1、 工程技术学院课程设计 题 目: 颚式破碎机的机构综合与执行机构设计 目录 一、 设计题目二、 设计数据与要求三、 设计提示四、 设计任务五、 设计感言六、 参考文献 一、设计题目颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。工作时,大块石料从上面的进料口进入,而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。图1为一简摆式颚式破碎机的结构示意图。当与带轮固联的曲柄1绕轴心O连续回转时,在构件2、3、4的推动下,动颚板5绕固定点F往复摆动,与固定颚板6一起,将矿石压碎。设计颚式破碎机的执行机构和传动系统。图1 简摆式颚式破碎机一、 设计数据与要求颚式破碎机设计数据如表1所示。表1 颚式破碎机设计数据分组
2、号进料口尺寸(mm)颚板有效工作长度(mm)最大进料粒度(mm)出料口调整范围(mm)最大挤压压强(Mpa)曲柄转速(rpm)1120200200100103020030021502502501201040210270320025030015020402202504250300350200205023020052503003502002050225220三、设计提示动颚板长度取为其工作长度的1.2倍.四、 设计任务1. 针对图1和表1所示的颚式破碎机的执行机构方案,依据设计数据和设计要求,绘制机构运动简图,并分析组成机构的基本杆组;(1) 因为动颚板长度取为其工作长度的1.2倍,动颚板的有效工
3、作长度为200mm,所以动颚板长度2001.2mm=240mm,CF=240mm,CB=84mm,BD=60mm,DE=84mm,AB=240,OA=18mm,AD=AB=242mm当OAB在同一条直线上且曲柄转过一周即在360时,根据各杆件尺寸定出各转动副的位置,选定比例1:1,画出各运动副和表示各杆件的线段,在原动件上标出表示运动方向的箭头,即可得出机构运动简图。(2) 分析组成机构的基本杆组对于该机构,其自由度F=3n2PLPH,F=3527=1.以曲柄为原动件,对机构进行机构分析,从远离原动件开始拆杆组,基本杆组中运动副全为低副,则符合3n2PL=0.将原动件1和机架6与其余杆件拆开,
4、剩下的杆件所组成的杆组的自由度为0.从远离原动件的一端拆下构件5和构件4为一个级杆组,再拆下构件2和构件3为一个级杆组,最后剩下原动件1和机架6,由于拆出的最高级别的杆组为级杆组,所以该机构为级机构。机构运动简图和基本杆组图见图纸。2. 假设曲柄等速转动,对机构进行运动分析,并画出颚板的角位移和角速度的变化规律曲线图;(1) 对机构记性运动分析已知曲柄转速n=300r/min=5r/s,曲柄的角速度w1=2n=25r/s=31.4rad/s,所以A点的速度v=OAw1=181031.4m/s= 0.565m/s。方向垂直于曲柄。又因为曲柄等速转动,所以A点的加速度大小和方向都等于它的法向加速度
5、,aA=OAw1=17.75m/s。对于连杆2的角速度w2和角加速度2及B点和D点的速度vB,vD和角加速度vB,vD和加速度aB,aD,杆件3,杆件4和杆件5的角速度w3,w4,w5和角加速度3,4,5及C点的速度,vc和加速度ac,运用矢量方程图解法来计算。由运动合成原理可知,D点的速度: VD = VA + VDA大小: ? ?方向: DE OA DA选取速度比例尺 v=0.01(m/s)/mm,由p点开始画出速度多边形,由速度多边形得 VD =vpd=0.01350.35m/s VDA=vda=0.01580.58m/sVDA W2DAW2= VDA/DA=0.580.242=2.40
6、rad/sB点的速度 VB = VD + VBD= VA + VAB大小: ? ?方向 ? DE BD OA AB由速度得VB = vpb=0.25m/sVBA =580.01=0.58m/s C点的速度 VC = VB + VCB大小: ? 方向: CF CB 由速度多边形得VCB=vcb=0.1116=0.16m/sVCB= CBW4W4= VCB/CB=0.160.084=1.9rad/sVC =vpc=0.0129=0.29m/sVC = W5CFW5=VC/CF=0.290.24=1.21rad/sD点的加速度aD= aA+ a nDA +atDA=aE+ a nDE+atDE大小:
7、 ? ? ? 方向: ? AO DA DA DE DEaD=DAW2W2=0.2422.42.4=1.39m/ saD=DEW3W3=0.0844.174.17=1.46 m/ s选取加速度比例尺 a=0.1(m/s)/mm ,由p开始画出加速度多边形,由加速度多边形得aD=apd=0.1158=15.8m/s 210.1=2.1 m/saTDA= =m/sa2=aTDA/DA=1.570.242=6.5rad/saTDE=ade=0.1159=15.9 m/s3=aTDE/DE=15.90.084=189.3rad/sB点的加速度aB= aA+ a nBA +atBA=aD+ a nBD+a
