蜂窝煤成型机课程设计说明书

1、计算机仿真技术课程设计设计计算手册设计题目：煤蜂窝成型机设计目录一个设计主题1.1 设计目的 11.2 设计主题 11.3 设计条件及设计要求 2两个执行器运动方案设计2.1 功能分解和过程动作分解 22.2 方案选择与分析32.3 执行机构的组成 162.4 机构组合项目的确定182.5 执行机构尺寸设计182.6 运动循环图242.7 机械系统方案设计动作示意图25三驱系统方案设计3.1 传输方案设计263.2 电机选型273.3 传动装置总传动比及各级传动比分布293.4 变速器运动学和动力学参数计算 30四 设计总结315 参考文献 33一个设计主题1.1 设计目的计算机仿真技术课程设

2、计是我校第一个综合性计算机仿真初步培训，是重要的实践教学环节。设计的目的是进一步巩固和灵活运用所学的相关知识；培养应用所学知识和独立解决实际工程问题的能力，通过机械系统运动方案设计（机构运动图设计）有一个完整的概念，培养初步机构选择、组合和确定运动方案的能力，进而提高我们创造性地设计、计算、绘图、表达、使用计算机和技术数据，以及利用计算机模拟解决工程问题的能力。为了得到更完整的设计方法的基础训练。1.2 设计课题：煤蜂窝成型机设计了型煤成型机冲切脱模机构、工作板间歇旋转机构和排屑机构。成型机的工艺动作如图所示：图1 蜂窝成型机设计原理示意图冲头和脱模板与上下移动的滑梁相连。滑梁向下冲压时，冲头

3、将煤粉压成型煤，脱模板将压制的型煤脱模。在滑梁上升过程中，除尘刷会刷掉附着在冲头和顶板上的煤粉。模鼓均匀分布在模鼓转盘上，转盘的间歇运动使送料的模桶进入加压位置，成型的模桶进入脱模位置，空的模桶进入加料位置。尽量按上述要求设计可移动的冲压脱模机构、工作板间歇转动机构和排屑机构。1.3 设计条件和设计要求工作机输入功率：4.3kw生产率：55 块/分钟型煤尺寸：h= 100mm75mm煤粉高度与型煤高度之比（压缩比）：2：1，即工作盘高度H=2h=150mm工况：轻微冲击负荷，一班倒使用期限：十年，大修期限为三年生产批次：小批量生产（十台以下）速度公差：5%执行器运动方案设计2.1 功能分解和过

4、程动作分解1）功能分解为了实现煤蜂窝成型机的整体功能，将功能分解为：进料功能、冲压成型功能、脱模功能、排屑功能、工作板的简单间歇旋转功能、输送功能。2）过程动作过程根据以上分析，流程动作有以下六个动作：( 1)上料：该动作可利用煤粉的重力打开料斗自动上料；（ 2）冲压成型：要求冲头上下往复运动，冲压在冲头行程的二分之一处进行；( 3)脱模：要求脱模板上下往复运动，将冲好的型煤压下，形成模具。一般可以用冲头固定在上下往复运动的滑梁上；（ 4）扫屑：在冲头和顶板向上运动过程中，需要用扫刷对煤粉进行扫扫；（ 5）工作板间歇转动：完成冲压、脱模、送料三工位的转换；（ 6）输送：成型的煤球脱模后，落在输

5、送带上，将成品送出，包装好备用。对于以上六个动作，进料和输送的动作都比较简单，暂时不考虑。脱模和冲压可以由一个机构完成。2.2 方案选择与分析1、冲压脱模机构（上下移动）计划一方案 2方案 3方案 4情景 5选项 6选项 7情景 8情景 9情景 10情景 11情景 12情景 13情景 14情景 15情景 16选项 17方案 18情景 19情景 20方案1到9是链接机制；方案 10 至 12 是凸轮机构；方案 13 至 16 是齿轮齿条机构；方案 17 至 20 是组合机制。表1 冲压机构部分运动方案定性分析形形态性能特点连锁凸轮机构齿轮齿条机构移动速度高的更高高的行程大小取决于曲柄尺寸小的可以

