机械原理课程设计
说明书
设计题目 压片成形机
汽车工程系汽车工程（中美）专业 汽车工程
班号 0621081班
设计者
指导教师
20##年7月2日
目 录
1.设计题目………………………………………………………3
2.设计要求………………………………………………………3
3.运动方案评估…………………………………………………3
4.设计内容………………………………………………………6
5.设计步骤………………………………………………………8
6.附录……………………………………………………………11
机械原理课程设计
——压片成形机
一、.设计题目
1.压片成形机介绍
设计自动压片成形机，将具有一定湿度的粉状原料（如陶瓷干粉、药粉）定量送入压形位置，经圧制成形后脱离位置。机器的整个工作过程（送料、压形、脱离）均自动完成。该机器可以压制陶瓷圆形片坯、药剂（片）等。
2.压片成形机的工艺动作
（1） 干粉料均匀筛入圆筒形型腔。
（2） 下冲头下沉3mm，预防上冲头进入型腔是粉料扑出。
（3） 上、下冲头同时加压，并保持一段时间。
（4） 上冲头退出，下冲头随后顶出压好的片坯。
（5） 料筛推出片坯。
3.压片成形机设计数据
电动机转速/（r/min）：1450； 生产率/(片/min)：10；
冲头压力/N：150 000； 机器运转不均匀系数/δ：0.10；
二、设计要求
1. 上冲头完成往复直移运动（铅垂上下），下移至终点后有短时间的停歇，起保压作用，保压时间为0.4s左右。因冲头上升后要留有料筛进入的空间，故冲头行程为100mm。因冲头压力较大，因而加压机构应有增力能力。
2. 下冲头先下沉3mm，然后上升8mm，加压后停歇保压，继而上升16mm，将成形片坯顶到与台面平齐后停歇，待料筛将片坯推离冲头后，再下移21mm，到待料位置。
3. 料筛在模具型腔上方往复振动筛料，然后向左退回。待坯料成型并被推出型腔后，料筛在台面上右移约45~50mm，推卸片坯。
三.运动方案评估
上冲头设计方案
方案1
说明：杆1带动杆2运动，杆2使滑块往复运动，同时带动杆3运动，从而达到所要求的上冲头的运动。此方案可以满足保压要求，但是上冲头机构制作工艺复杂，磨损较大，且需要加润滑油，工作过程中污损比较严重。
方案2
说明：凸轮旋转带动滚子运动，使杆1与杆2运动，使上冲头上下往复运动，完全能达到保压要求。但上冲头行程要求有90~100mm，凸轮机构尺寸将会变得很大很笨重。
压片机的设计
方案3：
说明：此方案使用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串接而成，结构简单、轻盈，能满足保压要求，并能够轻松达到上冲头的行程要求。
综合以上三个方案的优缺点，认为是使用方案三进行设计是比较好的选择。
下冲头与料筛设计方案
四、设计内容
1. 选择方案
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±2°范围内滑块的位移量≤0.4mm。此方案中，料筛采用凸轮机构，可使其达到往复振动的运动效果；下冲头也采用凸轮机构，可达到保压效果，且此方案的稳定性较好，故选用此方案。
若选用连杆机构，必须确定各构件的长度；选用凸轮机构，必须确定凸轮的理论轮廓线和实际轮廓线。
1. 绘制加压机构的机构运动简图
五、设计步骤
5-1.上冲头机构设计：
1. 设定摇杆长度
选取λ=1.5 代入公式 ：r≤
得r≤394㎜
∴选取r=390㎜;
∴L =r×λ
=390×1.5=585㎜;
2. 确定摇杆摆角根据右图，可知行程的计算公式为
h=L-[r×cosα+
-r]
此时h=100㎜
算的摆角为32°与测量出的图中摆角大小相等
∵题设要求摆角小于60°
∴满足要求。
3. 通过图解法求出曲柄摇杆机构中曲柄与连杆的长度
如图所示，AB为曲柄，BC为连杆，DC为摇杆；
DC0是摇杆在摆角最大时的位置；
DC12是摇杆与铅垂方向夹角为2°的位置；
DC3是摇杆铅垂时的位置；
由题意: ∵AC2 = AB+ BC AC0 = BC-AB
∴AB=97㎜ BC=171㎜
测量出∠B1AB1'=80°，为保压角
4. 检验曲柄存在条件
CD=390mm，AB=97mm, BC=171mm, AD(机架)=462mm
满足杆长之和定理，即AD+AB
综上所述 上冲头机构的尺寸设计如下：
曲柄 97㎜ 曲柄连杆 171㎜
摇杆390㎜ 滑块连杆L 585 ㎜
5-2.凸轮的设计：
1.凸轮基圆的确定
由运动循环图最大斜率 40.1
因为此设计中的凸轮均为对心凸轮，则基圆半径公式为：
为了使机构能顺利工作，规定了压力角的许用值[α]，在使α≤[α]的前提下，选取尽你可能小的基圆半径。根据工程实践的经验，推荐推程时许用压力角取以下数值：
移动从动件，[α]=30°～38° 摆动从动件，[α]= 40°～45
下冲头凸轮机构为移动从动件 α=40°
基圆半径rb=26.8mm.
