蜂窩煤成型機(jī)課程設(shè)計

1、第1章 設(shè)計任務(wù)書1.1任務(wù)題目如圖1所示，蜂窩煤成型機(jī)系統(tǒng)設(shè)計。現(xiàn)要求設(shè)計蜂窩煤成型機(jī)，將具有一定濕度的煤粉定量送入模腔成形，生產(chǎn)出煤餅。蜂窩煤形狀為圓柱體，機(jī)器具有下列功能：輸入煤粉、煤粉成形、清除煤屑、型煤起模、輸出成品1。1-滑架 2-沖頭 3-起模盤 4-清屑移動凸輪機(jī)構(gòu) 5-刷帚 6-工作臺 7-槽輪機(jī)構(gòu)圖1 蜂窩煤成型機(jī)簡圖1.2 原始數(shù)據(jù)與設(shè)計任務(wù)1.原始數(shù)據(jù)成品尺寸（直徑高度，mm）： 180100；生產(chǎn)能力（塊/分鐘）：36；電機(jī)功率（Kw）：11；電機(jī)轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）：1460。2.設(shè)計任務(wù)（1）方案設(shè)計1)進(jìn)行傳動系統(tǒng)總體方案設(shè)計；2)確定各機(jī)構(gòu)的選型或者構(gòu)型；3)繪制

2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖（時序圖）；4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸設(shè)計；5)確定傳動方案：選擇原動機(jī)，確定總傳動比，分配各級傳動比，計算各軸轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。（2）傳動裝置減速器設(shè)計1)對各零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度設(shè)計；2)選擇鍵、軸承、聯(lián)軸器等，并進(jìn)行相應(yīng)的校核計算；3)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，編寫說明書。第2章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案設(shè)計2.1 工藝動作分解和工作原理的確定 沖壓式蜂窩煤成型機(jī)要求完成的工藝動作有以下六個動作。 加料：可以利用煤粉的重力打開料斗自動加料。 沖壓成型：要求沖頭上下往復(fù)運(yùn)動，在沖頭行程的三分之一進(jìn)行沖壓成型。 脫模：要求脫模盤上下往復(fù)移動，將已沖壓成型的煤餅壓下去而脫離模筒。一般可以將它與沖頭固

3、結(jié)在上下往復(fù)移動的滑梁上。 掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動過程中用掃屑刷將煤粉掃除。 模筒轉(zhuǎn)模間歇運(yùn)動：已完成沖壓、脫模和加料三個工位的轉(zhuǎn)換。 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，可以略去不考慮，因此主要的執(zhí)行結(jié)構(gòu)有，沖壓成型機(jī)構(gòu)、脫模機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)和模筒轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)。2.2 方案選擇與分析 一、沖壓和脫模機(jī)構(gòu)(上下移動)方案1方案2方案3方案4方案5方案6方案7方案8方案9方案10方案11方案12方案13方案14方案15方案16方案17方案18方案19方案20方案1至9為連桿機(jī)構(gòu)；方案10至12為凸輪機(jī)構(gòu)；方案13至16為

4、齒輪齒條機(jī)構(gòu)；方案17至20為組合機(jī)構(gòu)。表1 沖壓機(jī)構(gòu)部分運(yùn)動方案定性分析形態(tài)性能特點連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)動速度高較高高行程大小取決于曲柄尺寸小可任意可調(diào)程度可調(diào)調(diào)節(jié)困難可調(diào)動力性能平衡困難取決于凸輪形狀好簡單性不太簡單簡單簡單，但一般齒輪須擺動才能實現(xiàn)齒條往復(fù)移動機(jī)械效率一般一般較高承載能力高較低較高其他特性有急回特性可實現(xiàn)任意運(yùn)動規(guī)律傳動平穩(wěn)結(jié)合表1可知，方案1為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，易加工且具增力作用；方案6至9為六桿機(jī)構(gòu)行程??；凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但易磨損且傳力??；齒輪齒條機(jī)構(gòu)傳動準(zhǔn)確、效率高、壽命長，但加工裝配難；組合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。綜上所述，初選方案1，方案8，方案20。二、工

5、作盤間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)方案1 槽輪機(jī)構(gòu)方案2 外嚙合棘輪機(jī)構(gòu)方案3 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu)方案4 外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu)方案5 不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu)方案6 圓柱凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)方案1結(jié)構(gòu)簡單，效率高，但轉(zhuǎn)角不可太小，有沖擊；方案2、3制造方便，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，但易引起沖擊磨損；方案4、5從動輪運(yùn)動轉(zhuǎn)角范圍大但加工復(fù)雜，會引起剛性沖擊。方案6結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，但精度要求高，加工復(fù)雜，安裝調(diào)整困難。綜合考慮，初選方案1，方案4，方案6。三、掃屑機(jī)構(gòu)方案1 附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)方案2 固定凸輪移動滾子從動件機(jī)構(gòu)方案3 固定凸輪移動滑塊從動件機(jī)構(gòu)方案1工作平穩(wěn)，但尺寸較大；方案2運(yùn)動性能較差，且易磨損；方案3各方面性能較好。掃

