[工学]蜂窝煤成型机说明书.doc

装订位置 计 算 及 说 明结 论一、设计题目 蜂窝煤成型机工作原理 滑梁作往复直线运动，带动冲头和卸煤杆完成压实成型和蜂窝煤脱模动作。工作盘上有五个模孔，为上料工位，为冲压工位，为卸料工位，工作盘间歇转动，以完成上料、冲压、脱模的转换。扫屑刷在冲头和卸煤杆退出工作盘后，在冲头和卸煤杆下扫过，以清除其上的积屑。此外，还有型煤运出的输送带部分。 工作原理图： 二、原始数据上料及输送机构较为简单，本题目主要考虑三个机构的设计：冲压和脱模机构、工作盘的间歇转动机构、扫屑机构。已知条件方案12345678工作机输入功率（KW）4.54.34.03.53.22.92.72.4生产率（块/min）6055504540383530型煤尺寸：h=100mm75mm粉煤高度与型煤高度之比（压缩比）：21，即工作盘高度H=2h=150mm工作条件：载荷有轻微冲击，一班制使用期限：十年，大修期为三年生产批量：小批量生产（少于十台）动力来源：电力，三相交流（220V/380V）转速允许误差：5% 装订位置 计 算 及 说 明结 论三、执行部分机构方案设计1 执行部分机构设计（1） 分析冲头、工作盘和扫屑机构的方案冲头:上下往复运动可以用来往复运动的机构有：对心曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块机构，移动从动件凸轮机构，六杆机构。工作盘：间歇旋转机构可以用来间隙运动的机构有：棘轮机构，槽轮机构，不完全齿轮机构，圆柱凸轮机构。扫屑机构：往复移动变平面运动 可以用附加滑块摇杆机构，固定移动凸轮移动从动件机构。（2） 拟定执行机构方案，画出总体机构方案示意参考现有的机器，考虑到使用的可行性和合理性，初拟下面三种方案方案一 主体机构采用偏心曲柄滑块机构，间歇转动机构采用槽轮机构，扫煤机构采用固定移动凸轮移动从动件机构方案二 主体机构采用对心曲柄滑块机构，间歇转动机构采用不完全机构齿轮，扫屑机构采用附加滑块摇杆机构方案三 主体机构采用六杆机构，间歇转动机构采用轮齿式棘轮机构，扫屑结构采用固定移动凸轮移动从动件机构 方案比较 偏心曲柄摇杆机构结构简单.合理，且可避免机构运动 时的急回运动； 槽轮机构结构比较简单，工作可靠，齿入齿出比较平稳，有柔性冲击，但槽轮在工作盘上不好布置，所占空间比较大。不完全齿轮机构齿入齿出时冲击较大，设计计算比较复杂，但动停比不受结构限制，尺寸较紧凑，便于布置；轮齿式棘轮机构结构简单，工作可靠，从动棘轮的转角容易实现有级调节。常用于低速、轻载下实现间歇运动，但开始和终止转动时有刚性冲击，工作中有冲击和噪声，棘齿易磨损，在高速下尤其严重。 执行机构运动循环图圆周式 圆周式 装订位置 计 算 及 说 明结 论 直角坐标式：四执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，并标明主要尺寸 装订位置 计 算 及 说 明结 论 五 传动装置设计初定电机转速及传动装置方案 初定电机型号额定功率Ped(KW)满载转速(r/Min)中心高H（mm）外形尺寸轴伸尺寸 1440 132 初定传动装置方案 初步确定用二级圆柱齿轮减速器； 由于减速器所减的速度还不符合要求，所以在减速器外要加一对齿轮 继续减速。 计算总传动比，并分配传动比传动装置的总传动比为装订位置 计 算 及 说 明结 论 式中：-电动机满载转速，r/min； -工作机的转速，r/min。 减速器外的减速齿轮的传动比为2.3。 则减速器的传动比 减速器中高速级的传动比是低速级的（1.21.4）倍； 取高速级的传动比等于低速级传动比的1.30倍。圆柱齿轮的传动比 。 （1P169/表13-2） 式中：-高速级传动比 -低速级传动比 可求得 =4.3，=3.3 传动比误差：计算各轴的运动和动力参数 计算输入功率（KW）电机轴 轴 轴 轴 工作机输入轴 装订位置 计 算 及 说 明结 论 计算转速（r/min）电机轴 轴 轴 轴 工作机输入轴 计算转矩（） 电机轴 轴 II轴III轴工作机输入轴装订位置 计 算 及 说 明结 论列入各轴的运动和动力参数轴号输入功率（KW）转速（r/Min）输入转矩（N. mm）电机轴IIIIII工作机输入六 传动件的设计计算高速级齿轮的设计选材料，定热处理 小齿轮：40Cr 调质，280HBS； 大齿轮：45 调质，240HBS。 