《机械原理》课程设计冲压式蜂窝煤成型机(范例)

《机械原理》课程设计-冲压式蜂窝煤成型机(范例)机械原理课程设计〔范例〕题目：冲压式蜂窝煤成型机一、 冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求功能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，这种设备具有构造合理、成型性能好、经久耐用、修理便利等优点而被广泛承受。冲压式蜂窝煤成型机的功能是将粉煤参加转盘的模筒内，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需完成五个动作：粉煤加料；冲头将蜂窝煤压制成型；去除冲头和出煤盘积屑的扫屑运动；将在模筒内冲压后的蜂窝煤脱煤；将冲压成型的蜂窝煤输出。设计要求和原始数据蜂窝煤成型机的生产力量：30次/min。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与上、下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时冲头将粉煤冲压成蜂窝煤，脱煤盘将已压成的蜂窝煤脱模。在滑梁上升过程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。为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，期望冲压机构在冲压后有一保压时间。Rs300mmL0.157。成型。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。一般可将它与冲头一起固结在上、下往复移动的滑梁上。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。模筒转模间歇运动：以完成冲压、脱模、加料三个工位的转换。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洁，临时不予考虑，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。三、依据工艺动作挨次和协调要求拟定运动循环图模筒转盘三个执行构件的先后挨次、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冲压机构为主机构，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动循环图。1冲压式蜂窝煤成型机运动循环图角安排模盘机构模筒转盘

0°～180°工作行程

180°～360°回程机构

工作行程 停顿扫屑运动 回程

工作行程扫屑运动构角安排

0°～90°

90°～270°

270°～360°冲头和脱模盘都由工作行程和回程两局部组成。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。四、执行机构的选型依据冲头和脱模盘、模筒转盘、扫屑刷这三个执行构件动作要求和构造特点，可以选择表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。2执行机构的形态学矩阵冲头和脱模冲头和脱模机构扫屑刷机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构六杆冲压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构2OB上的扫屑刷摇摆扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。21图3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底的粉煤屑。32五、机械运动方案的选择和评定依据表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洁等要求来选择方案。在此可选定两个构造比较简洁的方案，如下所述。方案一：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。扫屑机构为附加滑块摇杆机构。两个方案可用模糊综合评价方法来进展评估优选，也可以按设计需求直接比较方案的优劣。例如，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，由于槽轮机构构造简洁，外形尺寸小，机械效率高，并能够较平稳、间歇地进展转位；扫屑机构可选为固定凸轮移动从动件机构，设计加工简洁便利。最终，选取方案一为冲压式蜂窝煤成型机构的机械运动方案。六、机械传动系统的速比和变速机构依据选定的驱动电机的转速和冲压式蜂窝煤成型机的生产力量，可知其机械传动系统的总传动比为nni 电机n总

73030

24.333执行主轴4.866；其次级承受直齿圆柱5。七、画出机械运动方案示意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，其中三个执行机构局部也可以称为机械运动方案简图。4所示，包括了机械传动系统、三个执行机构的组合。假设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示意图。4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，就可以进展机构的尺寸设计计算以及机器的总4冲压式蜂窝煤成型机运动方案示意八、对机械传动系统和执行机构进展尺寸计算为了实现具体的运动要求，必需对带传动、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〕和扫屑凸轮机构进展尺寸计算，必要时还要进展运动学、动力学计算。带传动计算PC取K 1.4，则A

P KPC AP 1.41115.4(kW)CPC

n1

V带型号为CV带。d和d1 2

。取d1

200mm，则a0

d 4.866d2

973.2mm0.7(d1

d)a2

2(d1

d)2即821.24mma0

2348.4mm。VzP 15.4zC 4P 3.80齿轮传动计算取齿轮的压力角20o, z1m5mm。则分度圆直径分别为

22，z2

i22522110，按钢制齿轮进d z1 1d z

m110mmm550mm齿顶高为齿根高为

2h ha1 a2

2h*m155mma齿全高

h hf1 f2

(h*c*)m(10.25)56.25mmahh1 2

(2h*a

c*)m(20.25)511.25mm齿顶圆直径分别为d (za1 1d (z

2h*)m(2221)5120mma2h*)m(11021)5560mma2 2 a齿根圆直径分别为d (zf1 1

2h*2c*)m(22220.25)597.5mma齿厚为齿槽宽为

d (zf2 2

2h*2c*)m(110220.25)5537.5mmasm/23.145/27.85mmem/23.145/27.85mm标准中心距为

am(z1

z)/25(22110)/2330mm2齿轮厚度按实际状况选取，其余尺寸按有关公式计算出。曲柄滑块机构计算冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程s300mm则曲柄半径

R0.157,L连杆长度为

R0.5s150mmLR

955.41mm下面承受作图法求出曲柄滑块机构中滑梁〔滑块〕的速度和加速度。取l10mm/mm，曲柄逆时针旋转，当转角为45°时，按比例准确作曲5所示。5曲柄滑块机构运动简图由于杆1〔曲柄〕30r/min，且方向为逆时针旋转，故杆1的角速度为2n1 1

/6023.1430/603.14rad/s，方向为逆时针旋转。B点的速度为V l 3.140.150.471m/s1且指向向上。B 1 ABB点的加速度为a 2lB 1 AB

3.1420.151.479m/s2BA。下面求C点的速度及加速度。对于杆2， V V VC B CB方向 C→A ⊥AB↑ 大小 ？ 0.471 ?取 0.01(m/s)/mm，按比例准确作速度图，如图6所示。V6速度图量取得V 370.010.37m/s。CV 340.010.34m/s。CB因此，杆2的角速度和法向加速度分别为V CB2 l

0.340.356rad/s，方向为顺时针方向。0.955BCan 2lCB 2 BC

0.35620.9550.121m/s2CB。对于杆2， aC

a anB CB

aCB方向 C→A B→A C→B 大小 ？ 1.479 0.121 ？取 0.01(m/s2)/mm，按比例准确作速度图，如图7所示。a7加速度图量取得a 1050.011.05m/s2。C453的速度为0.37m/s，加速度为1.05m/s2。槽轮机构计算z。按工位数要求选定为6。中心距aa300mm。圆销半径rr30mm。2180(1

2)120。z槽间角2

36060。z主动件圆销中心半径R1

asin150mm。