蜂窩煤成型機設(shè)計計算說明書

1、天津理工大學(xué) 機械工程學(xué)院 機械原理課程設(shè)計 機械原理課程設(shè)計設(shè)計計算說明書設(shè)計題目：蜂窩煤成型機的設(shè)計設(shè) 計 者： 楊紹瓊 學(xué) 號： 專業(yè)班級：機械工程及自動化 班指導(dǎo)教師：李克旺 完成日期： 2007 年11月30日天津理工大學(xué)機械工程學(xué)院第 28 頁 共 27 頁目 錄一 設(shè)計目的和設(shè)計題目1.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計題目：蜂窩煤成型機11.2.1 蜂窩煤成型機工作原理 21.2.2 原始數(shù)據(jù) 21.2.3 設(shè)計任務(wù) 2二 執(zhí)行機構(gòu)運動方案設(shè)計2.1功能分解與工藝動作分解 32.1.1 功能分解 32.1.2工藝動作過程分解 32.2 方案選擇與分析 42.2.1. 概念設(shè)計 42.2

2、.2. 方案選擇 42.2.3. 方案組合優(yōu)化選擇82.3 機械系統(tǒng)方案設(shè)計運動簡圖162.4執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計 172.5 機構(gòu)運動循環(huán)圖18三 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計3.1傳動方案設(shè)計 193.2電動機的選擇 203.3傳動裝置的總傳動比和各級傳動比分配 213.4傳動裝置的運動和動力參數(shù)設(shè)計計算 213. 41 傳動系統(tǒng)帶傳動和減速器型號的計算和選擇 213. 42傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 22四 設(shè)計小結(jié)24五 參考文獻(xiàn)27一 設(shè)計目的和設(shè)計題目1.1設(shè)計目的機械原理課程設(shè)計是我們第一次較全面的機械設(shè)計的初步訓(xùn)練，是一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。設(shè)計的目的在于，進(jìn)一步鞏固并靈活運用所學(xué)相關(guān)知識；培

3、養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)過的知識，獨立解決工程實際問題的能力，使對機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計(機構(gòu)運動簡圖設(shè)計)有一個完整的概念，并培養(yǎng)具有初步的機構(gòu)選型、組合和確定運動方案的能力，提高我們進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計、運算、繪圖、表達(dá)、運用計算機和技術(shù)資料諸方面的能力，以及利用現(xiàn)代設(shè)計方法解決工程問題的能力，以得到一次較完整的設(shè)計方法的基本訓(xùn)練。機械原理課程設(shè)計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個構(gòu)件的尺寸等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計算，是機械產(chǎn)品設(shè)計的第一步，是決定機械產(chǎn)品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明，可以提高我們的創(chuàng)新意識和能力。為了綜合運用機械原理課程的理論知識，分析和解決與本

4、課程有關(guān)的實際問題，使所學(xué)知識進(jìn)一步鞏固和加深，我們參加了此次的機械原理課程設(shè)計。1.2 設(shè)計題目：蜂窩煤成型機說明：蜂窩煤成型機是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備，它將煤粉加入工作盤上的模筒內(nèi)，經(jīng)沖頭沖壓成蜂窩煤。 圖一：蜂窩煤成型機設(shè)計原理示意圖1.2.1 蜂窩煤成型機工作原理滑梁作往復(fù)直線運動，帶動沖頭和卸煤桿完成壓實成型和蜂窩煤脫模動作。工作盤上有五個?？祝瑸樯狭瞎の?，為沖壓工位，為卸料工位，工作盤間歇轉(zhuǎn)動，以完成上料、沖壓、脫模的轉(zhuǎn)換。掃屑刷在沖頭和卸煤桿退出工作盤后，在沖頭和卸煤桿下掃過，以清除其上的積屑。此外，還有型煤運出的輸送帶部分。1.2.2 原始數(shù)據(jù)上料及輸送機構(gòu)較為簡單

5、，本題目主要考慮三個機構(gòu)的設(shè)計： 沖壓和脫模機構(gòu) 工作盤的間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu) 掃屑機構(gòu)已知條件方 案12345678910工作機輸入功率（kw）3.33.13.43.23.53.33.43.23.23.0生產(chǎn)率（塊/min）12121515161618182020型煤尺寸：h=100mm75mm粉煤高度與型煤高度之比（壓縮比）：21，即工作盤高度h=2h=150mm工作條件：載荷有輕微沖擊，一班制使用期限：十年，大修期為三年生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（少于十臺）轉(zhuǎn)速允許誤差：5%1.2.3 設(shè)計任務(wù)1 執(zhí)行部分機構(gòu)設(shè)計（1） 分析沖頭、工作盤和掃屑機構(gòu)的方案（2） 擬定執(zhí)行機構(gòu)方案，畫出總體機構(gòu)方案示意圖

