机械原理课程设计压力机打印PPT教案

1、会计学1机械原理课程设计压力机打印机械原理课程设计压力机打印2.2.粉末冶金自动压力成型机粉末冶金自动压力成型机一、题目简介一、题目简介 该自动压力成形机用于实现对粉末冶金减摩材料该自动压力成形机用于实现对粉末冶金减摩材料( (铁粉或铜粉铁粉或铜粉+ +石石墨粉墨粉+ +铅粉铅粉+ +二硫化钼粉二硫化钼粉) )进行压力加工而达到成型，将粉状原料定进行压力加工而达到成型，将粉状原料定量送入压形位置，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程量送入压形位置，经压制成形后脱离该位置。机器的整个工作过程（送料、压形、脱离）均自动完成。（送料、压形、脱离）均自动完成。 粉末冶金减摩材料由基体金属（铜、铁

2、或其他合金）、润滑粉末冶金减摩材料由基体金属（铜、铁或其他合金）、润滑组元（铅、石墨、二硫化钼等）等粉料组成，通过对该粉料压制组元（铅、石墨、二硫化钼等）等粉料组成，通过对该粉料压制成型和烧结成为多孔隙材料，通过在材料孔隙中浸润滑油或在材成型和烧结成为多孔隙材料，通过在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得。材料表面间的摩擦系数小料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得。材料表面间的摩擦系数小，在有限润滑条件下，即为含油轴承材料，使用寿命长、可靠性，在有限润滑条件下，即为含油轴承材料，使用寿命长、可靠性高；在干摩擦条件下，依靠自身或表层含有的润滑剂，即具有自高；在干摩擦条件下，依靠自

3、身或表层含有的润滑剂，即具有自润滑效果。广泛用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。润滑效果。广泛用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。 要求所设计的机构传动性能好、结构紧凑、便于制造、使用维要求所设计的机构传动性能好、结构紧凑、便于制造、使用维护方便。护方便。第1页/共26页二、工作原理、已知条件及设计要求二、工作原理、已知条件及设计要求FgSg凹模凸模顶料杆托料板物料顶料工位上料工位空位冲压工位1设计技术指标：设计技术指标： 公称工作压力：公称工作压力： Fg=Fg= KNKN， 工作行程：工作行程： S Sg g= = mmmm生产率：生产率： 80 80 件件/ /分钟，分钟， 顶料杆行

4、程：顶料杆行程： h=h= mmmm第2页/共26页2.设计内容和要求设计内容和要求选择压力机机构和顶料机构的类型，拟定传动方案，进行机械运选择压力机机构和顶料机构的类型，拟定传动方案，进行机械运 动方案的比较动方案的比较 、优化；、优化；根据工艺动作拟定运动循环图；根据工艺动作拟定运动循环图；对压力机构和顶料机构等进行尺度综合（图解法）；对压力机构和顶料机构等进行尺度综合（图解法）；进行机构的运动分析、力分析（图解法或解析法）；进行机构的运动分析、力分析（图解法或解析法）；绘制机械运动方案简图；绘制机械运动方案简图； 确定机器的驱动功率，选择合适的电动机，确定飞轮的转动惯量确定机器的驱动功率

5、，选择合适的电动机，确定飞轮的转动惯量和尺寸；和尺寸；编写课程设计计算说明书。编写课程设计计算说明书。第3页/共26页2.根据生产条件和粉末冶金的特性，宜采用较大压力压制。上冲根据生产条件和粉末冶金的特性，宜采用较大压力压制。上冲头的机构为主加压机构。由于主加压机构所加压力较大，用摩擦头的机构为主加压机构。由于主加压机构所加压力较大，用摩擦传动原理不甚合适；用液压传动原理，因顾及系统漏油会污染产传动原理不甚合适；用液压传动原理，因顾及系统漏油会污染产品，也不宜采用；故宜采用电动机作为动力源，选择刚体推压传品，也不宜采用；故宜采用电动机作为动力源，选择刚体推压传动原理。动原理。三、设计方案提示：

6、三、设计方案提示：1 1由以上工艺动作分解过程可知，该机械共需由以上工艺动作分解过程可知，该机械共需2 2个执行构件，即：个执行构件，即：上冲头、下顶料（也可采用上顶料）。设计时，需拟订运动循环图上冲头、下顶料（也可采用上顶料）。设计时，需拟订运动循环图，各执行构件的起讫位置可视具体情况重叠安排，以增长执行构件，各执行构件的起讫位置可视具体情况重叠安排，以增长执行构件的动作时间，减少加速度，但要保证不发生碰撞。的动作时间，减少加速度，但要保证不发生碰撞。3.3.由于压力成型机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式由于压力成型机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主加压机构

