y1-h)*2/2=15000*(21-5)/1000*2/2=240J:單個沖頭功率:P實際=W/T=240/2.4=100W上下沖頭功率:考慮到運動副摩擦和料篩運動所需的功率:P實際=2*P平均=200W5.1.3電動機功率:選擇依據(jù):電動機所需工作功率:=4/0.841=4.76kw工作機的有效功率,單位(KW)。從動機到工作輸送帶間的總效率。故其中:V帶傳動效率1=0.96; 圓柱齒輪傳動8級效率(油潤滑)2=0.97 滾子軸承效率(脂潤滑正常)3=0.99; 彈性聯(lián)軸器4=0.99; 錐齒輪的傳動效率5=0.94因此總的傳動裝置的效率=1*22*32*4*5=0.8415.1.4選擇電動機由于該機械為制藥機械,主要針對工廠設(shè)計,故采用380V額定電壓,又異步電機較直流電機實用方便,價格低廉,故采用三相電容啟動異步電動機作為動力源。電機型號YB2-160M2-8,其特性參見下表5.1:表5.1 電機參數(shù)型號YB2-160M2-8額定功率kW5.5電流(380V)A13.4轉(zhuǎn)速r/min750效率%負載1.00830.7583.70.5082.8功率因數(shù)補償COS負載1.000.750.750.670.500.55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振動等級mm/s2.8轉(zhuǎn)動慣量kg.m0.61尺寸mm200*200*3005.2傳動比的確定,各軸功率以及帶傳動設(shè)計5.2.1傳動比的確定:由設(shè)計要求可知,電動機的給定轉(zhuǎn)速,而生產(chǎn)率的給定值為25片/min,即執(zhí)行轉(zhuǎn)速。故總傳動比大小可確定根據(jù)機械設(shè)計中關(guān)于V型帶傳動比分配原則:由于V型帶傳動的傳動比不宜太大,一般7,故可分配=2.5,則。故可采用兩級減速箱,。5.2.2計算各軸的轉(zhuǎn)速和功率各軸的轉(zhuǎn)速:電機輸出軸:n=25r/min減速箱I軸:n1=n/i0=960/2.9=331r/min減速箱II軸:n2=n1/i1=331/3.4=97.36r/min減速箱III軸:n3=n2/i2=97.36/3.9=24.96r/min (25-24.96)/25=0.00160.05各軸功率:由機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表9.2查得,帶傳動的效率;直齒輪傳動8級的效率;滾子軸承的效率,又,故:軸I所需功率:P1=Pd*帶=4.76*0.96=4.57kw軸II所需功率:P2=P1*圓錐=4.57*0.94=4.30kw軸III所需功率:P3=P2*圓柱=4.30*0.97=4.17kw各軸轉(zhuǎn)矩Td=9550Pd/n=9550*4.76/960=47352N*mmT1=Td*i1*帶=47352*2.9*0.96=131828N.mmT2=T1*i2*圓柱=131828*3.4*0.94=421322N.mm5.2.3設(shè)計V型帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸和校對確定計算功率:其中計算功率,P=K*P1=5.236kW; 工作情況系數(shù);K=1.2 所需傳遞的額定功率,kW; 根據(jù)機械設(shè)計表8-7,載荷變動較大,空、輕載啟動,選取普通v型帶則選擇V帶型,小帶輪轉(zhuǎn)速,。由機械設(shè)計圖8-11選擇A型V帶。取,因此,由機械設(shè)計表8.8進行圓整選擇。確定帶輪直徑D1.D2中心距a和基準長度:由機械設(shè)計課本表8-3.A型V帶Dmin=100mm D1取80mm所以D2=D1*i*(1-e)=80*2.9*(1.0.015)=280mm (e為滑動率)因為0.7*(D1+D2)a2*(D1+D2)所以取a=600mm所以Ld,=2a+(D1+D2)/2+(D2-D1)2/4a=1781.8mm 取Ld=1800mm所以a1=a+(Ld-Ld,)/2=610m驗證帶速度:V=D1n1/(60*1000)=4.019m/s由于5m/s4.019m/s25m/s,故V帶合適因此符合設(shè)計驗證條件,故設(shè)計方案合理。確定V型帶的根數(shù)Z:計算單根V型帶的額定功率:由且,根據(jù)機械設(shè)計表8-4b得。根據(jù)和Z型帶查表8-4b得。查機械設(shè)計表8-5得,查表8-2得,故有計算V型帶的根數(shù)Z: 故取4根計算單根V型帶得初拉力的最小值:由表8-3得Z型帶的單位長度,所以:應(yīng)使帶得實際初拉力。計算壓軸力:壓軸力的最小值帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計:帶輪材料采用HT200,由于大帶輪的基準直徑故采用輪輻式;由于小帶輪的安裝直徑d=96,查的小帶輪為實心輪。5.3齒輪設(shè)計和校對:第一對齒輪設(shè)計(類型、材料、精度、齒數(shù))選用直齒圓柱齒輪傳動;由于干粉壓片機為一般工作機器,速度不高,所以采用8級精度(GB10095-88);查機械設(shè)計10-1表,選擇一級小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,二級大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。