6、（3） 畫出執(zhí)行機構(gòu)運動循環(huán)圖（4） 執(zhí)行機構(gòu)尺寸設(shè)計，畫出總體機構(gòu)方案圖，并標(biāo)明主要尺寸（5） 畫出執(zhí)行機構(gòu)運動簡圖（6） 對執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行運動分析2 傳動裝置設(shè)計（1） 選擇電動機（2） 計算總傳動比，并分配傳動比（3） 計算各軸的運動和動力參數(shù)3 編寫課程設(shè)計說明書二、執(zhí)行部分機構(gòu)運動方案設(shè)計 2.1功能分解與工藝動作分解211 功能分解如圖一所示為沖頭、卸煤桿、掃屑刷、工作盤的相互位置情況。實際上沖頭與卸煤桿都與上下移動的滑梁連成一體，當(dāng)滑梁下沖時沖頭將煤粉壓成蜂窩煤，卸煤桿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卸煤桿上粘附的煤粉。工作盤盤上均布了模筒，轉(zhuǎn)盤的間歇運動使

7、加料后的模筒進(jìn)入加壓位置、成型后的模筒進(jìn)入脫模位置、空的模筒進(jìn)入加料位置；為改善蜂窩煤成型機的質(zhì)量，希望在沖壓后有一短暫的保壓時間；沖煤餅時沖頭壓力較大，最大可達(dá)20000n，其壓力變化近似認(rèn)為在沖程的一半進(jìn)入沖壓，壓力呈線性變化，由零值至最大值。因此，希望沖壓機構(gòu)具有增力功能，以減小機器的速度波動和減小原動機的功率。另外機械運動方案應(yīng)力求簡單。 212工藝動作過程分解 根據(jù)上述分析，蜂窩煤成型機要求完成的工藝動作有以下六個動作：1）加料：這一動作可利用煤粉的重力打開料斗自動加料；2）沖壓成型：要求沖頭上下往復(fù)運動，在沖頭行程的二分之一進(jìn)行沖壓成型；3）脫模：要求卸料盤上下往復(fù)移動，將已沖壓成

8、型的煤餅壓下去而脫離模筒。一般可以將它與沖頭固結(jié)在上下往復(fù)移動的滑梁上；4）掃屑：要求在沖頭、卸料盤向上移動過程中用掃屑刷將煤粉掃除；5）工作盤間歇運動：以完成沖壓、脫模和加料三個工位的轉(zhuǎn)換；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，脫模和沖壓可以用一個機構(gòu)完成。因此，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)盤間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)這三個機構(gòu)的選型和設(shè)計問題。2.2 方案選擇與分析2.2.1. 概念設(shè)計根據(jù)以上功能分析，應(yīng)用概念設(shè)計的方法，經(jīng)過機構(gòu)系統(tǒng)搜索，可得“形態(tài)學(xué)矩陣”的組合分類表，如表1所示。表1

9、 組合分類表沖壓和脫模盤機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)帶輪曲柄滑塊機構(gòu)六桿沖壓組合機構(gòu)偏心輪式肘節(jié)機構(gòu)掃屑刷機構(gòu)附加滑塊搖桿機構(gòu)固定移動凸輪移動從動件機構(gòu)齒輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)槽輪機構(gòu)棘輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)凸輪式間歇運動機構(gòu)因沖壓成型與脫?？捎猛粰C構(gòu)完成，故可滿足沖床總功能的機械系統(tǒng)運動方案有n個，即n344個48個。運用確定機械系統(tǒng)運動方案的原則與方法，來進(jìn)行方案分析與討論。2.2.2. 方案選擇1) 沖壓脫模機構(gòu)的方案選擇 方案一 ：曲柄滑塊機構(gòu)（對心） 方案二：六桿沖壓組合機構(gòu) 方案三：帶輪曲柄滑塊機構(gòu) 方案四：偏心輪式肘節(jié)機構(gòu)表2 沖壓脫模機構(gòu)部分運動方案定性分析 方 案 號 主

