沖壓式蜂窩煤成型機機構(gòu)

1、沖壓式蜂窩煤成型機機構(gòu)機械原理課程設(shè)計題 目 ：沖壓式蜂窩煤成型機機構(gòu)學(xué)校：洛陽理工學(xué)院系不: 機電工程系專業(yè)：運算機輔助設(shè)計與制造班級： Z080314設(shè)計者 ：范迎飛(組長)指導(dǎo)教師 ：張旦聞2009-12-20 星期日課程設(shè)計評語機電工程系運算機輔助設(shè)計與制造專業(yè)課程名稱：機械原理課程設(shè)計設(shè)計題目：沖壓式蜂窩煤成型機改進機構(gòu)設(shè)計小組成員： 范迎飛(Z08031424)蘆小冬(Z08031435)劉振亞(Z08031422)指導(dǎo)教師評語:指導(dǎo)教師：張旦聞年 月 日1、產(chǎn)品簡介42、工作原理43、機器的運動方案的分析與選擇3.1、 設(shè)計差不多要求53.2、 原動機的選擇 53.3、 主傳動運

2、動方案分析63.4、 掃屑機構(gòu)運動方案分析84、機構(gòu)系統(tǒng)的運動尺寸設(shè)計4.1、 傳動機構(gòu)的運動尺寸設(shè)計94.2、 主體機構(gòu)的運動尺寸設(shè)計124.3、 掃煤機構(gòu)的運動尺寸設(shè)計124.4、 工作盤轉(zhuǎn)動機構(gòu)的運動尺寸設(shè)計135、主體機構(gòu)運動線圖 136、機器運動簡圖 147、自我感想 168、參考書目 161、產(chǎn)品簡介機械原理、機械設(shè)計課程是培養(yǎng)學(xué)生具有機械基礎(chǔ)知識及機械創(chuàng)新能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。 在機械類各專業(yè)中教學(xué)打確實是主干課程。在培養(yǎng)合格機械工程設(shè)計人才方面起著極其重要的作用，是學(xué)習(xí)專業(yè)課程和從事機械產(chǎn)品設(shè)計的必備預(yù)備。本設(shè)計題目是蜂窩煤成型機構(gòu)，設(shè)計的最初方法來源于自己以往的親身經(jīng)歷。以往的許

3、多制造煤塊的機構(gòu)存在著許多避之不及的缺陷，即有些機構(gòu)制造出的煤塊不夠敦實，放干后有一些裂紋；有些機構(gòu)造出的煤塊經(jīng)常顯現(xiàn)孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象；有些機構(gòu)在工作是會顯現(xiàn)許多不能及時清理的煤屑，造成工作環(huán)境的相對惡劣，等等。本設(shè)計的產(chǎn)生不僅克服了許多造煤塊機構(gòu)難以克服的缺陷，還在機械傳動的能耗以及電動機選擇上做了優(yōu)化，專門大程度上做到了美化環(huán)境及節(jié)約有限能源。本設(shè)計考慮到各組成機構(gòu)的可行性與合理性，選擇了兩種運動方案：一是機構(gòu)擁有了帶傳動結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、具有過載愛護作用，槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等特性，二是有了齒輪傳動結(jié)構(gòu)緊密，壽命長，效率高等優(yōu)點。本設(shè)計的許多地點牽涉到了機械傳動以及齒輪傳動的知識，進

4、一步驗證和細化了專業(yè)理論知識，是我們對本專業(yè)的進展方向有了更清晰的認(rèn)識。另外，本機構(gòu)安全、有用的思想設(shè)計而出，市場前景寬敞，適用范疇比較廣泛，既能夠用于大中型公司或企業(yè)批量生產(chǎn)，又可用于小型部門的連續(xù)生產(chǎn)，造出的煤塊專門大程度上的得到了市場和寬敞用戶的確信。2、工作原理利用帶沖針6 的沖頭 4 往復(fù)運動，將位于工作盤2 ?？字械幕旌狭蠅簩嵆尚汀_針6 剛性固結(jié)于沖頭，用以穿孔。壓板8 以彈簧 7 與滑塊 1 相連，通過彈簧壓縮時所產(chǎn)生的彈簧力將型煤壓實。為了提升生產(chǎn)率，將機器作成多工位的，把上料、成型、卸煤等工序集中在一臺機器上連續(xù)完成。機器執(zhí)行構(gòu)件的運動圖如圖1-1所示?；瑝K1上裝有沖孔壓

