机械原理优秀课程设计冲压式蜂窝煤成型机范例.doc

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功效和设计要求1.功效冲压式蜂窝煤成型机是中国城镇蜂窝煤生产厂关键生产设备，这种设备含有结构合理、成型性能好、经久耐用、维修方便等优点而被广泛采取。冲压式蜂窝煤成型机功效是将粉煤加入转盘模筒内，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：（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扫屑运动；（4）将在模筒内冲压后蜂窝煤脱煤；（5）将冲压成型蜂窝煤输出。2.设计要求和原始数据（1）蜂窝煤成型机生产能力：30次/min。（2）图1所表示，冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘相互位置关系。实际上冲头和脱模盘全部和上、下移动滑梁连成一体，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粉煤。模筒转盘上均布了煤筒，转盘间歇运动使加料后模筒进入冲压位置，成型后模筒进入脱模位置，空模筒进入加料位置。（3）为了改善蜂窝煤冲压成型质量，期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滑梁行程，连杆系数。（5）驱动电机现在采取Y180L-8型，其功率N11kW，转速n730 r/min。（6）机械运动方案应努力争取简单。1.模筒转盘; 2.滑梁; 3.冲头; 4.扫屑刷; 5.脱模盘图1 冲压式蜂窝煤成型机各部分位置示意3.设计任务（1）按工艺动作要求确定运动循环图。（2）进行冲压脱模机构、扫屑机构、模筒转盘间歇运动机构选型。（3）机械运动方案评定和选择。（4）按选定电动机和实施机构运动参数确定机械传动方案。（5）画出机械运动方案示意图。（6）选择其中两个传动机构或实施机构进行尺寸计算。二、工作原理和工艺动作分解依据上述分析，冲压式蜂窝煤成型机要求完成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，将已冲压成型煤饼压下去而脱离模筒。通常可将它和冲头一起固结在上、下往复移动滑梁上。（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、加料三个工位转换。（6）输送：将成型煤饼脱模后落在输送带上送出成品，方便装箱待用。以上六个动作，加料和输送动作比较简单，临时不予考虑，冲压和脱模可用一个机构来完成。所以，冲压式蜂窝煤成型机运动方案设计关键考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘间歇转动机构这三个机构选型和设计问题。三、依据工艺动作次序和协调要求确定运动循环图对于冲压式蜂窝煤成型机构运出循环图关键是确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒转盘三个实施构件前后次序、相位，以利于各实施机构设计、装配和调试。冲压式蜂窝煤成型机冲压机构为主机构，以它主动件零位角为横坐标起点，纵坐标表示各实施机构位移起止位置。表1表示冲压式蜂窝煤成型机构三个实施机构运动循环图。表1冲压式蜂窝煤成型机运动循环图主动件转角分配0180180360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09090270270360冲头和脱模盘全部由工作行程和回程两部分组成。模筒转盘工作行程在冲头回程后半段和工作行程前半段完成，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、实施机构选型依据冲头和脱模盘、模筒转盘、扫屑刷这三个实施构件动作要求和结构特点，能够选择表2所列常见机构，这一表格又可称为实施机构形态学矩阵。表2实施机构形态学矩阵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表示附加滑块摇杆机构，利用滑梁上、下移动使摇杆OB上扫屑刷摆动扫除冲头和脱模盘底上粉煤屑。图2 冲压式蜂窝煤成型机实施机构运动形式1图3表示固定移动凸轮利用滑梁上、下移动使带有扫屑刷移动从动件顶出而扫除冲头和脱模盘底粉煤屑。图3 冲压式蜂窝煤成型机实施机构运动形式2五、机械运动方案选择和评定依据表2三个实施机构形态学矩阵，能够求出冲压式蜂窝煤成型机机械运动方案数为N32318现在能够按给定条件、各机构相容性和尽可能使机构简单等要求来选择方案。在此可选定两个结构比较简单方案，以下所述。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。方案二：冲压机构为偏置曲柄滑块机构，模筒转盘机构为不完全齿轮机构，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行评定优选，也能够按设计需求直接比较方案优劣。比如，因为没有急回要求，冲压机构能够选为对心曲柄滑块机构；模筒转盘机构能够选为槽轮机构，因为槽轮机构结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能够较平稳、间歇地进行转位；扫屑机构可选为固定凸轮移动从动件机构，设计加工简单方便。最终，选择方案一为冲压式蜂窝煤成型机构机械运动方案。六、机械传动系统速比和变速机构依据选定驱动电机转速和冲压式蜂窝煤成型机生产能力，可知其机械传动系统总传动比为机械传动系统第一级采取带传动，其速比为4.866；第二级采取直齿圆柱齿轮传动，其传动比为5。七、画出机械运动方案示意图按已选定三个实施机构形式及机械传动系统，画出冲压式蜂窝煤成型机机械运动示意图，其中三个实施机构部分也能够称为机械运动方案简图。图4所表示，包含了机械传动系统、三个实施机构组合。假如再加上加料机构和输送机构，就能够完整地表示整台机器机械运动方案示意图。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，就能够进行机构尺寸设计计算和机器总体设计。八、对机械传动系统和实施机构进行尺寸计算为了实现具体运动要求，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）和扫屑凸轮机构进行尺寸计算，必需时还要进行运动学、动力学计算。1.带传动计算（1）确定计算功率取，则（2）选择带型号。由及主动轮转速，由相关线图选择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2.齿轮传动计算取齿轮压力角, ，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择，其它尺寸按相关公式计算出。3曲柄滑块机构计算已知冲压式蜂窝煤成型机滑梁行程，连杆系数,则曲柄半径连杆长度为下面采取作图法求出曲柄滑块机构中滑梁（滑块）速度和加速度。取，曲柄逆时针旋转，当转角为45时，按百分比正确作曲柄滑块机构运动简图，图5所表示。图5 曲柄滑块机构运动简图因为杆1（曲柄）转速为30 r/min，且方向为逆时针旋转，故杆1角速度为，方向为逆时针旋转。B点速度为，方向为垂直于杆1且指向向上。B点加速度为，方向由B指向A。下面求C点速度及加速度。对于杆2， 方向 CA AB BC 大小 ？ 0.471 ?取，按百分比正确作速度图，图6所表示。图6 速度图量取得。所以，杆2角速度和法向加速度分别为，方向为顺时针方向。，方向由C指向B。对于杆2， 方向 CA BA CB BC 大小 ？ 1.479 0.121 ？取，按百分比正确作速度图，图7所表示。图7 加速度图量取得。所以，当曲柄转角为45时，滑块3速度为0.37m/s，加速度为1.05m/s2。4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转角。（5）槽间角。（6）主动件圆销中心半径。（7）和比值。（8）槽轮外圆半径。（9）槽轮槽深（10）运动系数。5扫屑凸轮机构计算固定凸轮采取斜面形状，其上、下方向长度应大于滑梁行程，其左右方向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，在此不再具体设计。