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揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(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)
學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： 110101213
姓 名： 紀(jì)鳴皋
指導(dǎo)教師： 王雪
完成日期： 2014年4月15日
揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
論文（設(shè)計(jì)）題目： 干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)： 110101213姓名： 紀(jì)鳴皋 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)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(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。
（5）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）。
（6）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）。
（7）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，電子文檔一份。
（8）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。
二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題
（1）干粉壓片機(jī)總體方案設(shè)計(jì)（含加壓機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)等）。
（2）干粉壓片機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
（3）主執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（機(jī)構(gòu)選型）及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
三、進(jìn)度安排
各階段完成的內(nèi)容
起止時(shí)間
1
收集資料、查詢(xún)相關(guān)文獻(xiàn)
2012年1月8日～2月20日
2
掌握干粉壓片機(jī)工作原理和技術(shù)要求，進(jìn)行方案構(gòu)思與設(shè)計(jì)
2012年2月21日～ 3月8日
3
完成傳動(dòng)系統(tǒng)及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和主要零件設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)
2012年5月3日～5月15日
6
撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及英文文獻(xiàn)翻譯
2012年5月16日～ 5月26日
7
交畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)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(xiàn)
主要的收集資料有：機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、干粉壓片機(jī)相關(guān)文獻(xiàn) [1]朱保利，吳暉等編.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).南昌航空工業(yè)學(xué)院出版，2004 . [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) 2008963340 姓名 鄒卓明 專(zhuān)業(yè) 機(jī)械制造設(shè)計(jì)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(zhuān)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)
評(píng)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(jì)）鑒定意見(jiàn)
學(xué)號(hào)： 2008963340 姓名： 鄒卓明 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)） 頁(yè) 圖 表 張
論文（設(shè)計(jì)）題目： 干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)
內(nèi)容提要：第一部分：概述，包括課題的來(lái)源，課題研究的目的及意義，國(guó)內(nèi)外
的發(fā)展現(xiàn)狀，干粉壓片機(jī)綜述。
第二部分：機(jī)械方案設(shè)計(jì)，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(jì)，包括四大模塊設(shè)計(jì)連接部分的設(shè)計(jì)以及機(jī)械的的整體
布局。
第四部分：計(jì)算與校核，包括齒輪、軸、鍵、緊固件的受力分析，電動(dòng)機(jī)及減速
器的選擇，軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算，軸承的選擇與校核。
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語(yǔ)
答辯小組組長(zhǎng)：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見(jiàn)
答辯委員會(huì)主任：
年 月 日
目錄
摘要 1
第一章 引言 2
1.1選課依據(jù)及課題的意義 2
1.2國(guó)內(nèi)外基本研究情況 2
1.3設(shè)計(jì)特色 3
1.3.1研究?jī)?nèi)容 3
1.3.2預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 3
1.3.3完成課題的方案和主要措施 3
1.3.4主要特色 4
第二章 課程設(shè)計(jì)題目 5
2.1 原始數(shù)據(jù) 5
2.2 設(shè)計(jì)要求 5
第三章 設(shè)計(jì)題目分析 6
3.1工藝動(dòng)作分解 6
3.2 運(yùn)動(dòng)分析 7
3.3 功能分解 8