10、 要 性 能 特 征 功 能 功 能 質(zhì) 量 經(jīng) 濟 適 用 性 運動變換 增力 加壓時間 一級傳動角 二級傳動角 工作平穩(wěn)性 磨損與變形 效率 復(fù)雜性 加工裝配難度 成本 運動尺寸 滿足 弱較長 較小 - 一般 一般 較高 簡單 易 低 最小 2滿足 弱 較長 小大 一般 一般 高較困難 易 低 小3 滿足 較強 較長 - -一般 一般 高 較困難 較易 較高 較大 4滿足 很強 較長 很大 - 一般 一般 很高 較困難 易 低 較大 注：加壓時間是指在相同施壓距離內(nèi)，下壓模移動所用的時間，越長則越有利。一級傳動角指四桿機構(gòu)的傳動角；二級傳動角指六桿機構(gòu)中后一級四桿機構(gòu)的傳動角。評價項目應(yīng)因

11、機構(gòu)功能不同而有所不同。對以上方案初步分析如表2。從表中的分析結(jié)果不難看出，方案2的性能明顯較差；方案1，3，4有較好綜合性能，且各有特點，但方案3成本較高，剩余方案1，4這兩個個方案可作為被選方案，待運動設(shè)計、運動分析和動力分析后，通過定量評價選出最優(yōu)方案。2) 掃屑刷機構(gòu)的方案選擇 方案一：附加滑塊搖桿機構(gòu) 方案二：固定凸輪移動從動件機構(gòu)方案三：齒輪機構(gòu) 方案四：凸輪機構(gòu) 表3 掃屑刷機構(gòu)部分運動方案定性分析方案號功 能經(jīng) 濟 適 用 性運動變換間歇送進(jìn)工作平穩(wěn)性磨損與變形效率復(fù)雜性加工裝配難度成本運動尺寸1滿足無平穩(wěn)一般較高簡單較難低較大2滿足無較平穩(wěn)小較高簡單較難低一般3滿足無平穩(wěn)小低

12、較簡單最難較高最小4滿足有平穩(wěn)小較高簡單困難難較高較大對以上方案初步分析如上表3。從表中的分析結(jié)果不難看出，四個方案的性能相差不大，方案1、2、4的效率較高，方案3、4計算加工難度較大；方案1，2可為最優(yōu)方案。3）模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)方案選擇方案一：槽輪機構(gòu) 方案二：不完全齒輪機構(gòu)方案三：圓柱凸輪間歇運動機構(gòu) 方案四：雙動式棘輪機構(gòu)表4 間歇運動機構(gòu)方案定性分析方案號功 能經(jīng) 濟 適 用 性運動變換間歇轉(zhuǎn)動工作平穩(wěn)性磨損與變形效率復(fù)雜性加工裝配難度成本運動尺寸1滿足有平穩(wěn)小較高簡單簡單較高較大2滿足有有沖擊小較高簡單簡單高較大3滿足有平穩(wěn)較小高復(fù)雜難較高較大4滿足有有沖擊較大低最簡單難高較大對

13、以上方案初步分析如表4。我認(rèn)為方案4最不理想，不適合本設(shè)計；方案3難于計算且加工和裝配不易，不宜采用；方案1，2簡單實用建議使用。2.2.3. 方案組合優(yōu)化選擇 由以上各個方案的綜合分析，選擇可行且較理想的方案有：1) 沖壓脫模機構(gòu)的方案選擇方案一 ：曲柄滑塊機構(gòu)（對心） ；方案四：偏心輪式肘節(jié)機構(gòu)2) 掃屑刷機構(gòu)的方案選擇方案一：固定凸輪移動從動件機構(gòu) ；方案二：附加滑塊搖桿機構(gòu)3）模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)方案選擇方案一：槽輪機構(gòu)； 方案二：不完全齒輪機構(gòu)故經(jīng)過整合，可以得到 方案一立體效果圖2*2*2=8（種）較為理想的執(zhí)行機構(gòu)方案，再經(jīng)過優(yōu)化分析選擇，即可以得到最為理想的執(zhí)行機構(gòu)的方案：方案

14、分析：如方案一立體效果圖所示，沖壓機構(gòu)采用的是曲柄滑塊機構(gòu)，視為最簡單的沖壓機構(gòu)。只不過采用此種機構(gòu)增力較弱，使得機構(gòu)對桿的要求提高。適當(dāng)選擇連接件在齒輪上的位置就可以調(diào)節(jié)下壓的尺寸。間歇機構(gòu)采用的是不完全齒輪機構(gòu),它是由普通齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化而成的一種間歇運動機構(gòu)。它與普通齒輪的不同之處是輪齒不布滿整個圓周。不完全齒輪機構(gòu)的主動輪上只有一個或幾個輪齒，并根據(jù)運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(見具體不完全齒輪圖)，在從動輪停歇期間，用來防止從動輪游動，并起定位作用。但不完全齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計復(fù)雜，并且加工困難，成本很高。掃屑機構(gòu)表示固定移動凸輪

