沖壓式蜂窩煤成型機機構機械原理課程設計

1、<p>　　《機械原理課程設計》</p><p>　　題 目 ：沖壓式蜂窩煤成型機機構</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、產品簡介 ...........................................4</p><p>　　2、工作原理.........

2、....................................4</p><p>　　3、機器的運動方案的分析與選擇 </p><p>　　3.1、設計基本要求........................................5</p><p>　　3.2、原動機的選擇.................

3、........................5</p><p>　　3.3、主傳動運動方案分析..................................6</p><p>　　3.4、掃屑機構運動方案分析................................8</p><p>　　4、機構系統(tǒng)的運動尺寸設計 </p><p

4、>　　4.1、傳動機構的運動尺寸設計..............................9</p><p>　　4.2、主體機構的運動尺寸設計..............................12</p><p>　　4.3、掃煤機構的運動尺寸設計..............................12</p><p>　　4.4、工

5、作盤轉動機構的運動尺寸設計.......................13</p><p>　　5、主體機構運動線圖....................................13</p><p>　　6、機器運動簡圖........................................14</p><p>　　7、自我感想.........

6、...................................16</p><p>　　8、參考書目............................................16</p><p><b>　　1、產品簡介</b></p><p>　　機械原理、機械設計課程是培養(yǎng)學生具有機械基礎知識及機械創(chuàng)新能力的技術基礎課

7、。在機械類各專業(yè)中教學計劃是主干課程。在培養(yǎng)合格機械工程設計人才方面起著極其重要的作用，是學習專業(yè)課程和從事機械產品設計的必備準備。</p><p>　　本設計題目是蜂窩煤成型機構，設計的最初想法來源于自己以往的親身經歷。以往的許多制造煤塊的機構存在著許多避之不及的缺陷，即有些機構制造出的煤塊不夠敦實，放干后有一些裂紋；有些機構造出的煤塊經常出現(xiàn)孔內坍塌現(xiàn)象；有些機構在工作是會出現(xiàn)許多不能及時清理的煤屑，造成工作

8、環(huán)境的相對惡劣，等等。本設計的誕生不僅克服了許多造煤塊機構難以克服的缺陷，還在機械傳動的能耗以及電動機選擇上做了優(yōu)化，很大程度上做到了美化環(huán)境及節(jié)約有限能源。本設計考慮到各組成機構的可行性與合理性，選擇了兩種運動方案：一是機構擁有了帶傳動結構簡單、傳動平穩(wěn)、具有過載保護作用，槽輪機構結構簡單，工作可靠等特性，二是有了齒輪傳動結構緊密，壽命長，效率高等優(yōu)點。本設計的許多地方牽涉到了機械傳動以及齒輪傳動的知識，進一步驗證和細化了專業(yè)理論知識

9、，是我們對本專業(yè)的發(fā)展方向有了更清楚的認識。</p><p>　　另外，本機構安全、實用的思想設計而出，市場前景廣闊，適用范圍比較廣泛，既可以用于大中型公司或企業(yè)批量生產，又可用于小型部門的連續(xù)生產，造出的煤塊很大程度上的得到了市場和廣大用戶的肯定。</p><p><b>　　2、工作原理</b></p><p>　　利用帶沖針6的沖頭4往復

10、運動，將位于工作盤2模孔中的混合料壓實成型。沖針6剛性固結于沖頭，用以穿孔。壓板8以彈簧7與滑塊1相連，通過彈簧壓縮時所產生的彈簧力將型煤壓實。為了提高生產率，將機器作成多工位的，把上料、成型、卸煤等工序集中在一臺機器上連續(xù)完成。</p><p>　　機器執(zhí)行構件的運動圖如圖1-1所示?；瑝K1上裝有沖孔壓實壓頭4和卸煤推桿5，作往復直線運動（A1）;工作盤2上有五個?？?，I為上料工位，Ⅲ為成型工位，Ⅳ為卸料工位，

11、做間歇回轉運動（A2）；上料器3作連續(xù)回轉運動（A3）；將型煤運出的傳送帶做勻速直線運動（A4）；沖頭每次退出工作盤后，掃煤桿在沖頭下面掃過，作清除煤屑的掃煤運動（A5）。</p><p>　　A1的運動參數(shù)取決于生產率，取?？紤]到料煤高度與型煤高度之比（壓縮比）為2:1，工作盤高 。為使工作盤轉位速度不致太高，取壓頭在工作盤內和工作盤外的位移相等，即沖頭的行程為。</p><p>　　A

12、2運動應與A1協(xié)調配合，工作盤轉位時，壓頭必須在工作盤外，其運動參數(shù)</p><p>　　其運動系數(shù)τ應小于0.5。綜合考慮各運動的關系,暫取工作盤轉位時的運動系數(shù)</p><p>　　τ=160/360＝0.444。</p><p>　　A3的運動參數(shù)參考現(xiàn)有機器取n3=120r/min。</p><p>　　A4運動的傳送帶速度要保證前一

13、塊煤運走后，后一塊煤才能卸落在傳送帶上。設煤塊的間距為2ф=0.2m，則傳送帶速度為 </p><p>　　A5運動為平面復雜運動，要保證沖頭往復運動一次，掃煤桿在沖頭下往復掃過一次，且不與其他構件相碰(具體要求見主體機構設計部分)。由于型煤是利用彈簧壓實，故生產阻力Fr與彈簧壓縮量成正比，生產阻力曲線見圖1-2，F(xiàn)rmax=5000N。&

14、lt;/p><p>　?。场C器的運動方案分析及選擇 </p><p>　　3、1設計基本要求</p><p>　　設計蜂窩煤成型機構，型煤尺寸為生產率為每分鐘72個；</p><p>　　沖壓成型時的生產阻力達到50000N；</p><p>　　為改善蜂窩煤成型機的質量，希望在沖壓后有一短暫的保壓時間；</p&

15、gt;<p>　　由于沖頭要產生較大壓力，希望沖壓機構具有增力功能，以增大有效力作用，減小原動機的功率。</p><p><b>　　3、2原動機的選擇</b></p><p>　　原動機做勻速轉動，驅動各執(zhí)行構件動作，其中掃煤運動可考慮直接用滑塊做主運動，以保證運動協(xié)調配合。由于采用集中驅動，有電動機到A1原動件的主傳動鏈總傳動比為:</p>

16、;<p>　　再考慮到同類機器的參數(shù)，在此選用異步電動機集中驅動，取:</p><p>　　3、3主傳動運動方案分析及選擇</p><p>　　執(zhí)行構件作往復直線運動，所以主傳動鏈中，需要兩級減速，運動分支和將連續(xù)回轉運動變換為往復直線運動的功能，即可畫出主運動鏈的功能框圖1-3。</p><p>　　然后再根據(jù)其他執(zhí)行構件的運動形式和運動參數(shù)的大小。

17、確定所需的功能元，畫出輔助傳動鏈的功能框圖1-3。</p><p>　　圖1-3 傳動鏈的功能框</p><p>　　這樣取出功能框圖中幾種主要功能元，然后選擇功能載體，即可得到表1所示：</p><p>　　表1 型煤及形態(tài)學矩陣</p><p>　　綜合以上分析，結合主要的運動類型，我們制定了兩種方案，下面就讓我們對兩種方案作一詳細的分

18、析：</p><p>　　方案I：主傳動采用帶傳動和鏈傳動，主題機構采用曲柄滑塊機構，輔助轉位機構采用槽輪機構，傳送裝置采用傳送帶。裝配簡圖如圖1-4所示，列出了機構的主要構件。</p><p>　　方案Ⅱ：主傳動采用兩級齒輪機構減速，主體機構雖然可以采用其它機構，但在動力傳動中曲柄滑塊機構較其他機構簡單、合理，所以本方案主體機構仍采用曲柄滑塊機構，輔助轉位機構采用不完全齒輪機構，其他同方