選擇二級小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,三級大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。選擇一級小齒輪牙數(shù),二級大齒輪齒數(shù)。選擇二級小齒輪牙數(shù),二級大齒輪齒數(shù)。按齒輪面接觸強度計算:參考機械設(shè)計10-9a公式,即確定公式內(nèi)各計算數(shù)值:選擇載荷系數(shù)=1.3;計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩:由機械設(shè)計表10-7可知,選擇齒寬系數(shù)d=0.9由機械設(shè)計表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)由機械設(shè)計圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限;大齒輪的接觸疲勞強度極限。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由機械設(shè)計10-19圖,取解除疲勞壽命系數(shù)計算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1計算:試計算小齒輪分度圓直徑帶入中較小的值:計算圓周速度:計算齒寬b:計算齒寬與齒高之比:模數(shù)齒高所以齒寬與齒高之比計算載荷系數(shù):根據(jù),8級精度,查機械設(shè)計圖10-8可得,動載系數(shù)=1.1 直齒輪;由機械設(shè)計表10-2查得使系數(shù).50;由機械設(shè)計表10-4用插值法查得8級精度、小齒輪相對稱位置時由,查機械設(shè)計圖10-13得;故載荷系數(shù)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,由機械設(shè)計10-10a得:計算模數(shù)m按齒根彎曲疲勞強度計算:由彎曲強度的設(shè)計計算公式:確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值:由機械設(shè)計中圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪的的彎曲疲勞強度極限。由機械設(shè)計圖10-18取彎曲壽命系數(shù);計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù),得 計算載荷系數(shù):查取齒形系數(shù):由機械設(shè)計表10-5查得計算大、小齒輪并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算對比計算結(jié)果,由曲面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強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),可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.63并就近圓整為,按接觸疲勞強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。幾何尺寸計算:計算分度圓直徑:計算中心距:計算齒輪寬度:??;齒輪1和2的幾何尺寸如下:驗算設(shè)計:由設(shè)計過程知,故該設(shè)計滿足不發(fā)生根切的條件;重合度驗算:由 則 即該設(shè)計滿足重合度條件要求。同理:二級減速齒輪1齒輪2尺寸如下: 附:減速箱三視圖5.1圖5.1 減速箱三視圖六、上沖頭機構(gòu)設(shè)計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:齒輪箱是通過在不完全齒輪,根據(jù)運動時間和停歇時間的要求在從動輪上作出與主動輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進入嚙合時,與齒輪傳動一樣,無齒部分由鎖止圓弧定位使從動輪靜止,從而實現(xiàn)從動輪遠休的。主動輪與從動輪傳動比i=0.9,然而主動輪有十分之一周期的位做齒,因此從動輪休止主動輪的十分之一個周期,故主動輪與從動輪的實際周期相同。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:6.2六桿機構(gòu)的設(shè)計:6.2.1設(shè)定搖桿長度:選取 代入公式:解得r263mm故選取r=260mm所以L=r*=260*0.4=105mm6.2.2確定搖桿擺角根據(jù)下圖6.1:圖6.1六桿機構(gòu)簡圖可知行程的計算公式為:此時h=100mm算的擺角為23與測量出的圖中擺角大小相符。因為題設(shè)要求擺角小于60,故滿足要求。