15、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上的粉煤屑。 方案二立體效果圖方案分析：如方案二立體效果圖所示，沖壓機構(gòu)采用的是曲柄滑塊機構(gòu)，視為最簡單的沖壓機構(gòu)。只不過采用此種機構(gòu)增力較弱，使得機構(gòu)對桿的要求提高。適當(dāng)選擇連接件在齒輪上的位置就可以調(diào)節(jié)下壓的尺寸。掃屑機構(gòu)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上的粉煤屑，但是該結(jié)構(gòu)沒有間歇運動，對機架的要求較高，工作平穩(wěn)性較差。間歇機構(gòu)采用的是槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)由具有圓柱銷的主動銷輪、具有直槽的從動槽輪及機架組成。從動槽輪實際上是由多個徑向?qū)Р鬯M成的構(gòu)件，各個導(dǎo)槽依次間歇地工作。按機構(gòu)

16、運動循環(huán)圖可確定槽輪的槽數(shù)等其他結(jié)構(gòu)參數(shù)。方案三立體效果圖方案分析：從方案三立體效果圖中我們可以看出沖壓機構(gòu)是這幾個方案中最復(fù)雜也是增力最大的一個。它是一個由凸輪連桿機構(gòu)組合而成的偏心輪式肘節(jié)機構(gòu)依據(jù)滑塊的運動要求，可確定固定凸輪的輪廓曲線。但是這樣設(shè)計成本巨大，對安裝要求較高，整個機架結(jié)構(gòu)設(shè)計更困難。 間歇機構(gòu)采用的還是槽輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)。從動槽輪實際上是由多個徑向?qū)Р鬯M成的構(gòu)件，各個導(dǎo)槽依次間歇地工作。按機構(gòu)運動循環(huán)圖可確定槽輪的槽數(shù)。 掃屑機構(gòu)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上的粉煤屑。方案四立體效果圖方案分析：從方案四立體效果圖中我們可以

17、看出沖壓機構(gòu)還是采用一個由凸輪連桿機構(gòu)組合而成的偏心輪式肘節(jié)機構(gòu)，依據(jù)滑塊的運動要求，可確定固定凸輪的輪廓曲線困難如方案三。 間歇機構(gòu)采用的是不完全齒輪機構(gòu),它是由普通齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化而成的一種間歇運動機構(gòu)。它與普通齒輪的不同之處是輪齒不布滿整個圓周。不完全齒輪機構(gòu)的主動輪上只有一個或幾個輪齒，并根據(jù)運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(見具體不完全齒輪圖)，在從動輪停歇期間，用來防止從動輪游動，并起定位作用。根據(jù)圖可以確定其運動規(guī)律從而設(shè)計出齒輪各項數(shù)據(jù)。 掃屑機構(gòu)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上的

18、粉煤屑。方案五立體效果圖方案分析：如方案五立體效果圖所示，沖壓機構(gòu)采用的是曲柄滑塊機構(gòu)，視為最簡單的沖壓機構(gòu)。間歇機構(gòu)采用的還是不完全齒輪機構(gòu),它是由普通齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)化而成的一種間歇運動機構(gòu)。它與普通齒輪的不同之處是輪齒不布滿整個圓周。不完全齒輪機構(gòu)的主動輪上只有一個或幾個輪齒，并根據(jù)運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(見具體不完全齒輪圖)，在從動輪停歇期間，用來防止從動輪游動，并起定位作用。掃屑機構(gòu)為附加滑塊搖桿機構(gòu)，滿足運動變化條件，且工作平穩(wěn)，效率較高，相比較而言成本較低，運動尺寸較大。方案六立體效果圖方案分析：如方案六立體效果圖所示，間歇

