蜂窝煤成型机设计计算说明书.doc

天津理工大学 机械工程学院 《机械原理》课程设计 《机械原理课程设计》设计计算说明书设计题目：　蜂窝煤成型机的设计　设 计 者： 　杨绍琼 学 号： ２００５１０２３ 专业班级：机械工程及自动化 ４ 班指导教师：　　　　李克旺　　　 完成日期： 2007 年11月30日　天津理工大学机械工程学院第 22 页 共 27 页目 录一 设计目的和设计题目1.1 设计目的…………………………………………………………11.2 设计题目：蜂窝煤成型机………………………………………11.2.1 蜂窝煤成型机工作原理 ……………………………………21.2.2 原始数据 ……………………………………………………21.2.3 设计任务 ……………………………………………………2二 执行机构运动方案设计2.1功能分解与工艺动作分解 ………………………………………32.1.1 功能分解 ………………………………………………………32.1.2工艺动作过程分解 …………………………………………32.2 方案选择与分析 …………………………………………………42.2.1. 概念设计 …………………………………………………… 42.2.2. 方案选择 ……………………………………………………42.2.3. 方案组合优化选择……………………………………………82.3 机械系统方案设计运动简图……………………………………162.4执行机构设计…………………………………………………… 172.5 机构运动循环图…………………………………………………18三 传动系统方案设计3.1传动方案设计…………………………………………………… 193.2电动机的选择…………………………………………………… 203.3传动装置的总传动比和各级传动比分配……………………… 213.4传动装置的运动和动力参数设计计算………………………… 213. 4．1 传动系统带传动和减速器型号的计算和选择…………… 213. 4．2传动装置的运动和动力参数计算………………………… 22四 设计小结………………………………………………………………24五 参考文献………………………………………………………………27一 设计目的和设计题目1.1设计目的机械原理课程设计是我们第一次较全面的机械设计的初步训练，是一个重要的实践性教学环节。

设计的目的在于，进一步巩固并灵活运用所学相关知识；培养应用所学过的知识，独立解决工程实际问题的能力，使对机械系统运动方案设计(机构运动简图设计)有一个完整的概念，并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力，提高我们进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术资料诸方面的能力，以及利用现代设计方法解决工程问题的能力，以得到一次较完整的设计方法的基本训练机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算，是机械产品设计的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明，可以提高我们的创新意识和能力为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计1.2 设计题目：蜂窝煤成型机说明：蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备，它将煤粉加入工作盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤 图一：蜂窝煤成型机设计原理示意图1.2.1 蜂窝煤成型机工作原理滑梁作往复直线运动，带动冲头和卸煤杆完成压实成型和蜂窝煤脱模动作工作盘上有五个模孔，Ⅰ为上料工位，Ⅲ为冲压工位，Ⅳ为卸料工位，工作盘间歇转动，以完成上料、冲压、脱模的转换。

扫屑刷在冲头和卸煤杆退出工作盘后，在冲头和卸煤杆下扫过，以清除其上的积屑此外，还有型煤运出的输送带部分1.2.2 原始数据上料及输送机构较为简单，本题目主要考虑三个机构的设计：① 冲压和脱模机构 ②工作盘的间歇转动机构 ③扫屑机构已知条件方 案12345678910工作机输入功率（KW）3.33.13.43.23.53.33.43.23.23.0生产率（块/min）12121515161618182020型煤尺寸：Φ×h=100mm×75mm粉煤高度与型煤高度之比（压缩比）：2∶1，即工作盘高度H=2h=150mm工作条件：载荷有轻微冲击，一班制使用期限：十年，大修期为三年生产批量：小批量生产（少于十台）转速允许误差：±5%1.2.3 设计任务1． 执行部分机构设计（1） 分析冲头、工作盘和扫屑机构的方案（2） 拟定执行机构方案，画出总体机构方案示意图（3） 画出执行机构运动循环图（4） 执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，并标明主要尺寸（5） 画出执行机构运动简图（6） 对执行机构进行运动分析2． 传动装置设计（1） 选择电动机（2） 计算总传动比，并分配传动比（3） 计算各轴的运动和动力参数3． 编写课程设计说明书二、执行部分机构运动方案设计 2.1功能分解与工艺动作分解2．1．1 功能分解如图一所示为冲头、卸煤杆、扫屑刷、工作盘的相互位置情况。

