冲压式蜂窝煤成型机机构.docx
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冲压式蜂窝煤成型机机构
冲压式蜂窝煤成型机机构
《机械原理课程设计》
题目：
冲压式蜂窝煤成型机机构
学校：
洛阳理工学院
系不:
机电工程系
专业：
运算机辅助设计与制造
班级：
Z080314
设计者：
范迎飞（组长）
指导教师：
张旦闻
2009-12-20星期日
课程设计评语
机电工程系
————运算机辅助设计与制造专业课程名称：
机械原理课程设计设计题目：
冲压式蜂窝煤成型机改进机构设计小组成员：
范迎飞（Z08031424）
芦小冬（Z08031435）
刘振亚（Z08031422）
指导教师评语:
指导教师：
张旦闻
年
1、产品简介……
2、工作原理
3、机器的运动方案的分析与选择
3.1、设计差不多要求5
3.2、原动机的选择5
3.3、主传动运动方案分析6
3.4、扫屑机构运动方案分析8
4、机构系统的运动尺寸设计
4.1、传动机构的运动尺寸设计9
4.2、主体机构的运动尺寸设计12
4.3、扫煤机构的运动尺寸设计12
4.4、工作盘转动机构的运动尺寸设计13
5、主体机构运动线图13
6、机器运动简图14
7、自我感想16
8、参考书目16
1、产品简介
机械原理、机械设计课程是培养学生具有机械基础知识及机械创新能力的技术基础课。
在机械类各专业中教学打确实是主干课程在培养合格机械工程设计人才方面起着极其重要的作用，是学习专业课程和从事机械产品设计的必备预备。
本设计题目是蜂窝煤成型机构，设计的最初方法来源于自己以往的亲身经历。
以往的许多制造煤块的机构存在着许多避之不及的缺陷，即有些机构制造出的煤块不够敦实，放干后有一些裂纹；有些机构造出的煤块经常显现孔内坍塌现象；有些机构在工作是会显现许多不能及时清理的煤屑，造成工作环境的相对恶劣，等等。
本设计的产生不仅克服了许多造煤块机构难以克服的缺陷，还在机械传动的能耗以及电动机选择上做了优化，专门大程度上做到了美化环境及节约有限能源。
本设计考虑到各组成机构的可行性与合理
性，选择了两种运动方案：
一是机构拥有了带传动结构简单、传动
平稳、具有过载爱护作用，槽轮机构结构简单，工作可靠等特性，
二是有了齿轮传动结构紧密，寿命长，效率高等优点。
本设计的许
多地点牵涉到了机械传动以及齿轮传动的知识，进一步验证和细化了专业理论知识，是我们对本专业的进展方向有了更清晰的认识。
另外，本机构安全、有用的思想设计而出，市场前景宽敞，适用范畴比较广泛，既能够用于大中型公司或企业批量生产，又可用于小型部门的连续生产，造出的煤块专门大程度上的得到了市场和宽敞用户的确信。
2、工作原理
利用带冲针6的冲头4往复运动，将位于工作盘2模孔中的混合料压实成型。
冲针6刚性固结于冲头，用以穿孔。
压板8以弹簧7与滑块1相连，通过弹簧压缩时所产生的弹簧力将型煤压实。
为了提升生产率，将机器作成多工位的，把上料、成型、卸煤等工序集中在一台机器上连续完成。
8
图1-1机器执行构件的运动图
机器执行构件的运动图如图1-1所示。
滑块1上装有冲孔压实压头4和卸煤推杆5,作往复直线运动（A1）;工作盘2上有五个模孔，I为上料工位，皿为成型工位，W为卸料工位，做间歇回转运动（A2）;上料器3作连续回转运动（A3）;将型煤运出的传送带做匀速直线运动（A4）;冲头每次退出工作盘后，扫煤杆在冲头下面扫过，作清除煤屑的扫煤运动（A5）。
A1的运动参数取决于生产率，取m72r/min。
考虑到料煤高度与型煤高度之比（压缩比）为2:
1,工作盘高H2h150mm。
为使工作盘转位速度不致太高，取压头在工作盘内和工作盘外的位移相等，即冲头的行程为比2h300mm。
A2运动应与A1和谐配合，工作盘转位时，压头必须在工作盘外，其运动参数
n2n,72r/min
其运动系数t应小于0.5。
综合考虑各运动的关系，暂取工作盘转位时的运动系数
r=160/360=0.444
A3的运动参数参考现有机器取n
3=120r/min。
A4运动的传送带速度要保证前一块煤运走后，后一块煤才能卸落在传送带上。
设煤块的间距为2巾=0.2m,则传送带速度为
头往复运动一次，扫煤杆在冲头下往复
扫过一次，且不与其他构件相碰（具体要求见主体机构设计部分）。
由
3、机器的运动方案分析及选择
3、1设计差不多要求
设计蜂窝煤成型机构，型煤尺寸为0100（mm）75（mm）生
产率为每分钟72个；
冲压成型时的生产阻力达到50000N;
为改善蜂窝煤成型机的质量，期望在冲压后有一短暂的保压时刻；
由于冲头要产生较大压力，期望冲压机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率。
