機械原理課程設計-蜂窩煤成型機

1、頁出內(nèi)容機械原理課程設計:沖壓式蜂窩煤成型機機構(gòu):濟南大學:機械工程及自動化:機自0809貞腳內(nèi)容16設計者:劉騫（組長）指導教師:常遇春2010-06-20 星期 R課程設計評語機械工程及自動化設計任務計劃書課程名稱：機械原理課程設計 設計題目：沖壓式蜂窩煤成型機改進機構(gòu) 設計要求與原始數(shù)據(jù): 設計小組成員._ 指導教師評語:指導教師：豆聞頁眉內(nèi)容貞腳內(nèi)容16產(chǎn)品簡介2. 工作原理3. 機器的運動方案的分析與選擇3.1、設計基本要求3. 2、原動機的選擇3.3、主傳動運動方案分析3.4、掃屑機構(gòu)運動方案分析4. 機構(gòu)系統(tǒng)的運動尺寸設計4.1、傳動機構(gòu)的運動尺寸設計124. 2、主體機構(gòu)的運動

2、尺寸設計124. 3、掃煤機構(gòu)的運動尺寸設計4.4、工作盤轉(zhuǎn)動機構(gòu)的運動尺寸設計135、主體機構(gòu)運動線圖136、機器運動簡圖147.自我感想16&參考書目161、產(chǎn)品簡介機械原理、機械設汁課程是培養(yǎng)學生具有機械基礎知識及機械創(chuàng)新能力的技術(shù)基礎 課。在機械類各專業(yè)中教學計劃是主干課程。在培養(yǎng)合格機械工程設計人才方面起著極 其重要的作用，是學習專業(yè)課程和從事機械產(chǎn)品設計的必備準備。本設計題U是蜂窩煤成型機構(gòu)，設計的最初想法來源于自己以往的親身經(jīng)歷。以往 的許多制造煤塊的機構(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)常出現(xiàn)孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象；

3、有些機構(gòu)在工作 是會出現(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。本設計的誕生不 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，很大程度上做到了美化環(huán)境及節(jié)約有限能源。本設訃考慮到各組成機構(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 載保護作用，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。本設計的許多地方牽涉到了機械傳動以及齒輪傳動的知識，進一步 驗證和細化了專業(yè)理論知識，是我們對本專業(yè)的發(fā)展方向有了更清楚的認識。另外，本機構(gòu)安全、實用的思想設計而出，市場前景廣

4、闊，適用范圉比較廣泛，既 可以用于大中型公司或企業(yè)批量生產(chǎn)，乂可用于小型部門的連續(xù)生產(chǎn)，造出的煤塊很大 程度上的得到了市場和廣大用戶的肯定。2、工作原理利用帶沖針6的沖頭4往復運動，將位于工作盤2模孔中的混合料壓實成型。沖針 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。為了提高生產(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。滑塊1上裝有沖孔壓實壓頭4和卸煤推桿5,作往復直線運動（Q ;工作盤2上有五個?？?，I為上料工位，II為成型工位，W為 卸料工位，做間歇回轉(zhuǎn)運動（眉刃；

5、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（月刃；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）.兒的運動參數(shù)取決于生產(chǎn)率，取=72r/min.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 = 2/7 = 150inm。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/, = 2h = 300mm。仏運動應與4協(xié)調(diào)配合，工作盤轉(zhuǎn)位時，壓頭必須在工作盤外，其運動參數(shù)=«1 =72 廠/min其運動系數(shù)T應小于0. 5。綜合考虎各運動的關(guān)系，暫取工作盤轉(zhuǎn)位時的運動系數(shù) T =160/360

6、= 0. 444oAs的運動參數(shù)參考現(xiàn)有機器取n3=120r/mino間距為2巾=0. 2ni ,則傳送帶速度為圖卜2生產(chǎn)阻力曲線A.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。設煤塊的As運動為平面復雜運動，要保證沖頭往復 運動一次，掃煤桿在沖頭下往復掃過一次，且 不與其他構(gòu)件相碰（具體要求見主體機構(gòu)設汁 部分）。山于型煤是利用彈簧壓實，故生產(chǎn)阻力 Fr與彈簧壓縮量成正比，生產(chǎn)阻力曲線見圖 1-2, Frmax=5000No3機器的運動方案分析及選擇3、1)1設計基本要求設計蜂窩煤成型機構(gòu)，型煤尺寸為0xh = lOO（mm）x75（mm）生產(chǎn)率為每 分鐘72個；2)

