沖壓式蜂窩煤成型機課程設(shè)計范例

1、機械原理課程設(shè)計(范例)題目：沖壓式蜂窩煤成型機、沖壓式蜂窩煤成型機的功能和設(shè)計要求1.1.功能沖壓式蜂窩煤成型機是中國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備，這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)合 理、成型性能好、經(jīng)久耐用、維修方便等優(yōu)點而被廣泛采用。沖壓式蜂窩煤成型機的功能是將粉煤加入轉(zhuǎn)盤的模筒內(nèi)，經(jīng)沖頭沖壓成蜂窩煤。為了實現(xiàn)將蜂窩煤壓制成型，沖壓式蜂窩煤成型機必須完成五個動作:粉煤加料;沖頭將蜂窩煤壓制成型;2.2.設(shè)計要求和原始數(shù)據(jù)(1(1)蜂窩煤成型機的生產(chǎn)能力：3030 次/min/min。(2)如圖 1 1 所示，沖頭、脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤的相互位置關(guān)系。實際上沖頭與脫模盤都與上、下移動的滑梁連成一體，

2、當滑梁下沖時沖頭將粉煤沖壓成蜂窩煤，脫煤盤將 已壓成的蜂窩煤脫模。在滑梁上升過程中掃屑刷將刷除沖頭和脫模盤上粘著的粉煤。模筒轉(zhuǎn) 盤上均布了煤筒，轉(zhuǎn)盤的間歇運動使加料后的模筒進入沖壓位置，成型后的模筒進入脫模位置，空的模筒進入加料位置。機械運動方案應(yīng)力求簡單。1.1.模筒轉(zhuǎn)盤；2.2.滑梁；3.3.沖頭；4.4.掃屑刷；5.5.脫模盤圖 1 1 沖壓式蜂窩煤成型機各部分位置示意3.3.設(shè)計任務(wù)(1)(1)按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。(2)(2)進行沖壓脫模機構(gòu)、掃屑機構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)的選型。(3) 清除沖頭和出煤盤積屑的掃屑運動;(4(4) 將在模筒內(nèi)沖壓后的蜂窩煤脫煤;(5(5) 將

3、沖壓成型的蜂窩煤輸出。(4(4)為了改善蜂窩煤沖壓成型的質(zhì)量,沖壓式蜂窩煤成型機的滑梁行程驅(qū)動電機目前采用丫180L-8180L-8 型,希望沖壓機構(gòu)在沖壓后有一保壓時間。Rs=s= 300mm300mm，連桿系數(shù)幾=0.157。 其功率 N N =11kW11kW，轉(zhuǎn)速 n n = 730730 r/minr/min。按選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)擬定機械傳動方案。選取其中兩個傳動機構(gòu)或執(zhí)行機構(gòu)進行尺寸計算。、工作原理和工藝動作分解根據(jù)上述分析，沖壓式蜂窩煤成型機要求完成的工藝動作有以下六個動作。(1(1)加料：這一動作可利用粉煤重力打開料斗自動加料。(2(2)沖壓成型：要求沖頭上、下往復

4、移動，在沖頭行程的后1/21/2 進行沖壓成型。(3)(3)脫模：要求脫模盤上、下往復移動，將已沖壓成型的煤餅壓下去而脫離模筒。般可將它與沖頭一起固結(jié)在上、下往復移動的滑梁上。(4)(4)掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動過程中用掃屑刷將粉煤掃除。(5)(5)模筒轉(zhuǎn)模間歇運動：以完成沖壓、脫模、加料三個工位的轉(zhuǎn)換。(6)(6)輸送：將成型的煤餅脫模后落在輸送帶上送出成品，以便裝箱待用。以上六個動作，加料和輸送的動作比較簡單，暫時不予考慮，沖壓和脫?？捎靡粋€機 構(gòu)來完成。因此，沖壓式蜂窩煤成型機運動方案設(shè)計重點考慮沖壓和脫模機構(gòu)、掃屑機構(gòu)和 模筒轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)這三個機構(gòu)的選型和設(shè)計問題。三、根