19、案I，各機構的裝配簡圖如圖1-5。</p><p>　　1）、繪制傳動方案簡圖</p><p>　　結合功能框圖的傳動路線，考慮到機構和軸線的配置以及一些其他功能，即可繪出機器的兩種運動方案圖。</p><p>　　2）、方案Ⅰ、方案Ⅱ的分析比較</p><p>　　這兩種方案區(qū)別在于主傳動機構和輔助轉位機構不同。由《機械原理課程設計指導》（

20、張永安主編、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帶傳動結構簡單，傳動平穩(wěn)，具有過載保護作用.鏈傳動傳遞功率較大，但是它們的外廓尺寸大，在振動沖擊載荷作用下，鏈傳動壽命較短。槽輪機構結構比較簡單，工作可靠，嚙入嚙出比較平穩(wěn)，有柔性沖擊，但槽輪在工作盤上不大好布置，所以空間較大。</p><p>　　方案Ⅱ采用齒輪傳動，結構緊湊，壽命長，效率高，可采用標準減速器、大齒輪即為曲柄，便于平衡，且可

21、起飛輪作用，但制造成本較高。不完全齒輪機構嚙入嚙出時沖擊較大，設計計算較復雜，但動停比不受結構限制，尺寸較緊湊，便于布置。根據(jù)以上簡單分析，初步決定采用方案Ⅱ作為機器的運動方案。</p><p>　　3）、掃屑機構運動方案分析</p><p>　　方案Ⅰ：沖壓機構為偏置曲柄滑塊機構、模筒轉盤為不完全齒輪機構、掃屑機構為附加滑塊搖桿機構。</p><p>　　方案Ⅱ：

22、沖壓機構為對心曲柄滑塊機構、模筒轉盤為槽輪機構、掃屑機構為固定凸輪移動從動件機構。</p><p>　　兩個方案我們可以用模糊綜合評價方法來進行評估優(yōu)選，最后定方案Ⅱ為沖壓式蜂窩煤成型機的掃屑機構的運動方案。</p><p>　　4、機構系統(tǒng)的尺寸設計</p><p>　　4.1、傳動機構的運動尺寸設計：</p><p>　　主傳動機構的總傳

23、動比i總=20，采用兩級減速，根據(jù)傳動比分配“前小后大”的原則，i總=i1×i2=4×5,則z1可取19，，取22，.如下圖1-6所示：</p><p>　　如圖1-7所示，由上料器的轉速可知：則電動機至上料機的總傳動比：</p><p><b>　　因此可取：</b></p><p>　　由于沖頭和工作盤的運動平面相互垂直

24、，主體機構的主動件（曲柄）和輔助轉位機構的主動件（不完全齒輪）的軸線相互垂直，因此，配置了圓錐齒輪傳動、,如圖1-8所示。</p><p>　　考慮到主體機構與輔助機構應同步，固取==20。傳送皮帶需從工作臺下通過，寸寸受限制，取主動帶輪直徑D=200mm，則帶輪轉速：</p><p>　　運動有曲柄軸通過齒輪機構傳來，則：</p><p><b>　　即

25、取</b></p><p>　　4.2、主體機構的運動尺寸設計</p><p>　　由于滑塊沒有行程速比系數(shù)要求，為使機構受力較好，采用對心的曲柄滑塊機構作為主體機構，則曲柄長度：</p><p>　　為了使機構力學性能較好，使滑塊運動速度波動</p><p>　　較小，又考慮到機器的整體高度，一般</p><

26、p><b>　　?。?lt;/b></p><p><b>　　則兩桿長度：</b></p><p>　　考慮到機器的整體高度，取，</p><p>　　如圖1-9所示為傳動角最小時的機構位置簡</p><p>　　圖，由此校核最小傳動角，所以：</p><p><b&