实际上冲头与卸煤杆都与上下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤，卸煤杆将已压成的蜂窝煤脱模在滑梁上升过程中扫屑刷将刷除冲头和卸煤杆上粘附的煤粉工作盘盘上均布了模筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入加压位置Ⅲ、成型后的模筒进入脱模位置Ⅳ、空的模筒进入加料位置Ⅰ；为改善蜂窝煤成型机的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间；冲煤饼时冲头压力较大，最大可达20000N，其压力变化近似认为在冲程的一半进入冲压，压力呈线性变化，由零值至最大值因此，希望冲压机构具有增力功能，以减小机器的速度波动和减小原动机的功率另外机械运动方案应力求简单 2．1．2工艺动作过程分解 根据上述分析，蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作：1）加料：这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料；2）冲压成型：要求冲头上下往复运动，在冲头行程的二分之一进行冲压成型；3）脱模：要求卸料盘上下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒一般可以将它与冲头固结在上下往复移动的滑梁上；4）扫屑：要求在冲头、卸料盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除；5）工作盘间歇运动：以完成冲压、脱模和加料三个工位的转换；6）输送：将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品，以便装箱待用。

以上六个动作，加料和输送的动作比较简单，暂时不予考虑，脱模和冲压可以用一个机构完成因此，蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题2.2 方案选择与分析2.2.1. 概念设计根据以上功能分析，应用概念设计的方法，经过机构系统搜索，可得“形态学矩阵”的组合分类表，如表1所示表1 组合分类表冲压和脱模盘机构对心曲柄滑块机构带轮曲柄滑块机构六杆冲压组合机构偏心轮式肘节机构扫屑刷机构附加滑块摇杆机构固定移动凸轮移动从动件机构齿轮机构凸轮机构模筒转盘间歇运动机构槽轮机构棘轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构因冲压成型与脱模可用同一机构完成，故可满足冲床总功能的机械系统运动方案有N个，即N＝3×4×4个＝48个运用确定机械系统运动方案的原则与方法，来进行方案分析与讨论2.2.2. 方案选择1) 冲压脱模机构的方案选择 方案一 ：曲柄滑块机构（对心） 方案二：六杆冲压组合机构 方案三：带轮曲柄滑块机构 方案四：偏心轮式肘节机构表2 冲压脱模机构部分运动方案定性分析 方 案 号 主 要 性 能 特 征 功 能 功 能 质 量 经 济 适 用 性 运动变换 增力 加压时间 一级传动角 二级传动角 工作平稳性 磨损与变形 效率 复杂性 加工装配难度 成本 运动尺寸 １ 满足 弱较长 较小 --- 一般 一般 较高 简单 易 低 最小 2满足 弱 较长 小大 一般 一般 高较困难 易 低 小3 满足 较强 较长 -- ---一般 一般 高 较困难 较易 较高 较大 4满足 很强 较长 很大 --- 一般 一般 很高 较困难 易 低 较大 注：①加压时间是指在相同施压距离内，下压模移动所用的时间，越长则越有利。

②一级传动角指四杆机构的传动角；二级传动角指六杆机构中后一级四杆机构的传动角③评价项目应因机构功能不同而有所不同对以上方案初步分析如表2从表中的分析结果不难看出，方案2的性能明显较差；方案1，3，4有较好综合性能，且各有特点，但方案3成本较高，剩余方案1，4这两个个方案可作为被选方案，待运动设计、运动分析和动力分析后，通过定量评价选出最优方案2) 扫屑刷机构的方案选择 方案一：附加滑块摇杆机构 方案二：固定凸轮移动从动件机构方案三：齿轮机构 方案四：凸轮机构 表3 扫屑刷机构部分运动方案定性分析方案号功 能经 济 适 用 性运动变换间歇送进工作平稳性磨损与变形效率复杂性加工装配难度成本运动尺寸1满足无平稳一般较高简单较难低较大2满足无较平稳小较高简单较难低一般3满足无平稳小低较简单最难较高最小4满足有平稳小较高简单困难难较高较大对以上方案初步分析如上表3从表中的分析结果不难看出，四个方案的性能相差不大，方案1、2、4的效率较高，方案3、4计算加工难度较大；方案1，2可为最优方案3）模筒转盘间歇运动机构方案选择方案一：槽轮机构 方案二：不完全齿轮机构方案三：圆柱凸轮间歇运动机构 方案四：双动式棘轮机构表4 间歇运动机构方案定性分析方案号功 能经 济 适 用 性运动变换间歇转动工作平稳性磨损与变形效率复杂性加工装配难度成本运动尺寸1满足有平稳小较高简单简单较高较大2满足有。