8、tBD大小: ? ? ? 方向: ? AD BA BA BD BD由加速度多边形得aB=apb=0.1158=15.8m/sC点的加速度:a nC+atC=aB+ a nCB+atCB大小: ? ? 方向: CF CF CB CBaC =apc=0.1101=10.1m/satC= =10m/satC =5CF则5= atC /CF=100.240=41.7 rad/satCB=acb=0.1135=13.5 m/s4= atCB / CB =13.50.084=160.7 rad/s(2) 画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线;3.在颚板挤压石料过程中,假设挤压压强由零到最大线性增加,并设石
9、料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上,对机构进行动态静力分析,分析曲柄所需的驱动力矩;(注:不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力);(1) 颚板挤压石料过程中,挤压压强由零到最大线性增加,并且石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面桑,当曲柄转动到连杆2延长线上时,颚板受到的挤压压强最大,以此处为曲柄绕图中转动的七点。设曲柄转过的角度为,颚板受到的挤压压力为F,挤压压强为P,颚板有效工作面面积s,设曲柄转过的角度为与颚板挤压压强P的关系为P=yx,当=0时,P=0MPa,所以x=0,=180时,P=200MPa,y=1.11,所以P=1.11。当=360时,P=0MPa,当=180时,P=20
10、0MPa。所以x=400,y=-1.11,P=-1.11+400因此该关系有两个方程,即P=1.11(0180)P=-1.11+400(180360)曲柄转过的角度为与颚板挤压压强P的关系图另附在图纸上。所以颚板挤压压力F=PS=200200mm200MPs=8KN,此时=30,P=33.3MPa。(2) 对机构进行静力分析由于不考虑各处摩擦、构件重力个惯性力,所以只需对机构进行静力分析。按静定条件讲机构取分离体,首先取构件5为研究对象,它受到固定铰链给它的反作用力FR n65 ,FR n65 ,构件4给它的反作用力FR n45 ,FR n45 ,和石料对它的挤压力F,因为石料对颚板的压强均匀
11、分布在颚板有效工作面上,所以挤压力F取在颚板有效工作面中点初,并且垂直颚板,受力分析见图纸。分别对C点和F点去矩:M(c)=0 F0.1= FR n650.24 FR n65=KNM(c)=0 F0.14= FR n450.24 FR n45= KNCB杆件为二力杆件,受力见图纸,受到杆件5和杆件2的反作用力,在C点处已知各分力和合力的方向和一个分力的大小,用力多边形解出其他力。选取力比例尺 ,根据已知条件画出力多边形,见图纸。由力多边形得F54= FR n65198+76FR n45=2. 9KNFR n65=2. 9KNFR n54= =5.5再分别对二力杆DE受力,OA杆受力,受力见图析
12、。在杆2上,受到FR12 ,FR32 ,FR42 ,已知各力的方向和FR54 和 FR42 ,对杆2进行力多边形分析,见图纸。:FR42= FR24 =5.5KN5.5KN64=228 得=1.5KN曲柄所需的驱动力矩为M=1.518KN*M=27.8 KN*M五、 设计感言在为期两个星期的时间里,我翻阅了机械设计、机械设计课程设计等书,反复计算,设计方案,绘制草图,当然,在这期间还是得到周围同学的细心提点与耐心指导。一个人在两个星期内完成这次设计不可谓不艰辛,然而,我却从这两个星期内学到了许多大一、大二都没来得及好好学的关键内容,而且在实践中运用,更是令我印象深刻,深切体会到机械这门课程并非
13、以前所想象的那样纸上谈兵。所有理论、公式都是为实践操作而诞生的。庆幸自己终于认真独立地做了一次全面的机械设计,真的,从中学到了很多很容易被忽视的问题、知识点,甚至还培养了自己的耐心细心用心的性格。一页页复习课本,一次次计算数据,一遍遍修改草图,一遍遍打印装配图,这些都是我从来未曾独立做过的。确定破碎机传动方案迫使我复习理论力学,选择联轴器又费了番功夫,我想,这对于毕业设计肯定有莫大的帮着。六、 参考文献:1.机械设计第八版。西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编2.机械原理第七版。西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著3.理论力学第七版。哈尔滨工业大学理论力学教研室 编4.材料力学第五版。刘鸿文主编5.机械设计手册。成大先主编6.颚式破碎机。廖汉元等编著7.破碎与筛分机械手册。唐敬麟主编 指导老师签字: