机械原理课程设计蜂窝煤成型机

1目录一、设计题目....................................................................................................错误!未定义书签。1、工作原理及工艺过程..........................................................................错误!未定义书签。2、原始设计及数据要求..........................................................................错误!未定义书签。二、设计题目的分析........................................................................................错误!未定义书签。1、功能分析..............................................................................................错误!未定义书签。2、功能分解..............................................................................................错误!未定义书签。3、运动循环图..........................................................................................错误!未定义书签。4、执行机构的选型..................................................................................错误!未定义书签。5、机械运动方案确定..............................................................................错误!未定义书签。6、尺寸的计算..........................................................................................错误!未定义书签。7、蜂窝煤成型机的飞轮设计..................................................................错误!未定义书签。三、蜂窝煤成型机各部件名称以及动作说明................................................错误!未定义书签。四、参考书目....................................................................................................错误!未定义书签。五、个人心得体会............................................................................................错误!未定义书签。2一、设计题目蜂窝煤成型机1、工作原理及工艺过程冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若于通孔）生产厂的主要生产设备。它将粉煤加人转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，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）清除冲头和出煤盘上积屑的扫屑运动；4）将在模简内的冲压后的蜂窝煤脱模；5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2、原始设计及数据要求1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次／min。2）驱动电机：Y180L—8、功率N=11kW、转速n＝710r／min。3）冲压成型时的生产阻力达到105N；4）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间。5）由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率。3二、设计题目的分析1、功能分析冲压式蜂窝煤成型机的功能是将粉煤加人转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。设计一冲压式蜂窝煤成型机冲压和脱模机构、工作盘的间歇转动机构以及扫屑刷机构。如图所示，冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁连成一体。当滑梁上下冲时，冲头将粉煤冲压成蜂窝煤，脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。在滑梁上升过程中，扫屑刷将冲头和脱模盘上粘着的粉煤刷掉。模筒转盘上均布了模筒，转盘的间歇运动时使加料的模筒进入冲压位置，成型的模筒进入脱模位置，空模筒进入加料位置。为改善冲压质量，冲压后应有一段保压时间。为增大冲头压力，减小原动机功率，冲压机应具有增压功能。机械运动方案应力求简单。蜂窝煤成型机设计原理示意图2、功能分解设计蜂窝煤成型机，其总功能可分解成以下几个工艺动作：1）加料：该动作可利用煤粉自重打开料斗的自动加料；2）冲压成型：要求冲头上下往复运动，在冲头行程的后二分之一进行冲压成型；3）脱模：要求脱模台上下往复运动，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；44）扫屑：要求在冲头、脱模盘上向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除；5）模筒转模间歇转动：以完成冲压、脱模、加料三个工位的转换；6）输送：将成型的煤饼脱落后落在运输带上送出成品，以便装箱待用。得出如下所示的功能图：该机主要由四个机构组成：冲压、脱模往复运动机构、扫屑机构、模筒转模间歇转动机构。