沖壓式蜂窩煤成型機(jī)課程設(shè)計(jì)范例

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(范例)題目：沖壓式蜂窩煤成型機(jī)、沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能和設(shè)計(jì)要求1.1.功能沖壓式蜂窩煤成型機(jī)是中國(guó)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(diǎn)而被廣泛采用。沖壓式蜂窩煤成型機(jī)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(shí)現(xiàn)將蜂窩煤壓制成型，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)必須完成五個(gè)動(dòng)作:粉煤加料;沖頭將蜂窩煤壓制成型;2.2.設(shè)計(jì)要求和原始數(shù)據(jù)(1(1)蜂窩煤成型機(jī)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(shí)際上沖頭與脫模盤都與上、下移動(dòng)的滑梁連成一體，

2、當(dāng)滑梁下沖時(shí)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(guò)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(yùn)動(dòng)使加料后的模筒進(jìn)入沖壓位置，成型后的模筒進(jìn)入脫模位置，空的模筒進(jìn)入加料位置。機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案應(yīng)力求簡(jiǎn)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(jī)各部分位置示意3.3.設(shè)計(jì)任務(wù)(1)(1)按工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。(2)(2)進(jìn)行沖壓脫模機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型。(3) 清除沖頭和出煤盤積屑的掃屑運(yùn)動(dòng);(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(jī)的滑梁行程驅(qū)動(dòng)電機(jī)目前采用丫180L-8180L-8 型,希望沖壓機(jī)構(gòu)在沖壓后有一保壓時(shí)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(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案。選取其中兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸計(jì)算。、工作原理和工藝動(dòng)作分解根據(jù)上述分析，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)要求完成的工藝動(dòng)作有以下六個(gè)動(dòng)作。(1(1)加料：這一動(dòng)作可利用粉煤重力打開料斗自動(dòng)加料。(2(2)沖壓成型：要求沖頭上、下往復(fù)

4、移動(dòng)，在沖頭行程的后1/21/2 進(jìn)行沖壓成型。(3)(3)脫模：要求脫模盤上、下往復(fù)移動(dòng)，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(fù)移動(dòng)的滑梁上。(4)(4)掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動(dòng)過(guò)程中用掃屑刷將粉煤掃除。(5)(5)模筒轉(zhuǎn)模間歇運(yùn)動(dòng)：以完成沖壓、脫模、加料三個(gè)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(gè)動(dòng)作，加料和輸送的動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，暫時(shí)不予考慮，沖壓和脫模可用一個(gè)機(jī) 構(gòu)來(lái)完成。因此，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮沖壓和脫模機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)和 模筒轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)這三個(gè)機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)問(wèn)題。三、根

5、據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖對(duì)于沖壓式蜂窩煤成型機(jī)構(gòu)運(yùn)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(gè)執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，以利于各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、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(dòng)件的零位角為橫坐標(biāo)的起點(diǎn), 縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移起止位置。表 1 1 表示沖壓式蜂窩煤成型機(jī)構(gòu)三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn) 出循環(huán)圖。表 1 1 沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖主動(dòng)件轉(zhuǎn)角分配0 0 180180 180180 360360 沖頭和脫模盤機(jī)構(gòu)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(dòng)回程掃屑運(yùn)動(dòng)主動(dòng)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(dòng)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(dòng)作。四、執(zhí)行機(jī)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(gè)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以選 擇表 2 2 所列的常用機(jī)構(gòu)，這一表格又可稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣。表 2 2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣(5(5) 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖。(3)(3) 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇。(4(4)沖頭和脫模機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)六桿沖壓機(jī)構(gòu)掃屑刷機(jī)構(gòu)附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)機(jī)構(gòu)

7、模筒轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖 2 2 表示附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)，利用滑梁的上、下移動(dòng)使搖桿0B0B 上的掃屑刷擺動(dòng)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(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式1 1圖 3 3 表示固定移動(dòng)凸輪利用滑梁上、下移動(dòng)使帶有掃屑刷的移動(dòng)從動(dòng)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(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式2 2五、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定根據(jù)表 2 2 的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形態(tài)學(xué)矩陣，可以求出沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等要