2.凸轮轮廓的确定
将凸轮基圆以每份10°平均分割，根据下冲头循环图，确定每一段的升程与回程曲线。特别指出，期中160°~240°为保压段，此段保持1.33秒的休止。
3.滚子半径的确定
在330°这两点曲率半径相对较小的地方画尽量小的圆来确定其最小半径ρmin=1.15mm.ρ＜0.8ρmin.所以，此处取滚子半径ρ=9.2mm.
六．心得与体会
在一周多的实习设计过程中，我发现了许多的问题，，在设计的过程中有许多我们平时都不太重视的东西，也有很多的难题，再这一周多里我们每个人都是互相询问和帮助，这给了我很大的动力，有的不懂我们就会再一起讨论问题，设计完了我们就会回到宿舍去画图。设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。
这次的机械设计我学到了很多以前在书本没有学到的东西，知识有了较大的提升，特别是对干粉压片机的结构原理与设计分析更加清楚深刻。真用铅笔来做图真的很困难，怪不得大家都喜欢CAD。在这次课程设计中，充分利用了所学的机械原理知识，根据设计要求和设计分析，选用`组合成机械系统运动方案，从而设计出结构简单，制造方便，性能优良，工作可靠的机械系统。
这次课程设计让我充分体会到设计需要大胆创新这一层面。创新也是一个国家、一个社会、一个企业必不可少的，设计中的创新需要高度和丰富的创造性思维，没有创造性的构思，就没有产品的创新，产品也就不具有市场竞争性。在设计过程中，虽然我们的创新是简显的，但这也锻炼了我们的能力，更指明了我们努力的方向。
整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。
第二篇：机械原理课程设计
工程技术学院
课程设计
题 目： 压水井
专 业： 机械设计制造及自动化
年 级： 08级
学 号：
姓 名：
指导教师：
日 期：
目录
1、 目录……………………………………………………………………………… 2
2、 压水井简介………………………………………………………………………3
1）、机械的功能简介
2）、设计的任务
3、绘制主要的执行工作的部件……………………………………………………4
4、设计执行的机构……………………………………………%…………………5
1）、机构的机构简图
2）、机构的运动分析
3）、对比各机构的运动特点
4）、选择出最适合的设计方案
5、设计总结…………………………………………………………………………9
6、参考文献…………………………………………………………………………10
一、压水井简介
1、压水井
压水井是一种将地下水引到地面上的一种工具,它是铸铁造，底部是一个水泥式的垒块，井头是出水口，后粗前细，尾部是和井心连在一起的压手柄，约有二三十公分长，经常使用，使其变得较为明亮，井心中是块引水皮，靠的就是这块引水皮和井心的作用力将地下水压引上来。
2、 压水井的工作原理
我们用的压水井，上面有一个活塞，下面有一个阀门，这个活塞和阀门都是一个单向阀，使空气往上走而不往下走，活塞往上走时，阀门开启，可以将下面管子里的空气抽到上面空腔来，活塞往下走时，阀门关闭，空气从活塞边上冒出来，如此循环将下面管子里抽成真空，水就在大气压的作用下，被抽上来了，但有时密封不好，活塞往上走时外面的空气会漏进去，活塞往下走时，空腔的空气也可能从阀门出漏进下面的管子里，这样就很难将管子抽空，由于水有一定的密封作用，加上后密封效果提高，很快就能抽上水来，引水的作用就是密封。
3、设计的任务
原始压水井是由连杆和滑块组成的简单的运动机构，它的的主要缺点：
(1) 整个机构原动件比较长，摇杆需要的运动空间大整个机构的占地面积比较大；
(2) 整个机构的工作效率低；
(3) 连杆之间的晃动比较大，扭矩大，力的损耗大，机杆容易损坏。
4、设计要求：尽量改进原始的压水井，是整个井占地面积小，省力，工作效率大大的提高。
二、压水井主要的执行部件
压水井能压水的部件主要就是一个活塞滑块的上下运动使压水缸内的气压降低，打起压力把水从井底压到地表，所以整个压水井主要的执行的部件是气压缸，因此现在需要做改进的机构就是连杆和原动件。
四、设计执行机构
1、 各个方案的机构简图
（1） 原始的压水井机构
（2）凸轮机构的压水井
（2） 齿轮连杆机构所组成的压水井
压水井的方案运动分析
表1
|
方案 |
构件数数目 |