6、屑機(jī)構(gòu)以上三方案性能相差不大，在考慮加工和安裝條件上，排除尺寸較大的方案1和加工較為復(fù)雜的方案3，最終選擇方案2作為掃屑機(jī)構(gòu)。2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與構(gòu)型 方案I: 沖壓機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu) 掃屑機(jī)構(gòu)為導(dǎo)桿-滑塊機(jī)構(gòu)適當(dāng)選擇沖壓機(jī)構(gòu)中A點軌跡和確定機(jī)構(gòu)尺寸，可保證構(gòu)件具有急回，運(yùn)動和工作段近于勻速的特性，并可使機(jī)構(gòu)工作段壓力角盡可能小。根據(jù)工位要求確定槽輪相關(guān)參數(shù)，可滿足工作盤間歇轉(zhuǎn)動。導(dǎo)桿-滑塊機(jī)構(gòu)上下方向長度應(yīng)大于滑梁行程，其左右高度應(yīng)能使掃屑刷滿足掃除粉煤活動范圍。 方案II: 沖壓機(jī)構(gòu)為六桿機(jī)構(gòu) 模筒轉(zhuǎn)盤為不完全齒輪機(jī)構(gòu) 掃屑機(jī)構(gòu)為固附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)六桿機(jī)構(gòu)雖具有增

7、力作用，但行程較小，需調(diào)整各桿尺寸才能滿足滑梁行程要求。不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由普通齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化而成的一種間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。它與普通齒輪的不同之處是輪齒不布滿整個圓周。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動輪上只有一個或幾個輪齒，并根據(jù)運(yùn)動時間與停歇時間的要求，在從動輪上有與主動輪輪齒相嚙合的齒間。兩輪輪緣上各有鎖止弧(見方案4圖)，在從動輪停歇期間，用來防止從動輪游動，并起定位作用。附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)，滿足運(yùn)動變化條件，且工作平穩(wěn)，效率較高，成本較低但運(yùn)動尺寸較大。 方案III: 沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪-連桿機(jī)構(gòu) 模筒轉(zhuǎn)盤為圓柱凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu) 掃屑機(jī)構(gòu)為固定凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)凸輪-連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與前兩個方案相比較為復(fù)雜，且凸輪部

8、分磨損較大，連桿部分為多桿，為滿足行程要求需占較大尺寸。圓柱凸輪間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)精度要求高，安裝調(diào)整均有較大難度。固定凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)對機(jī)架的要求較高，工作平穩(wěn)性較差。且滾子磨損較大，壽命短。經(jīng)過前述方案評價可知，方案I結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，成本低廉，經(jīng)久耐用，維護(hù)容易，操作方便。所以確定該方案是上述三個方案中最為合理的方案。2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動尺寸設(shè)計 (一)沖壓機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 已知滑梁行程三分之一為沖壓行程，成品尺寸高度為100，所以滑梁行程S=300mm 。 對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計算，因為S=300mm，所以曲柄長AB=S/2=150mm。當(dāng)AB與基準(zhǔn)面垂直時，壓力角最大，此時最小傳動角

9、為75，即最大壓力角為15（而為了保證良好的傳力性能，避免壓力角過大，通常應(yīng)使最小傳動角不小于40）。圖解法如下：圖n 在水平線MN上任取一點A，以A為圓心，150mm為半徑作圓，交MN于B1、B2兩點。過A作ABMN交圓A于B點，作ABC=75，交MN于C點，測得BC=580mm,即為連桿長。在MN 上截取B1C1=B2C2=BC,得滑塊兩極限位置C1、C2。 （二）模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu) 槽數(shù)z按工位要求選為4，即 z=4，主撥盤的圓銷數(shù)n取1。撥盤的轉(zhuǎn)速n=36/60=0.6r/s=1.2/s。 槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件轉(zhuǎn)角2=180（z-2）/z= 180（4-2）/4=90。 槽間角 2=

10、360/z= 360/4=90。 動停比 k=td/tt=(z-2)/(z+2)= (4-2)/(4+2)=1/3。 由結(jié)構(gòu)情況確定 中心距 a=300mm。 圓銷半徑 r=30mm。 所以，主動件圓銷中心半徑 R1=asin=300sin45212mm，R1與a的比值=R1/a=212/3000.7。 槽輪外圓半徑 R2= (acos) 2+r2 1/2= (300cos45) 2+302 1/2214mm。 槽輪槽深 ha(+cos-1)+r=300(0.7+cos45-1)+30152.1mm，取h=153mm。 (三)導(dǎo)桿-滑塊機(jī)構(gòu)計算 依據(jù)滑塊的行程要求以及沖壓機(jī)構(gòu)的尺寸限制，選取掃