7、。它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块增力冲压机构作为主加压机构。它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联而成。为了实现急回运动节省辅助工作时间，曲柄摇杆机构串联而成。为了实现急回运动节省辅助工作时间，曲柄摇杆机构的行程速比系数机构的行程速比系数K=1.4K=1.4，为了，为了“增力增力”，两机构的极限位置，两机构的极限位置宜重合或接近。宜重合或接近。第4页/共26页ADCEBF F向向粉末冶金自动压力成型机粉末冶金自动压力成型机电动机电动机带带传传动动xxxxxxxx槽轮机构槽轮机构凸凸轮轮机机构构回转工作台回转工作台链链传传动动x飞轮飞轮肘杆机构肘杆机构CDEAAFx飞轮飞轮第5页/共26页ADCEB

8、F F向向粉末冶金自动压力成型机粉末冶金自动压力成型机电动机电动机带传动带传动xxxxxx槽轮机构槽轮机构凸凸轮轮机机构构回转工作台回转工作台肘杆机构肘杆机构CDEAAFxxx飞飞轮轮xx第6页/共26页先设计摇杆滑块机构，为了保压，要求摇杆在铅垂位置的先设计摇杆滑块机构，为了保压，要求摇杆在铅垂位置的2 2范围内滑块的位移量范围内滑块的位移量 0.4mm0.4mm。据此可得摇杆长度。据此可得摇杆长度 2sin2cos14 . 022CDl式中：式中： CDllCE摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取l l2 2。 mmlmmlCDCD4382:32

9、81时：时：mmlCD3001 时，取：如4.4.为了保压，要求冲头在极限位置完全停歇是较困难的。实际上为了保压，要求冲头在极限位置完全停歇是较困难的。实际上，只要冲头在离极限位置，只要冲头在离极限位置0.4mm0.4mm范围内的运动时间约为整周时间范围内的运动时间约为整周时间的的1/101/10即可。即可。 第7页/共26页 先由曲柄滑块机构实现运动大小变换功能，再采用摆杆滑块机构将水平轴运动变换为铅垂方向的移动并实现运动大小变换功能。特点：经过两次运动大小变换，具有较大的力。缺点：系统刚度较差。第8页/共26页 采用四杆采用四杆机构与曲柄滑机构与曲柄滑块机构的串联块机构的串联组合，将两机组

10、合，将两机构于极限位置构于极限位置时串联，则该时串联，则该位置时滑块位置时滑块F F的速度为零，的速度为零，即滑块实现了即滑块实现了近似的停歇。近似的停歇。 肘杆式增力冲压机构肘杆式增力冲压机构第9页/共26页B1HC1DC2E2C4E3C3CEAB2根据根据2 2可确定摇杆的一极限可确定摇杆的一极限位置位置C C1 1D D，根据上冲头的行程长，根据上冲头的行程长度度H H （H H一般不小于压料或顶料一般不小于压料或顶料行程的行程的2 2倍），即可确定摇杆的倍），即可确定摇杆的另一极限位置另一极限位置C C2 2D D，摇杆的摆角，摇杆的摆角454560为宜。为宜。B第10页/共26页B1

11、HC1DC2E2C4E3C3CEAB2 采用曲柄摇杆机构采用曲柄摇杆机构ABCDABCD与摇杆滑块机构的串与摇杆滑块机构的串联组合，根据串联组合方式联组合，根据串联组合方式的特点，若将两机构均处于的特点，若将两机构均处于极限位置时串联起来，如图极限位置时串联起来，如图所示，则在该位置时，曲柄所示，则在该位置时，曲柄摇杆机构摇杆机构ABCDABCD的从动杆的从动杆CDCD（即摇杆滑块机构（即摇杆滑块机构DCEDCE的主动杆）和摇杆滑块机构的主动杆）和摇杆滑块机构的从动件滑块的从动件滑块E E都处在速度都处在速度为零的位置，而在该位置前为零的位置，而在该位置前后，两者的速度都比较小，后，两者的速度

