機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-蜂窩煤成型機(jī)

1、?機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)?題目：沖壓式蜂窩煤成型機(jī)機(jī)構(gòu)學(xué)校：濟(jì)南大學(xué)系別：機(jī)械工程及自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)自 0809設(shè)計(jì)者：劉騫組長(zhǎng)指導(dǎo)教師：常遇春2021-06-20星期日課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)機(jī)械工程及自動(dòng)化設(shè)計(jì)任務(wù)方案書(shū)課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：沖壓式蜂窩煤成型機(jī)改良機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與原始數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)小組成員：_指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師：張旦聞年月日心目錄1、產(chǎn)品簡(jiǎn)介42、工作原理43、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案的分析與選擇3.1、設(shè)計(jì)根本要求53.2、原動(dòng)機(jī)的選擇53.3、主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方案分析63.4、掃屑機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案分析84、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)4.1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)94.2、主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)124.

2、3、掃煤機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)124.4、工作盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)135、主體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖136、機(jī)器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖147、自我感想168、參考書(shū)目16mW1 1、產(chǎn)品簡(jiǎn)介機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械根底知識(shí)及機(jī)械創(chuàng)新水平的技術(shù)根底課.在機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)中教學(xué)方案是主干課程.在培養(yǎng)合格機(jī)械工程設(shè)計(jì)人才方面起著極其重要的作用,是學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程和從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必備準(zhǔn)備.本設(shè)計(jì)題目是蜂窩煤成型機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)的最初想法來(lái)源于自己以往的親身經(jīng)歷.以往的許多制造煤塊的機(jī)構(gòu)存在著許多避之不及的缺陷,即有些機(jī)構(gòu)制造出的煤塊不夠敦實(shí),放干后有一些裂紋；有些機(jī)構(gòu)造出的煤塊經(jīng)常出現(xiàn)孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象；有些機(jī)構(gòu)在工作是會(huì)出

3、現(xiàn)許多不能及時(shí)清理的煤屑,造成工作環(huán)境的相對(duì)惡劣,等等.本設(shè)計(jì)的誕生不僅克服了許多造煤塊機(jī)構(gòu)難以克服的缺陷,還在機(jī)械傳動(dòng)的能耗以及電動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì)考慮到各組成機(jī)構(gòu)的可行性與合理性,選擇了兩種運(yùn)動(dòng)方案： 一是機(jī)構(gòu)擁有了帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 傳動(dòng)平穩(wěn)、 具有過(guò)載保護(hù)作用,槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠等特性,二是有了齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊密,壽命長(zhǎng),效率高等優(yōu)點(diǎn).本設(shè)計(jì)的許多地方牽涉到了機(jī)械傳動(dòng)以及齒輪傳動(dòng)的知識(shí),進(jìn)一步驗(yàn)證和細(xì)化了專(zhuān)業(yè)理論知識(shí),是我們對(duì)本專(zhuān)業(yè)的開(kāi)展方向有了更清楚的熟悉.另外,本機(jī)構(gòu)平安、實(shí)用的思想設(shè)計(jì)而出,市場(chǎng)前景廣闊,適用范圍比擬廣泛,既可以

4、用于大中型公司或企業(yè)批量生產(chǎn),又可用于小型部門(mén)的連續(xù)生產(chǎn),造出的煤塊很大程度上的得到了市場(chǎng)和廣闊用戶的肯定.2、工作原理利用帶沖針 6 6 的沖頭 4 4 往復(fù)運(yùn)動(dòng),將位于工作盤(pán) 2 2 ?？字械幕旌狭蠅簩?shí)成型.沖針 6 6 剛性固結(jié)于沖頭,用以穿孔.壓板 8 8 以彈簧 7 7 與滑塊 1 1 相連,通過(guò)彈簧壓縮時(shí)所產(chǎn)生的彈簧力將型煤壓實(shí).為了提升生產(chǎn)率,將機(jī)器作成多工位的,把上料、成型、卸煤等工序集中在一臺(tái)機(jī)器上連續(xù)完成.機(jī)器執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)圖如圖 1-11-1 所示.滑塊 1 1 上裝有沖孔壓實(shí)壓頭 4 4 和卸煤推桿 5,5,作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)A1A1; ;工作盤(pán) 2 2 上有五個(gè)?？?I