19、機構(gòu)采用的還是槽輪機構(gòu)，槽輪機構(gòu)能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角、工作可靠、機械效率高，工作平穩(wěn)性較好. 沖壓機構(gòu)采用的是曲柄滑塊機構(gòu)，視為最簡單的沖壓機構(gòu)。只不過采用此種機構(gòu)增力較弱，使得機構(gòu)對桿的要求提高。適當(dāng)選擇連接件在齒輪上的位置就可以調(diào)節(jié)下壓的尺寸，且對機架的設(shè)計和要求更簡單化。 掃屑機構(gòu)為附加滑塊搖桿機構(gòu)，滿足運動變化條件，且工作平穩(wěn)，效率較高，相比較而言成本較低，運動尺寸較大。 方案七立體效果圖方案分析：如方案七立體效果圖所示，我們可以看出沖壓機構(gòu)是這幾個方案中最復(fù)雜也是增力最大的一個。它是一個由凸輪連桿機構(gòu)組合而成的偏心輪式肘節(jié)機構(gòu)依據(jù)滑塊的運動要求，可確定固定凸輪的輪廓曲線。但是不足的地方如方

20、案三分析。 沖壓機構(gòu)采用的是曲柄滑塊機構(gòu)，視為最簡單的沖壓機構(gòu)。只不過采用此種機構(gòu)增力較弱，使得機構(gòu)對桿的要求提高。適當(dāng)選擇連接件在齒輪上的位置就可以調(diào)節(jié)下壓的尺寸。 掃屑機構(gòu)為附加滑塊搖桿機構(gòu)，滿足運動變化條件，且工作平穩(wěn)，效率較高，相比較而言成本較低，運動尺寸較大。 方案八立體效果圖方案分析：如方案八立體效果圖所示，我們可以看出沖壓機構(gòu)還是一個由凸輪連桿機構(gòu)組合而成的偏心輪式肘節(jié)機構(gòu)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，實現(xiàn)時的困難如方案三所述。掃屑機構(gòu)固定凸輪移動從動件機構(gòu)；間歇機構(gòu)采用的是不完全齒輪機構(gòu)。綜上所述，根據(jù)所選方案是否能滿足要求的性能指標(biāo)，結(jié)構(gòu)是否簡單、緊湊；制造是否方便；成本是否低等選擇原則。

21、經(jīng)過前述方案評價，采用系統(tǒng)工程評價法進(jìn)行分析論證，我選用方案六為最佳方案。結(jié)合機架，傳動部分的簡圖，我們可是通過簡單的cad分析作圖，得到機械系統(tǒng)方案設(shè)計運動簡圖。2.3 機械系統(tǒng)方案設(shè)計運動簡圖簡圖說明：因為是結(jié)構(gòu)簡圖，所以各機構(gòu)只是簡圖整合的，具體參數(shù)見設(shè)計部分出來后，根據(jù)實際尺寸會在a3圖中繪出和表達(dá)。系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)方案選擇沖壓脫模機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)；掃屑機構(gòu)三桿機構(gòu)；間歇運動機構(gòu)為槽輪回轉(zhuǎn)機構(gòu)，通過直齒圓錐齒輪機構(gòu)連接到減速箱上。2.4執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計和計算1.執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計計算1）沖壓脫模機構(gòu)（曲柄滑塊機構(gòu)）設(shè)計計算 已知沖壓式蜂窩煤成型機的滑梁行程s =400mm；曲柄與連桿長度比，即連桿

22、系數(shù)為0.2 ， 則曲柄半徑為：r=s/2=200mm連桿長度為：l=r/=1000mm 因此，不難求出曲柄滑塊機構(gòu)中滑梁（滑塊）的速度和加速度變化，從而畫出沖壓脫模機構(gòu)的位移時間關(guān)系圖。2）掃屑機構(gòu)設(shè)計計算依據(jù)滑塊的行程要求以及沖壓機構(gòu)的尺寸限制，選取掃屑機構(gòu)尺寸如下：l1=175mm，l2=450mm， l3=550mm3）間歇機構(gòu)（槽輪機構(gòu)）設(shè)計計算a)槽輪數(shù)據(jù)的設(shè)計 （其他部分參數(shù)可查參考文獻(xiàn)16表5-14得到）槽數(shù)z 按工位要求選定為5槽輪運動角2a 即槽輪每次轉(zhuǎn)位角2a =360/z =72撥盤運動角2b 即槽輪每次轉(zhuǎn)位時對應(yīng)撥盤的轉(zhuǎn)角 2b=180-2a=108撥盤半徑 r 1/

23、 即撥盤滾子中心圓的半徑 r 1=160（按工位要求選?。L子半徑r r/ 一般取r r= r 1/6=27槽輪名義外圓半徑r 2/ 按中心距和槽輪運動角2a計算r 2=253中心距/按結(jié)構(gòu)情況確定=300槽輪實際外圓半徑r s/ r s= =255撥盤相對半徑 = 0.53 槽輪相對半徑 =0.84槽底半徑rd/ rd =-(r 1+r r)-e =110 (e是滾子與槽輪間隙 取e=3)槽深h/ h= r 2-r d =143鎖止弧半徑 r 0 r 1 r r b =114 取r0=110鎖止弧對應(yīng)中心角 =360/k -2b =252滾子數(shù) k k 2z/(z-2)=10/3 取k=1動