5、實壓頭4和卸煤推桿5,作往復(fù)直線運動（A1）;工作盤2上有五個 ?？?，I為上料工位，田為成型工位，IV為卸料工位，做間歇回轉(zhuǎn)運 動（A2）;上料器3作連續(xù)回轉(zhuǎn)運動（A3）;將型煤運出的傳送帶做 勻速直線運動（A4）;沖頭每次退出工作盤后，掃煤桿在沖頭下面掃 過，作清除煤屑的掃煤運動（A5）。A1的運動參數(shù)取決于生產(chǎn)率，取 口 72r/min o考慮到料煤高 度與型煤高度之比（壓縮比）為 2:1,工作盤高H 2h 150mm 。 為使工作盤轉(zhuǎn)位速度不致太高，取壓頭在工作盤內(nèi)和工作盤外的位 移相等，即沖頭的行程為H1 2h 300mm。A2運動應(yīng)與A1和諧配合，工作盤轉(zhuǎn)位時，壓頭必須在工作 盤外，

6、其運動參數(shù)n2 n172r / min其運動系數(shù)r應(yīng)小于0.5。綜合考慮各運動的關(guān)系，暫取工作盤 轉(zhuǎn)位時的運動系數(shù)r =160/360= 0.444A3的運動參數(shù)參考現(xiàn)有機器取n 3=120r/min。A4運動的傳送帶速度要保證前 一塊煤運走后，后一塊煤才能卸落在傳 送帶上。設(shè)煤塊的間距為2 4）=0.2m,則 傳送帶速度為n 0.2 72 0.2Va 0.24m/s6060阻力曲線見圖1-2, Frmax=5000N。圖1-2 生產(chǎn)阻力曲線A5運動為平面復(fù)雜運動，要保證沖 頭往復(fù)運動一次，掃煤桿在沖頭下往復(fù) 掃過一次，且不與其他構(gòu)件相碰（具體要求見主體機構(gòu)設(shè)計部分）。由 于型煤是利用彈簧壓實

7、，故生產(chǎn)阻力Fr與彈簧壓縮量成正比，生產(chǎn)3、機器的運動方案分析及選擇3、1設(shè)計差不多要求100(mm) 75(mm)生設(shè)計蜂窩煤成型機構(gòu)，型煤尺寸為沖 產(chǎn)率為每分鐘72個；沖壓成型時的生產(chǎn)阻力達到 50000N;為改善蜂窩煤成型機的質(zhì)量，期望在沖壓后有一短暫的保壓時 刻；由于沖頭要產(chǎn)生較大壓力，期望沖壓機構(gòu)具有增力功能，以增 大有效力作用，減小原動機的功率。3、2原動機的選擇原動機做勻速轉(zhuǎn)動，驅(qū)動各執(zhí)行構(gòu)件動作，其中掃煤運動A5可 考慮直截了當(dāng)用滑塊做主運動，以保證運動和諧配合。由于采納集 中驅(qū)動，有電動機到A1原動件的主傳動鏈總傳動比為：n電1440 1-1 20器執(zhí)行構(gòu)件的運動圖0172再

8、考慮到同類機器的參數(shù)，在此選用異聲電的平西區(qū)動,司上n 電 1440r/min3、3主傳動運動方案分析及選擇HEEEJMr % 一 運動分支和將連續(xù)回物用傳動鏈口呼級減強- A /互動變換為往復(fù)直線運動的功能，即可向主運動鏈的功能框圖1-3然后再按照其慳丸網(wǎng)勾件,運動形式和運動手淬的內(nèi)小。確 定所需的功能元，畫臉也4的功能框圖一區(qū)DA7圖1-3傳動鏈的功能框如此取出功能框圖中幾種要緊功能元，然后選擇功能載體，即可得到表1所示：表1型煤及形狀學(xué)矩陣帶傳動機構(gòu)鏈傳動機構(gòu)齒輪傳動機構(gòu)In帶傳動機構(gòu)鏈傳動機構(gòu)齒輪傳動機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)移動從動件凸輪機構(gòu)四桿機構(gòu)槽輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)-帶傳動機構(gòu)齒

9、輪齒條機構(gòu)螺旋機構(gòu)綜合以上分析，結(jié)合要緊的運動類型，我們制定了兩種方案,下面就讓我們對兩種方案作一詳細的分析：方案I:主傳動采納帶傳動和鏈傳動，主題機構(gòu)采納曲柄滑塊 機構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)位機構(gòu)采納梢輪機構(gòu)，傳送裝置采納傳送帶。裝配簡 圖如圖1-4所示，列出了機構(gòu)的要緊構(gòu)件。o411方案n ：主傳動深納其它機構(gòu)，但在動）俳z因此不方案ii全齒輪機構(gòu)7勾盡管能夠采J四機構(gòu)減速，丁癖樹潸塊機構(gòu)較次機構(gòu)簡單、合理,曲柄漫快機構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)位機構(gòu)采納不完L I,各機構(gòu)的裝配簡圖如圖1-5。IC1）、繪制傳動方案簡圖結(jié)合功能框圖的傳動路線，考慮到機構(gòu)和軸線的配置以及一 些其他功能，即可繪出機器的兩種運動方案圖。2）、