第四章 方案確定 10
4.1各功能單元的解 10
4.2 列出部分可選方案并篩選 10
4.3 方案評(píng)價(jià) 11
4.4 作概念圖 13
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(lèi)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
5.1.4主要特色 15
5.2傳動(dòng)比的確定，各軸功率以及帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 16
5.2.1傳動(dòng)比的確定 16
5.2.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速個(gè)功率 16
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 24
第六章 上沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 25
6.1 齒輪箱的結(jié)構(gòu)和尺寸確定 25
6.1.1齒輪箱的作用和工作原理 25
6.1.2兩齒輪的尺寸確定 25
6.2 六桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25
6.2.1設(shè)定搖桿長(zhǎng)度 25
6.2.2確定搖桿擺角 26
6.2.3通過(guò)圖解法求出六桿機(jī)構(gòu)中的曲柄和連桿長(zhǎng)度 26
6.2.4檢驗(yàn)曲柄存在的條件 27
附：齒輪箱三視圖 28
六桿機(jī)構(gòu)三視圖 29
第七章 上沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
7.1 凸輪部分設(shè)計(jì) 30
7.1.1凸輪基圓的確定 30
7.1.2滾子圓形運(yùn)動(dòng)輪廓的確定 30
7.1.3滾子半徑的確定 31
7.1.4凸輪實(shí)際輪廓確定 31
7.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
附：送料機(jī)構(gòu)三視圖 33
第八章 下沖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
8.1 下沖頭凸輪設(shè)計(jì) 34
附：下沖頭機(jī)構(gòu)三視圖 35
第九章 機(jī)構(gòu)生產(chǎn)調(diào)節(jié)說(shuō)明 36
小結(jié) 37
參考文獻(xiàn) 39
致謝 40
9
摘要
本文對(duì)國(guó)內(nèi)外干粉壓片機(jī)的研究水平進(jìn)行了綜合評(píng)述，并且做出對(duì)比；提出了一套干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)方案；將模塊化設(shè)計(jì)理念引入方案中，提出了干粉壓片機(jī)向易拆卸易組裝的發(fā)展方向，并具體對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：干粉壓片機(jī)；模塊化；易拆卸易組裝。
Abstract
Conduct 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(jì)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(duì)本科四年制學(xué)生所學(xué)知識(shí)的一次檢測(cè)與評(píng)估，同時(shí)也是對(duì)學(xué)校教育制度和教育內(nèi)容的一次審視與強(qiáng)化；其次，這次設(shè)計(jì)也是對(duì)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(huì)做的一次鋪墊；再次，如今社會(huì)各企業(yè)單位和服務(wù)類(lèi)單位對(duì)應(yīng)屆大學(xué)畢業(yè)生的動(dòng)手、獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力非常重視，所以此次設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)生的畢業(yè)與就業(yè)，積極成功的融入社會(huì)顯得尤為重要。
干粉壓片機(jī)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(diǎn)，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(jìn)行異形沖模壓片，具有廣闊的市場(chǎng)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(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。尤其是很多中小企業(yè)例如蚊香廠、魚(yú)藥飼料廠、消毒劑廠、催化劑廠等不可能得不償失地采購(gòu)大型設(shè)備，因此小型干粉壓片機(jī)更受這些中小企業(yè)的青睞。干粉壓片機(jī)與現(xiàn)實(shí)生活息息相關(guān)設(shè)計(jì)干粉壓片機(jī)一方面能培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)素養(yǎng)，更是加強(qiáng)對(duì)我們務(wù)實(shí)精神的教育。
為了培養(yǎng)學(xué)生的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，高等學(xué)校工科本科《機(jī)械原理課程教學(xué)基本要求》中對(duì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)提出的要求是：“結(jié)合一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械系統(tǒng)，綜合運(yùn)用所學(xué)理論和方法，使學(xué)生受到擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的初步訓(xùn)練，并能對(duì)方案中的某些機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)?！