7、3)4)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，希望在沖壓后有一短暫的保壓時間； 由于沖頭要產(chǎn)生較大壓力，希望沖壓機構(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，其中掃煤運動比可考慮直接用滑塊做 主運動，以保證運動協(xié)調(diào)配合。山于采用集中驅(qū)動，有電動機到A1原動件的主傳動鏈 總傳動比為：頁出內(nèi)容再考慮到同類機器的參數(shù)，在此選用異步電動機集中驅(qū)動，取:n 電=1440r/niin3、3主傳動運動方案分析及選擇執(zhí)行構(gòu)件作往復直線運動，所以主傳動鏈中，需要兩級減速，運動分支和將連續(xù)回 轉(zhuǎn)運動變換為往復直線運動的功能

8、，即可畫出主運動鏈的功能框圖l-3o然后再根據(jù)其他執(zhí)行構(gòu)件的運動形式和運動參數(shù)的大小。確定所需的功能元，畫出 輔助傳動鏈的功能框圖1-3。圖1-3傳動鏈的功能框這樣取出功能框圖中兒種主要功能元，然后選擇功能載體，即可得到表1所示: 表1型煤及形態(tài)學矩陣綜合以上分析，結(jié)合主要的運動類型，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:上傳動采用帶傳動和鏈傳動，主題機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)位機構(gòu) 采用槽輪機構(gòu)，傳送裝置采用傳送帶。裝配簡圖如圖1-4所示，列出了機構(gòu)的主要構(gòu)件。方案I】：主傳動采用兩級齒輪辭掘速，ISli構(gòu)雖然可以采用其它機構(gòu)，但在動力傳動中曲柄滑塊機構(gòu)較其他

9、機構(gòu)簡單、合理，所以本方案主體機構(gòu)仍釆用曲柄滑塊機構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)位機構(gòu)采用不完全齒輪機構(gòu)，其他同方案I,各機構(gòu)的裝配簡圖如圖1-5。貞腳內(nèi)容16頁眉內(nèi)容G11日圖1-5 方案II1）、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）、方案I、方案n的分析比較這兩種方案區(qū)別在于主傳動機構(gòu)和輔助轉(zhuǎn)位機構(gòu)不同。山機械原理課程設計指導 （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)，具有過載保護作用鏈傳動傳遞功率較大，但是它們的外廓尺寸 大，在振動沖擊載荷作用下，鏈傳動壽命較短。槽

10、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，但槽輪在工作盤上不大好布置，所以空間較大。方案II采用齒輪傳動，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，效率高，可采用標準減速器、大齒輪即 為曲柄，便于平衡，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，設計計算較復雜，但動停比不受結(jié)構(gòu)限制，尺寸較緊湊，便于布置。根據(jù)以上 簡單分析，初步?jīng)Q定采用方案作為機器的運動方案。3）、掃屑機構(gòu)運動方案分析方案1 :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I】：沖壓機構(gòu)為對心曲柄滑塊機構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機構(gòu)、掃屑機構(gòu)為固定凸 輪移動從動件機構(gòu)。貞腳

11、內(nèi)容16兩個方案我們可以用模糊綜合評價方法來進行評佔優(yōu)選，最后定方案II為沖壓式蜂 窩煤成型機的掃屑機構(gòu)的運動方案。4、機構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設計4.1、傳動機構(gòu)的運動尺寸設計：主傳動機構(gòu)的總傳動比i滬20,采用兩級減速，根傳動比分配“前小后大”的 原則，i 總二 iiXiF4X5,則 N 可取 Zo = A X = 48 , Zg 取 22,4 =*23 =5x22 = 110.如下圖 1-6 所示：其中：Zx=19Z=76Zf22ZfIIOZ2ZiZeXZ5 1IIIIIIIIII圖1-7 級減速機構(gòu)頁出內(nèi)容如圖1-7所示，山上料器的轉(zhuǎn)速® = 120廠/min可知：則電動機至上料機的總

12、傳動比:因此可取:S =，3 X E = 3 X 21 = 63Z4英中:Zs=21Zf63Z：=22ZE 10Aoni=72r/tnmZ2：3-丄NAll圖卜7二級減速機構(gòu)Zi由于沖頭和丄作盤的運動平面相互垂直9 i體機構(gòu)的主動件（曲柄）和輔助轉(zhuǎn)位機構(gòu) 的主動件（不完全齒輪）的軸線相互垂直，因此，配置了圓錐齒輪傳動Z9、Z1O,如 圖1-8所示?？紤]到主體機構(gòu)與輔助機構(gòu)應同步，固取乙9二Z10二20。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=2()0mnb則帶輪轉(zhuǎn)速：«4 =W24x60 = 23r/mm02龍運動有曲柄軸通過齒輪機構(gòu)傳來,則:02Z I即取Z| =