6.2.3通過圖解法求出六桿機構(gòu)中的曲柄與連桿的長度: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的位置;依題意:因為AC=AB+BC AC=BC-AB所以AB=50mm BC=162mm測量出BAB=170,為保壓角。6.2.4檢驗曲柄存在的條件:CD=260mm,AB=50mm,BC=162mm,AD=335mm滿足桿長之和定理,即AD+ABCD+BC,確保了曲柄的存在。綜上所述,上沖頭六桿機構(gòu)的尺寸設(shè)計如下:曲柄50mm 曲柄連桿162mm 搖桿260mm 沖頭連桿105mm附:齒輪箱三視圖6.2圖6.2齒輪箱三視圖六桿機構(gòu)三視圖6.3:圖6.3六桿機構(gòu)三視圖七、送料機構(gòu)設(shè)計7.1凸輪部分設(shè)計:7.1.1凸輪基圓的確定:由運動循環(huán)圖最大斜率40.1因為此設(shè)計中的凸輪均為對心凸輪,著基圓半徑公式為:為了使機構(gòu)能順利工作,規(guī)定了壓力角的許用值,在使的前提下,選取盡可能小的基圓半徑。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗,推薦推程時許用壓力角取以下數(shù)值:移動從動件,=3038 擺動從動件,=4045 下沖頭凸輪機構(gòu)為移動從動件=40 基圓半徑rb=30mm 7.1.2滾子圓心運動輪廓的確定: 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這兩點曲率半徑相對較小的地方畫盡量小的圓來確定其最小半徑。0.8。所以,此處取滾子半徑7.1.4凸輪實際輪廓確定:以各滾子圓心做滾子輪廓 再以平滑曲線相切滾子,連接成為凸輪的實際輪廓,如圖7.2:圖7.2凸輪實際輪廓7.2 曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)的主要作用是將凸輪上的較小徑像位移放大并傳遞給料篩。如圖7.3所示:圖7.3曲柄滑塊機構(gòu)簡圖當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過一定角度B到達B,曲桿轉(zhuǎn)過角BCB,E向又平移至E。經(jīng)過詳細計算,解得BC=100mm,CD=DE=90mm,BCD=90附:送料機構(gòu)三視圖7.4圖7.4 送料機構(gòu)三視圖八、下沖頭機構(gòu)設(shè)計8.1下沖頭凸輪設(shè)計下沖頭運動較復(fù)雜,因此靠凸輪實現(xiàn)沖頭的復(fù)雜運動,運動曲線如下圖8.1:圖8.1 下沖頭運動曲線其凸輪設(shè)計與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 下沖頭凸輪輪廓附:下沖頭機構(gòu)三視圖8.3圖8.3下沖頭三視圖九、機構(gòu)生產(chǎn)調(diào)節(jié)說明為使干粉壓片機具有多功能性,使生產(chǎn)的壓片多樣化及方便改變生產(chǎn)率,該機械的設(shè)計上特別引入了模塊化設(shè)計思路,可根據(jù)實際需要改變各模塊得以實現(xiàn)不同需要。若需要改變成片的形狀和截面尺寸,可通過改變可卸式?jīng)_頭和型腔;若需要改變成片的厚度或壓縮程度,可通過替換不同長度的沖頭連桿來實現(xiàn);若需要改變壓片機的生產(chǎn)率問題,可通過更換不同的減速箱從而改變轉(zhuǎn)動效率,進而改變生產(chǎn)率;也可通過改變電動機V帶輪的大小來改變傳動比來改善生產(chǎn)率,進而實現(xiàn)不同生產(chǎn)率的調(diào)節(jié)。然而,通過調(diào)節(jié)各部分達到改變生產(chǎn)過程的目的同時也會對機械各部件的受力情況,運動軌跡產(chǎn)生影響。所以在調(diào)節(jié)部件時要注意個部件臨界條件,以免對機械造成損壞、運動碰撞等一些損失。十、小結(jié) 2012年2月,我開始了我的畢業(yè)論文工作,時至今日,基本完成。從最初的茫然,到慢慢的進入狀態(tài),再到對思路逐漸的清晰,整個寫作過程難以用語言來表達。雖然中間也經(jīng)歷了數(shù)次意外,甚至發(fā)生無可挽回的事故,但是歷經(jīng)了幾個月的奮戰(zhàn),緊張而又充實的畢業(yè)設(shè)計終于磕磕絆絆地完成了?;叵脒@段日子的經(jīng)歷和感受,我感慨萬千,在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中,我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。 2月初,在與導(dǎo)師的交流討論中我的題目定了下來,當(dāng)選題報告,開題報告定下來的時候,我當(dāng)時便立刻著手資料的收集工作中,面對浩瀚的書海我并沒有茫然,而是采用平日導(dǎo)師指導(dǎo)的方法進行系統(tǒng)系的篩選和梳理,在收集資料中我獲取并消化信息的能力得到鍛煉,并且進一步加強,這對今后的學(xué)習(xí)和工作都是受益匪淺的。雖然中間經(jīng)歷了失去祖父的痛苦,也有準備研究生復(fù)試面試的忙碌,還有四處調(diào)劑的奔波,但是我仍然不放松對課程設(shè)計的準備,在路途中,在旅館中,我擠出一切時間在搜集和消化資料。在獲取信息的過程中,我準備了一個筆記本。