机械原理课程设计-冲压式蜂窝煤成型机设计说明书.doc

课程设计说明书课程名称：冲压式蜂窝煤成型机设计院 校 专 业 机械设计制造及其自动化______班 级 __________姓 名 _____________学 号 ___________指导老师 ____________ 《机械原理课程设计》题目：冲压式蜂窝煤成型机1.冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求························12.工作原理和工艺动作分解····································33.根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图··················34.执行机构的选型············································55.机械运动方案的选择和评定··································66.机械传动系统的速比和变速机构及其机器运动循环图············77.机械运动方案简图··················································118对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算······················139.冲压式蜂窝煤成型机的飞轮设计······································18一、 冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求1.功能冲压式蜂窝煤成型机是中国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备，这种设备具有结构合理、成型性能好、经久耐用、维修方便等优点而被广泛采用。

冲压式蜂窝煤成型机的功能是将粉煤加入转盘的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤为了实现将蜂窝煤压制成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作：（1）粉煤加料；（2）冲头将蜂窝煤压制成型；（3）清除冲头和出煤盘积屑的扫屑运动；（4）将在模筒内冲压后的蜂窝煤脱煤；（5）将冲压成型的蜂窝煤输出2.设计要求和原始数据（1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min2）如图1所示，冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘的相互位置关系实际上冲头与脱模盘都与上、下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时冲头将粉煤冲压成蜂窝煤，脱煤盘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脱模盘上粘着的粉煤模筒转盘上均布了煤筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入冲压位置，成型后的模筒进入脱模位置，空的模筒进入加料位置3）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望冲压机构在冲压后有一保压时间4）冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程，连杆系数5）驱动电机目前采用Y180L-8型，其功率N＝11kW，转速n＝730 r/min6）由于冲头压力较大，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效作用，减小原动机的功率7）机械运动方案应力求简单1.模筒转盘; 2.滑梁; 3.冲头; 4.扫屑刷; 5.脱模盘图1 冲压式蜂窝煤成型机各部分位置示意3.设计任务（1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

2）进行冲压脱模机构、扫屑机构、模筒转盘间歇运动机构的选型3）机械运动方案的评定和选择4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案5）画出机械运动方案示意图6）选取其中两个传动机构或执行机构进行尺寸计算二、工作原理和工艺动作分解根据上述分析，冲压式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：这一动作可利用粉煤重力打开料斗自动加料2）冲压成型：要求冲头上、下往复移动，在冲头行程的后1/2进行冲压成型3）脱模：要求脱模盘上、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将它与冲头一起固结在上、下往复移动的滑梁上4）扫屑：要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将粉煤扫除5）模筒转模间歇运动：以完成冲压、脱模、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，冲压和脱模可用一个机构来完成因此，冲压式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的间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题三、 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图对于冲压式蜂窝煤成型机构运出循环图主要是确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒转盘三个执行构件的先后顺序、相位，以利于各执行机构的设计、装配和调试。

冲压式蜂窝煤成型机的冲压机构为主机构，以它的主动件的零位角为横坐标的起点，纵坐标表示各执行机构的位移起止位置表1表示冲压式蜂窝煤成型机构三个执行机构的运出循环图表1冲压式蜂窝煤成型机运动循环图主动件转角分配0°～180°180°～360°冲头和脱模盘机构工作行程回程模筒转盘机构工作行程停止工作行程扫屑刷机构扫屑运动回程扫屑运动主动件转角分配0°～90°90°～270°270°～360°冲头和脱模盘都由工作行程和回程两部分组成模筒转盘的工作行程在冲头的回程后半段和工作行程的前半段完成，使间歇转动在冲压以前完成扫屑刷要求在冲头回程后半段至工作行程前半段完成扫屑动作四、执行机构的选型根据冲头和脱模盘、模筒转盘、扫屑刷这三个执行构件动作要求和结构特点，可以选择表2所列的常用机构，这一表格又可称为执行机构的形态学矩阵表2执行机构的形态学矩阵冲头和脱模机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构六杆冲压机构扫屑刷机构附加滑块摇杆机构固定凸轮移动从动机构模筒转盘间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构图2表示附加滑块摇杆机构，利用滑梁的上、下移动使摇杆OB上的扫屑刷摆动扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。