12、都比较小，因而滑块的速度在较长时间因而滑块的速度在较长时间内可近似看作为零，即滑块内可近似看作为零，即滑块实现了近似停歇功能，实现实现了近似停歇功能，实现了保压功能。了保压功能。根据根据K=1.4,K=1.4,即即 =30=30，作出曲柄摇杆机构，作出曲柄摇杆机构B第11页/共26页CEDABE3C3C2E2HFgiMdSg设曲柄设曲柄ABAB角速度角速度 =c,=c,驱动力矩驱动力矩MMd d=c=c，取曲柄取曲柄ABAB为等效构件，根据功率相等有：为等效构件，根据功率相等有：EgidEgideEgidevFMMMvFMMvFMMerer由上式可知：只要通过分析得到由上式可知：只要通过分析得

13、到E E点的速度点的速度v vE E的变化规律就可得到等效阻力矩的变化规律就可得到等效阻力矩MMerer曲线，曲线，进而得到压制阶段的阻抗功进而得到压制阶段的阻抗功WWr r和运动周期的和运动周期的最大盈亏功，求出所需飞轮的转动惯量最大盈亏功，求出所需飞轮的转动惯量E E点的速度点的速度v vE E的变化规律可通过图解法或的变化规律可通过图解法或解析法（参考机械原理教材解析法（参考机械原理教材p45p45基本杆组法基本杆组法及例及例3-93-9）第12页/共26页CEDABE3C3C2E2HFgiMdSgECCECBBCvvvvvvbBvcCvCBveEvECv2b3b4b5b1b1c1e1B

14、v11BCv1Cv11CEv1Evp将速度图按将速度图按- - 方向旋转方向旋转9090pvDEpeCEecDCpcBCcbABpb1111111/第13页/共26页7.7.为减少速度波动，应采用飞轮调速。要求速度波动不均匀系数为减少速度波动，应采用飞轮调速。要求速度波动不均匀系数小于小于0.20.2。计算飞轮转动惯量时，其他构件的转动惯量。计算飞轮转动惯量时，其他构件的转动惯量J JF F近似按飞近似按飞轮转动惯量的轮转动惯量的30%30%考虑。考虑。 6.6.设冲压阶段的压力变化近似地与距离成线性关系（即已知条件设冲压阶段的压力变化近似地与距离成线性关系（即已知条件中中F Fg g与与S

15、Sg g成正比）。将压制阶段所需功率除以一周的时间得平均成正比）。将压制阶段所需功率除以一周的时间得平均功率。考虑到运动副摩擦和其他机构运动所需的功率，实际所需功率。考虑到运动副摩擦和其他机构运动所需的功率，实际所需功率大约可取平均功率的功率大约可取平均功率的1.51.5倍。倍。 5.5.顶料凸轮机构的设计，对凸轮廓线没有特殊的要求，但要避顶料凸轮机构的设计，对凸轮廓线没有特殊的要求，但要避免刚性冲击和柔性冲击，同时要求运动轻巧和尺寸紧凑。免刚性冲击和柔性冲击，同时要求运动轻巧和尺寸紧凑。第14页/共26页工作台压头顶料杆018027090360停 歇回 转冲 程回 程冲 程顶 料回 程下 停

16、 程四、压力成型机工作循环图四、压力成型机工作循环图第15页/共26页五、电机选择、带传动和车轮传动设计五、电机选择、带传动和车轮传动设计1.电机选择：电机选择：机构运动方案总传动比机构运动方案总传动比nnm主凸轮转速电机满载转速总i总传动比的分配总传动比的分配21齿轮系齿轮系带总iiii推荐选取三相异步交流推荐选取三相异步交流Y Y系列电机，数据如下表：系列电机，数据如下表：同步转速同步转速30003000、15001500、10001000、750 r/min 750 r/min ，满载转速见下表；，满载转速见下表；电机转速越低，其体积越大、价格越高。电机转速越低，其体积越大、价格越高。电

17、机转速的选择既要考虑机构的总传动比大小，又要考虑电机的电机转速的选择既要考虑机构的总传动比大小，又要考虑电机的体积大小、价格高低，选择的原则是：在各级传动比合理分配的体积大小、价格高低，选择的原则是：在各级传动比合理分配的前提下，适当选择较高转速的电机。前提下，适当选择较高转速的电机。第16页/共26页功率功率P(KW) 型号型号 满载转速满载转速nm(r/min) 功率功率P(KW) 型号型号 满载转速满载转速nm(r/min) 同步转速：同步转速：1500r/min,50Hz,380V 同步转速；同步转速；1000r/min,50Hz,380V1.1 Y90S-4 1400 1.1 Y90