6、是任意的可调度可调节的调整难度可调节的动态性能难以平衡取决于凸轮形状这很好简单没那么简单简单的简单，但一般必须通过齿轮摆动才能实现齿条的往复运动机械效率一般来说一般来说更高承载能力高的降低更高其它功能具有快速退货功能可以实现任何运动规律平稳传输结合表1可知，方案1为曲柄滑块机构，加工简单，具有增力作用；方案69为小行程六连杆机构；凸轮机构结构简单紧凑，但易磨损，传力小；齿条小齿轮机构传动准确、效率高、使用寿命长，但加工组装困难；组合机构的结构复杂。综上所述，首要选择的是选项 1、选项 9 和选项 17。2、工作板间歇运动机构选项 1 滑轮机构方案2 外啮合棘轮机构选项 3 摩擦棘轮机构方案4

7、外啮合不完全齿轮机构方案5 不完整的齿轮齿条机构方案6 圆柱凸轮间歇运动机构方案1结构简单，效率高，但旋转角度不宜过小而造成冲击；方案2、3易于制造，旋转角度准确，但易造成冲击磨损；方案4和方案5的从动轮运动角较大，但加工复杂，会引起刚性冲击。方案6结构简单，运行可靠，但精度要求高，加工复杂，安装调整困难。综合考虑，主要选择方案一、方案四、方案六。3、扫地机制选项 1 附加滑块摇杆机构选项 2 固定凸轮移动滚子从动机构选项 3 固定凸轮移动滑块从动机构方案1运行流畅，但体积较大；方案2运动性能差，易磨损；方案3在各方面都有较好的表现。上述三种清扫机制方案的性能差别不大，都可以选择。2.3 执行

8、运动学的形成方案一：冲孔机构为偏置曲柄滑块机构模缸转盘是一种滑轮机构排屑机构为导杆-滑块机构在冲压机理中正确选择点A的轨迹，并确定机制的大小可以确保组件具有快速回报的特征，运动和工作部分接近均匀，并且工作压力角机构的截面可以做得尽可能小。根据工位要求确定滑轮的相关参数，能满足工作盘的间歇转动。导杆滑块机构上下方向长度应大于滑梁行程，导杆滑块机构左右高度应使扫刷与煤粉移动接触外壳。方案二：冲孔机构为六杆机构模缸转盘是不完全齿轮机构排屑机构是一个坚固的附加滑块摇杆机构六连杆机构虽然有增力作用，但行程小，需要调整每根连杆的大小，以满足滑梁的行程要求。不完整齿轮机构是由普通齿轮机构改造而成的间歇运动机

9、构。它与普通齿轮的不同之处在于齿不覆盖整个圆周。不完全齿轮机构的主动轮上只有一个或几个轮齿，根据运动时间和休息时间的要求，从动轮上有与主动轮齿啮合的齿。两个轮子的轮辋上都有锁定圆弧（见图4），用来防止从动轮游动，在从动轮停止时起到定位作用。附加滑块摇杆机构可满足运动变化条件，工作稳定，效率高，成本低，但运动量大。方案三：冲压机构为凸轮连杆机构模缸转盘是一种圆柱凸轮间歇运动机构排屑机构为固定凸轮移动从动机构与前两种方案相比，凸轮连杆机构结构较复杂，凸轮部分磨损较多，连杆部分为多杆，需要占用较大尺寸才能满足行程要求.圆柱凸轮的间歇运动机构要求精度高，安装调整困难。定凸轮动从动机构对机架要求较高，工

10、作稳定性较差。且托辊磨损大，寿命短。2.4 机构组合计划的确定从上述方案评价可以看出，方案一结构简单、性能可靠、成本低、经久耐用、易维护、操作方便。因此，确定该方案是上述三种方案中最合理的方案。2.5 执行器尺寸设计(1) 偏置曲柄滑块机构的计算已知滑梁行程S= 300mm，行程速比系数k=1.5(=180(k-1)/(k+1)= 180(1.5-1)/(1.5+1)=36) .超过 C1NC2 1C。在C2之后，令C 1C2M=90-=54，C1N和C2M在P最后以C2P为直径做一个圆，则该圆上任意一点与C1和C2连线的夹角为=36。在圆上任意取曲柄旋转中心A，从图中可以看出曲柄和连杆在两个

11、位置AC1和AC2重叠并在一条直线上并拉直。但：AC1=B1 1C-AB1AC2=AB2+ 2CB2解决方案必须：AB1=(AC2-AC1)/2=C2E/2（以A为圆心，AC1为半径，圆弧与AC2的交点E可得到线段C2E）。测量：AB1=125mmAC1=295mme=140mm已知的生产率是 55 块/分钟。由于曲柄转动一次，滑块完成一个冲压运动循环，生产1块煤球。所以曲轴转速为55r/min，即曲轴角速度为5.7600rad/s。软件分析表明，所设计的偏置曲柄滑块机构的最小传递角为26（为保证良好的传力性能，最小传递角通常不小于40 ） ，即压力角过大，蜂窝煤成型机的冲压机构对快速返回特性

