压片机

干粉压片机机械传动系统设计与分析
一任务书

设计题目: 干粉压片机机械传动系统设计与分析
h圆型片坯）（干粉压片机的功用是将不加粘结剂的干粉料压制成
干粉压片机的原始数据：
mm) n1(rpm) H(mm) F(N) y1(mm) y2(mm)h(mm方案
5 25 95 15000 21 3I 26

工作条件：三班制，连续运转，每台电动机同时带动50组冲头。
使用期限：十年，大修期三年
生产批量：小批量生产（少于十台）
生产条件：中等规模机械厂制造，可加工7~8级精度的齿轮及蜗轮
动力来源：电力，三相交流（220/380V）
转速的容许误差：±5%

设计主要任务：

1、画机械运动方案简图
2、选择原动机及传动机构
3、根据工艺动作顺序和协调要求拟订运动循环图
4、对传动机构和执行机构进行运动尺寸综合及运动分析
5、设计压片机中减速器部分
6、飞轮转动惯量的计算
7、编写设计说明书
二工作原理分析
h圆型片坯，其工艺动作的分解如下图所示：（A）干粉压片机的功用是将不加粘结剂的干粉料压制成
、深度为y1的筒形型腔，然后向左退出45mm。（1）料筛在模具型腔上方往复振动，将干粉料筛入直径为
（2）大家投下冲头下沉y2，以防上冲头进入型腔时把粉料扑出。
（3）上冲头进入型腔y2。
（4）上、下冲头同时加压，各移动（y1-h）/2，将产生压力F，要求保压一定时间，保压

时间约占整个循环时间的1/10。
（5）上冲头退回，下冲头随后以稍慢速度向上运动，顶出压好的片坯。
（6）为避免干涉，待上冲头离开平台H且下冲头上平面与平台平齐时，料筛才向右运动推走片坯，接着下冲头下沉、料筛往复振动，继续下一个运动循环。

（B）分析
1．上冲头
从上面的示意图中可以看出，上冲头的基本运动为：下降－停歇－上升。考虑方面：一，保压的时有停歇，因而不宜用曲柄滑块机构，以为曲柄滑块机构运动中只产生瞬间的停歇。二，上冲头运动时要产生较大的压力，而凸轮机构产生的压力比较小，因而不宜选择凸轮机构。由上面两点分析，可以考虑用平面六连杆机构作为上冲头的执行机构，即将一个RRR杆组与一个RRP杆组串连而获得的一个机构。考虑到工作时压力角不宜过大，此时可以通过改变两个串连杆组的支点之间的距离以及某些杆的长度来调整，并在调整的同时要考虑到上冲头在保压时段的时间至少要占整周时间的1/10（即使冲头在离极限位置0.4mm范围内的主动杆要转过至少36度）。

二波罗蜜

2．下冲头
从上面的示意图中可以看出下冲头的基本运动为：上升－停歇－上升－停歇－下降－停歇－下降－停歇，首次上升的距离为（y1－h）/2,第二次上升的距离为(y1－h)/2+y2+h，最后一次下降的距离为y2，考虑到此运动的复杂性，以及每次上升下降的距离已经确定，此时宜选用凸轮机构比较容易实现所需的运动。在设计凸轮轮廓线时，可假设凸轮静止不动，，而使推杆相对于凸轮作反转运动；同时又在其导轨内作预期运动，作出推杆在这种复合运动中的一系列位置，则其尖顶的轨迹就是要求的凸轮廓线。这就是凸轮廓线设计方法的基本原理。在凸轮机构中，压力角是影响凸轮结构受力情况的一个重要参数。压力角越大则凸轮机构中的作用力越大，对心的凸轮升程时压力角较大，而正偏置能使凸轮升程的压力角减小，所以要采用正偏置。在回程时，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力，故允许采用较大的压力角。
3．料筛
料筛的基本运动为：向右－震动－向左－停歇，设计此运动时最主要考虑的因素时震动如何实现，根据以前所学的知识，震动可以分为两类方式实现：1，通过料筛自身的结构来实现，如在用一段凸轮的弯曲起伏的外形来实现。2，可以通过外部结构来实现，如可以在料

筛运动到导槽处加入振荡机构对料筛进行振动。上述两种方法中第2种方法实现比方法1难度大，并且实现起来可靠性没有方法1好，并且某些外部机构振荡的同时还需耗能，所以采用方法1较为合理。
料筛处凸轮机构设计时最主要考虑振动阶段凸轮外形的设计，为了使凸轮外形曲线容易表达和震动各段能够频率一样，我选择用正弦曲线Asin(wt)来实现，通过改变正弦曲线表达式中的峰值A可以控制振子运动时振动的强度，改变其中的w的值可以控制每次振动的时间。
根据以上分析以及这一段时间的设计，现列出三个机构的运动循环图：
三执行机构的选型及形态学矩阵
形态学矩阵
料筛图(1) 图(2) 图(3)
上冲头图(4) 图（5）图(6)
下冲头图(7) 图(8)204

机械原理及机械设计课程设计
优缺点分析：

a 上冲头优缺点分析
图（1）和图（2）均利用凸轮得凹凸不平而使振子产生振动，此类方法可靠度比较高，当时凸轮制造较困难。其中图（1）中加入了曲柄滑块机构，结构较为复杂，为使振子按照规定的路线运动时调整杆长比较麻烦。而图（2）直接将振子与凸轮接触，结构简介，较容易实现振子按照规定的路线运动，通过调整偏置量e的大小就可以方便的改变运动时压力角的大小。图（3）利用一根杆在一段凹凸不平的路线上滑动而使料筛产生振动，此法结构比较简单且较容易制造，但，当转动的杆刚与路线相接触时会产生较大的冲击，从而引起料筛的破坏和整个机器的振动。