18、L-6 910 1.5 Y90L-4 1400 1.5 Y100L-6 940 2.2 Y100L1-4 1420 2.2 Y112M-6 940 3 Y100L2-4 14203 Y132S-6 960 4 Y112M-4 1440 4 Y132M1-6 960 5.5Y132S-414405.5Y132M2-69607.5Y132M-414407.5Y160M-697011Y160M-4146011Y160L-6970第17页/共26页2.V带型号及带轮直径选择：带型号及带轮直径选择：推荐使用普通推荐使用普通V V带和窄带和窄V V带带( (三角带三角带) )传动，带轮基准直径传动，带轮基

19、准直径d dd d如下如下表，推荐带传动比表，推荐带传动比i=2i=24 4。Z型型SPZ型型ddmm50，63，71，75，80，90，100，112，125，132，140，150，160，180，200，224，250，280，315，355，400，500A型型SPA型型ddmm75，80，85，90，95，100，106，112，118，125，132，140，150，160，180，200，224，250，280，315，355，400，450，500B型型SPB型型ddmm125，132，140，150，160，170，180，200，212，224，236，250，280，31

20、5，355，400，450，500带传动的作用：降速、吸振、防过载、远距离传动等作用带传动的作用：降速、吸振、防过载、远距离传动等作用第18页/共26页（1 1）单级圆柱齿轮机构设计建议：）单级圆柱齿轮机构设计建议：3.齿轮机构设计齿轮机构设计传动比传动比i=3i=35 5，小齿轮齿数小齿轮齿数17174040 模数、模数、2.52.5、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7 模数模数2.52.5、2.752.75、3 3、3.253.25、3.53.5、3.753.75、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8(2)(2)单级圆锥齿轮机构设计建议：单级圆锥齿轮机构设计建议：传动比传动比i=2

21、i=2 3 3，小圆锥齿轮齿数小圆锥齿轮齿数17173030(3)(3)可用周转轮系获得较大传动比可用周转轮系获得较大传动比第19页/共26页1.1.目录目录2.2.粉末冶金自动压力成型机设计说明粉末冶金自动压力成型机设计说明（1 1）工作原理）工作原理（2 2）原始数据与设计要求）原始数据与设计要求3.3.粉末冶金自动压力成型机机构方案的确定粉末冶金自动压力成型机机构方案的确定（1 1）机构布置方案简图、总传动比及各级传动比分配；）机构布置方案简图、总传动比及各级传动比分配；（2 2）压料机构（建议采用肘杆机构）的设计，即肘杆机构的尺）压料机构（建议采用肘杆机构）的设计，即肘杆机构的尺寸综合

22、及设计说明；寸综合及设计说明；（3 3）顶料机构（建议采用连杆机构或凸轮机构）的设计；）顶料机构（建议采用连杆机构或凸轮机构）的设计；（4 4）转位机构（建议采用槽轮机构或不完全齿轮机构）和定位）转位机构（建议采用槽轮机构或不完全齿轮机构）和定位机构设计；机构设计；4.4.肘杆机构运动分析（使用图解法时必须作出整个运动周期的运肘杆机构运动分析（使用图解法时必须作出整个运动周期的运动线图、使用解析法时需要提供算法和相应程序以及计算结果、运动线图、使用解析法时需要提供算法和相应程序以及计算结果、运动线图）动线图）（1 1）位移分析图）位移分析图（2 2）速度分析图）速度分析图六、粉末冶金自动压力成

23、型机设计计算书内容六、粉末冶金自动压力成型机设计计算书内容第20页/共26页5.5.肘杆机构的等效阻力矩曲线（驱动力矩视为常数）及机器的肘杆机构的等效阻力矩曲线（驱动力矩视为常数）及机器的驱动功率计算驱动功率计算6.6.飞轮的转动惯量计算和尺寸确定飞轮的转动惯量计算和尺寸确定7.7.绘制整个运动机构的运动循环图绘制整个运动机构的运动循环图以肘杆机构的曲柄为定标件，绘制运动循环图，要保证各个运以肘杆机构的曲柄为定标件，绘制运动循环图，要保证各个运动机构的运动协调性，避免产生运动干涉。动机构的运动协调性，避免产生运动干涉。8.8.设计小结：设计小结：9.9.设计图纸：设计图纸：（1 1）粉末冶金自