27、gt;　　滿足傳力性能要求。</b></p><p>　　4.3、掃煤機構的運動尺寸設計</p><p>　　為了清掃壓頭和推桿下面的煤屑，在此設計一掃煤機構，使壓頭離開工作臺時，掃煤桿在壓頭下面往復掃過，又不能與其它構件相碰撞。掃煤桿的長度要保證能在壓頭下面掃過，由總體高度來考慮，固定凸輪采用斜面形狀，其上下方向的長度應大于滑梁的行程s，其左右方向的高度應能使掃屑刷滿足掃除粉

28、煤的活動范圍。</p><p>　　用作圖法對此機構進行設計，如圖1-10：應該滿足關系式：</p><p>　　凸輪的轉速應該與主體機構的運動周期相配合，由主體機構的轉動比，原動機的轉速為1440r/min，可計算出：</p><p>　　4.4、工作盤轉位機構的運動尺寸的設計</p><p>　　在此設計中，工作盤的轉位采用不完全齒輪機構

29、傳動。不完全齒輪的設計可參閱《機械原理課程設計指導》（由張永安主編、高等教育出版社出版）的148頁表[11]。先將工作盤的靜止位置按比例繪出，如圖1-11（見后附圖2）所示。</p><p>　　因主體機構采用對心的曲柄滑塊機構，則曲柄要通過Ⅲ、Ⅳ工位的模孔中心，因此不完全齒輪機構的主動齒輪的回轉中心也應在曲柄的軸線上。由于工作盤每次轉動1/5周，則從動齒輪的齒數(shù)應該是的五倍，取=16,則：=16.模數(shù)選取要保證

30、從動齒輪齒根圓大于工作盤外徑，本題取m=5。</p><p>　　5、主體機構運動線圖設計與分析</p><p>　　如圖所示為型煤機主體機構的運動簡圖，由封閉矢量圖可得適量方程為：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p><b>　　寫出復數(shù)形式為</b></p

31、><p><b>　　(2.2)</b></p><p><b>　　展開后得</b></p><p><b>　　(2.3)</b></p><p><b>　　求得：</b></p><p><b>　　(2.4)

32、</b></p><p>　　將式子（2.2）對時間求導，求得：</p><p><b>　　(2.5)</b></p><p>　　將式子（2.4）對時間求導，求得：</p><p>　　由以上式子可求出各個位置的速度、加速度及o的位移的值，根據(jù)各個點的速度、加速度、位移的值，通過描點法即可作出滑塊的

33、速度、加速度、位移的線圖，如圖1-12所示。</p><p><b>　　6、機器運動簡圖</b></p><p>　　根據(jù)以上設計分析及有關的數(shù)值計算，得到圖1-13所示的機器簡圖：由于傳送裝置位于視野之外，在此并未畫出其簡圖，僅僅作出了沖壓式蜂窩煤的主體機構簡圖。</p><p>　　圖1-13 主體機構簡圖</p><

34、;p><b>　　7、感想</b></p><p>　　通過這一星期的機械課程設計，我們感觸良多，這次課程設計讓我看到了自己的不足之處，也讓我體會到了課程設計的樂趣和意義。</p><p>　　理論聯(lián)系實際這一重要思想，在這里體現(xiàn)得淋漓盡致。我們現(xiàn)在最缺乏的就是實際工作經驗，而理論聯(lián)系實踐并不像我們想象的那么簡單，他需要堅實的理論基礎和實際工作經驗。堅實的理論基

35、礎決定了我必須堅持學習新的知識新的理論，完善了自己的知識結構，才能在以后的實際中輕松面對，才能設計出更好的更有益于人們生活與工作的機械，才能跟上時代的步伐，不被淘汰。</p><p><b>　　8、參考書目</b></p><p>　　1、洛陽理工學院張永安主編的《機械原理課程設計指導》 高等教育出版社 2008年第九版。</p><p&