12、没有特殊要求，因此决定将机构改为定心曲柄滑块机构。变更（1）定心曲柄滑块机构的计算因为 S= 300mm,因此，曲柄长度 AB=S/2= 150mm。取最小传递角为75，即最大压力角为15示意图如下：取水平线 MN 上的任意一点 A。以 A 为圆心，150mm半径为圆，做一个圆，在 B1 和 B2 两点与 MN 相交。使 ABMN 过 A，在 B 点与圆 A 相交。令ABC=75，在C点与MN相遇。测量的 BC= 580mm，即连杆长度。1=B 2=BC2C在MN上得到1C滑块的两个极限位置C1和C2。下图为定心曲柄滑块机构的运动分析及动态仿真图：(2) 滑轮机构的计算时隙z的个数应根据站位的

13、要求选择为5，但随着z的增大，k也随之增大，移动时间tf增大，不利于工作。因此，为了提高工作效率，希望降低k，即降低z（工位数不够，可以通过增加适合间歇所需工位数量的减速机来实现）传动链中的转动部分），最后选择z=4（减速齿轮传动必须为i=4/5）。2=180 (z-2)/z = 180 (4-2)/4=90，当滑轮每次转位时槽角 2= 360 /z= 360 / 4=90停电比 k=td/tt=(z-2)/(z+2)= (4-2)/(4+2)=1/3圆针数n=1根据结构确定中心距a=300mm圆销半径 r=30mm因此，驱动部分R1的圆形销的中心半径= a sin = 300 sin 452

14、12mmR1 到a = R1/ a=212/3000.7外半径R2= (acos ) 2 +r 2 1/2 = (300cos45) 2 +30 2 1/2 214mm轮槽深度ha( +cos -1)+r=300(0.7+cos45-1)+30152.1mm取 h=153mm(3) 导杆-滑块机构计算根据滑块的行程要求和冲孔机构的尺寸限制，排屑机构的尺寸选择如下：导杆在垂直方向的高度H= 375mm，倾角arctg(500/150) 73清扫刷杆长度L=550mm2.6根据过程动作顺序和配合要求绘制运动循环图冲压型煤成型机的运动周期图，主要是确定冲压脱模盘、扫毛刷和模缸转盘三个执行部件的顺序和

15、相位，以便于设计、装配和每个执行器的调试。冲压型煤成型机的冲孔机构为主要机构，其驱动部分的零角为横坐标的起点（即横坐标代表各个执行机构的位置） ，纵坐标代表位移起点和每个执行器的最终位置。表 2 和 图 2 都 显示 了 冲压 型煤 成型 机 的 三个 作动器 的 运动 循环 过程.冲压过程分为行程和返回。带模孔的转盘的工作行程在冲床行程的后半程和前半程完成，从而在冲床前完成间歇转动。排屑动作在冲头回程的后半程和前半程完成。表2 压块成型机运动循环表活动件角分布0180180360冲头和顶出板机构工作计划回程活动件角分布09090270270360模缸转盘机构工作计划停止工作计划扫刷机构横扫运

16、动回程横扫运动图2 煤蜂窝成型机运动循环图2.7 机械系统方案设计动作示意图电机驱动皮带轮机构，皮带轮机构驱动齿轮机构，齿轮机构分别驱动冲压曲柄滑块机构和分度滑轮机构，冲压机构的冲头驱动排屑机构。3、传输系统方案设计3.1传输方案设计传动系统位于原动机和执行系统之间，将原动机的运动和动力传递给执行系统。除了动力传递，使执行器克服阻力做功外，它还起到以下重要作用：实现加速、减速或变速传动；改变运动的形式；合成和分解运动；传播。传动系统方案设计是机械系统方案设计的重要组成部分。在完成执行系统的方案设计和原动机的预选后，可根据执行机构所需的运动和动力条件以及原动机的类型和性能参数进行传动系统的方案设

