机械原理课程设计破碎机的设计.doc

机械原理课程设计
说明书

题 目： 破碎机的设计

新疆大学
《机械原理课程设计》任务书

班级: 机械10-2
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: 2013 年 6 月 27 日
完成日期: 2013 年 7 月 12 日

指导教师: 哈丽毕努

目录

前言

第一章 设计题目-破碎机 ------------------------------7
1.1方案一 -----------------------------------------7
1.2方案二 -----------------------------------------8
1.3方案三 ---------------------------------------10
第二章 第二章设计方案的拟定--------------------------13
2.1设计条件和要求---------------------------------13
2.2原始数据即设计要求--------------------------13
2.3.设计任务-----------------------------------14
2.4结构造型------------------------------------14
2.5.机械系统运动方案的拟定与比较---------------15
2.6 所选机构的运动分析与设计-------------------16
参考文献 --------------------------------------------18
心得体会 --------------------------------------------19

前言
破碎机械是对固体物料施加机械力，克服物料的内聚力，使之碎裂成小块物料的设备。
破碎机械所施加的机械力，可以挤压力、劈裂力、弯曲力、剪切力、冲击力等，在一般机械中大多是两种或两种以上机械力的综合。对于坚硬的物料，适宜采用产生弯曲和劈裂作用的破碎机械；对于脆性和塑性的物料，适宜采用产生冲击和劈裂作用的机械；对于粘性和韧性的物料，适宜采用产生挤压和碾磨作用的机械。
在矿山工程和建设上，破碎机械多用来破碎爆破开采所得的天然石料，使这成为规定尺寸的矿石或碎石。在硅酸盐工业中，固体原料、燃料和半成品需要经过各种破碎加工，使其粒度达到各道工序所要求的以便进一步加工操作。
通常的破碎过程，有粗碎、中碎、细碎三种，其入料粒度和出料粒度，如表一所示。所采用的破碎机械相应地有粗碎机、中碎机、细碎机三种。
表一 物料粗碎、中碎、细碎的划分（mm）
类别
入料粒度
出料粒度
粗碎
中碎
细碎
300～900
100～350
50 ～100
100～350
20～100
5～15

工业上常用物料破碎前的平均粒度 D与民破碎后的平均粒度d之比来衡量破碎过程中物料尺寸变化情况，比值i称为破碎比（即平均破碎比）

为了简易地表示物料破碎程度和各种破碎机的方根性能，也可用破碎机的最大进料口尺寸与最大出料口尺寸之比来作为破碎比，称为公称破碎比。
在实际破碎加工时，装入破碎机的最大物料尺寸，一般总是小于容许的最大限度进料口尺寸，所以，平均破碎比只相当于公称破碎比的0.7～0.9。

每各破碎机的破碎比有一定限度，破碎机械的破碎比一般是i=3～30。如果物料破碎的加工要求超过一种破碎机的破碎比，则必须采用两台或多台破碎机械串连加工，称为多级破碎。多级破碎时，原料尺寸与最终成品尺寸之比，称总

破碎比，如果各级破碎的破碎比各是，，。则总破碎比是
=
由于破碎机构造和作用的不同，实际选用时，还应根据具体情况考虑下列因素；
物料的物理性质，如易碎性、粘性、水分泥沙含量和最大给料尺寸等；
成品的总生产量和级配要求、据以选择破碎机类型和生产能力；
技术经济指标，做到既合乎质量、数量的要求、操作方便、工作可靠，又最大限度节省费用。
从矿山开采出来的矿石称为百年原矿。原矿是由矿物与脉石组成的，露天矿井开采出来的原矿其最大粒度一般在200～1300mm之间，地下矿开采出来的原矿最大粒度一般在200～600mm之间，这些原矿不能直接在工业中应用，必须经过破碎和磨矿作业，使其粒度达到规定的要求、破碎是指将块状矿石变成粒度大于1～5mm产品的作业，小于1mm粒度的产品是通过磨碎作业完成的。

