冲压式蜂窝煤成型机机构

1、冲压式蜂窝煤成型机机构机械原理课程设计题 目 ：冲压式蜂窝煤成型机机构学 校 ：洛阳理工学院系 不 : 机电工程系专 业 ：运算机辅助设计与制造班级 ： Z080314设计者 ：范迎飞(组长)指导教师 ：张旦闻2009-12-20 星期日课程设计评语机电工程系运算机辅助设计与制造专业 课程名称：机械原理课程设计 设计题目：冲压式蜂窝煤成型机改进机构 设计小组成员：范迎飞( Z08031424)芦小冬( Z08031435)刘振亚( Z08031422)指导教师评语:指导教师：张旦闻年目录1、产品简介2、工作原理3、机器的运动方案的分析与选择3.1、设计差不多要求 53.2、原动机的选择 53.

2、3、主传动运动方案分析 63.4、扫屑机构运动方案分析 84、机构系统的运动尺寸设计4.1、传动机构的运动尺寸设计 94.2、主体机构的运动尺寸设计 124.3、扫煤机构的运动尺寸设计 124.4、工作盘转动机构的运动尺寸设计 135、主体机构运动线图 136、机器运动简图 147、自我感想 168、参考书目 161、产品简介机械原理、机械设计课程是培养学生具有机械基础知识及机械 创新能力的技术基础课。 在机械类各专业中教学打确实是主干课程 在培养合格机械工程设计人才方面起着极其重要的作用，是学习专 业课程和从事机械产品设计的必备预备。本设计题目是蜂窝煤成型机构，设计的最初方法来源于自己 以往

3、的亲身经历。以往的许多制造煤块的机构存在着许多避之不及 的缺陷，即有些机构制造出的煤块不够敦实，放干后有一些裂纹； 有些机构造出的煤块经常显现孔内坍塌现象；有些机构在工作是会 显现许多不能及时清理的煤屑，造成工作环境的相对恶劣，等等。 本设计的产生不仅克服了许多造煤块机构难以克服的缺陷，还在机 械传动的能耗以及电动机选择上做了优化，专门大程度上做到了美 化环境及节约有限能源。本设计考虑到各组成机构的可行性与合理性，选择了两种运动方案：一是机构拥有了带传动结构简单、传动平稳、具有过载爱护作用，槽轮机构结构简单，工作可靠等特性，二是有了齿轮传动结构紧密，寿命长，效率高等优点。本设计的许多地点牵涉到

4、了机械传动以及齿轮传动的知识，进一步验证和细化 了专业理论知识，是我们对本专业的进展方向有了更清晰的认识。另外，本机构安全、有用的思想设计而出，市场前景宽敞，适 用范畴比较广泛，既能够用于大中型公司或企业批量生产，又可用 于小型部门的连续生产，造出的煤块专门大程度上的得到了市场和 宽敞用户的确信。2、工作原理利用带冲针 6 的冲头 4 往复运动，将位于工作盘 2 模孔中的 混合料压实成型。冲针 6 刚性固结于冲头，用以穿孔。压板 8 以弹 簧 7 与滑块 1 相连，通过弹簧压缩时所产生的弹簧力将型煤压实。 为了提升生产率，将机器作成多工位的，把上料、成型、卸煤等工 序集中在一台机器上连续完成。

5、8图1-1机器执行构件的运动图机器执行构件的运动图如图1-1所示。滑块1上装有冲孔压 实压头4和卸煤推杆5,作往复直线运动（A1）;工作盘2上有五个 模孔，I为上料工位，皿为成型工位，W为卸料工位，做间歇回转运 动（A2）;上料器3作连续回转运动（A3）;将型煤运出的传送带做 匀速直线运动（A4）;冲头每次退出工作盘后，扫煤杆在冲头下面扫 过，作清除煤屑的扫煤运动（A5 ）。A1的运动参数取决于生产率，取 m 72r/min。考虑到料煤高 度与型煤高度之比（压缩比）为 2:1,工作盘高H 2h 150mm。 为使工作盘转位速度不致太高，取压头在工作盘内和工作盘外的位 移相等，即冲头的行程为比2

6、h 300mm。A2运动应与A1和谐配合，工作盘转位时，压头必须在工作 盘外，其运动参数n2 n,72r / min其运动系数t应小于0.5。综合考虑各运动的关系，暂取工作盘 转位时的运动系数r =160/360= 0.444A3的运动参数参考现有机器取n3=120r/mi n。n 0.272 0.260 600.24m/sA5运动为平面复杂运动,要保证冲A4运动的传送带速度要保证前 一块煤运走后，后一块煤才能卸落在传 送带上。设煤块的间距为2巾=0.2m,则 传送带速度为头往复运动一次，扫煤杆在冲头下往复扫过一次，且不与其他构件相碰(具体要求见主体机构设计部分)。由于型煤是利用弹簧压实，故生