17、计。搬运工。在保证机器预期功能的情况下，传动环节应尽可能短，这样可以减少机构和零件的数量，结构简单，尺寸紧凑，制造和装配成本低减少，提高机器的效率和传动精度。根据设计任务书规定的功能要求，将执行系统的功率、传动比或变速要求与原动机的工作特性相匹配，选择合适的传动类型。根据空间位置、运动和动力传动路线以及所选传动装置的传动特点和适用条件，合理制定传动路线，安排各传动机构的顺序，从头到尾完成传动系统的总体布置。动子到每个执行器。程序。机械系统的组成为：原动机传动系统（装置） 工作机（执行器）原动机：Y系列三相异步电动机；传动系统（机构） ：常用的减速机构有齿轮传动、行星齿轮传动、蜗杆传动、皮带传动

18、、链轮传动等。根据运动图的整体布局和各种减速装置的传动特性，二次减速是选择。第一级采用皮带减速，皮带传动为柔性传动，具有过载保护，噪音低，适用于中心距较大的场合；第二级采用齿轮减速，因为斜齿轮比直齿轮传动更平稳，承载能力更高。由于其高优势，减速机采用斜齿轮传动。根据运动图的整体布置确定皮带和齿轮传动的中心距，然后根据中心距和计算机模拟技术的相关知识确定皮带轮的直径和齿轮的齿数和计算机模拟。因此，传动系统由“V带传动+二级圆柱斜齿轮减速器”组成。原始数据：根据设计要求，已知工作机（执行器原动机）主轴：工作机输出功率：P w =4.3(Kw)转速：n w = 55 (r/min)3.2 电机的选择

19、选择电机类型根据已知的工作要求和工况，选用Y系列通用全封闭自扇冷笼式三相异步电动机。选择电机容量所需电机功率：P d = P W /aa-从电机到工作轴的总传动效率a = 皮带 轴承3 齿轮2 联轴器查表得到：对于V型皮带传动： 皮带=0.968级精度的通用齿轮传动：齿轮=0.97对于一对滚动轴承： 轴承 = 0.99对于弹性联轴器： 联轴器 = 0.99但a = 皮带 轴承3 齿轮2 联轴器=0.960.99 3 0.97 2 0.99= 0.868 P d = P W /a=4.3/0.868=4.9539 KW值得检查的是各种变速器的合理传动比：V带传动常用传动比为i -belt =24

20、，单级圆柱齿轮传动比为i-tooth=35，则电机转速可选择为nd= i皮带i 齿2 n W=(24)( 35) 2 n W=(18100) nW=(18100)55=9905500r/min满足此转速范围的同步转速有1000 r/min、1500 r/min、3000 r/min。根据容量和转速，在相关手册中找到了四种适用的电机型号，因此有三种传动比方案。表3程序电机型号额定功率/ kw电机转速/r/min电机质量/kg传动比同步完全读取总传动比V带传动比齿轮传动1Y132S1-25.5300029006496.6332.22Y132S5.51500144068483163是32M2-65.

21、5100096084322.512.8对于电机而言，在相同额定功率下，额定转速越高，电机体积越小，重量越低，价格越低，也就是高速电机更经济。如果原动机的转速选择过高，必然会导致传动系统的传动比增大，导致传动系统结构复杂。从表3的三种方案中，综合考虑电机和传动装置的尺寸、结构以及皮带传动和减速机的传动比，认为方案1的传动比较合适，所以模型所选电机为 Y132S。Y132S电机数据如下：额定功率：5.5 K w满载转速：n full = 1440 r/min同步转速：1500 r/min3.3传动装置总传动比及各级传动比分布1.变速器总传动比itotal = n full / n W = 1440

22、 / 55 = 26.22.分配齿轮比根据计算机仿真课程设计表2.2，对于V带传动，为避免大带轮直径过大，取i 12 =2.8 ；那么减速机的总传动比为i减= i总/2.8=26.2/2.8=9.36对于两级圆柱斜齿轮减速机，传动比按浸油深度相近的两个大齿轮分配， i g = 1.3 i di减= i g i d = 1.3 i d 2 = 9.36i 2 d =9.36/ 1.3 =7.2i d =2.683i g = 1.3 i d = 1.32.683= 3.488注： i g高速齿轮比；i d低速档的传动比；3.4传动运动和动态参数计算计算各轴的转速：电机轴：n电=1440 r/min

23、轴n i =n电/i带=1440/2.8=514.29 r/min轴n = n / ig = 514.29/3.488=147.44 r /min轴n = n /id= 147.44/ 2.683 =55 r/min计算各轴的输入输出功率：I轴：输入功率P Ii = P d 波段=4.95390.96=4.756 kw输出功率 P Io = 4.756轴承= 4.756 0.99 = 4.708 kw轴：输入功率Pi =4.708齿轮=4.7080.97=4.567kw输出功率Po =4.567轴承=4.5670.99=4.521 kw轴输入功率Pi =4.521齿轮=4.5210.97=4.