5、I 為上料工位,田為成型工位,IV為卸料工位,做間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A2A2；上料器 3 3 作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A3A3；將型煤運(yùn)出的傳送帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)A4A4；沖頭每次退出工作盤(pán)后,掃煤桿在沖頭下面掃過(guò),作去除煤屑的掃煤運(yùn)動(dòng)A5A5.A Ai的運(yùn)動(dòng)參數(shù)取決于生產(chǎn)率,取 n ni72r72r/ /minmin.考慮到料煤高度與型煤高度之比 壓縮比 為 2:1,2:1,工作盤(pán)高 H2h150mmH2h150mm.為使工作盤(pán)轉(zhuǎn)位速度不致太高,取壓頭在工作盤(pán)內(nèi)和工作盤(pán)外的位移相等,即沖頭的行程為Hi2h300mm0A A 運(yùn)動(dòng)應(yīng)與 A A 協(xié)調(diào)配合,工作盤(pán)轉(zhuǎn)位時(shí),壓頭必須在工作盤(pán)外,其運(yùn)動(dòng)參數(shù)n2n172r/

6、min其運(yùn)動(dòng)系數(shù) p 應(yīng)小于 0.50.5.綜合考慮各運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,暫取工作盤(pán)轉(zhuǎn)位時(shí)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)r r=160/360=0.444=160/360=0.444.A A3的運(yùn)動(dòng)參數(shù)參考現(xiàn)有機(jī)器取 n3=120r/minn3=120r/min. .A A4運(yùn)動(dòng)的傳送帶速度要保證前一塊煤運(yùn)走后,后一塊煤才能卸落在傳送帶上.設(shè)煤塊的間距為 2 2 力=0.2m=0.2m, ,那么傳送帶速度為叫 0.20.2V Va6060人運(yùn)動(dòng)為平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng),要保證沖頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次,掃煤桿在沖頭下往復(fù)掃過(guò)一次,且不與其他構(gòu)件相碰具體要求見(jiàn)主體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)局部.由于型煤是利用彈簧壓實(shí),故生產(chǎn)阻力 FrFr 與彈簧壓縮量成正比,

7、生產(chǎn)阻力曲線見(jiàn)圖1-21-2, ,Frmax=5000NFrmax=5000N3、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇3 3、1 1 設(shè)計(jì)根本要求1 1）設(shè)計(jì)蜂窩煤成型機(jī)構(gòu),型煤尺寸為沖100mm75mm生產(chǎn)率為每分鐘 7272 個(gè)；2 2）沖壓成型時(shí)的生產(chǎn)阻力到達(dá) 50000N;50000N;3 3）為改善蜂窩煤成型機(jī)的質(zhì)量,希望在沖壓后有一短暫的保壓時(shí)間；4 4）由于沖頭要產(chǎn)生較大壓力,希望沖壓機(jī)構(gòu)具有增力功能,以增大有效力作用,減小原動(dòng)機(jī)的功率.3 3、2 2 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作,其中掃煤運(yùn)動(dòng) A A 可考慮直接用滑塊做主運(yùn)動(dòng),以保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合.由于采用集中驅(qū)動(dòng),有電

8、動(dòng)機(jī)到 A1A1 原動(dòng)件的主傳動(dòng)鏈總傳動(dòng)比為：72720.20.24m/s0.20.24m/s6060圖 1-2 生產(chǎn)阻力曲線n電144020ni72再考慮到同類(lèi)機(jī)器的參數(shù),在此選用異步電動(dòng)機(jī)集中驅(qū)動(dòng),取n電1440r/min3 3、3 3 主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇執(zhí)行構(gòu)件作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),所以主傳動(dòng)鏈中,需要兩級(jí)減速,運(yùn)動(dòng)分支和將連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的功能,即可畫(huà)出主運(yùn)動(dòng)鏈的功能框圖 1-31-3.然后再根據(jù)其他執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的大小.確定所需的功能元,畫(huà)出輔助傳動(dòng)鏈的功能框圖 1-31-3.圖 1-3 傳動(dòng)鏈的功能框這樣取出功能框圖中幾種主要功能元,然后選擇功能載體,即

9、可得到表 1 1 所示:表 1 型煤及形態(tài)學(xué)矩陣帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I_帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)n曲柄滑塊機(jī)構(gòu)移動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)螺旋機(jī)構(gòu)綜合以上分析,結(jié)合主要的運(yùn)動(dòng)類(lèi)型,我們制定了兩種方案,下面就讓我們對(duì)兩種方案作一詳細(xì)的分析：方案 I:I:主傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng),主題機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)采用槽輪機(jī)構(gòu),傳送裝置采用傳送帶.裝配簡(jiǎn)圖如圖 1-41-4 所示,列出了機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)件圖 1-4 方案 I方案 H H：主傳動(dòng)采用兩級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)減速,主體機(jī)構(gòu)雖然可以采用其它機(jī)構(gòu),但在動(dòng)力傳動(dòng)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)較其他機(jī)