按齿面接触疲劳强度计算试算 （2P218/式10-21）式中： （2P192/式10-2） （2P193/表10-2） （2P194/图10-8） （2P195/表10-3） （2P196/表10-4）装订位置 计 算 及 说 明结 论 （2P205/表10-7） 初选 初定 （2P201/表10-6） 其中 （2P207/图10-19） （2P206/式10-13） （2P206/式10-12） （2P209/图10-21） （2P207/图10-19） （2P206/式10-13） （2P206/式10-12） （2P206/图10-21）装订位置 计 算 及 说 明结 论初定传动主要尺寸及参数齿数 模数、中心距和螺旋角 取标准 （7P114/表6-1） ， 取整修正 分度圆直径和齿宽 取整 圆周速度和精度等级 选择8级精度 （2P210/表10-8）精确计算齿面接触疲劳强度式中： （2P192/式10-2）装订位置 计 算 及 说 明结 论 （P193/表10-2） （P192/图10-8） （2P195/表10-3） （2P196/表10-4） 故上述齿轮主要尺寸和参数适用校核齿根弯曲疲劳强度 （2P216/式10-16） 求 式中 （2P195/表10-3） （2P198/图10-13） （2P200/10-5）装订位置 计 算 及 说 明结 论 （2P200/10-5） （2P217/图10-28） 斜齿轮的纵向重合度： （2P213） 故 求 计算式 （2P205/式10-12） （2P206/图10-18） （2P207/图10-20） （2P206/式10-12）故齿根弯曲疲劳强度足够。装订位置 计 算 及 说 明结 论高速级齿轮的传动比是传动比误差是：（二） 低速级齿轮的设计选材料，定热处理 小齿轮：40Cr 调质，280HBS； 大齿轮：45 调质，240HBS。 按齿面接触疲劳强度计算试算 （2P218/式10-21）式中： （2P192/式10-2） （2P193/表10-2） （2P194/图10-8） （2P195/表10-3） （2P196/表10-4） （2P205/表10-7） 初选 初定 （2P201/表10-6）装订位置 计 算 及 说 明结 论 其中 （2P207/图10-19） （2P206/式10-13） （2P206） （2P209/图10-21） （2P203/图10-19） （2P202/式10-13） （2P202） （2P206/图10-21）初定传动主要尺寸及参数齿数 模数、中心距和螺旋角 取标准 （7P114/表6-1） ， 取整装订位置 计 算 及 说 明结 论修正 分度圆直径和齿宽 取整 圆周速度和精度等级 选择8级精度 （2P210/表10-8）精确计算齿面接触疲劳强度式中： （2P192/式10-2） （2P190/表10-2） （2P192/图10-8） （2P195/表10-3） （2P196/表10-4） 装订位置 计 算 及 说 明结 论 故上述齿轮主要尺寸及参数适用。 校核齿根弯曲疲劳强度 求 式中 （2P195/表10-3） （2P198/图10-13） （2P200表10-5） （2P200表10-5） （2P217/图10-28）装订位置 计 算 及 说 明结 论斜齿轮的纵向重合度： （2P216）故 求 计算式 （2P205/式10-12） （2P206/图10-18） （2P207/图10-20） （2P206/式10-12）故齿根弯曲疲劳强度足够。低速级齿轮的传动比是传动比误差是： （三） 选择润滑由于高速级齿轮的速度大于2m/s，而低速级齿轮的速度小于2m/s。则选用油润滑。装订位置 计 算 及 说 明结 论七 轴的设计轴的设计（一） 初估最小轴径 选材料，定热处理 40cr 钢，调质。