腔静脉b 上冲头优缺点分析
图（4）和图（5）均利用杆组串连而设计，杆组运动过程中可以产生较大的压力，而这点正是上冲头所必须的，所以利用杆组比较合适，并且利用杆组可以通过改变各杆的杆长方便的调整运动中的位移量和压力角。图（6）利用凸轮结构来设计，虽然整个机构看起来比较简单，当因为凸轮处是高副，运动时不能产生很大的压力，因而不宜用凸轮机构。

C 下冲头优缺点分析

图（7）和图（8）均利用凸轮来实现下冲头的运动，图（7）利用一个凸轮来实现而图（8）利用两个凸轮，两个凸轮同时驱动滚子可以使滚子实现较复杂的运动，但制作成本比用一个凸轮高，且下冲头的运动只要用一个凸轮就可以实现滚子的运动。

综上所述，根据各个机构的优缺点，选择：
料筛：图（2）。此机构既无刚性冲击又无柔性冲击，且结构简洁，能满足需要的运动，。
上冲头：图4。此机构能实现较大的压片力，且有短暂停歇。
下冲头：图8。

四传动机构的选型及有缺点分析
1、带传动的优缺点：
带传动是具有中间挠性件的一种传动,所以它有以下优点：
• 能缓和载荷冲击；
• 运行平稳,无噪声；

• 制造和安装精度不像啮合传动那样严格；
• 过载时将引起带在带轮上打滑,因而可防止其他零件的损坏；
• 可增加带长以适应中心距较大的工作条件(可达15m)。
带传动和磨擦轮传动一样,也有下列缺点：
• 有弹性滑动和打滑,使效率降低,不能保持准确的传动比(同步传动是靠啮合传动的,所以可保证传动同步)；
• 传递同样大的圆周力时,轮廓尺寸的轴上的压力都比啮合传动大；
• 带的寿命短。
• 传动简图：

2、链传动的优缺点：
链传动的优点：
• 没有滑动；
• 工况相同时,传动尺寸比较紧凑；
• 不需要很大的张紧力，作用在轴上的载荷较小；
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• 效率较高,η=98%；
• 能在温度较高,湿度较大的环境中使用等。
• 因链传动具有中间元件(链)和齿轮，蜗杆传动比较，需要时轴间距离很大。
链传动的缺点:
• 只能用于平行轴间的传动；
• 瞬时速度不均匀,高速运转时不如带传动平稳；
• 不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中应用；
• 工件时有噪声；
制造费用比带传动高。

机构简图
综合上述两种方法，选择链传动
3 机械系统运动简图
丰城矿务局五、传动机构的运动参数和动力参数
1、电动机的选择
a)计算功率：

单个周期的时间：T=60/n1=60/25=2.4s
单个冲头周期做功：
W=F*（y1-h）*2/2=15000*(21-5)/1000*2/2=120J
单个冲头功率：P实际=W/T=120/2.4=50 W
考虑到运动副摩擦和料筛运动所需的功率，
∴实际所需的功率：P实际=2*P平均=100w
减速器功率：P总＝40*P实际=50*100= 4kW
∴干粉压片机所需总功率P总=4kW
b)确定传动装置的效率η
查表得：
弹性柱销联轴器的效率η1=0.99
一滚动球轴承的效率（脂润滑正常）η2=0.99
一对圆柱齿轮传动的效率η3=0.97
皮传动效率η4=0.96
锥齿轮的传递效率为η5=0.94

∴故总的传动装置的效率为η=η1•η23•η32•η4•η5
=0.99X0.993X0.97X0.96X0.94
=0.841
c)选择电动机
电动机所需功率PD=P总/η=4/0.841=4.76kW
同步转速n=960rpm Y系列
由所需功率及同步转速定出电机型号：Y132M2—6
电动机额定功率P 5.5kW
电动机满载转速n 960rpm
电动机堵转转矩、额定转矩 2.0kN.m
电动机最大转矩、额定转矩 2.0kN.m
电动机质量 84kg
电机轴伸出端直径D 38mm
电机轴伸出端安装长度E 80mm
2、分配传动比

总传动比 i＝i带*i圆锥*i圆柱=（2～4）×（3～5）×（2～3）＝12～16
实际总传动比 i＝n额定/n1 ＝960/25＝38.4
取带传动比 i1=2.9,
2、3轴传动比 i2=3.4 i3=3.9
3、计算各轴的运动参数和动力参数
1).各轴转速
nw=25 r/min
n1= nw /i0=960/2.9=331r/min
n2=n1/i1=331/3.4=97.36r/min
n3=n2/i2=97.36/3.9=24.96r/min （25－24.96）/25＝0.0016<0.05

2).各轴功率
P1 =PD•η带=4.76x0.96=4.57kw
P2 =P1•η圆锥=4.57x0.94=4.30kw
P3 =P2•η圆柱=4.30x0.97=4.17kw
3).各轴转矩

Td=9550PD/nw=9550x4.76/960=47352N•mm
T1 =Td•i1•η带=47352x2.9x0.96=131828 N•mm
T2 =T1•i2•η圆锥=131828x3.4x0.94=421322 N•mm
T3 =T2•i3•η圆柱=421322x3.9x0.97=1593865N•mm
4).列出各轴的运动参数和动力参数

干粉压片机机械传动系统设计与分析
功率P(kw) 转矩T(N•m) 转速n
(rpm) 传动比i 效率η
输入输出输入输出
电机 4.76 47352 960 2.9 0.96
Ⅰ 4.76 4.57 47352 131828 331 3.4 0.94
Ⅱ 4.57 4.30 131828 421322 97.36 3.9 0.97
Ⅲ 4.30 4.17 421322 1593865 25

六传动零件的设计计算