机械原理课程设计报告设计项目：粉末成型机（压片机）学院：机电学院专业：机械设计制造及其自动化成员：李敏杰周旭代斌徐凯指导老师：曾小慧目录一、摘要┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 3二、设计题目及任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 42.1 设计题目┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄42.2 设计背景┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄42.3 设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4三、运动方案┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 53.1 整体运动方案┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 53.2 动力输入部分┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 63.3 间歇送料部分┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 7四、运动循环图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9五、机构尺寸设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄245.1 槽轮间歇机构的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 105.2 凸轮尺寸的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 125.3 送料机构飞轮的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 17六、运动分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄366.1 双曲柄连杆机构运动分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄366.2 凸轮机构相关运动参数分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄45六、附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18七、参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄23一、摘要1.1设计题目：粉末成型机（压片机）1.2摘要：我们设计的粉末成型机主要针对粉末挤压成型、柔软物质加压定型。
机械的工作基本过程为：交流异步电动机提供动力，经过减速器、皮带轮两次减速后达到需求速度，皮带轮带动沟槽凸轮转动，连杆与凸轮通过滚子连接，形成往复运动，带动下冲头形成冲压动作；同时通过齿轮轴、直齿锥齿轮将皮带轮动力传递到槽轮机构，保证进、退料飞轮实现间歇运动。
下冲头与上冲头通过二对齿轮和齿条连接，形成对称机构，使上冲头和下冲头实现上冲运动和下冲运动结合的对冲加压，这种压片机上下冲头同时均等均匀施压，使颗粒中的空气有充裕的时间逸出模孔，提供了片剂密度的均匀性，减少了裂片现象。
1.3关键词：粉末成型沟槽凸轮机构槽轮间歇机构齿轮齿条机构二、设计项目及任务2.1设计题目：片模成型机（压片机）的改良设计2.2设计背景:压片机是将颗粒或者粉末状物料置于模孔内进行冲压的机器。
针对国内制药厂家众多、片剂品种繁多、生产规模小等特点，我们设计对称机构使上下冲模同时均匀冲压，使颗粒中的空气有充裕的时间逸出，提高片剂密度的均匀性，减少裂片现象。
随着市场需求的发展，压片机的适用范围越来越广，不再单纯的局限于中、西药片剂，更广泛的用于压制日常生活用品、保健食品、兽药片剂、化工片剂：诸如樟脑丸卫生球、洗涤块、农药片剂、压缩饼干等。
因此此类压片机市场前景宽广。
2.3设计任务：2.3.1、按各执行件的工艺动作要求拟定运动循环图2.3.2、进行执行机构即压制机构、脱模机构、送粉机构的选型2.3.3、机械运动方案的评价和确定，并进行执行机构运动学尺寸计算和必要的运动分析2.3.4、按选定的电机和执行机构的参数拟定机械传动方案，并进行传动机构尺寸计算2.3.5、画出机械运动方案简图2.3.6、编写设计报告书三、运动方案3.1整体运动方案3.1.1整体运动简图3.1.2机器工作原理1.减速器与电机相连，进行第一次减速，然后皮带轮与凸轮相连，进行二次减速，最终得到所需要的转速。
2.利用连杆将凸轮与下冲模相连接，通过设计凸轮的轮廓，以完成下冲模的间歇运动，下冲模与齿条相固连，运用轮系(两个半径相同的齿轮)传递动力，使上、下冲模的运动状况一样。
3.运用一对锥齿轮改变运动方向，一个锥齿轮固连在主轴上，另一个锥齿轮与槽轮主动拨盘相固连，从动槽轮与送料转盘相固连，从而使送料机构间歇运动。
4.主轴同时与凸轮和锥齿轮相固连，以保证送料机构和冲压机构的运动精确配合。
当凸轮处于“近休止”端时，上下冲模处于静止状态，槽轮运动，送入粉末原料。
凸轮继续运动，靠近“远休止”端，上下冲模相靠近，完成冲压过程。
凸轮处于“远休止”端，达到短时保压要求。
凸轮继续运动，靠近“近休止”端，循环往复，如图所示：3.2动力输入部分如上图所示，1、2为标准直齿轮，3、4为齿条，5、6为皮带轮，7、8为锥齿轮。