24、386 kw输出功率Po =4.386轴承=4.3860.99=4.342kw计算每个轴的输入和输出扭矩：电机输出转矩T d =9.5510 6 P d /n电=9.5510 6 4.9539/1440=32.710 3 NmmI轴：输入扭矩T Ii =9.5510 6 P Ii / n I =9.5510 6 4.756/514.29=88.310 3 Nmm输出扭矩 T Io =9.5510 6 P Io / n I =9.5510 6 4.708/514.29=87.410 3 Nmm轴：输入扭矩Ti =9.5510 6 Pi / n =9.5510 6 4.567/147.44=295

25、.810 3 Nmm输出扭矩To =9.5510 6 P o / n =9.5510 6 4.521 /147.44=292.810 3 Nmm轴输入扭矩Ti =9.5510 6 Pi / n =9.5510 6 4.386/55=761.610 3 Nmm输出扭矩To =9.5510 6 Po / n =9.55 10 6 4.342/55=753.910 3 Nmm运动和动态参数的计算结果整理并列于表 4中：轴名称功率p/kw扭矩 T (N mm)转速/rmin -1传动比 i进入输出进入输出电机轴4.953932.710 314402.8我轴4.7564.70888.310 387.41

26、0 3514.293.488轴4.5674.521295.810 3292.810 3147.442.683轴4.3864.342761.610 3753.910 3554.设计总结计算机仿真技术课程设计是各专业学生学习计算机仿真技术课程后的重要实践教学环节。在本次课程设计中，我得到的题目是煤球成型机的设计。拿到设计任务书，明确设计内容和要求后，对原始数据和工况进行分析；然后我借了相关资料和手册；熟悉了相关机构的设计方法，并拟定了设计步骤。本课程设计是培养我们进行机械系统运动方案创新设计的能力和应用计算机仿真解决工程实际问题的能力，是提高我们本科生在机械设计中解决工程实际问题的能力。实际上，它

27、需要我们利用我们在计算机仿真技术课上所学的各种机械机构的运动学和动力学原理来分析和解决运动学和动力学的各种问题。通过本次计算机模拟技术课程设计，也就是型煤成型机的设计，我知道在实践中自己设计和模拟并不容易，要做好更是难上加难。由此，我也觉得自己的见识其实很狭隘。 ，在课堂上学到的知识更多是理论性的。完成课程设计的理论与实际应用相结合，让我深刻体会到实践学习的重要性。理论知识贯穿实际问题的能力，可以拓展人的思维，提高解决问题的速度。本次课程设计让我收获颇丰，锻炼了我解决实际问题的能力，学会了如何勇于创新和拓展思维的解决问题，加深了我对本学期所学的计算机仿真技术知识的理解，实践了Pro -E 在

28、3D 实体建模技术课程中学到的绘图技巧。总之，既提高了他们的设计能力，又巩固了课本知识。总之，在大学学习中，要不断锻炼自己，让自己在解决问题的时候全面思考问题，通过查阅资料不断丰富自己各方面的知识，这样才能在以后的工作中更好的发展。5. 参考文献1 建江，冯等。主编辑。计算机模拟技术。机械工业, 20092 沉永生.计算机仿真技术教程：清华大学。 19993 邹惠军等。编译。凸轮机构的现代设计。：交通大学，19914 王玉新，主编。制度创新设计方法论。：大学，19965 孟宪元，主编。现代组织手册：机械工业，19946 华大年，华志宏，吕景平。连杆机构设计：科学技术，19957 郑坤.间歇运动组织。：理工大学，19918邹慧君，尹洪亮主编。间歇运动机构设计与应用创新：机械工业，2008.109 主编王树仁计算机仿真技术课程设计。科学，200610 邹惠军制度系统设计：科学与技术，199611 王三民计算机仿真技术与设计课程设计：机械工业。 2004年至时光荏苒，大学的学习生活很快就过去了。在这四年的学习和生活中，我收获了很多，而这些成就的取得，与一直以来关心和帮助过我的人们是分不开的。首先，让我印象深刻的是，学校开设了这个学科，