10、方案I、方案n的分析比較這兩種方案區(qū)不在于主傳動機構(gòu)和輔助轉(zhuǎn)位機構(gòu)不同。由機 械原理課程設(shè)計指導(dǎo)（張永安主編、高等教育出版社出版）的第一 章的表1-2、表1-3可知，方案I帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，具有 過載愛護作用.鏈傳動傳遞功率較大，然而它們的外廓尺寸大，在振 動沖擊載荷作用下，鏈傳動壽命較短。梢輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，工 作可靠，嚙入嚙出比較平穩(wěn)，有柔性沖擊，但梢輪在工作盤上不大圖1-4 方案I好布置，因此空間較大。方案II采納齒輪傳動，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，效率高，可采納標(biāo) 準(zhǔn)減速器、大齒輪即為曲柄，便于平穩(wěn)，且可起飛輪作用，但制造 成本較高。不完全齒輪機構(gòu)嚙入嚙出時沖擊較大，設(shè)計運算較復(fù)雜,

11、但動停比不受結(jié)構(gòu)限制，尺寸較緊滂，便于砧置。按照以上簡單分 6 1-5 萬案n 析，初步?jīng)Q定采納方案II作為機器的運動方案。3）、掃屑機構(gòu)運動方案分析方案I :沖壓機構(gòu)為偏置曲柄滑塊機構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為不完全齒 輪機構(gòu)、掃屑機構(gòu)為附加滑塊搖桿機構(gòu)。方案n ：沖壓機構(gòu)為對心曲柄滑塊機構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為梢輪機構(gòu)、掃屑機構(gòu)為固定凸輪移動從動件機構(gòu)兩個方案我們能夠用模糊綜合評判方法來進行”估彳戶乃最定方案丑為沖壓式蜂窩煤成型機的掃屑機構(gòu)的運動三案Z4最后Equation Chapter 1主傳動機構(gòu)的卡“前小后大”的反1 Section 14.1、傳動機修JR 黃 0；采納兩沖出W船匕i總，=24H劭比分i1

12、 z1 4Z8方案I因此我:Z6包ZZ4柄）和輔助軍M，Z3 i 總:22, Z1 =1.3063i2=4 x 5,貝ij z向運朗平面相H垂直,mi自2zL Z3知：則電動機主體機構(gòu)的主動件（曲Z3.可構(gòu)的二三動件（不完全齒輪）的軸線相互垂直，因22=110此，配置了回期邸輪傳動 Z9、Z10 ,如圖1-8所示。,n 1=72r/mm圖1-7 一級減速機構(gòu)圖1-8 主傳動機構(gòu)考慮到主體機構(gòu)與輔助機構(gòu)應(yīng)同步，固取Z9 =Z10 =20。傳送皮帶需從工作臺下通過，寸寸受限制，取主動帶輪直徑D=200mm,V4 60則帶輪轉(zhuǎn)速：0.24 60 ”, 23r/mm0.2運動有曲柄軸通過齒輪機構(gòu)傳來，

13、則:i i 4n4 即取z1123z12乙1圖1-6主體機構(gòu)的傳動簡圖圖1-7二級減速機構(gòu)42724.2、 主體機構(gòu)的運動尺寸設(shè)計由于滑塊沒有行程速比系數(shù)要求，為使機構(gòu)受力較好，采納對心的曲柄滑塊機構(gòu)作為主體機構(gòu)，則曲柄長度：Hir 1 150mm 2為了使機構(gòu)力學(xué)性能較好，使滑塊運動速度波動較小，又考慮到機器的整體高度，一樣?。簉 11r l 4 6則兩桿半度46 r 46 150600900 mm考慮到機器的整體高度，取l 800mm,如圖1-9所示為傳動角最小時的機構(gòu)位置簡圖，由此校核最小傳動角，因此：1 rrmin cos - 79.340 50滿足傳力性能要求。4.3、 掃煤機構(gòu)的運

