冲压式蜂窝煤成型机.doc

第1章 设计任务书1.设计题目冲压式蜂窝煤成型机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：Y180L8、功率 N=11 kW、转速 n710 rmin。3）冲压成型时的生产阻力达到 100000N。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，减小原动机的功率第2章 系统功能分析1.工作原理及工艺过程为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成六个动作：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；4）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2.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主机构为冲压机构，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0180180360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09090270270360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。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。在此可选定三个结构比较简单的方案，如下所述。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。该机械系统的输入为电动机连续转动，冲头、起模盘与传动轴主轴连成一体。当传动主轴连续回转的前半个周期，冲头将粉煤冲压成蜂窝煤，脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。后半个周期扫屑刷将冲头和脱模盘上粘着的粉煤刷除。工作台上均布六个模筒，由槽轮机构实现间歇转动。在同一时刻，加料模进入冲压模位置，成型模进入脱模位置，空模筒进入加料位置。方案二：该设计方案的特点是偏置曲柄滑块机构执行粉煤冲压成型动作，由另一曲柄滑块机构的演变机构将成品顶出。由凸轮机构把送入煤粉和输出成品合并为一个动作，在把成品推出工作台的同时将下一工作循环的粉煤送至模筒 。方案三：该方案的特点是由双轴伸发动机带动两侧蜗杆涡轮传动，通过两组凸轮配合将粉煤挤压成蜂窝煤。在煤饼上模，左右模脱开的时候，平行四边形两曲柄上接的两推板运行到工作台表面，同时分别将成型煤饼和煤料送到位。 三个方案中，可以按设计需求直接比较方案的优劣。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。即方案为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。3.机械传动系统的传动比和变速机构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采用二级减速机构。机械传动系统的第一级采用带传动，第二级采用直齿圆柱齿轮传动。按传动比分配原则，为使传动构件获得较小尺寸，结构紧凑，可采用传动比“先小后大”原则。因此选i1=4.734，i2=5，则总传动比为i1*i2=23.67.第3章 机构尺度综合3.1机械运动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3.1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3.1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。3.2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）和凸轮扫屑机构进行尺寸计算，必要时还要进行运动学、动力学计算。3.2.1.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3.2.2.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。3.2.3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3.2所示。图3.2 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 CA AB BC 大小 ？ 0.471 ?取，按比例精确作速度图，如图3.3所示。图3.3 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 CA BA CB BC 大小 ？ 1.479 0.121 ？取，按比例精确作速度图，如图3.4所示。图3.4 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/s2。3.3槽轮机构计算（1）槽数。按工位数要求选定为6。（2）中心距。按结构情况确定。（3）圆销半径。按结构情况确定。（4）槽轮每次转位时主动件的转角。（5）槽间角。（6）主动件圆销中心半径。（7）与的比值。（8）槽轮外圆半径。（9）槽轮槽深（10）运动系数。3.4扫屑凸轮机构计