13、234.2. 主體機構(gòu)的運動尺寸設計釆用對心的曲柄滑塊機構(gòu)由于滑塊沒有行程速比系數(shù)要求，為使機構(gòu)受力較好, 作為主體機構(gòu)，則曲柄長度：H/ = = 150mm2為了使機構(gòu)力學性能較好，使滑塊運動速度波動較小，乂考慮到機器的整體高度，一般?。簞t兩桿長度:心（46” =（46）x150= 600-900（mm）考慮到機器的整體高度，取/ = 800/77/?, 如圖1-9所示為傳動角最小時的機構(gòu)位置簡 圖，山此校核最小傳動角，所以：人曲=cos'* - = 79.3。 40。 50。圖1-9主體機構(gòu)簡圖滿足傳力性能要求。4.3、掃煤機構(gòu)的運動尺寸設計使壓頭離開工作臺時，掃為了清掃壓頭和推桿

14、下面的煤屑，在此設計一掃煤機構(gòu)，煤桿在壓頭下面往復掃過，乂不能與其它構(gòu)件相碰撞。掃煤桿的長度要保證能在壓頭下 面掃過，山總體高度來考慮，固定凸輪采用斜面形狀，其上下方向的長度應大于滑梁的 行程S,其左右方向的高度應能使掃屑刷滿足掃除粉煤的活動范H。用作圖法對此機構(gòu)進行設汁，如圖1-10： /価、/“KU應該滿足關(guān)系式： 九一九"煤=75mm凸輪的轉(zhuǎn)速應該與主體機構(gòu)的運動周期相配合，山主體機構(gòu)的轉(zhuǎn)動比j = 20,原動 機的轉(zhuǎn)速為1440i7inin,可訃算db"齒輪晉=聲常= 72r/min貞腳內(nèi)容16頁出內(nèi)容4.4、工作盤轉(zhuǎn)位機構(gòu)的運動尺寸的設計在此設汁中，丄作盤的轉(zhuǎn)位采

15、用不完全齒輪機構(gòu)傳動。不完全齒輪的設計可參閱機 械原理課程設計指導(山張永安主編、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出，如圖1 -11 (見后附圖2)所示。因主體機構(gòu)采用對心的曲柄滑塊機構(gòu)，則曲柄要通過II、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Q也應在曲柄的軸線上。山于工作盤每次轉(zhuǎn)動 1/5周，則從動齒輪的齒數(shù)應該是Z2的五倍，取Z?二16,則：乙二16.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二5。5、主體機構(gòu)運動線圖設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oAo可得適量方程為: (2. 4)寫出復數(shù)形

16、式為(2. 5)展開后得(2. 6)/, COS 0J +【2 COS 碼=心/, sin 0, + 人 sin 碼=0求得:(2. 7)£ =/ COsB| +4 cos。?貞腳內(nèi)容16將式子(2.2)對時間求導，求得：(2. 8)厶3 sin®-02)將式子(2.4)對時間求導，求得：“嚴何c°W)+站COS。COsB?由以上式子可求出各個位置的速度、加速度及0的位移的值，根據(jù)各個點的速度、加速度、位移的值，通過描點法即可作出滑塊的速度、加速度、位移的線圖，如圖1-12所示。6.機器運動簡圖根據(jù)以上設汁分析及有關(guān)的數(shù)值汁算，得到圖1 -13所示的機器簡圖：山于

17、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計，我們感觸良多，這次課程設計讓我看到了自己的貞眉內(nèi)容不足之處，也讓我體會到了課程設計的樂趣和意義。理論聯(lián)系實際這一重要思想，在這里體現(xiàn)得淋漓盡致。我們現(xiàn)在最缺乏的就是實 際工作經(jīng)驗，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和實 際工作經(jīng)驗。堅實的理論基礎決定了我必須堅持學習新的知識新的理論，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，不被淘汰。嚴謹和細心是做機械設汁的必要態(tài)度，要想做好一件事，就必須一絲不茍、態(tài)度 認真。俗話說'失之毫厘，謬之千里?！痹跈C械設計上尤其應該注意。在以后的工作中, 你的很小的一個疏忽將會造成一個公司很大的損失，祺至給用戶帶去生命危險，而自己 也會為自己的不負責任行為付出代價。當然要順利的完成一項設計，團隊合作是必不可少的，大家相互交流意見，分工 合作，取長補短，共同努力。在這次課程設計中，困難不可避免，但我們團結(jié)合作，永不言棄，始終相信辦法 總比困難多。困難是我們前進的動力，不