14、動尺寸設(shè)計為了清掃壓頭和推桿下面的煤屑，在此設(shè)計一掃煤機構(gòu)，使壓 頭離開工作臺時，掃煤桿在壓頭下面往復(fù)掃過，又不能與其它構(gòu)件 相碰撞。掃煤桿的長度要保證能在壓頭下面掃過，由總體高度來考 慮，固定凸輪采納斜面形狀，其上下方向的長度應(yīng)大于滑梁的行程 s, 其左右方向的高度應(yīng)能使掃屑刷滿足掃除粉煤的活動范疇。用作圖法對此機構(gòu)進行設(shè)計，如圖1-10： Hmin、Hmax應(yīng)該滿足關(guān) 系式：H max H min 。煤 75mm凸輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)該與主體機構(gòu)的運動周期相配合，由主體機構(gòu)的 Hmax轉(zhuǎn)動比J 2Q1440r/miv v1 T Ifn電 1440加輪“i 2072r/min4.4、工作盤轉(zhuǎn)位機構(gòu)的運

15、動尺寸的設(shè)計在此設(shè)計中，工作盤的轉(zhuǎn)位采納不完全齒輪機構(gòu)傳動。不完全 齒輪的設(shè)計可參閱機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)(由張永安主編、高等 教育出版社出版)的148頁表11。先將工作盤的靜止位置按比例繪 圖 1-10 出，如圖1-11 (見后附圖2)所示。因主體機構(gòu)采納對心的曲柄滑塊機構(gòu)，則曲柄要通過田、IV工位的?？字行?，因此不完全齒輪機構(gòu)的主動齒輪的回轉(zhuǎn)中心。1也應(yīng)在曲柄的軸線上。由于工作盤每次轉(zhuǎn)動 Equation Section (Next)1/5 周，則從動齒輪的齒數(shù)應(yīng)該是Z2的五倍，取Z2=16，則：Z2=16.模數(shù) 選取要保證從動齒輪齒根圓大于工作盤外徑，本題取 m=5。5、主體機構(gòu)運動線圖設(shè)

16、計與分析如圖所示為型煤機主體機構(gòu)的運動簡圖，由封閉矢量圖 o Ao 可得適量方程為：(2.(1) 1i l2 Xo 寫出復(fù)數(shù)形式為 (2.2)出01 Jei2 X。展開后” cos91 l2 cos02xo(2.(3) 11 sin 01 l2 sin 02 0求得：(2.4) xo 11cos 01 12 cos 02將式子(2.2)對時亥蚌:懇求得:I1 %sin(腦儲)(2.5) vo將式子(22.4)cos 62aoI1312 cos斗埋,2求得:2cos 62由以上式子可求出各個位置的速度、加速度及 o的位移的值,按照各個點的速度、加遢度12位挪雁手蟠翊能留法即可作出滑塊 的速度、加

17、速度、位移的線圖，如圖1-12所示。6、機器運動簡圖按照以上設(shè)計分析及有關(guān)的數(shù)值運算，得到圖1-13所示的機器簡圖：由于傳送裝置位于視野之外，在此并未畫出其簡圖，僅 僅作出了沖壓式蜂窩煤的主體機構(gòu)簡圖。圖1-13主體機構(gòu)簡圖7、感想通過這一星期的機械課程設(shè)計， 我們感觸良多，這次課程設(shè)計 讓我看到了自己的不足之處，也讓我體會到了課程設(shè)計的樂趣和意 義。理論聯(lián)系實際這一重要思想，在那個地點體現(xiàn)得淋漓盡致。我 們現(xiàn)在最缺乏的確實是實際工作體會，而理論聯(lián)系實踐并不像我們 想象的那么簡單，他需要堅實的理論基礎(chǔ)和實際工作體會。堅實的 理論基礎(chǔ)決定了我必須堅持學(xué)習(xí)新的知識新的理論，完善了自己的 知識結(jié)構(gòu)，才能在以后的實際中輕松面對，才能設(shè)計出更好的更有 益于人們生活與工作的機械，才能跟上時代的步伐，不被剔除。嚴(yán)謹(jǐn)和細心是做機械設(shè)計的必要態(tài)度，要想做好一件事，就必須一絲不茍、態(tài)度認(rèn)真。俗語講：“失之毫厘，謬之千里?！痹跈C械 設(shè)計上專門應(yīng)該注意。在以后的工作中，你的專門小的一個疏忽將 會造成一個公司專門大的缺失，甚至給用戶帶去生命危險，而自己 也會為自己的不負(fù)責(zé)任行為付出代價。因此要順利的完成一項設(shè)計，團隊合作是必不可少的， 大伙兒 相互交流意見，分工合作，取長補短，共同努力。在這次課程設(shè)計中，困難不可幸免，但我們團結(jié)合作，永不言 棄，始終相信方法總比困難多。困難是我們前進的動力，不