24、停比 j=t/t=(z-2)/2z/k-(z-2)= 0.429運動系數(shù) =t/t=t/t+t=k(z-2)/2z =3/10 b)直齒圓錐齒輪機構(gòu)設(shè)計分度圓錐角1245，模數(shù)m=10mm，采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動，z1=10，z2=40，ha*=1.0.25 根據(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運動循環(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，以利對各執(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(biāo)的起點，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起止位置。圖2表示沖壓式蜂窩煤成型機三個執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)圖

25、。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的前半段完成掃屑運動。三、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計3.1傳動方案設(shè)計傳動系統(tǒng)位于原動機和執(zhí)行系統(tǒng)之間，將原動機的運動和動力傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。除進(jìn)行功率傳遞，使執(zhí)行機構(gòu)能克服阻力做功外，它還起著如下重要作用：實現(xiàn)增速、減速或變速傳動；變換運動形式；進(jìn)行運動的合成和分解；實現(xiàn)分路傳動和較遠(yuǎn)距離傳動。傳動系統(tǒng)方案設(shè)計是機械系統(tǒng)方案設(shè)計的重要組成部分。當(dāng)完成了執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計和原動機的預(yù)選型后，即可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)所需要的運動和動力條件及原動機的類型

26、和性能參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計。在保證實現(xiàn)機器的預(yù)期功能的條件下，傳動環(huán)節(jié)應(yīng)盡量簡短，這樣可使機構(gòu)和零件數(shù)目少，滿足結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，降低制造和裝配費用，提高機器的效率和傳動精度。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中所規(guī)定的功能要求，執(zhí)行系統(tǒng)對動力、傳動比或速度變化的要求以及原動機的工作特性，選擇合適的傳動裝置類型。根據(jù)空間位置、運動和動力傳遞路線及所選傳動裝置的傳動特點和適用條件，合理擬定傳動路線，安排各傳動機構(gòu)的先后順序，完成從原動機到各執(zhí)行機構(gòu)之間的傳動系統(tǒng)的總體布置方案。機械系統(tǒng)的組成為：原動機 傳動系統(tǒng)(裝置) 工作機（執(zhí)行機構(gòu)）原動機：y系列三相異步電動機；傳動系統(tǒng)(機構(gòu))：常用的減速機構(gòu)有齒輪

27、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)中心距及機械原理和機械設(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。注：根據(jù)設(shè)計要求，已知工作機（執(zhí)行機構(gòu)原動件）主軸：轉(zhuǎn)速：n w = 18（r/min） 工作機輸出功率：p=3 .2 (kw

28、)3.2電動機的選擇按已知工作要求和條件選用y系列一般用途的全封閉自扇冷式籠型三相異步電動。查各種傳動的合理傳動比范圍值得：v帶傳動常用傳動比范圍為 i帶=24，單級圓柱齒輪傳動比范圍為i齒=35，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為nd=i帶 i齒2nw=(24)( 35)2 nw=（18 100 ）nw=(18100)15=2701500 r/min符合這一轉(zhuǎn)速范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min、1000 r/min、1500 r/min，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出三種適用的電動機型號，因此有三種傳動比方案。方案電動機型號額定功率ped/kw電動機轉(zhuǎn)速/ r/min電動機質(zhì)量/kg同步滿載1y112

29、m-4415001440432y132m1-641000960733y160m1-84750720118對于電動機來說，在額定功率相同的情況下，額定轉(zhuǎn)速越高的電動機尺寸越小，重量和價格也低，即高速電動機反而經(jīng)濟。若原動機的轉(zhuǎn)速選得過高，勢必增加傳動系統(tǒng)的傳動比，從而導(dǎo)致傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。由表中三種方案，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動及減速器的傳動比，認(rèn)為方案1的傳動比較合適，所以選定電動機的型號為y112m-4。y112m-4電動機數(shù)據(jù)如下: 額定功率：4 kw滿載轉(zhuǎn)速：n滿=1440 r/min同步轉(zhuǎn)速：1500 r/min3.3傳動裝置的總傳動比和各級傳動比分配1傳動裝置的