蓖ㄟ^(guò)綜合運(yùn)用機(jī)械原理及相關(guān)課程所學(xué)內(nèi)容，進(jìn)行對(duì)壓片機(jī)機(jī)構(gòu)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是學(xué)生第一次用已學(xué)過(guò)的知識(shí)較全面地對(duì)一項(xiàng)工程實(shí)際的應(yīng)用問(wèn)題，從任務(wù)分析、調(diào)查研究、方案比較、方案確定、繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，可以鞏固加深對(duì)機(jī)械原理課程內(nèi)容的理解，初步掌握機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的方法并對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的全過(guò)程有個(gè)初步了解，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新方法進(jìn)行了初步的調(diào)練，培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)、查閱資料和獨(dú)立工作的能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)運(yùn)用團(tuán)隊(duì)精神集體解決技術(shù)難點(diǎn)的能力，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。
1.2國(guó)內(nèi)外基本研究情況：
壓片機(jī)在歐美出現(xiàn)較早，經(jīng)過(guò)近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，歐美已經(jīng)形成了完善、先進(jìn)的技術(shù)體系，其產(chǎn)品自動(dòng)化程度高，符合FDA及21 CFR PART 11的要求。并且在根據(jù)市場(chǎng)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(dòng)化、規(guī)?；皺z測(cè)診斷技術(shù)遠(yuǎn)程化先進(jìn)化等新的發(fā)展方向，產(chǎn)品高新技術(shù)含量不斷提升，機(jī)械、氣、液、光、磁等一體的自動(dòng)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(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。
我國(guó)的壓片機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造水平近幾年得到長(zhǎng)足的發(fā)展，但與國(guó)際先進(jìn)水平還存在很大差距。國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀是：壓片機(jī)規(guī)格眾多，數(shù)量大，操作簡(jiǎn)單，清洗方便，更換快捷，然而產(chǎn)品重復(fù)開(kāi)發(fā)嚴(yán)重，技術(shù)含量較低，技術(shù)創(chuàng)新后勁不足，人才危機(jī)蔓延。國(guó)產(chǎn)壓片機(jī)發(fā)展任重道遠(yuǎn)。
1.3設(shè)計(jì)特色
1.3.1研究?jī)?nèi)容：
分析干粉壓片機(jī)的工作原理和技術(shù)，構(gòu)思總體方案（包括壓制機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)）以及方案的比較，傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
1.3.2預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)：
兼顧用料經(jīng)濟(jì)型和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，達(dá)到其功能要求，結(jié)構(gòu)美觀實(shí)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(rèn)識(shí)；
第二階段：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；
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(xiě)正式的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，繪制工程圖。
1.3.4主要特色：
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，操作方便，便于改裝。
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：干粉壓片機(jī)的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)干粉壓片機(jī)，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(guò)壓制后脫離該位置。機(jī)械的整個(gè)工作過(guò)程均自動(dòng)完成。該干粉壓片機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)δ≤[δ] =10%；
（3）行程速比系數(shù)K=1.2，保壓時(shí)間占整個(gè)循環(huán)周期的1/10。
2.2設(shè)計(jì)要求：
（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。
三、設(shè)計(jì)題目分析
3.1工藝動(dòng)作的分解：
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）篩料斗在型腔上方小行程往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(jìn)入型腔時(shí)撲出粉料，同時(shí)篩料斗開(kāi)始向補(bǔ)料位置運(yùn)動(dòng)；
（3）上沖頭下降進(jìn)入型腔，篩料斗到達(dá)補(bǔ)料位置；
（4）上下沖頭同時(shí)加壓，各移動(dòng)，產(chǎn)生沖模壓力，最終停止并保壓1/10周期，同時(shí)下料閥門(mén)打開(kāi)，下一次生產(chǎn)的粉料開(kāi)始補(bǔ)充進(jìn)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(bǔ)料完畢開(kāi)始向壓片位置運(yùn)動(dòng)；
（6）為避免干涉，篩料斗到達(dá)壓片位置，并將片坯推出壓片位置進(jìn)入滑道后，下沖頭再下降高度。
3.2運(yùn)動(dòng)分析：
從3.1可以看出：
上沖頭基本運(yùn)動(dòng)為：下降-遠(yuǎn)休-上升-近休；
上沖頭基本運(yùn)動(dòng)為：上升-中停-上升-遠(yuǎn)休-下降-中停-下降-近休；
篩料斗的基本運(yùn)動(dòng)為：向右-震動(dòng)-向左-停歇。
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°），以機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)畫(huà)出位移曲線如圖3.2：
圖3.2 運(yùn)動(dòng)循環(huán)簡(jiǎn)圖
運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運(yùn)動(dòng)的起始位置，而非其精確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。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（如圖中①）。下沖頭下沉（如圖中②）。下沖頭下沉完畢，上沖頭可下移至型腔入口處（如圖中③）。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（如圖中④）。然后兩沖頭停歇保壓（如圖中⑤），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（如圖中⑥）。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（如圖中⑦）。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（如圖中⑧），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，其功能分解如圖3.3：
圖3.3
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
四、方案確定
4.1各功能單元的解：
針對(duì)功能單元再求功能單元的解，求滿(mǎn)足執(zhí)行元?jiǎng)幼鞯臋C(jī)構(gòu)。這個(gè)步驟也稱(chēng)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式設(shè)計(jì)，或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行綜合。該過(guò)程采用“發(fā)散性思維”，將滿(mǎn)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(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。把各個(gè)功能單元的解建立在一個(gè)直角坐標(biāo)上，便形成了一個(gè)“形態(tài)學(xué)矩陣”，通過(guò)該矩陣可以組合若干方案，然后再做評(píng)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(jī)各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)其要求，可對(duì)每個(gè)機(jī)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
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)
由該表可知，可選擇的運(yùn)動(dòng)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(jìn)行組合，剔除不合理的選項(xiàng)，結(jié)合實(shí)際進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：要求滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)要求；要求滿(mǎn)足承載要求；要求滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)精度要求；要求制造工藝簡(jiǎn)便；要求滿(mǎn)足安全生產(chǎn)要求；要求滿(mǎn)足動(dòng)力源，還有生產(chǎn)條件的限制。
根據(jù)題目要求，有以下對(duì)比：
對(duì)于一次減速功能元：帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，緩沖吸震，有過(guò)載保護(hù)，適合壓片機(jī)的工作環(huán)境。并且由于其價(jià)格低廉，安裝維修方便且噪聲小，因此優(yōu)先選擇；蝸桿傳動(dòng)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)比穩(wěn)定，但是安裝進(jìn)度要求高，價(jià)格昂貴且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合，故淘汰；鏈傳動(dòng)不適合壓片機(jī)的工作環(huán)境，故淘汰。
對(duì)于二次減速功能元：齒輪和蝸桿都滿(mǎn)足定速比傳動(dòng)要求，且精度較高，承載能力大。故可選用；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：要實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，且要滿(mǎn)足急回特性，淘汰曲柄導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)；由于滑塊需要油脂潤(rùn)滑，污損嚴(yán)重且磨損較大，故淘汰；由于凸輪加工靈活，滿(mǎn)足要求，然而上沖頭行程較大，凸輪尺寸會(huì)相應(yīng)很大很笨重，故備選；六桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕盈，能滿(mǎn)足保壓要求，并且輕松達(dá)到上沖頭形成要求，故優(yōu)先選擇。
對(duì)于送料功能元：由于承載力要求較低，故無(wú)需偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；由于行程較大，故單純的凸輪機(jī)構(gòu)或渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)也過(guò)于笨重，；因此選擇凸輪加曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
對(duì)于下沖頭功能元：下沖頭運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜，且負(fù)載較大，故淘汰曲線槽導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)；雙導(dǎo)桿間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)易磨損且污染大，故淘汰。雙凸輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)加工成本高，故備選；單凸輪機(jī)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(xiàng)備用。