=70MPa （2P362/表15-1） 初算轴径 （2P370/式15-2） 取 考虑单键槽 取整 （二） 选择联轴器根据 （2P351/式14-1）=1.3 （2P351/表14-1查1P99 选LX3型弹性柱销联轴器得 密封圈处的轴径选用 32mm （三） 轴的结构设计 装订位置 计 算 及 说 明结 论根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足联轴器的轴向定位要求，A-B轴段右端需制出一定位轴肩，故取B-C 段的直径 ；为了保证联轴器不压在轴的端面上，故A-B段的长度应比L略短一些，取。初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受到径向力和轴向力的作用，故选用角接触轴承。B-C段和C-D段有一非定位轴肩，所以。则可得轴承 的型号是7208AC， 。 知 由于两个轴承的一端用端盖固定，另一端用挡油板固定，则挡油板的另一端 采用轴肩定位。由手册上查得7208AC型轴承的定位轴肩高度，因此，取。取齿轮距箱体内壁的距离为10mm，轴承的位置应距箱体内壁一段距离，取为 5mm。联轴器的内端距离端盖的外壁为15mm，且算得箱体的内壁到端盖的外 壁的距离是55mm，则可得。取挡油板的宽度为13mm，则可得。 由计算可得内壁间的距离为161mm，则。2. 轴上的零件的周向定位 齿轮采用齿轮轴。 联轴器采用平键联接。由查手册得平键截面 同时为了保证联轴器与轴的配合有良好的对中性，故选择联轴器与轴的配合为 H7/r6。轴设计（一） 初估最小轴径 选材料，定热处理 45钢，调质。=60MPa （2P362/表15-1装订位置 计 算 及 说 明结 论初算轴径 （2P370/式15-2） 取 考虑单键槽 取整 （二） 轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受到径向力和轴向力的作用，故选用角接触轴承。由于第二根轴的轴承要比第一根的大，且A-B段和B-C段有一非定位轴肩，所以。则可得轴承的型号是7209AC，。知。由于两个轴承的一端用端盖固定，另一端用挡油板或轴套固定，则挡油板的另端采用轴肩定位。由手册上查得7209AC型轴承的定位轴肩高度，因此，取装订位置 计 算 及 说 明结 论齿数为35的齿轮，其齿宽为72mm，一端由定位轴肩定位，另一端由挡油板 定位；可得，且。另外可知道。 齿数为116的齿轮，其齿宽为50mm，一端由定位轴肩定位，另一端由轴套 定位；一端轴的直径是。另外可知道。齿数为35的齿轮一边离箱体内壁的距离为8mm，容易得到， 。轴上的零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用平键联接。由查手册得平键截面。 同时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮与轴的配合为 H7/r6。 轴的设计 （一） 初估最小轴径 选材料，定热处理 45钢，调质。=60MPa （2P362/表15-1） 初算轴径 （2P3670/式15-2） 取 考虑单键槽 取整 （二） 选择联轴器根据 装订位置 计 算 及 说 明结 论 （2P351/式14-1）=1.3 （2P351/表14-1查1P99 选HL3型弹性柱销联轴器得 密封圈处的轴径选用 45mm （1P85/表7-12）（三） 轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足联轴器的轴向定位要求，B-C轴段右端需制出一定位轴肩，故取BC段的直径 ；为了保证联轴器不压在轴的端面上，故A-B的长度应比L略短一些，取。初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受到径向力和轴向力的作用，故选用角接触轴承。D-E段有一非定位轴肩，所以。则可得轴承的型号是7210AC，。 知。由于两个轴承的一端用端盖固定，另一端用轴套固定或是用定位轴肩固定，则轴套的另一端采用轴肩定位。