第一章 设计题目-破碎机
1.1设计方案一

图2.1.1
1. 定鄂 2.心轴 3.偏心轴
4.平地接触凸轮 5.动鄂 6.推力板 7弹簧
1.1.1工作原理：
电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴转动平平地接触凸轮使动颚上下运动，当动颚上升时肘板与动颚间夹角变大，从而推动动颚板向固定颚板接近，与其同时物料被压碎或劈碎，达到破碎的目的；当动颚下行时，肘板与动颚夹角变小，动颚板在拉杆，弹簧的作用下，离开固定颚板，此时已破碎物料从破碎腔下口排出。颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚板（定颚），垂直（或上端略外倾）固定在机体前壁上，另一是活动颚板（动颚），位置倾斜，与固定颚板形成上大小的破碎腔（工作腔）。活动颚板对着固定颚板作周期性的往复运动，时而分开 ，时而靠近。分开时，物料进入破碎腔，成品从下部卸出；靠近时，使装在两块颚板之间的到挤压、弯折和劈裂作用而破碎。
1.1.2.鄂式破碎机的结构：
如图1.1.1所示，方案一由平底接触凸轮，定鄂，动鄂，心轴，偏心轴，弹簧，推力板机架（图上未标注）组成的。其中原动件是平地接触凸轮。平地接触凸轮按顺时针栓转运动，平地接触凸轮的从动件有两个矩形机架固定在几是稳定
凸轮从动件的运动。弹簧的作用是使凸轮向上运动，保证凸轮旋转运动。
1.1.3方案一的优缺点：
1.1.3.1优点
凸轮机构有点是可实现高速化，结构紧奏，可靠性高；平底从动件与凸轮间方向不变，受力平稳。而且在高速情况下凸轮与平底件易兴成油膜而减小摩擦与磨损。
1.1.3.2缺点
凸轮与动鄂板之间有高副接触。凸轮机构最大缺点是不可变，不能变更运动时间（角度）；平底从动件缺点是不能具有内凹轮廓的凸轮配对使用；而且也不能移动凸轮和圆柱凸轮配对使用。
1.2.1方案二

图2.2.1偏心轮机构破碎机

如图所示方案二为偏心轮机构破碎机。此机构中转动副B同心放大致其半径超过曲柄长度LAB,此时曲柄变成几何中心为B，回转中心为A的偏心圆盘，其偏心距e即为曲柄长度LAB。当曲柄顺时针旋转时引起偏心圆盘的转动。偏心圆盘通过构建连接滑块，滑块前端设计为一个破碎板。当滑块随偏心轮的旋转运动实现前后往复运动。滑块前端的破碎板也的前后运动。矿石，煤等固体物料从进口导入工作区，破碎板将把物料冲击固定的破碎墙实现物料的破碎。
1.2.2方案二的优缺点
偏心轮就是指装在轴上的轮形零件,轴孔偏向一边轴旋转时,轮的外缘推动另一机件,产生往复运动。
偏心轮机构是由凸轮演化而成的。凸轮是指一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。但是凸轮的缺点就是其不善于传递动力。
偏心轮机构的使用场合多用来带动机械的开关、活门等。
1.3方案三
1.3.1机构结构和工作原理
1.机构结构
电机通过皮带轮传到下方的齿轮1，齿轮1又传给齿轮2（上方的齿轮，图上未标注）。偏心轮7与下方的齿轮固接，偏心轮与连杆AB相连。连杆AB与连杆BC相连。凸轮5与齿轮2固接，偏心轮与连杆BC在D点高副接触。扇形齿轮4通过活动铰链相连基座。扇形齿轮的一端通过铰链相连连杆BC。扇形齿轮与齿条齿轮外啮合。齿轮齿条有两个夹在两个滑块之中使齿轮齿条的运动确定 齿轮齿条的下端做成球面形状易破碎物料.

图2.3.1 破碎机

1.几座 2.垂头 3.滑块 4.扇形齿轮
5.凸轮机构 6.外捏合齿轮机构 偏心轮机构
2. 工作原理
电动机通过皮带轮运动传到齿轮一，齿轮一又把运动传到齿轮二。齿轮一固接一个偏心轮7，偏心轮与连杆AB相连。偏心轮7随齿轮一的旋转运动旋转引起连杆的上下运动。连杆BC通过活动铰链把运动传到连杆BC,连杆BC又受凸轮自转的运动通过铰链把运动传到扇形齿轮。扇形齿轮通过活动铰链固接在几座，可以完成120 度的旋转运动。扇形齿轮与齿条齿轮外捏合使垂头上下运动实现物料破碎。
1.3.2方案三的优缺点
该方案两处采用了齿轮机构，传动平稳，传动比精确，工作可靠，效率高，寿命长；偏心轮机构是由凸轮演化而成的。凸轮
是指一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。
凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。该方案在齿轮二中才用了凸轮机构其凸轮机构特点是结结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，运动具有冲击性。机构中扇形齿轮的特点是传动平稳、工作台均具有良好的结构及传动刚性，保证机床的高精度、高可靠性和低噪音。扇形齿轮插齿机采用最佳曲线的双滚子凸轮让刀机构，可实现准确、稳定、低噪音的让刀运动。扇形齿轮插齿机可配置美观、安全、适用的全防护罩，可视性好，操作方便，便于维修。
因为有齿轮啮合会产生噪音，凸轮接触的地方有点线接触易磨损，形成不大。

第二章设计方案的拟定

2.1设计条件和要求
2.1.工作原理及工艺动作过程
矿石，燃煤等固体物料先用平输送带送到工作台上。破碎机要求实现两个执行动作：一是物料通过平输送带送到工作台上；二是送到工作台上的物料要被破碎机破碎。此过程中以电动机为动运动动员，实现物料的传送和破碎。
2.2原始数据即设计要求
A) 物料的直径为r:20mm<r<50mm
B) 碎片的直径为R:0<R<20
C) 破碎时垂头作用最大距离为（上下方向）：700mm
D) 垂头工作节拍：30次/min

E）电动机可选用 1440r/min。
2.3.设计任务
1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图。
2）进行间歇运动机构和切口机构的选型，实现上述动作要求。
3) 机械运动方案的评定和选择。
4）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。
5）画出机械运动方案简图（机械运动示意图）。
6）对机械传动系统和执行机构进行尺度设计。
2.4结构造型
1． 减速系统：
1.）齿轮机构：
齿轮机构是应用最广泛、最重要的一种定传动比匀速转动机构，可用来传递空间任意两轴间的运动和动力。齿轮机构与摩擦轮机构、带传动机构相比较，具有传动力大、效率高、寿命长、传动平稳、可靠等优点。但要求较高的制造和安装精度、成本也较高。
2.）链传动：
链传动因多对齿同时啮合，承载能力大；传动效率高达0.96～0.97；可实现中心距较大的两轴间的传动；但传动不平稳、有冲击、振动和噪音。适用于低速、重载，可用于恶劣的工作环境。
设计要求及方案：要求传动平稳，寿命长，齿轮减速机构符合以上要求，但由于要求减速传动比数值较大，光使用齿轮机构稍嫌繁琐，故采用齿轮与偏心轮相结合的方案，而链传动不平稳，冲击、噪音皆不利于生产，顾不予采用。
2． 垂头上下往复运动：
1.）曲柄连杆：
运动轨迹单一,且速度不适合设计要求.
2.）凸轮机构：
凸轮机构结构简单、紧凑、设计方便，但由于主从动件之间为点，线接触，易磨损适用于运动规律复杂，传力不大的场合。
设计要求及方案：一方面要求垂头进行切割运动时速度要快，使物料受击后迅速粉碎，另一方面要求简单实用，便于计算和设计，故采用在设计上较能达到快速切割的凸轮机构。
2.5.机械系统运动方案的拟定与比较
功能原件
功能元解（匹配机构）
1 2 3
减速
A

带传动
齿轮传动
链传动
减速
B

带传动
齿轮传动
链传动
垂头上下运动
C

曲柄连杆

凸轮机构
物料送进
F

摩擦轮传动

带传动

经过比较确定方案为：A1+B2+C3 +F3
2.6 所选机构的运动动力分析与设计
1.皮带轮
1）皮带的选择：

在保证带有一定寿命的前题
下在正常工作是不打滑。
普通V带允许带速
V<25~30m/s,传递功率P<700kW,
传动比i≤10

查表分析得：
用普通A型V带

1） 相关计算：

名称
字符
计算及结果
备注
小带轮
基准直径

为了提高带的寿命和减少带的根数尽量选大的尺寸

大带轮 基准直径

带速

V

普通V带 ,
满足条件
初定
中心距

确定带基准长度

实际
中心距

小带轮外直径

大带轮外直径

计算功率

参考文献

【1】孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理.普通高等教育“十一五”国家级规划教材.2006
【2】师忠秀。机械原理。普通高等教育“十二五”规划教材。2012

心得体会
独立思维与创造
经过一个学期的机械原理课程我对机械机构有了初步的认识和研究。学习机械原理这门课程考虑最多的是机构的运动简图。机构简图就是把各种机器的机构用简单的，一人看得懂的方式画出来，以便于分析机器机构的运动分析。机械原理这门课程还要求我们要善于独立思维。因为在很多的情况下很多机器的机构我们是不能说看就能看得

到，说模就能摸得到的而且在及设计过程中全是靠我们的思维和创造。学习机械原理考虑最多的就是机构的运动简图，显然思维的抽象化显得尤为重要。在课程的学习中，碰到各种各样的机构，通过功能的分析，机构间相互配合，功能的实现，再逐步抽象出某个具有特定功能机构的运动简图。在此，感觉特深刻的是，发散性思维与抽象思维的组合便造就了独立思维的重要组成部分。简图的抽象完成后，随之涉及到具体功能的实现，它包括单个的某一机构的运动功能，同时也包含了两个或两个以上的机构同时动作配合以达到某一环节功能的实现。比如在凸轮机构中，我们考虑了凸轮机构能实现的某些运动，以及不同形式的凸轮机构的运动形式，当然我们要达到预期功能，必须对凸轮外形做出合理的设计，并确定它的相关运动参数，最后才实现我们需要的功能。学习基本的四杆机构时，并对相应的杆长做出了分析，通过不同的组合，便有了具有不同运动形式的四杆机构，比如大家熟悉的曲柄摇杆机构，双曲柄机构等等。 齿轮机构的学习，大家也毫不陌生，减速是它的主角色。电机转速太高，我们必须选择相应的减速机构去降速达到输入的特定转速，以此获得相应的输出要求。显然单个齿轮室满足不了设计要求，有时候也需要更多的齿轮去相互配合达到规定的降速比。随后我们便学习了轮系的相关计算和最基本的三种轮系：定轴轮系、周转轮系、复合轮系。具备以上的基本理论知识就进入课程设计环节。
乍一看，看完课程设计的题目之后感觉无从下手，但是静静的想一会并参考相关资料后，思路便打开了，其实设计机构没有想象的那
么难。仔细分析下相应的要求，看看需要哪些机构并相互配合能实现该目的。 每个机构都是为实现特定目标而抽象出来的，现在就要具体分析并作出相关设计这些机构的功用及配合情况 。对于具体机构的计算，则用到相关知识去计算，感到惭愧的是计算的过程太过于简单，而与实际相差甚远，不过思路还是主心骨。网上搜集相关视频了解到自动制钉的过程，也感悟到机械生产中的机构和书本的差异，那些巧妙的机构实际从基本机构中抽象创新出来的。由此，学习基本理论知识便是基础的。课程设计只是进一步向实践靠拢了。所以，认真学好基础知识并有意识的结合实践，并创新思维才能磨练我们，培养出机械工程师具有的品质。