30、總傳動比 i總= n滿/ nw =1440/18= 802 分配各級傳動比第一級采用普通v帶減速，其速比ib=4.0, 第二級采用兩級圓柱斜齒輪減速器減速，則減速器的總傳動比為 i減=i總/4.0 =80/4.0=20.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分配傳動比,取 ig=1.3idi減= igid = 1.3i2d =20.i2d =20/1.3=15.38id =3.9ig=1.3id=1.33.9=5.07 注：ig -高速級齒輪傳動比；id 低速級齒輪傳動比；3.4傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算3. 41 傳動系統(tǒng)帶傳動和減速器型號的計算和選擇1 帶傳動的設(shè)計選擇

31、普通v帶（1）由參考文獻(xiàn)14表13-1-11，查得工作情況系數(shù)ka=1.2,故設(shè)計功率 pd = kapd=1.23.69kw=4.428kw.（2）選擇帶型 由參考文獻(xiàn)14圖13-1-2初步選擇a型帶。（3）選擇帶輪基準(zhǔn)直徑 由參考文獻(xiàn)14表13-1-6小帶輪 dd1=125,在參考文獻(xiàn)14表13-1-6直徑系列值中取大帶輪dd2=600 。（4）驗算帶速 v= (pi*n滿* dd1)/(60*1000)=9.42m/s 在5-25 m/s范圍內(nèi)，帶速合適（5）確定中心距和帶的基準(zhǔn)長度 初選a0 =500 初定帶長 ldo= 2 a0+pi(dd1+ dd2)/2+( dd2+ dd1)

32、2 /4a0 =2401.06mm 查表參考文獻(xiàn)14表13-1-3取ld =2500mm ， 則實際中心距 a=2 ld - pi(dd1+ dd2)+ /8= 564.5mm 取中心距 a= 565mm (6) 驗算小帶輪包角 1=- /a * =106.5 采取張緊措施(7) 確定帶的根數(shù)z 查表p0=1.92kw, p0=0.17kw, ka=0.965, kl=0.99 故z= pd/(p0 +p0) ka kl= 2.24 取z= 3（根） (8) 初拉力和帶輪軸壓力計算省略。2 減速器的設(shè)計根據(jù)參考文獻(xiàn)14機械設(shè)計手冊選用兩級圓柱斜齒輪減速器，已知傳動比i=20, n滿=1440

33、r/min, ka=1.2,傳動功率p2= * pd=0.868*3.69 (kw)= 3.2kw計算功率 p2m= p2 * ka=3.2*1.2(kw)=3.84kwn=360 r/min接近公稱轉(zhuǎn)速750r/min，查表16-1-36，初選zly 125,i=20, n滿=750 r/min, p1=9.5kw折算成公稱功率p1=9.5*（360/750）kw=4.56 kwp2m p1 功可選用zly 125.其代號為zly 125-20- zbj19004-88.3. 42傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算1, 計算各軸的轉(zhuǎn)速：電機軸：n電= 1440 r/min軸 n= n電/i帶=14

34、40/4.0=360 r/min軸 n= n/ ig=360/5.07= 71.0 r/min軸 n=n/ id =71.0/3.9=18.21 r/min 2,計算各軸的輸入和輸出功率：查表可得： 對于v帶傳動: 帶 =0.96 對于8級精度的一般齒輪傳動：齒輪=0.97對于一對滾動軸承：軸承 =0.99對于彈性聯(lián)軸器：聯(lián)軸器=0.9軸： 輸入功率 p= pd帶=3.690.96=3.54kw 輸出功率 p=3.54軸承=3.540.99=3.50kw軸： 輸入功率 p=3.50齒輪=3.500.97=3.4kw 輸出功率 p= 3.4軸承=3.40.99=3.37kw軸 輸入功率 p=3.

35、37齒輪=3.370.97=3.27 kw 輸出功率 p= 3.27軸承=3.270.99=3.2 kw3,計算各軸的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩：電動機的輸出轉(zhuǎn)矩 td=9.55106pd /n電=9.551063.69/1440=24.5103 nmm軸： 輸入轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551063.54/360=93.9103 nmm 輸出轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551063.50/360=92.8103 nmm軸： 輸入轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551063.4/71=457.3103 nmm輸出轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551063.37/

36、71=453.3103 nmm軸 輸入轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551063.27/18.21=1715103 nmm輸出轉(zhuǎn)矩 t=9.55106p / n=9.551063.2/18.21=1678.2103 nmm 4,將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表：軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t ( nmm)轉(zhuǎn)速n/rmin-1傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機軸3.6924.510314404.00.96軸3.543.5093.910392.81033605.070.97軸3.43.37457.3103453.3103 713.90.97軸3.273.217151031678.2103