由手册上查得7210AC型轴承的定位轴肩高度,因此，取装订位置 计 算 及 说 明结 论齿数为116的齿轮，其齿宽为72mm，一端由定位轴肩定位，另一端由轴套 定位；可得，且。另外可知道。取齿轮距箱体内壁的距离为12mm，轴承的位置应距箱体内壁一段距离，取为 5mm。联轴器的内端距离端盖的外壁为15mm，则可得， ，。、轴上的零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用平键联接。由查手册得平键截面。 同时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮与轴的配合为 H7/r6。（四）轴的强度校核 求跨距： 求弯矩M求水平面支反力和弯矩装订位置 计 算 及 说 明结 论 求垂直面支反力和弯矩 求合成弯矩 作扭矩图T 求当量弯矩 校核危险截面强度 最大处： 所以安全。装订位置 计 算 及 说 明结 论(八)滚动轴承的设计计算 1、 求作用在轴承上的径向力通过对轴的强度校核可知 求得 2、求载荷 派生轴向力 3、求当量动载荷 （2P321/表13-5） 装订位置 计 算 及 说 明结 论取=1.5 (2 P321/表13-6） 则滚动轴承的寿命是： （2 P312/式13-5） 式中：对于球轴承，。 （2 P319） 7210AC的Cr= 40.8KN。 （1P74）九)键的设计计算 轴径为62mm的轴段，选圆头普通平键 轴径为38mm的轴段，选圆头普通平键 普通平键联结的强度条件为： （2P103/式6-1） 轴的直径是62mm的轴： 轴的直径是35mm的轴： 式中： - 键的工作长度 （2P103/表6-1） - 键的直径- 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力 （2P104/表6-2） 所以，键联结的强度安全。装订位置 计 算 及 说 明结 论十、设计小结 经过这次课程设计，让我真正第一次接近我们专业的工作。总观这次的设计，给我的感觉是很烦琐，做设计必须要每步小心，要找到每步的依据，不能凭空想象。 现在总结一下自己在一个月时间里，完成设计的一些得失。 首先谈谈自己的收获。这次的设计，使我接近了工程师的工作，知道了设计的艰辛。在设计的过程中，有许多细小的地方很容易被忽视。这就要求我在设计的时候要全身心的投入，每一步要小心的求证；在求证无误的情况下，再进行下面的设计。这次的设计的过程中，我做了很多返工的工作。原因我觉得有以下几个方面：第一，在设计前，资料阅读得不够多，对一些要求不是很明确，致使多次做无用功；第二，在设计过程中，对一些细节没有深究，有时也不是认真的对待，没有去找寻其依据，总认为是理所当然。经过这次的设计，会使我在今后的设计或是在工作中做什么事都要认真仔细。尤其是在设计中，要作到什么都要凭依据。 其次是说说自己对课程设计的观点。这次的课程设计我觉得在时间上有点仓促。第一，在开始的时候，有点不知道要做些什么，有点盲目。可以说在这段时间里，浪费了比较多的时间。第二，在后期的工作中，返工的次数比较多，在这方面浪费的时间也比较多。总的说，执行机构设计的时间相对比较少，可以说在还没完全完成的情况下就开始设计减速器了；设计减速器的时间相对的较多。 最后总结一下，这次的课程设计，使我更加的了解机械设计，让我重温了过去所学的知识。让我知道了一些所设课程的使用。这次的课程设计为我今后的设计打下基础。装订位置 计 算 及 说 明结 论十一、参考文献1、 吴宗泽 罗圣国 主编.机械设计课程设计手册（第三版） 北京：高等教育出版社，20062、 濮良贵 纪名刚 主编 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著 .机械设计（第八版） 北京：高等教育出版社，20023、 龚溎义主编 哈尔滨工业大学 龚溎义 潘沛霖 陈秀 严国良编 机械设计课程设计图册（附机械设计作业图例）（第三版） 北京：高等教育出版社，2006 4、 现代机械传动手册编辑委员会 编.现代机械传动手册 北京：