8、求來(lái)選擇方案。在此可 選定兩個(gè)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的方案，如下所述。方案一：沖壓機(jī)構(gòu)為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)為槽輪機(jī)構(gòu)，掃屑機(jī)構(gòu)為固定 凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)。方案二：沖壓機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)為不完全齒輪機(jī)構(gòu)，掃屑機(jī)構(gòu) 為附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。兩個(gè)方案可用模糊綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)進(jìn)行評(píng)估優(yōu)選，也可以按設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)可以選為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；模筒轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)可以 選為槽輪機(jī)構(gòu)，這樣工作效率高、定位精確且加工方便；掃屑機(jī)構(gòu)可選為固定凸輪移動(dòng)從動(dòng) 件機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)加工簡(jiǎn)單方便。最后，選取方案一為沖壓式蜂窩煤成型機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案。六、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速

9、機(jī)構(gòu)根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)能力，可知其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 的總傳動(dòng)比為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)采用帶傳動(dòng)，其速比為4.8664.866;第二級(jí)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng),其傳動(dòng)比為 5 5。七、畫出機(jī)械運(yùn)出方案簡(jiǎn)圖按已選定的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，畫出沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖，其中三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分也可以稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。如圖4 4 所示，包括了機(jī)械 傳動(dòng)系統(tǒng)、三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組合。如果再加上加料機(jī)構(gòu)和輸送機(jī)構(gòu)，就可以完整地表示整臺(tái) 機(jī)器的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖。圖 4 4 沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動(dòng)方案示意有了機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖，就可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算以及機(jī)器的總體

10、設(shè)計(jì)。八、對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸計(jì)算為了實(shí)現(xiàn)具體的運(yùn)動(dòng)要求，必須對(duì)帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(沖壓機(jī)構(gòu))、槽 輪機(jī)構(gòu)(模筒轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu))和掃屑凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸計(jì)算，必要時(shí)還要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、 動(dòng)力學(xué)計(jì)算。1.1.帶傳動(dòng)計(jì)算(1(1)確定計(jì)算功率PC取KA=1.4，貝U(2(2)選擇帶的型號(hào)。由PC及主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速ni，由有關(guān)線圖選擇 V V 帶型號(hào)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(dòng)計(jì)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(jìn)行強(qiáng)度計(jì)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(biāo)準(zhǔn)中心距為齒輪厚度按實(shí)際情況選取，其余尺寸按有關(guān)公式計(jì)算出。3 3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算已知沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的滑梁行程300mm300mm，連桿系數(shù)A=- =0.157, ,則曲柄半徑L連桿長(zhǎng)度為F F 面采用作圖法求出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑梁（滑塊）的速度和加速度。取H =iomm/mm,曲柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)角為 4545時(shí)，按比例精確作曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖 5 5 所示。圖 5 5 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖因?yàn)闂U

12、 1 1 （曲柄）的轉(zhuǎn)速為 3030 r/minr/min，且方向?yàn)槟鏁r(shí)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?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)。B B 點(diǎn)的速度為VB=叫*IAB=3.14X0.15 =0.471m/s，方向?yàn)榇怪庇跅U 1 1 且指向向上。B B 點(diǎn)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(diǎn)的速度及加速度。對(duì)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?yàn)轫槙r(shí)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(shí)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角2a =180(1-Z) =120*。z(1010)運(yùn)動(dòng)系數(shù)k=三三=l(n =1,n為圓銷數(shù))。2z 25 5.掃屑凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算固定凸輪采用斜面形狀，其上、下方向的長(zhǎng)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(dòng)范圍掃除粉煤。具體按結(jié)構(gòu)情況來(lái)設(shè)計(jì)，在此不再詳細(xì)設(shè)計(jì)。對(duì)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(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角為 4545時(shí)，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(jī)構(gòu)計(jì)算槽數(shù)z。按工位數(shù)要求選定為