24、动压力成型机机构方案；）粉末冶金自动压力成型机机构方案；（2 2）肘杆机构运动线图（位移线图、速度线图）或相应计算）肘杆机构运动线图（位移线图、速度线图）或相应计算程序；程序；（3 3）工作台转位机构及定位机构图。）工作台转位机构及定位机构图。10.10.参考文献参考文献第21页/共26页二、二、 设计要求设计要求 （l l）压片成形机一般至少包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构在）压片成形机一般至少包括连杆机构、凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。内的三种机构。 （2 2）画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟定运动循环图）画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟定运动循环图时，执行构件的动作起止位

25、置可根据具体情况重叠安排，但必须时，执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现干涉。满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现干涉。 （3 3）设计凸轮机构，自行确定运动规律，选择基圆半径，校核）设计凸轮机构，自行确定运动规律，选择基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径，计算凸轮廓线。最大压力角与最小曲率半径，计算凸轮廓线。 （4 4）设计计算齿轮机构。）设计计算齿轮机构。 （5 5）对连杆机构进行运动设计。并进行连杆机构的运动分析，）对连杆机构进行运动设计。并进行连杆机构的运动分析，绘出运动线图。如果是采用绘出运动线图。如果是采

26、用 连杆机构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，连杆机构作为下冲压机构，还应进行连杆机构的动态静力分析，计算飞轮转动惯量。计算飞轮转动惯量。 （6 6）编写设计计算说明书。）编写设计计算说明书。 （7 7）学生可进一步完成机器的计算机演示验证、凸轮的数控加）学生可进一步完成机器的计算机演示验证、凸轮的数控加工等。工等。 第22页/共26页三、三、 设计提示设计提示 （1 1）各执行机构应包括：实现上冲头运动的主加压机构、实现下）各执行机构应包括：实现上冲头运动的主加压机构、实现下冲头运动的辅助加压机构。冲头运动的辅助加压机构。 实现料筛运动的上下料机构。各执行机构必须能满足工艺上的

27、运实现料筛运动的上下料机构。各执行机构必须能满足工艺上的运动要求，可以有多种不同型式的机构供选用。如连杆机构。凸轮动要求，可以有多种不同型式的机构供选用。如连杆机构。凸轮机构等。机构等。 （2 2）由于压片成形机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆）由于压片成形机的工作压力较大，行程较短，一般采用肘杆式增力冲压机构作为主体机构。它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机式增力冲压机构作为主体机构。它是由曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成。先设计摇杆滑块机构，为了保压，要求摇杆在铅垂位构串接而成。先设计摇杆滑块机构，为了保压，要求摇杆在铅垂位置的置的2 2范围内滑块的位移量生成的位移量范围内滑块的位移量生

28、成的位移量 0.4mm0.4mm。据此可得。据此可得摇杆长度摇杆长度 式中：式中： 2sin2cos14 . 022CDlCDllCE摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取摇杆滑块机构中连杆与摇杆长度之比，一般取l l2 2。 mmlmmlCDCD4382:3281时：时：mmlCD3001 时，取：如第23页/共26页根据上冲头的行程长度，即可得摇杆的另一极限位置，摇杆的摆根据上冲头的行程长度，即可得摇杆的另一极限位置，摇杆的摆角以小于角以小于6060为宜。设计曲柄摇杆机构时，为了为宜。设计曲柄摇杆机构时，为了“增力增力”，曲柄，曲柄的回转中心可在过摇杆活动铰链、垂直于摇杆铅垂位置的直线上

29、的回转中心可在过摇杆活动铰链、垂直于摇杆铅垂位置的直线上适当选取，以改善机构在冲头下极限位置附近的传力性能。适当选取，以改善机构在冲头下极限位置附近的传力性能。 根据摇杆的三个极限位置（根据摇杆的三个极限位置（ 2 2位置和另一极限位置），设定位置和另一极限位置），设定与之对应的曲柄三个位置，其中两个对应于摇杆的两个极限位置与之对应的曲柄三个位置，其中两个对应于摇杆的两个极限位置，曲柄应在与连杆共线的位置，曲柄另一个位置可根据保压时间，曲柄应在与连杆共线的位置，曲柄另一个位置可根据保压时间来设定，因此可根据两连架杆的三组对应位置来设计此机构。设来设定，因此可根据两连架杆的三组对应位置来设计此机构。设计完成后，应检查曲柄存在条件，若不满足要求，则重新选择曲计完成后，应检查曲柄存在条件，若不满足要求，则重新选择曲柄回转中心。也可以在选择曲柄回转中心以后，根据摇杆两极柄回转中心。也可以在选择曲柄回转中心以后，根据摇杆两极限位置时曲柄和连杆共线的条件，确定连杆