10、構(gòu)簡(jiǎn)單、合理,所以本方案主體機(jī)構(gòu)仍采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)采用不完全齒輪機(jī)構(gòu),其他同方案 I,I,各機(jī)構(gòu)的裝配簡(jiǎn)圖如圖 1-51-5圖 1-5 方案 n1 1、繪制傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖結(jié)合功能框圖的傳動(dòng)路線,考慮到機(jī)構(gòu)和軸線的配置以及一些其他功能,即可繪出機(jī)器的兩種運(yùn)動(dòng)方案圖.2 2、方案 I I、方案 IIII 的分析比擬這兩種方案區(qū)別在于主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)不同.由?機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)?張永安主編、高等教育出版社出版的第一章的表 1-21-2、表 1-31-3 可知,方案 I I 帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)平穩(wěn),具有過(guò)載保護(hù)作用.鏈傳動(dòng)傳遞功率較大,但是它們的外廓尺寸大,在振動(dòng)沖擊載荷作用下

11、,鏈傳動(dòng)壽命較短.槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比擬簡(jiǎn)單,工作可靠,嚙入嚙出比擬平穩(wěn),有柔性沖擊,但槽輪在工作盤(pán)上不大好布置,所以空間較大.方案 R R 采用齒輪傳動(dòng),結(jié)構(gòu)緊湊,壽命長(zhǎng),效率高,可采用標(biāo)準(zhǔn)減速器、大齒輪即為曲柄,便于平衡,且可起飛輪作用,但制造本錢(qián)較高.不完全齒輪機(jī)構(gòu)嚙入嚙出時(shí)沖擊較大,設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜,但動(dòng)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(jiǎn)單分析,初步?jīng)Q定采用方案 R R 作為機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案.3 3、掃屑機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案分析方案 I:I:沖壓機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤(pán)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).方案 H H: :沖壓機(jī)構(gòu)為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤(pán)為槽輪機(jī)構(gòu)、

12、掃屑機(jī)構(gòu)為固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu).兩個(gè)方案我們可以用模糊綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)進(jìn)行評(píng)估優(yōu)選,最后定方案 n n 為沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的掃屑機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案.4、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)4.14.1、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)：主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比 i i 總=20,=20,采用兩級(jí)減速,根據(jù)傳動(dòng)比分配“前小后大的原那么,i i 總i iiXi i2=4X5=4X5,那么 z zi可取 19,19,z zii44z&,4取 22,22,Z4i2Z3522110.如下列圖 1-61-6 所示：圖 1-7 一級(jí)減速機(jī)構(gòu)如圖 1-71-7 所示,由上料器的轉(zhuǎn)速120r/min可知：那么電動(dòng)機(jī)至上料機(jī)的總傳動(dòng)比：

13、因此可取:Z6i3z532163Z Z4其中：Z5=21Z6=63Z7=22Z8=110由于沖頭和工作盤(pán)的運(yùn)動(dòng)平面相互垂直,主體機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件曲柄和輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件不完全齒輪的軸線相互垂直,因此,配置了圓錐齒輪傳動(dòng)Z9、Z10,如圖 1-81-8 所示n n電n n31212i iii i3A3.n1=72r/mm圖 1-7 二級(jí)減速機(jī)構(gòu)圖 1-8 主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)考慮到主體機(jī)構(gòu)與輔助機(jī)構(gòu)應(yīng)同步,固取z9= =zi0=20=20.傳送皮帶需從工作臺(tái)下通過(guò),寸寸受限制,取主動(dòng)帶輪直徑 D=200mmD=200mm 那么帶輪轉(zhuǎn)速：運(yùn)動(dòng)有曲柄軸通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)傳來(lái),那么：nizi2i i4n n4Z11即取

14、z1123z1272V460LD0.24600.223r/mm4.24.2、主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)由于滑塊沒(méi)有行程速比系數(shù)要求,為使機(jī)構(gòu)受力較好,采用對(duì)心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為主體機(jī)構(gòu),那么曲柄長(zhǎng)度：H Hir r1150mm150mm2 2為了使機(jī)構(gòu)力學(xué)性能較好,使滑塊運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)較小,又考慮到機(jī)器的整體高度,一般?。簉11rl46那么兩桿長(zhǎng)度：l46r4-6150600-900mm考慮到機(jī)器的整體高度,取l800mm,如圖 1-1-9 9 所示為傳動(dòng)角最小時(shí)的機(jī)構(gòu)位置簡(jiǎn)圖,由此校核最小傳動(dòng)角,所以：1r-rmincos：79.340-50滿足傳力性能要求.4.34.3、掃煤機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)為

15、了清掃壓頭和推桿下面的煤屑,在此設(shè)計(jì)一掃煤機(jī)構(gòu),使壓頭離開(kāi)工作臺(tái)時(shí),掃煤桿在壓頭下面往復(fù)掃過(guò),又不能與其它構(gòu)件相碰撞.掃煤桿的長(zhǎng)度要保證能在壓頭下面掃過(guò),由總體高度來(lái)考慮,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,s,其左右方向的高度應(yīng)能使掃屑刷滿足掃除粉煤的活動(dòng)范圍.用作圖法對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),如圖 1-101-10：Hmin、Hmax應(yīng)該滿足關(guān)系式：H HmaxH Hmin 小煤75mm75mm凸輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)該與主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)周期相配合,由主體機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)比i20,原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1440r/min1440r/min, ,可計(jì)算出：n n電14401440i i202072r/

16、min72r/min4.44.4、 工作盤(pán)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸的設(shè)計(jì)在此設(shè)計(jì)中,工作盤(pán)的轉(zhuǎn)位采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng).不完全齒輪的設(shè)計(jì)可參閱?機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)?(由張永安主編、高等教育出版社出版)的 148148 頁(yè)表1111.先將工作盤(pán)的靜止位置按比例繪出,如圖 1-111-11(見(jiàn)后附圖 2)2)所示.因主體機(jī)構(gòu)采用對(duì)心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),那么曲柄要通過(guò)田、IV工位的模孔中央,因此不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)齒輪的回轉(zhuǎn)中央O1也應(yīng)在曲柄的軸線上.由于工作盤(pán)每次轉(zhuǎn)動(dòng) 1/51/5 周,那么從動(dòng)齒輪的齒數(shù)應(yīng)該是Z2的五倍,取Z2=16=16,那么：Z2=16=16.模數(shù)選取要保證從動(dòng)齒輪齒根圓大于工作盤(pán)外

17、徑,此題取 m=5m=55、主體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖設(shè)計(jì)與分析,如圖所小為型煤機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,由封閉矢量圖oAo可得適量方程為:(2.(1)(2.(1)1112X.寫(xiě)出復(fù)數(shù)形式為Ii1I_i2_(2.(2)(2.(2)l1e12eXo展開(kāi)后得11cos0112cos02xo(2.(3)(2.(3)11sin0112sin020求得：(2.(4)(2.(4)Xo11cos0112cos02將式子(2.2)(2.2)對(duì)時(shí)間求導(dǎo),求得:cos92將式子(2.4)(2.4)對(duì)時(shí)間求導(dǎo),求得:113；cos儲(chǔ).2)1232 2cos92由以上式子可求出各個(gè)位置的速度、加速度及 o o 的位移的值,根據(jù)各個(gè)

18、點(diǎn)的速度、加速度、位移的值,通過(guò)描點(diǎn)法即可作出滑塊的速度、加速度、位移的線圖,如圖 1-121-121131sin(81.2)(2.5)(2.5)vo所示.6 6、機(jī)器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖根據(jù)以上設(shè)計(jì)分析及有關(guān)的數(shù)值計(jì)算,得到圖 1-131-13 所示的機(jī)器簡(jiǎn)圖：由于傳送裝置位于視野之外,在此并未畫(huà)出其簡(jiǎn)圖,僅僅作出了沖壓式蜂窩煤的主體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖.圖 1-131-13 主體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖7 7、感想通過(guò)這一星期的機(jī)械課程設(shè)計(jì),我們感觸良多,這次課程設(shè)計(jì)讓我看到了自己的缺乏之處,也讓我體會(huì)到了課程設(shè)計(jì)的樂(lè)趣和意義.理論聯(lián)系實(shí)際這一重要思想,在這里表達(dá)得淋漓盡致.我們現(xiàn)在最缺乏的就是實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),而理論聯(lián)系實(shí)踐并不像我們想象的那么簡(jiǎn)單,他需要堅(jiān)實(shí)的理論根底和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn).堅(jiān)實(shí)的理論根底決定了我必須堅(jiān)持學(xué)習(xí)新的知識(shí)新的理論,完