37、18.21四、設(shè)計小結(jié)這次機械原理課程設(shè)計，我拿到的題目是蜂窩煤成型機的設(shè)計。其實本次設(shè)計旨在培養(yǎng)我們進(jìn)行機械系統(tǒng)運動方案創(chuàng)新設(shè)計能力和應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計手段解決工程實際問題的能力。機械原理課程設(shè)計是我們機械類各專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)了機械原理課程后進(jìn)行的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是為提高我們本科生機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計和解決工程實際問題能力服務(wù)的。它要求我們運用機械原理課上所學(xué)過的各種機械機構(gòu)的動力學(xué)、運動學(xué)原理，分析和解決我們實際生活中遇到的各種問題。在拿到我的設(shè)計任務(wù)書之后，我就開始認(rèn)真閱讀和研究設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計內(nèi)容和要求，分析原始數(shù)據(jù)及工作條件；然后借閱（圖書館）、搜集（含網(wǎng)上搜集）

38、有關(guān)設(shè)計信息、資料及機構(gòu)設(shè)計手冊；當(dāng)然因為機械原理是上學(xué)期的課程，我又花了近一個星期的時間復(fù)習(xí)了機械原理課程有關(guān)內(nèi)容，熟悉了有關(guān)機構(gòu)的設(shè)計方法，初步擬定了設(shè)計計劃，準(zhǔn)備設(shè)計資料。因為是自己在大學(xué)以來第一次的進(jìn)行獨立的課程設(shè)計，所以在設(shè)計過程中遇到了不少的問題，想關(guān)于傳動系統(tǒng)動力學(xué)計算時遇到的，“工作機輸入功率p=3.2kw是指什么功率？怎么確定電動機型號？減速器的型號怎么去選取？”等等。面對這些機械原理課程中沒有涉及到專業(yè)知識，我去了圖書館，在那里開始研究據(jù)說工程師經(jīng)常使用的機械設(shè)計手冊，發(fā)現(xiàn)自己知道的知識真的是太少了，手冊里幾乎有無窮無盡的專業(yè)知識，在圖書館一開始我都?xì)怵H了，甚至懷疑自己是不

39、是真的適合學(xué)習(xí)機械類的專業(yè)。不過經(jīng)過自己慢慢的鉆研，我開始慢慢的喜歡上設(shè)計了，開始對自己有了信心。很快我弄明白了工作機的輸入功率就是指原動機輸入執(zhí)行機構(gòu)的功率，是在電機輸出功率經(jīng)過帶傳動，減速機構(gòu)（設(shè)計中我采用了二級圓柱齒輪減速箱）后，考慮效率后輸入執(zhí)行系統(tǒng)的功率。這樣一來我們就很好確定電機的功率了：工作軸輸出功率 ： pw= 3.2 kw（注：工作軸執(zhí)行機構(gòu)原動件軸）而所需電動機的功率：pd= pw /a（a-由電動機至工作軸的傳動總效率）a =帶軸承3齒輪2聯(lián) 查表可得：對于v帶傳動: 帶 =0.96 對于8級精度的一般齒輪傳動：齒輪=0.97對于一對滾動軸承：軸承 =0.99對于彈性聯(lián)軸

40、器：聯(lián)軸器=0.99則 a =帶軸承3齒輪2聯(lián)=0.960.9930.9720.99= 0.868pd= pw /a=3.2/0.868=3.69 kw。從而選擇根據(jù)功率和電機轉(zhuǎn)速結(jié)合經(jīng)濟效益選擇電機。關(guān)于減速箱的選擇，我完全是自己根據(jù)手冊自己摸索的，當(dāng)然因為實際選擇的經(jīng)驗不足，可能沒有合理的考慮經(jīng)濟效益問題，最終選擇了zly 160-40- zbj19004-88。當(dāng)然遇到的問題還有很多，我都在設(shè)計和計算過程中通過學(xué)習(xí)和實踐努力的解決了，當(dāng)然過程中和同學(xué)間討論也幫助我學(xué)習(xí)了不少同學(xué)們的經(jīng)驗和知識。在機械原理課上所學(xué)的知識是比較理論化的，通過這些理論我了解了一些機構(gòu)的運動方案與運動軌跡，至于這些構(gòu)件、這些機構(gòu)真正要派些什么用場，在我腦中的概念還是挺模糊的，但是在這次為完成課程