4.3方案評(píng)價(jià)
機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定和設(shè)計(jì)，最終要求通過(guò)分析比較以提供最優(yōu)方案。一個(gè)方案的優(yōu)劣只有通過(guò)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。
下面用機(jī)械選型的評(píng)價(jià)體系，可用視圖方法表示為圖4.1：
圖4.1評(píng)價(jià)體系圖
根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的相互關(guān)系，建立評(píng)價(jià)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(gè)機(jī)構(gòu)的指標(biāo)好壞可分為五等，分別對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)為1、0.75、0.5、0.25、0。因此可做表4.2：
表4.2各指標(biāo)評(píng)分表
性能
指標(biāo)
具體
指標(biāo)
評(píng)價(jià)
帶傳動(dòng)
齒輪機(jī)構(gòu)
曲桿滑塊
六桿機(jī)構(gòu)
凸輪機(jī)構(gòu)
渦輪蝸桿
功
能
運(yùn)動(dòng)規(guī)律
0.75
0.75
0.75
0.25
0
0.75
傳動(dòng)精度
1
1
1
0.75
0.75
1
工
作
性
能
應(yīng)用范圍
0.75
1
0.75
0.75
0.75
1
可調(diào)性
1
0.25
0.5
0.75
0.25
0.25
運(yùn)動(dòng)精度
0.75
0.75
0.75
1
0.75
1
承載能力
1
1
1
0.75
0.25
1
可
靠
程
度
加速峰值
0
0
0.75
0.75
0.25
0
噪音
1
1
0.5
0.75
0.25
0.75
耐磨性
0.75
0.75
0.5
0.75
0
0.75
可靠性
1
1
1
1
1
1
工
藝
性
制造難度
0.75
0.25
1
1
0
0.25
誤差敏感性
0
0
0
1
0
0
調(diào)整方便性
0.75
1
0.75
1
0.25
1
能耗大小
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
其他
尺寸
0.25
0.75
0.75
0.25
0.75
0.75
重量
0.75
0.25
0.75
0.75
0.25
0.25
結(jié)構(gòu)復(fù)雜度
1
0.5
0.5
1
0
0
經(jīng)過(guò)計(jì)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(jì)：
5.1電動(dòng)機(jī)的選擇：
5.1.1電動(dòng)機(jī)類(lèi)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執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需功率：
工作周期：T=60/n1=60/25=2.4s
單個(gè)沖頭周期做功W=F*(y1-h)*2/2=15000*(21-5)/1000*2/2=240J：
單個(gè)沖頭功率：P實(shí)際=W/T=240/2.4=100W
上下沖頭功率：
考慮到運(yùn)動(dòng)副摩擦和料篩運(yùn)動(dòng)所需的功率：P實(shí)際=2*P平均=200W
5.1.3電動(dòng)機(jī)功率：
選擇依據(jù)：
電動(dòng)機(jī)所需工作功率：=4/0.841=4.76kw
——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η1=0.96；
圓柱齒輪傳動(dòng)8級(jí)效率（油潤(rùn)滑）η2=0.97
滾子軸承效率（脂潤(rùn)滑正常）η3=0.99；
彈性聯(lián)軸器η4=0.99；
錐齒輪的傳動(dòng)效率η5=0.94
因此總的傳動(dòng)裝置的效率η=η1*η22*η32*η4*η5=0.841
5.1.4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，又異步電機(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)》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，，。
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：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=0.0016<0.05
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：
軸I所需功率：P1=Pd*η帶=4.76*0.96=4.57kw
軸II所需功率：P2=P1*η圓錐=4.57*0.94=4.30kw
軸III所需功率：P3=P2*η圓柱=4.30*0.97=4.17kw
③各軸轉(zhuǎn)矩
Td=9550Pd/n=9550*4.76/960=47352N*mm
T1=Td*i1*η帶=47352*2.9*0.96=131828N.mm
T2=T1*i2*η圓柱=131828*3.4*0.94=421322N.mm
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，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(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7，載荷變動(dòng)較大，空、輕載啟動(dòng)，選取普通v型帶
則
②選擇V帶型，小帶輪轉(zhuǎn)速，。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-11選擇A型V帶。取，因此，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.8進(jìn)行圓整選擇。
。
③確定帶輪直徑D1.D2中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度:
由機(jī)械設(shè)計(jì)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(dòng)率）
因?yàn)?.7*（D1+D2）
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