認真分類排序,做出檢索,方便隨時取用。我在圖書館翻閱相關(guān)書籍,還在網(wǎng)上查找各類相關(guān)資料,甚至去長沙某制藥廠參觀拍照留樣,盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多,這有利于論文的撰寫。 4月底,研究生錄取工作已經(jīng)基本結(jié)束資料,我逐漸從雜務(wù)中解脫,開始全力以赴進行課程設(shè)計。然而5月初一次雷暴天氣將我的電腦擊毀,損失大量數(shù)據(jù)。沮喪罷,我只有堅定信念憑著記憶重新開始。在制作設(shè)計過程遇到了很多困難但我盡量沒有去麻煩其他人,而是嘗試動用手上資源,通過網(wǎng)絡(luò)教程等自行解決,鍛煉了自學(xué)能力的同時,也讓我享受到成功的喜悅。5月下旬,因為電腦暗傷,CAD圖出現(xiàn)大幅錯亂。只有夜以繼日地加班加點重新畫圖,甚至連著三天沒睡覺地趕工,終于在5月28號將6張裝配圖全部完成。然后利用剩下的有限時間編寫說明書。 直到30號早上,又一個不眠之夜過去后,我終于完成了所有的所有打字、繪圖、排版、校對的任務(wù)。雖然整個人已經(jīng)心力交瘁,但同時看著屏幕上的畢業(yè)設(shè)計稿件卻有一種難以名狀的成就感。經(jīng)歷了這么多坎坷,終成正果,我覺得這一切都值了。這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學(xué)習(xí),再提高的過程。同時一切磨難也給了我挑戰(zhàn)極限的機會,讓我身心意志都得到了淬煉,今后我將以更加自信的心態(tài)面對一切人生的挑戰(zhàn)。 參考文獻1朱保利,吳暉等編.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書.南昌航空工業(yè)學(xué)院出版,2004 . 2孟憲源,姜琪主編.機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用.機械工業(yè)出版社,2004 . 3侯珍秀主編.機械系統(tǒng)設(shè)計.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2000 . 4黃繼昌、徐巧魚等編.實用機械機構(gòu)圖冊.人民郵電出版社,1996. 5張維凱,王曙光. AutoCAD2007中文版標準教程北京:清華大學(xué)出版社,2007. 6濮良貴,紀名剛.機械設(shè)計(第八版).北京:高等教育出版社,2007. 7孫恒,陳作模.機械原理(第七版)。北京:高等教育出版社,2006. 8成大先主編.機械設(shè)計手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004. 9周良德,楊世平等編.現(xiàn)代工程圖學(xué)(第二版).湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2004.10宋寶玉主編.機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書.高等教育出版社,2006.11龔建新主編.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書.高等教育出版社,2005.12王佩玉壓片成型機課程設(shè)計說明書.汽車工程系汽車工程專業(yè),2010.13張廣鳴粉末成型機運動設(shè)計說明書.中國地質(zhì)大學(xué),2010.14李鵬飛.干粉壓片機課程設(shè)計說明書.洛陽理工學(xué)院,2010.致謝本論文和課題的研究工作實在尊敬的指導(dǎo)老師趙又紅教授的親切關(guān)懷下完成的。趙老師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、高度的責(zé)任心以及嚴于律己、待人誠懇的思想品德深深影響著我,這不僅是我順利完成了此項設(shè)計,而且也將成為使我受益終生的寶貴財富。幾個月的時間里,從課題的選定、資料的收集、方案的擬定、課題的具體設(shè)計到論文的審定改進,趙老師都給與了極大的幫助,傾注了大量的心血。通過這次的畢業(yè)設(shè)計,我不僅開拓了思路、擴大了視野、豐富了知識面,還初步掌握了處理具體實踐問題的科學(xué)方法,為學(xué)生今后發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。從尊敬的導(dǎo)師身上,我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識,也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在論文的完成過程中,還得到了謝賽元、翁速峰、匡秋明、周卓等同學(xué)不懈的支持與幫助,在此對他們表示衷心的感謝。同時感謝這將近四年來在我身邊曾經(jīng)幫助和關(guān)心過我的人們。最后更要感謝在學(xué)習(xí)和生活中給予我無私關(guān)懷的我最親愛的父親和母親。 40
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