7、产阻力 阻力曲线见图1-2, Frmax=5000N。Fr与弹簧压缩量成正比，生产图1-2 生产阻力曲线3、机器的运动方案分析及选择3、1设计差不多要求设计蜂窝煤成型机构，型煤尺寸为 0100(mm)75(mm)生产率为每分钟72个；冲压成型时的生产阻力达到 50000N;为改善蜂窝煤成型机的质量，期望在冲压后有一短暂的保压时 刻；由于冲头要产生较大压力，期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、2原动机的选择原动机做匀速转动，驱动各执行构件动作，其中扫煤运动A5可 考虑直截了当用滑块做主运动，以保证运动和谐配合。由于采纳集 中驱动，有电动机到A1原动件的主传动链总传

8、动比为：n宜1440 1-1 2机器执行构件的运动图m 72再考虑到同类机器的参数，在此选用异步电动机集中区动，帖 n 电 1440r/min3、3主传动运动方案分析及选择HE _JA27主传动链申需要两级减速f *A3/构件作往复直线运动，因此_j I _nS动变换为往复直线运动的功能r卩可画-3。於行 运动分支和将连续回转 主运动链的功能框图1然后再按照其他执行构件的运动形式和运动参数的大小。确 I定所需的功能元，画出辅助传动-3。A链的功能框图1图1-3传动链的功能框如此取出功能框图中几种要紧功能元，然后选择功能载体，即可得到表1所示：表1型煤及形状学矩阵F面就让我们对两种方案作一详细的

9、分析:方案I:主传动采纳带传动和链传动，主题机构采纳曲柄滑块 机构，辅助转位机构采纳槽轮机构，传送装置采纳传送带。装配简 图如图1-4所示，列出了机构的要紧构件。方案主传动采 纳其它机构，但在动力传动 因此本 全齿轮机构，级齿轮机构减速，主体机构尽管能够采 J中曲柄滑块机构较其他机构简单、 合理, 曲柄滑块机构，辅助转位机构采纳不完LI，各机构的装配简图如图1-5。:勾尽管能够采IC1）、绘制传动方案简图结合功能框图的传动路线，考虑到机构和轴线的配置以及一 些其他功能，即可绘出机器的两种运动方案图。2）方案I、方案H的分析比较这两种方案区不在于主传动机构和辅助转位机构不同。由机 械原理课程设计

10、指导（张永安主编、高等教育出版社出版）的第一 章的表1-2、表1-3可知，方案I带传动结构简单，传动平稳，具有 过载爱护作用链传动传递功率较大，然而它们的外廓尺寸大，在振 动冲击载荷作用下，链传动寿命较短。槽轮机构结构比较简单，工 作可靠，啮入啮出比较平稳，有柔性冲击，但槽轮在工作盘上不大 图1-4 方案I 好布置，因此空间较大。方案H采纳齿轮传动，结构紧凑，寿命长，效率高，可采纳标 准减速器、大齿轮即为曲柄，便于平稳，且可起飞轮作用，但制造 成本较高。不完全齿轮机构啮入啮出时冲击较大，设计运算较复杂，但动停比不受结构限制，尺寸较紧凑，便于布置。按照以上简单分图1-5 万案n 析，初步决定采纳

11、方案H作为机器的运动方案。3）、扫屑机构运动方案分析方案I:冲压机构为偏置曲柄滑块机构、模筒转盘为不完全齿 轮机构、扫屑机构为附加滑块摇杆机构。方案n：冲压机构为对心曲柄滑块机构、模筒转盘为槽轮机构、 扫屑机构为固定凸轮移动从动件机构A-之8最后两个方案我们能够用模糊综合评判方法来进行评估优选，最 定方案d为冲压式蜂窝煤成型机的扫屑机构的运动方案两个方案我们能够用模糊综合评判方法来进行评4、机构系统的尺寸Equati on Chapter 1 Sectio n 14.1、传动机构 比比 ,IZ2I1Z14Z8 ,方案I主传动机构的总 “前小后大”的原.也i总=20,采纳两纟!一 Z5I2=4

12、x 5则 Zi鸟 5 22AJ取口动尺按照ZiI总如图1-7所示，由 上料机的总传幼比n电4、-3=22Z4因此可取:Z6為上料器的2=76转速n( r4I63/miZ|2设计：传动比分r9,Tta如【下图玄16 所示:丄Z3知：则电动机Zi 95 匚工2作盘机构的主动件,不完全齿轮）的轴线相互垂直，因10 ,如图1-8所示。由于冲契和柄）和辅助转位Z 1此，配置了圆锥齿轮传动Z9、 圆锥齿2的运动平面相互垂直,主体机构的主动件（曲228 = 110Z，n 1=72r/mm图1-7 一级减速机构图1-8 主传动机构考虑到主体机构与辅助机构应同步，固取 z9二Z10 =20。传送 皮带需从工作台