图2 冲压式蜂窝煤成型机执行机构运动形式1图3表示固定移动凸轮利用滑梁上、下移动使带有扫屑刷的移动从动件顶出而扫除冲头和脱模盘底的粉煤屑图3 冲压式蜂窝煤成型机执行机构运动形式2五、机械运动方案的选择和评定根据表2的三个执行机构形态学矩阵，可以求出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动方案数为N＝3×2×3＝18现在可以按给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等要求来选择方案在此可选定两个结构比较简单的方案，如下所述方案二：冲压机构为偏置曲柄滑块机构，模筒转盘机构为不完全齿轮机构，扫屑机构为附加滑块摇杆机构方案一：冲压机构为对心曲柄滑块机构，模筒转盘机构为槽轮机构，扫屑机构为固定凸轮移动从动件机构 两个方案可用模糊综合评价方法来进行评估优选，也可以按设计需求直接比较方案的优劣例如，由于没有急回要求，冲压机构可以选为对心曲柄滑块机构；模筒转盘机构可以选为槽轮机构，这样工作效率高、定位精确且加工方便；扫屑机构可选为固定凸轮移动从动件机构，设计加工简单方便最后，选取方案一为冲压式蜂窝煤成型机构的机械运动方案六、机械传动系统的速比和变速机构及其机器运动循环图根据选定的驱动电机的转速和冲压式蜂窝煤成型机的生产能力，可知其机械传动系统的总传动比为机械传动系统的第一级采用带传动，其速比为4.866；第二级采用直齿圆柱齿轮传动，其传动比为5。

主传动机构的总传动比i总=20，采用两级减速，根据传动比分配“前小后大”的原则，i总=i1×i2=4×5,则z1可取19，，取22，.如下图1-6所示：其中：Z1=19 Z2=76 Z3=22 Z4=110图1-7 一级减速机构如图1-7所示，由上料器的转速可知：则电动机至上料机的总传动比： 因此可取： 其中：Z5=21 Z6=63 Z7=22 Z8=110 A3 ， n1=72r/mm图1-7 二级减速机构 由于冲头和工作盘的运动平面相互垂直，主体机构的主动件（曲柄）和辅助转位机构的主动件（不完全齿轮）的轴线相互垂直，因此，配置了圆锥齿轮传动、,如图1-8所示图1-8 主传动机构考虑到主体机构与辅助机构应同步，固取==20传送皮带需从工作台下通过，寸寸受限制，取主动带轮直径D=200mm，则带轮转速： 运动有曲柄轴通过齿轮机构传来，则： 即取 七、机械运出方案简图按已选定的三个执行机构的形式及机械传动系统，画出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动示意图，其中三个执行机构部分也可以称为机械运动方案简图。

如图4所示，包括了机械传动系统、三个执行机构的组合如果再加上加料机构和输送机构，就可以完整地表示整台机器的机械运动方案图图4 冲压式蜂窝煤成型机运动方案示意有了机械运动方案示意图，就可以进行机构的尺寸设计计算以及机器的总体设计八、对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算为了实现具体的运动要求，必须对带传动、齿轮传动、曲柄滑块机构（冲压机构）、槽轮机构（模筒转盘间歇运动机构）和扫屑凸轮机构进行尺寸计算，必要时还要进行运动学、动力学计算1.带传动计算（1）确定计算功率取，则（2）选择带的型号由及主动轮转速，由有关线图选择V带型号为C型V带3）确定带轮节圆直径和取，则（4）确定中心距即5）确定V带根数2.齿轮传动计算取齿轮的压力角, ，，按钢制齿轮进行强度计算，其模数则分度圆直径分别为齿顶高为齿根高为齿全高齿顶圆直径分别为齿根圆直径分别为齿厚为齿槽宽为标准中心距为齿轮厚度按实际情况选取，其余尺寸按有关公式计算出3．曲柄滑块机构计算已知冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程，连杆系数,则曲柄半径连杆长度为下面采用作图法求出曲柄滑块机构中滑梁（滑块）的速度和加速度取，曲柄逆时针旋转，当转角为45°时，按比例精确作曲柄滑块机构的运动简图，如图5所示。

图5 曲柄滑块机构运动简图因为杆1（曲柄）的转速为30 r/min，且方向为逆时针旋转，故杆1的角速度为，方向为逆时针旋转B点的速度为，方向为垂直于杆1且指向向上B点的加速度为，方向由B指向A下面求C点的速度及加速度对于杆2， 方向 C→A ⊥AB↑ ⊥BC 大小 ？ 0.471 ?取，按比例精确作速度图，如图6所示图6 速度图量取得因此，杆2的加速度为，方向为顺时针方向方向由C指向B对于杆2， 方向 C→A B→A C→B ⊥BC↑ 大小 ？ 1.479 0.121 ？取，按比例精确作速度图，如图7所示图7 加速度图量取得因此，当曲柄转角为45°时，滑块3的速度为0.37m/s，加速度为1.05m/s24．槽轮机构计算（1）槽数按工位数要求选定为6。