5、據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖對于沖壓式蜂窩煤成型機構(gòu)運出循環(huán)圖主要是確定沖壓和脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤 三個執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，以利于各執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機的沖壓機構(gòu)為主機構(gòu)，以它的主動件的零位角為橫坐標的起點, 縱坐標表示各執(zhí)行機構(gòu)的位移起止位置。表 1 1 表示沖壓式蜂窩煤成型機構(gòu)三個執(zhí)行機構(gòu)的運 出循環(huán)圖。表 1 1 沖壓式蜂窩煤成型機運動循環(huán)圖主動件轉(zhuǎn)角分配0 0 180180 180180 360360 沖頭和脫模盤機構(gòu)工作行程回程模筒轉(zhuǎn)盤機構(gòu)工作行程停止工作行程掃屑刷機構(gòu)掃屑運動回程掃屑運動主動件轉(zhuǎn)角分配0 0 9090 909027027

6、0270270 360360 沖頭和脫模盤都由工作行程和回程兩部分組成。模筒轉(zhuǎn)盤的工作行程在沖頭的回程后半段和工作行程的前半段完成，使間歇轉(zhuǎn)動在沖壓以前完成。掃屑刷要求在沖頭回程后半段 至工作行程前半段完成掃屑動作。四、執(zhí)行機構(gòu)的選型根據(jù)沖頭和脫模盤、模筒轉(zhuǎn)盤、掃屑刷這三個執(zhí)行構(gòu)件動作要求和結(jié)構(gòu)特點，可以選 擇表 2 2 所列的常用機構(gòu)，這一表格又可稱為執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣。表 2 2 執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣(5(5) 畫出機械運動方案示意圖。(3)(3) 機械運動方案的評定和選擇。(4(4)沖頭和脫模機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)六桿沖壓機構(gòu)掃屑刷機構(gòu)附加滑塊搖桿機構(gòu)固定凸輪移動從動機構(gòu)

7、模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)槽輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)凸輪式間歇運動機構(gòu)圖 2 2 表示附加滑塊搖桿機構(gòu)，利用滑梁的上、下移動使搖桿0B0B 上的掃屑刷擺動掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。圖 2 2 沖壓式蜂窩煤成型機執(zhí)行機構(gòu)運動形式1 1圖 3 3 表示固定移動凸輪利用滑梁上、下移動使帶有掃屑刷的移動從動件頂出而掃除沖頭 和脫模盤底的粉煤屑。圖 3 3 沖壓式蜂窩煤成型機執(zhí)行機構(gòu)運動形式2 2五、機械運動方案的選擇和評定根據(jù)表 2 2 的三個執(zhí)行機構(gòu)形態(tài)學矩陣，可以求出沖壓式蜂窩煤成型機的機械運動方案數(shù)N N = 3 3X 2 2X 3 3= 1818現(xiàn)在可以按給定條件、各機構(gòu)的相容性和盡量使機構(gòu)簡單等要

8、求來選擇方案。在此可 選定兩個結(jié)構(gòu)比較簡單的方案，如下所述。方案一：沖壓機構(gòu)為對心曲柄滑塊機構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤機構(gòu)為槽輪機構(gòu)，掃屑機構(gòu)為固定 凸輪移動從動件機構(gòu)。方案二：沖壓機構(gòu)為偏置曲柄滑塊機構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤機構(gòu)為不完全齒輪機構(gòu)，掃屑機構(gòu) 為附加滑塊搖桿機構(gòu)。兩個方案可用模糊綜合評價方法來進行評估優(yōu)選，也可以按設(shè)計需求直接比較方案的 優(yōu)劣。例如，由于沒有急回要求，沖壓機構(gòu)可以選為對心曲柄滑塊機構(gòu)；模筒轉(zhuǎn)盤機構(gòu)可以 選為槽輪機構(gòu)，這樣工作效率高、定位精確且加工方便；掃屑機構(gòu)可選為固定凸輪移動從動 件機構(gòu)，設(shè)計加工簡單方便。最后，選取方案一為沖壓式蜂窩煤成型機構(gòu)的機械運動方案。六、機械傳動系統(tǒng)的速比和變速

9、機構(gòu)根據(jù)選定的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速和沖壓式蜂窩煤成型機的生產(chǎn)能力，可知其機械傳動系統(tǒng) 的總傳動比為機械傳動系統(tǒng)的第一級采用帶傳動，其速比為4.8664.866;第二級采用直齒圓柱齒輪傳動,其傳動比為 5 5。七、畫出機械運出方案簡圖按已選定的三個執(zhí)行機構(gòu)的形式及機械傳動系統(tǒng)，畫出沖壓式蜂窩煤成型機的機械運動示意圖，其中三個執(zhí)行機構(gòu)部分也可以稱為機械運動方案簡圖。如圖4 4 所示，包括了機械 傳動系統(tǒng)、三個執(zhí)行機構(gòu)的組合。如果再加上加料機構(gòu)和輸送機構(gòu)，就可以完整地表示整臺 機器的機械運動方案圖。圖 4 4 沖壓式蜂窩煤成型機運動方案示意有了機械運動方案示意圖，就可以進行機構(gòu)的尺寸設(shè)計計算以及機器的總體