11、屑機(jī)構(gòu)尺寸如下： 導(dǎo)桿鉛垂方向高度H=375mm ，傾角arctg(500/150) 73，掃屑刷桿長L=550mm。2.5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖對于沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動循環(huán)圖主要是確定沖壓和卸煤桿、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤、傳送帶四個執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，以利對各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的沖壓機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu)，以它的主動件的零位角為橫坐標(biāo)的起點（即橫坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件位置），縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起止位置。沖頭和卸煤桿工作行程回程模筒轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)工作行程停止工作行程掃屑刷機(jī)構(gòu)掃屑運(yùn)動回程掃屑運(yùn)動傳送帶一直工作曲柄軸分配轉(zhuǎn)角0 90 180 270 360圖2.5機(jī)械運(yùn)動循環(huán)圖第

12、3章 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計3.1 傳動系統(tǒng)類型選擇傳動系統(tǒng)(機(jī)構(gòu))：常用的減速機(jī)構(gòu)有齒輪傳動、行星齒輪傳動、蝸桿傳動、皮帶傳動、鏈輪傳動等，根據(jù)運(yùn)動簡圖的整體布置和各類減速裝置的傳動特點，選用二級減速。第一級采用皮帶減速，皮帶傳動為柔性傳動，具有過載保護(hù)、噪音低、且適用于中心距較大的場合；第二級采用齒輪減速，因斜齒輪較之直齒輪具有傳動平穩(wěn)，承載能力高等優(yōu)點，故在減速器中采用斜齒輪傳動。根據(jù)運(yùn)動簡圖的整體布置確定皮帶和齒輪傳動的中心距，再根據(jù)中心距及機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計的有關(guān)知識確定皮帶輪的直徑和齒輪的齒數(shù)。故傳動系統(tǒng)由“V帶傳動+二級圓柱斜齒輪減速器”組成。3.2 電動機(jī)的選擇 （1）電機(jī)類型的選擇

13、根據(jù)工作要求和條件類型應(yīng)選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動。 （2）選擇電機(jī) 根據(jù)設(shè)計要求，原始數(shù)據(jù)：電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1460r/min，電動機(jī)的功率P=11KW根據(jù)表3.2選擇電動機(jī)型號為Y160-4。表3.2 Y型電動機(jī)型號表3.4 傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)計算（1）傳動比的選擇 總傳動比：i總= n滿/ nW =1460/36=40 各級傳動比分配：根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表2.2選取，對于三角v帶傳動比取值范圍24，為避免大帶輪直徑過大,取i12=2.6；則減速器的總傳動比為。 i減=i總/2.6=40/2.6=15.385對于兩級圓柱斜齒輪減速器,按兩個大齒輪具有相近的浸油深度

14、分配傳動比,取 i=1.3id。i減= ii = 1.3i 2=15.385i2 =15.385/1.3=11.835i =3.44i=1.3i=1.33.44=4.472注：i -高速級齒輪傳動比。 i 低速級齒輪傳動比。設(shè)計小結(jié)另起一頁“居中，四號黑體設(shè)計小結(jié)空兩行，小四號宋體主要寫出本次課程設(shè)計的心得體會、收獲等，300-500字為宜。內(nèi)容小四號宋體，每段首行縮進(jìn)2字符參考文獻(xiàn)另起一頁“參考文獻(xiàn)”四字居中，四號黑體參考文獻(xiàn)空兩行，五號宋體1郝戰(zhàn)存. 可編程控制器發(fā)展綜述J. 河北工業(yè)科技, 2004, 21(2):53-56.2綦希林,曲非非. PLC的發(fā)展J. 微計算機(jī)信息, 2002

15、, 18(9):1-2.3陳潔. 現(xiàn)代PLC控制技術(shù)與發(fā)展J. 精密制造與自動化, 2004, 4:48-49.4潘勇,高俊雄,王耘波. PLC的應(yīng)用與發(fā)展J. 計算機(jī)與數(shù)字工程, 2007, 35(2):76-78.5王兆義,陳治川,王生學(xué). PLC發(fā)展的幾個特點和國產(chǎn)化J. 自動化博覽, 2006, 5:14-16.6紫瑞娟,陳海霞. 西門子PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.7廖常初. PLC編程及應(yīng)用M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.8西門子PLC高級應(yīng)用實例精解M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2010.9張運(yùn)剛,宋曉春. PLC職業(yè)技能培訓(xùn)及視頻

16、精講-西門子STEP 7M. 北京：人民郵電出版社, 2010.10強(qiáng)錫富. 傳感器M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2001.參考文獻(xiàn)每條左頂格，5號宋體；采用順序編碼制，排列順序以在正文中出現(xiàn)的先后為準(zhǔn)。參考文獻(xiàn)標(biāo)號采用中括號，半角。如1,不要用全角如【1】參考文獻(xiàn)不少于10條。常見幾種引用格式如下：書籍格式： 作者. 書名M. 出版地: 出版社, 出版年.期刊格式： 作者.題名J. 刊名, 出版年, 卷(期): 起止頁碼.論文格式： 作者. 題名D. 保存地點: 保存單位, 年.專利格式： 專利所有者. 題名P. 專利國別: 專利號, 出版日期.電子文獻(xiàn)格式： 責(zé)任者.電子文獻(xiàn)題名電子文獻(xiàn)及載體