13、下通过，寸寸受限制，取主动带轮直径 D=200mm, 则带轮转速：V4 600.24 60n423r/mmD 0.2运动有曲柄轴通过齿轮机构传来，贝Zi14 n4即取z1123Z12Z11图1-6主体机构的传动简图图1-7二级减速机构Z12 72图1-9主体机构简图4.2、主体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，采纳对心的曲柄滑块机构作为主体机构，则曲柄长度：H1 “cr 丄 150mm2为了使机构力学性能较好，使滑块运动速度波 动较小，又考虑到机器的整体高度，一样取：r 11r I 46则两杆长度46 r 46 150600900 mm考虑到机器的整体高度，取I

14、 800mm，如图1-9所示为传动角最小时的机构位置简图，由此校核最小传动角，因此：1 rrmin cos 79.340 50满足传力性能要求。4.3、扫煤机构的运动尺寸设计为了清扫压头和推杆下面的煤屑，在此设计一扫煤机构，使压 头离开工作台时，扫煤杆在压头下面往复扫过，又不能与其它构件 相碰撞。扫煤杆的长度要保证能在压头下面扫过，由总体高度来考虑，固定凸轮采纳斜面形状，其上下方向的长度应大于滑梁的行程 S,其左右方向的高度应能使扫屑刷满足扫除粉煤的活动范畴用作图法对此机构进行设计，如图1-10： Hmin、Hmax应该满足关 系式：H max H min 0 煤 75mmHmin凸轮的转速应

15、该与主体机构的运动周期相配合，由主体机构的转动比匕直原动机的转速纭j440r/miI y V V y y I i t I Y Y In电 1440.n齿轮 72r/mi ni 204.4、工作盘转位机构的运动尺寸的设计在此设计中，工作盘的转位采纳不完全齿轮机构传动。不完全 齿轮的设计可参阅机械原理课程设计指导(由张永安主编、高等 教育出版社出版)的148页表11。先将工作盘的静止位置按比例绘图 1-10出，如图1-11 (见后附图2)所示。因主体机构采纳对心的曲柄滑块机构，贝S曲柄要通过皿、W工 位的模孔中心，因此不完全齿轮机构的主动齿轮的回转中心Or也应在曲柄的轴线上。由于工作盘每次转动 E

16、quation Section (Next)1/5 周，则从动齿轮的齿数应该是Z2的五倍，取Z2 =16,则：Z2=16.模数 选取要保证从动齿轮齿根圆大于工作盘外径，本题取 m=5。5、主体机构运动线图设计与分析如图所示为型煤机主体机构的运动简图，由封闭矢量图o Ao可得适量方程为：(2.1) h I2 X。写出复数形式为(2.2) he101农12X。展开后得 COS0 l2 cos02 xo(2.3) l1 sin01 l2 sin020求得：(2.4) xo l1 cos01 l2 cos02将式子(2.2)对时刻求导，求得: l1S in0102)(巧 Vocos0 2将式子(22.

17、4)对时刻求导，2求得: l1w1 cos(91 02) l232aocos02由以上式子可求出各个位置的速度、加速度及 0的位移的值,按照各个点的速度、加速度、位移的值体机通过动描点法即可作出滑块 的速度、加速度、位移的线图，如图1-12所示。6、机器运动简图按照以上设计分析及有关的数值运算，得到图1-13所示的机器简图：由于传送装置位于视野之外，在此并未画出其简图，仅 仅作出了冲压式蜂窝煤的主体机构简图。图1-13主体机构简图7、感想通过这一星期的机械课程设计， 我们感触良多，这次课程设计 让我看到了自己的不足之处，也让我体会到了课程设计的乐趣和意 义。理论联系实际这一重要思想，在那个地点

18、体现得淋漓尽致。我 们现在最缺乏的确实是实际工作体会，而理论联系实践并不像我们 想象的那么简单，他需要坚实的理论基础和实际工作体会。坚实的 理论基础决定了我必须坚持学习新的知识新的理论，完善了自己的 知识结构，才能在以后的实际中轻松面对，才能设计出更好的更有 益于人们生活与工作的机械，才能跟上时代的步伐，不被剔除。严谨和细心是做机械设计的必要态度，要想做好一件事，就必须一丝不苟、态度认真。俗语讲：“失之毫厘，谬之千里。”在机械 设计上专门应该注意。在以后的工作中，你的专门小的一个疏忽将 会造成一个公司专门大的缺失，甚至给用户带去生命危险，而自己 也会为自己的不负责任行为付出代价。因此要顺利的完成一项设计，团队合作是必不可少的，大伙儿相互交流意见，分工合作，取长补短，共同努力。在这次课程设计中，困难不可幸免，但我们团结合作，永不言 弃，始终相信方法总比困难多。困难是我们前进的动