10、設(shè)計。八、對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行尺寸計算為了實現(xiàn)具體的運動要求，必須對帶傳動、齒輪傳動、曲柄滑塊機構(gòu)(沖壓機構(gòu))、槽 輪機構(gòu)(模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu))和掃屑凸輪機構(gòu)進行尺寸計算，必要時還要進行運動學、 動力學計算。1.1.帶傳動計算(1(1)確定計算功率PC取KA=1.4，貝U(2(2)選擇帶的型號。由PC及主動輪轉(zhuǎn)速ni，由有關(guān)線圖選擇 V V 帶型號為 C C 型 V V 帶。(3)確定帶輪節(jié)圓直徑di和d2。取di= 200mm，則(4(4)確定中心距 a ao即821.24mm a02348.4mm。(5(5)確定 V V 帶根數(shù)z2.2.齒輪傳動計算取齒輪的壓力角a =20,乙=

11、22，Z2=卞22=5咒22 =110，按鋼制齒輪進行強度計算，其模數(shù) m m =5mm=5mm。則分度圓直徑分別為齒頂高為齒根高為齒全高齒頂圓直徑分別為齒根圓直徑分別為齒厚為齒槽寬為標準中心距為齒輪厚度按實際情況選取，其余尺寸按有關(guān)公式計算出。3 3曲柄滑塊機構(gòu)計算已知沖壓式蜂窩煤成型機的滑梁行程300mm300mm，連桿系數(shù)A=- =0.157, ,則曲柄半徑L連桿長度為F F 面采用作圖法求出曲柄滑塊機構(gòu)中滑梁（滑塊）的速度和加速度。取H =iomm/mm,曲柄逆時針旋轉(zhuǎn)，當轉(zhuǎn)角為 4545時，按比例精確作曲柄滑塊機構(gòu)的運動簡圖，如圖 5 5 所示。圖 5 5 曲柄滑塊機構(gòu)運動簡圖因為桿

12、 1 1 （曲柄）的轉(zhuǎn)速為 3030 r/minr/min，且方向為逆時針旋轉(zhuǎn)，故桿 1 1 的角速度為1 =2兀厲/60 =2x3.14x30/60 =3.14rad /s，方向為逆時針旋轉(zhuǎn)。B B 點的速度為VB=叫*IAB=3.14X0.15 =0.471m/s，方向為垂直于桿 1 1 且指向向上。B B 點的加速度為2 2 2aB=叫*IAB=3.14 X0.15 =1.479m/s，F(xiàn) F 面求 C C 點的速度及加速度。對于桿 2 2,取巴=0.01（m/s）/mm，按比例精確作速度圖，如圖 6 6 所示。圖 6 6 速度圖量取得VC=37x0.01 =o.37m/s。方向由 B

13、B 指向 A A。VCB方向C CA A 丄 ABTABT丄 BCBC大小?0.4710.471VcB=34X0.01 =0.34m/s。因此，桿 2 2 的加速度為豹2二03土=0.356m/s2，方向為順時針方向。lBC0.955aCe=話-lBC=0.3562X0.955 =0.121m/s2，方向由 C C 指向 B B。槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角2a =180(1-Z) =120*。z(1010)運動系數(shù)k=三三=l(n =1,n為圓銷數(shù))。2z 25 5.掃屑凸輪機構(gòu)計算固定凸輪采用斜面形狀，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)能使掃屑刷活動范圍掃除粉煤。具體按結(jié)構(gòu)情況來設(shè)計，在此不再詳細設(shè)計。對于桿 2 2,丄n丄a = a B + acB +aCB方向C CA AB B T A AC C B B丄 BCTBCT大小1.4791.4790.1210.121取Pa =0.01(m/s2)/mm,按比例精確作速度圖，如圖7 7 所示。圖 7 7 加速度圖量取得aC=105x0.01 =1.05m/s2。因此，當曲柄轉(zhuǎn)角為 4545時，滑塊 3 3 的速度為 0.37m/s0.37m/s,加速度為 1.05m/s1.05m/s2。4 4.槽輪機構(gòu)計算槽數(shù)z。按工位數(shù)要求選定為