3、运动循环图对于冲压式蜂窝煤成型机运动循环图主要是确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒转盘三个执行机构的先后顺序、相位，以利于对各执行机构的设计、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，纵坐标表示执行构件的位移起迄位置。如右图所示表示冲压式蜂窝煤成型机三个执行机构的运动循环图。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，使间歇传动在冲压以前完成。要求扫屑刷在冲头回程后半段至工作行程前半段完成扫屑动作。54、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，可以选择如下表格的常用机构，此表格又称之为执行机构的形态学矩阵。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导杆滑块机构固定移动凸轮移动从动件机构模筒转盘间歇运动机构不完全齿轮机构槽轮机构凸轮式间歇运动机构1)导杆-滑块机构2)附加滑块摇杆机构3)固定凸轮移动滚子从动件机构65、机械运动方案确定由小组的三套个人设计方案，我们按给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等要求来确定最佳方案。确定最终方案为：冲压机构为对心曲柄滑块机构、模筒转盘机构为不完全齿轮机构、扫屑机构为导杆-滑块机构。6、尺寸的计算电动机的转速n电=710r/min,蜂窝煤成型机的生产能力是30次/min,型煤的尺寸Φ×h=100(mm)×75(mm)。冲头的运动参数取决于生产能力，故取n冲=30次/min。考虑到冲压前后料煤的高度与型煤的高度之比大约为2:1，工作转盘H=2h=150mm为使模筒转盘转位速度不致太高，设冲头在模筒转盘内和转盘外的位移相等，及冲头的行程为H冲=300mm.冲头的运动与模筒转盘的运动协调配合，模筒转盘转动时，冲头必须在模筒转盘外，其运动参数n盘=30r/min。原动机作匀速转动，驱动各执行构件运动，其中扫屑刷的运动直接利用滑块作主动件，以保证运动协调配合。。由电动机到曲柄的主传动链总传动比i总=n电/n冲=71/3=23.67，执行构件滑块(冲头)作往复直线运动。1)传动机构的运动尺寸设计电动机转速过高，需经过降速后传动至主轴，则在电动机与主轴之间安装一变速器使主轴的转速转变为30r/min。冲头和模筒转盘的运动平面相互垂直，冲压机构的主动件曲柄和辅助转盘转动的机构的主动件不完全齿轮的轴线相互垂直，因而设置了圆锥齿轮传动，主体机构与辅助机构同步运行，故圆锥齿轮的齿数均相等，以保证转速。传动机构的相关运动尺寸见总体机构运动简图。2）冲压机构的运动尺寸设计由于滑块没有行程速比系数要求，为使机构受力较好、设计简单，采用了对心曲柄滑块机构作为主体机构，则曲柄长度r=H冲/2=300/2=150mm。考虑机构的传力性能，使滑块运动速度波动较小，连杆系数λ的范围应在16到14之间，故取λ=RL=0.1875，得曲柄滑块机构的连杆长度为L=800mm。交合最小传动角γ=arccosλ=arccos0.1875=79.19°。与冲压机构的相关运动尺寸见总体机构运动简图与设计图Ⅰ。3）模筒转盘的转位机构的运动尺寸设计模筒转盘的转动机构采用不完全齿轮机构传动。模筒转盘整体机构的相关运动尺寸见总体机构运动简图及设计图Ⅱ。4）扫屑机构的运动尺寸设计7为了清扫冲头和脱模盘下面的煤屑，需要设计扫屑机构，使冲头离开模筒转盘后，扫屑杆在冲头下面往复扫过，又不与其它击鼓相接触碰撞。扫屑杆的长度要保证其能在冲头下面扫过。方案中选用了导杆-滑块机构设计扫屑机构。依据滑块的行程要求及冲压机构的尺寸限制，即为了清扫冲头和脱模盘下面的煤屑，扫屑杆的长度要保证扫屑刷能在扫屑刷下面扫过，且导杆所采用的斜面形状在铅垂方向上的高度应不小于滑梁的行程。确定斜面形状在铅垂方向上的高度Hθ=360mmH冲=300mm由图示，要使扫屑机构正常运行：tanθ≥50+270150=2.133θ=arctan2.133=64.885则取θ=65°l=50+270+150tanθ=420mm令e=20mmL=l+e=440mm另外扫屑刷的长度直接选定为500mm。与扫屑机构相关的运动尺寸亦见于总机构运动简图。5）送料机构及输送机构的设计送料机构的成果设计见于设计图Ⅳ。输送机构安置在变向齿轮的主轴上，在脱模孔口的正下方随曲柄轴转动，其转速n带=30r/min。87、蜂窝煤成型机的飞轮设计已知飞轮的近似计算公式：JF=ΔW[δ]ω⁄2=900ΔW⁄[δ](nπ)2下图表示冲压阻力的近似变化规律。驱动力应为定值。则可求出驱动力为：Fd=[12(2πR-32πR)×105]/2ΠR=12500N最大盈亏功ΔW：ΔW=12×(105-12500)×716πR=12×(105-12500)×716π×150×10-3=9015.23N·m同时，取[δ]=0.15,飞轮安装在曲柄的轴上，有n=30r/min。则有：JF=ΔW[δ]ω⁄2=900ΔW⁄[δ](nπ)2=900×9015.23/[0.15×(30π)2]=6095.7kg·m2增加飞轮之后，由于飞轮能储存和释放能量，可使蜂窝煤成型机所需电动机功率减小，其电动机功率约为：P=Fd·ѵ=12500×2π×30×0.1560=5887.5W≈5.9Kw而采用的电机的功率为11kW，没有考虑附加飞轮，只是从克服短时冲压力较大的需要设想。9三、蜂窝煤成型机各部件名称以及动作说明蜂窝煤成型机各部件名称、尺寸以及动作说明见于蜂窝煤成型机的运动简图。四、参考书目(1)邹慧君主编，《机械原理课程设计手册》，高等教育出版社，1998.6(2)孙恒、陈作模、葛文杰主编，《机械原理》，高等教育出版社，2006.5(3)张永安主编，《机械原理课程设计指导》，高等教育出版社，1995(4)杨黎明、杨志勤主编，《机构选型与运动设计》，国防工业出版社，2007.6(5)）孟宪源、姜琪主编.机构构型与应用.机械工业出版社，2004五、个人心得体会在这学期最后为期两周的机械原理课程设计课程中，是我们本学期最为漫长却又最为短暂的两周。说它漫长是因为从老师把设计题目给我们到我们自行设计并最终完成它是一个相对漫长的过程。其间遇到太