蜂窝煤成型机

机械原理课程设计说明书PAGE -PAGE17--机械原理课程设计说明书题目：冲压式蜂窝煤成型机指导老师：学生姓名：学号：所属院系：机械工程学院专业：机械工程及其自动化班级：机械班完成日期：2010-7-14新疆大学机械工程学院2010年7月新疆大学《机械设计课程设计》说明书班级:机械姓名:课程设计题目:内容:设计说明书一份(主要包括:运动方案设计、方案的决策与尺度综合、必要的机构运动分析和相关的机构运动简图)发题日期:2010年6月30日完成日期:2010年7月14日指导教师教研室主任: 目录第1章设计任务…………31.1设计题目……………………31.2设计要求……………………3第2章机械运动方案的设计及分析决策………………62.1工作原理和工艺动作分析…………………62.2根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图…………62.3机械运动方案的选择和评定………………72.4执行机构的选型……………82.5机械传动系统的传动比和变速结构………9第3章机构尺度综合…………………103.1机械运动方案简图…………103.2对机械传动系统和执行机构进行会尺寸计算……………10设计小结…………………16参考书目…………………17第1章设计任务1.1设计题目蜂窝煤长期以来在我国城镇乡村广泛使用，现已发明环保节能型蜂窝煤，燃烧无毒、无味、无黑烟。所以市场上对蜂窝煤的需求量很大。质量高的蜂窝煤有抗压性强、外观平整光滑、厚薄一致、孔距分布合理、燃烧良好的特点，这就对蜂窝煤成型机提出了要求。冲压式蜂窝煤成型机是中国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备，这种设备具有结构合理、成型性能好、经久耐用、维修方便等优点而被广泛采用。冲压式蜂窝煤成型机的功能是将煤粉加入转盘的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现将蜂窝煤压制成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作：（1）粉煤加料；（2）冲头将蜂窝煤压制成型；（3）清除冲头和出煤盘积屑的扫屑运动；（4）将在模筒内冲压后的蜂窝煤脱煤；（5）将冲压成型的蜂窝煤输出。1.2设计要求1.表1-1基本参数生产能力（次/min）253035生产阻力（10）0.911.11.2.2驱动动机：Y180L-8，功率N=111Kw,转速n=710r/min1.2.3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1.2.4、由于冲头要产生较大的压力希望冲压机构有增大有效力作用，减小原动机的功率1.2.（1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min。（2）如图1所示，冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘的相互位置关系。实际上冲头与脱模盘都通过曲柄滑块机构与滑梁连成一体。当滑梁旋转前半周期冲头将粉煤冲压成蜂窝煤，脱煤盘将已压成的蜂窝煤脱模；在滑梁旋转后半周期中扫屑刷将刷除冲头和脱模盘上粘着的粉煤。模筒转盘上均布3了煤筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入冲压位置，成型后的模筒进入脱模位置，空的模筒进入加料位置。（3）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望冲压机构在冲压后有一保压时间。（4）冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程，连杆系数。（5）驱动电机目前采用Y180L-8型，其功率N＝111kW，转速n＝710r/min。（6）机械运动方案应力求简单。1.模筒转盘;2.滑梁;3.冲头;4.扫屑刷;5.脱模盘图1.1冲压式蜂窝煤成型机各部分位置示意图为更好的了解冲压式蜂窝煤成型机的工作原理以及机构组成，我们查找了许多相关资料，从中对蜂窝煤成型有了个大概的了解，并萌发出一些自己的想法，为接下来的设计与建模做好了准备。第2章机械运动方案的设计及分析决策2.1工作原理和工艺动作分析根据上述分析，冲压式蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作。（1）加料：这一动作可利用粉煤重力打开料斗自动加料。（2）冲压成型：要求冲头上、下往复移动，在冲头行程的后1/2进行冲压成型。（3）脱模：要求脱模盘上、下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。（4）扫屑：要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将粉煤扫除。（5）模筒转模间歇运动：以完成冲压、脱模、加料三个工位的转换。（6）输送：将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品，以便装箱待用。以上六个动作，加料和输送的动作比较简单，暂时不予考虑，冲压和脱模可用一个机构来完成。因此，冲压式蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘的间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题。2.2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0°～180°180°～360°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0°～90°90°～270°270°～360°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。2.3机械运动方案的选择和评定根据表2的三个执行机构形态学矩阵，可以求出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动方案数为N＝3×2×3＝18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：如图2.3所示，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：如图2.4所示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。图2.4方案二简图方案三：如图2.5所示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。图2.5方案三简图三个方案中，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。2.4执行机构的选型根据冲头和脱模盘、模筒转盘、扫屑刷这三个执行构件动作要求和结构特点，可以选择表1.2所列的常用机构，这一表格又可称为执行机构的形态学矩阵。表2蜂窝煤成型机的机构选型冲头和脱模机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构六杆冲压机构扫屑刷机构附加滑块摇杆机构固定凸轮移动从动机构模筒转盘间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构图2.1表示附加滑块摇杆机构，利用滑块的上、下移动使摇杆OB上的扫屑刷摆动扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。图2.1附加滑块摇杆机构图2.2表示固定移动凸轮利用滑梁上、下移动使带有扫屑刷的移动从动件顶出而扫除冲头和脱模盘图2.2移动凸轮机2.5、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=4.866，i2=5，则总传动比为i1*i2=24.33.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（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30r/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C→A⊥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C→AB→AC→B⊥BC↑大小？1.4790.121？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扫屑凸轮机构计算固定凸轮采用斜面形状，其上、下方向的长度应大于滑梁的行程，其左右方向的高度应能使扫屑刷活动范围扫除粉煤。具体按结构情况来设计，在此不再详细设计。设计小结两个星期的机械原理课程设计眨眼间就过去了。从上培训课的时候一无所知，无所适从，经过到挑灯夜战，博览群书，从课程设计设题目的艰难选择，到机构的一步步完善，这两个星期见证了我们的汗水与成长。方案不是太过于复杂，以我们现有的水平做不出来就是太过于简单，感觉很多人都做过。到此时，自己才发现，生活中一些我们看起来很简单的产品，设计起来都是那么的复杂与困难。要考虑产品使用时候的各种参数，产品的实用性，产品的便携性，产品的美观，产品的稳定性等等我们平时忽略了的问题。经过自己查阅各种资料以及综合考虑了各种因素，最后从几个候选课题中选择了这个冲压式蜂窝煤成型机，它是两个机构（往复运动与间歇运动）的配合，与我们的课程设计比较贴近，而且这两种运动的选择方案均很多，可以实现的机构许多，增加了我们实际开发中对于既定方案如何选择机构，以及机构间的配合的能力。选择好课题后，一步一步确定我们产品中各个机构的各种实际参数，电机的功率，转速的选择，减速机构的选择，齿轮的参数的确定，主运动机构方案的筛选与他们运动特性的参数的计算，这都是我们在一步一步的成长所走过的轨迹。这次课程设计，我们主要收获了：1增加了查阅资料的能力。上网，图书馆，课本，甚至一些学长都是我们获得信息的源泉，通过这次课程设计，我们查阅资料的能