运动副数目 |
高副数目 |
机构的自由度 |
|
1 |
3 |
3 |
0 |
1 |
|
2 |
4 |
5 |
1 |
1 |
|
3 |
4 |
5 |
1 |
1 |
2、对比各方案的特点选择出最适合的设计方案
（1）从实现功能的质量考虑，机构应尽可能工作构件在工作行程有较平稳的运动能使主要工作部件能有稳定的功过环境，在原始机构的基础上提升机构的工作效率，在保证工作效率的同时还要使整个机构充分利用空间减小整体的体积已达到节约空间和材料的目的，从而降低整个机构的成本，从而达到最高的效益。
（2）从结构的合理性、经济性考虑，机构应简洁，构件数目和运动副数目越少造价越低。对于运动副型式来说，低副能传递较大的力，且制造简单，而高副可以精确实现给定运动规律，但加工困难，易磨损，不能传递较大的力。
（3）表1为从构件数目、运动副数目、高副数目、自由度数目，先从这几个方面对几种设计方案进行评价的情况。从表中的数据来看方案1中的压水井都是由连杆和滑块组成的在机构的运动当中连杆的晃动很大，这影响了力矩的传递，而且整个运动机构中只有转动副和滑动副两种简单的连接运动机构，这就导致在整个机构的运动过程中增大了功率损失，机构的工作效率大大降低，所以方案一不符合设计要求；
再看其余的2钟设计方案，两个方案都是由4个构件组成的机构，而且都含有一个高副， 两方案的共同特点都是使连杆的运动范围减小，力矩在杆上的传动损耗降低，活塞的往复运动更稳定，而且从外观的结构看与方案1相比整个机构的总体体积又说减小，这就节约了空间。
再对方案2和3进行比较，方案2采用的是凸轮机构，通过转动中心不规则的圆转动而是连杆带动活塞上下做往复运动，这就满足设计时的运动和功率要求，但是由于凸轮的制造困难，要是凸轮有良好的传动系数就要求凸轮的制造精度搞这就大大的提高了整个机构的生产成本，所以方案2也不选择；
最后就剩下方案3，方案3采用的是齿轮传动，齿轮能够传递任意两轴间的运动，传动平稳、可靠、效率高，使用寿命长，结构紧凑，传动速率和范围广，切齿轮有专门制造，在运用齿轮时还可实现变速，已达到减速或者降低原动件所需要施加的力，方案3采用的是降低转速已达到省力的目的，是整个机构的可操作性更好，所以选择方案3为最佳方案。
五、设计总结
在设计方案的过程中，我们发现此机构的执行元件较少，这样提高了机械传动的效因此执行元件的传动，是生产成本降低，虽然压水井在很多地方都不是很实用但是在经过合理的改变后也能很好的运用。
六、参考文献
机械原理……………………………………………西北工业大学
机械原理课程设计指导书…………………………裘建新
七、设计体会
在设计整个过程后，我们有许多特别的感触与体会。
首先，一个作品的设计制作一定要完整的走完整个想法－方案－设计－制作－装配调试－总结－改进的过程。在最初的设计制作当中，要完成设计的基本功能，达到基本的功用，然后总结经验、发现问题与解决问题，作出改进，在第二代设计产品中完善，能够较好地达到设计的要求。欲速而不达，一个设计的工业化生产，绝对是数次设计－加工－改进的结果。
第二，在设计中，要充分地考虑到加工工艺的问题。不仅是能不能加工的问题，还要有容易不容易加工的问题。设计人员在保证设计要求的前提下，要尽可能地简化工艺，简化制作。比如在尺寸标注中，不同基准的选取，会造成不同的画线方法及加工方法，会增加加工的时间及成本。不同的精度要求，会指数式的增减加工成本，在非配合面及非重要的尺寸，要选择低精度等级。机械设计中一定要有基准面，参考基准进行画线、加工，而有的型钢等现有钢材不能够提供基准，要对现有的材料及工艺有所了解。等等。
第三，在加工过程中，可以学到许多知识，不仅对所学理论知识的提高，更是对动手能力、实际操作能力的锻炼。如果不实际操作，只是站在旁边观看，即使有时问一些问题，也不会有深的体会与感触，更不会出现茅塞顿开的感悟，机械专业的知识链是断开的，知识体系是不完备的，是不能够成为一名合格的机械专业毕业生的。
第四，在整个过程中，设计与工艺应该是平分秋色，不能够重设计而轻工艺，因为工艺是一门大学问，是设计理论与现实实践沟通的桥梁，再好的设计、再高深的设计理论，如果不能够转化为工业生产，不能够为人类提供帮助，就没有达到机械最初的目的；也不能够重工艺而轻设计，没有设计理论的支持，工艺只能是人类加工经验的盲目总结，现在的社会已经不能只靠经验来完成机械产品了。