齿轮1和齿轮2为完全相同的齿轮，相互啮合，传动比等于1；齿轮1和齿条3配合，齿轮2和齿条4配合，形成对称机构；皮带轮5接受电机动力后通过皮带传动皮带轮6；直齿锥齿轮7和直齿锥齿轮8完全相同，直齿锥齿轮分度圆锥角为δ=45°直齿轮1、2模数m=2，压力角a=20°，齿顶高系数ha*=1.0齿条3、4模数m=2，压力角a=20°，齿顶高系数ha*=1.0齿数z 分度圆直径d齿顶高ha齿顶圆直径da基圆直径db法面齿距pa法面齿厚Snz1、z2 38 76 2 80 71.4 2ππz3、z4 40 ————2ππ其中齿轮z1、z2通过键槽和齿轮轴固定，齿轮轴两端装配轴承固定在机架上，保证两齿轮轴平行，无摆动现象；齿条装配在固定在机架上的燕尾型导轨里，保证齿条绝对在竖直方向运动直齿锥齿轮7、8模数m=4，压力角a=20°，齿顶高系数ha*=1.0齿数z 分度圆直径d 齿顶高ha分锥角δ锥距R分度圆齿厚s齿宽Bz7、z8 18 72 4 45°50.9 2π17皮带轮小轮半径r1=50mm，大轮半径r2=150mm，减速比n=3：1.动力源选用交流异步电动机，转速n=1500r/min，通过减速比为25：1的减速器。
经过二次减速过程后速度为20r/min，将动力提供给凸轮和槽轮拨杆。
3.3间歇送料部分送料部分要求为间歇机构，能将粉料送入冲压模中，间歇时间足够冲模冲压，冲压结束后能及时将粉料退出机构。
方案一、棘轮机构棘轮机构具有结构简单，制造方便，运动可靠，棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大的方位内调节的优点。
但是棘轮机构工作时，有较大的冲击和噪音，而且运动精度较差。
方案二、不完全齿轮曲柄摇杆机构不完全齿轮机构结构简单、制造容易、工作可靠，从动轮运动时间和静止时间可在较大范围内变化。
但是从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速，轻载场合方案三、槽轮机构槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高，但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮数的减少而加剧，故不宜用于高速，多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动。
方案确定：选择方案三（槽轮机构）送料机构转速慢，载荷较大，棘轮机构难于保证精度，不完全齿轮用于轻载场合，综合比较，槽轮机构最合适。
四、运动循环图我们设计的循环机构体主要包括沟槽凸轮、齿轮齿条对称机构、槽轮间歇机构。
沟槽凸轮机构为实现冲头往复运动，凸轮运动推程运动部分为上冲头下移和加压阶段、凸轮远休止端部分为保压阶段、凸轮回程运动部分为上冲头提升阶段；槽轮间歇机构实现送料筛送料和停止，槽轮转动运动为送料筛送料阶段、槽轮停止为送料筛停止阶段。
运动循环图如下：五、机构尺寸设计5.1、槽轮间歇机构的设计设计一个六转位工作台的槽轮机构，其中心距为L=100mm，六孔转位工作台与槽轮机构固连，槽轮的尺寸设计如下：(1)拨动杆转动半径R和槽轮半径SR=Lsinπ/Z=100sinπ/6=50S=Lsinπ/Z=100sinπ/6=86.602(2)槽轮深度h槽轮的深度h应满足拨杆处于垂直位置时柱销不能碰槽底，根据拨杆转到垂直位置时的几何关系得到：h≥(S+R-L)+r+a=L(sinπ/z+cosπ/z-1)+r+a式中：r——拨动杆圆销半径，一般取r≈R/6;A——槽轮槽底与拨销所成的间隙，一般取a=3~5;h=86.602+50-100+50/6+5=49,935≈50（3）所止弧半径A所止弧半径A的确定，应使得槽轮槽端的最小宽度b=3~5mm左右，即A=R-r-（3~5），A=50-50/6-5=36.667 （4)y一般取槽轮厚度B=10~20mm,在这里取B=20mm.槽轮机构的运动系数及运动特性(1) 槽轮机构的运动系数kk=td/ttd——槽轮2的运动时间；t——主动拨盘运动一周的总时间；k=td/t=2α1/2π=(π-2ψ2)/2π=(π-(2π/z))/2π=1/2-1/6=1/3(2) 槽轮机构的运动特性设拨盘和槽轮的位置分别用α和ψ来表示，并规定α和ψ在进入区为负，在远销离开区为正。
设圆销至槽轮回转中心的距离为r x，如图所示位置时，有：Rsinα=rxsinψRcosα+r x cosψ=L消去rx，并令R/L=λ,去倒数可得到：ω2/ω1=λ(cosα-λ)/(1-2λcosα+λ^2)α2/ω1=λ(λ^2-1)sinα/(1-2λcosα+λ^2)^2由上式知：当拨盘的角速度ω1一定时，槽轮的角速度和角加速度的变化取决于槽轮的槽数z。
由图可知，当圆销开始进入和推出径向槽时，由于角加速度有突变，故存在柔性冲击。
当z=6时，角速度突变比较缓和，柔性冲击较小。
5.2、凸轮尺寸的设计1、凸轮结构类型选择；从动杆与凸轮轴垂直，故使用径向凸轮。
从动杆以常理使用滚子从动杆，从后面凸轮轮廓得到的最好曲率半径为80mm，滚子半径r T选用半径为15mm，从动杆与凸轮接触方式由于传递力较大，且回程有一定的阻力，采用几何封闭的槽形凸轮。
2、从动杆运动规律；（1）由于压膜采用镜像式，则下冲模升程只需60mm。
（2）根据各种运动规律的适应场合，本次选择中低速重载即余弦加速度运动规律。
3、凸轮基本尺寸的确定；下图为各种基圆半径下的凸轮的轮廓线：r0变化范围（20mm-100mm）考虑到使运动尽量稳定，选用r0=80mm的基圆。
4、具体过程；（1）初步设计：凸轮的基圆为80mm，滚子半径15mm，h=60mm。
对心摆动滚子推杆盘形几何封闭凸轮机构的理论廓线坐标可表示为：（2）X=（r0+s）sinδ y=（r0+s）cosδ推程：s1=h*(1-cos(pi.*x./X))./2 δ[0,5π/9]远休止：s2=h δ[5π/9，8π/9]回程：s3=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y))./2 δ[8π/9，11π/9]近休止：s4=0 δ[11π/9,2π]压力角：v=pi*h*2*pi/3.*sin(pi.*x./X)./(2*X)α=arctan(abs(v/(r0+s)))（3）工作廓线方程：X’=x-rocosθ y’=y-rosinθ其中sinθ=（dx/dδ）/[(dx/dδ)^2+(dy/dδ)^2]^(1/2)cosθ=-（dy/dδ）/[(dx/dδ)^2+(dy/dδ)^2]^(1/2)（4）凸轮轮廓设计（Matlab设计）根据凸轮实际轮廓线方程，编制绘制凸轮轮廓曲线的程序见附录，轮廓形状见如图：（5）压力角验算α=arctan(abs(v/(r0+s))) ds/dδ＝ｖ／ｗ程序见附录，图像如下：最大压力角为41 º<[α]，满足设计要求。