3、2原动机的选择
原动机做匀速转动，驱动各执行构件动作，其中扫煤运动A5可考虑直截了当用滑块做主运动，以保证运动和谐配合。
由于采纳集中驱动，有电动机到A1原动件的主传动链总传动比为：
n宜14401-12机器执行构件的运动图
m72
再考虑到同类机器的参数，在此选用异步电动机集中^区动，帖n电1440r/min
3、3主传动运动方案分析及选择HE]_JA27
图1-3传动链的功能框
如此取出功能框图中几种要紧功能元，然后选择功能载体，即
F面就让我们对两种方案作一详细的分析:
方案I:
主传动采纳带传动和链传动，主题机构采纳曲柄滑块机构，辅助转位机构采纳槽轮机构，传送装置采纳传送带。
装配简图如图1-4所示，列出了机构的要紧构件。
1）、绘制传动方案简图
结合功能框图的传动路线，考虑到机构和轴线的配置以及一些其他功能，即可绘出机器的两种运动方案图。
2））方案I、方案H的分析比较
这两种方案区不在于主传动机构和辅助转位机构不同。
由《机械原理课程设计指导》（张永安主编、高等教育出版社出版）的第一章的表1-2、表1-3可知，方案I带传动结构简单，传动平稳，具有过载爱护作用•链传动传递功率较大，然而它们的外廓尺寸大，在振动冲击载荷作用下，链传动寿命较短。
槽轮机构结构比较简单，工作可靠，啮入啮出比较平稳，有柔性冲击，但槽轮在工作盘上不大图1-4方案I好布置，因此空间较大。
方案H采纳齿轮传动，结构紧凑，寿命长，效率高，可采纳标准减速器、大齿轮即为曲柄，便于平稳，且可起飞轮作用，但制造成本较高。
不完全齿轮机构啮入啮出时冲击较大，设计运算较复杂，
但动停比不受结构限制，尺寸较紧凑，便于布置。
按照以上简单分
图1-5万案n析，初步决定采纳方案H作为机器的运动方案。
3）、扫屑机构运动方案分析
方案I:
冲压机构为偏置曲柄滑块机构、模筒转盘为不完全齿轮机构、扫屑机构为附加滑块摇杆机构。
方案n：
冲压机构为对心曲柄滑块机构、模筒转盘为槽轮机构、扫屑机构为固定凸轮移动从动件机构
A
■
-之8
最后
两个方案我们能够用模糊综合评判方法来进行评估优选，最定方案d为冲压式蜂窝煤成型机的扫屑机构的运动方案
两个方案我们能够用模糊综合评判方法来进行评
4、机构系统的尺寸
EquationChapter1Section14.1、传动机构］比比,I
Z2
I1
Z14Z8,
方案I
主传动机构的总“前小后大”的原.
也
i总=20,采纳两纟
!
一Z5
I2=4x5则Z
i
鸟522AJ
取
口
动尺
按照
Zi
I总
如图1-7所示，由上料机的总传幼比
'n电
4、-3=22
Z4
因此可取:
Z6為
上料器的
2=76
转速n>
（■r
4
I
63
/
mi
Z|2
设计：
传动比分
r9,Tta
如【下图玄16所示:
丄Z3
知：
则电动机
Zi
■9
5匚工2作盘
〔机构的主动件,不完全齿轮）的轴线相互垂直，因
10,如图1-8所示。
由于冲契和
柄）和辅助转位
Z1
此，配置了圆锥齿轮传动Z9、圆锥齿
2的运动平面相互垂直,
主体机构的主动件（曲
22
8=110
Z
，n1=72r/mm
图1-7一级减速机构
图1-8主传动机构
考虑到主体机构与辅助机构应同步，固取z9二Z10=20。
传送皮带需从工作台下通过，寸寸受限制，取主动带轮直径D=200mm,则带轮转速：
V4600.2460
n423r/mm
D0.2
运动有曲柄轴通过齿轮机构传来，贝Z
i
14n4
即取
z1123
Z12
Z11
图1-6主体机构的传动简图
图1-7二级减速机构
图1-9主体机构简图
4.2、主体机构的运动尺寸设计
由于滑块没有行程速比系数要求，为使机构受力较好，采纳对
心的曲柄滑块机构作为主体机构，则曲柄长度：
H1“c
r丄150mm
2
为了使机构力学性能较好，使滑块运动速度波动
较小，又考虑到机器的整体高度，一样
取：
r11
r——~—
I46
则两杆长度4~6r4~6150
600~900mm
考虑到机器的整体高度，取I800mm，
如图1-9所示为传动角最小时的机构位置简
图，由此校核最小传动角，因此：
1r
rmincos—79.340~50
满足传力性能要求。
4.3、扫煤机构的运动尺寸设计
为了清扫压头和推杆下面的煤屑，在此设计一扫煤机构，使压头离开工作台时，扫煤杆在压头下面往复扫过，又不能与其它构件相碰撞。
扫煤杆的长度要保证能在压头下面扫过，由总体高度来考
虑，固定凸轮采纳斜面形状，其上下方向的长度应大于滑梁的行程S,
其左右方向的高度应能使扫屑刷满足扫除粉煤的活动范畴
用作图法对此机构进行设计，如图1-10：
Hmin、Hmax应该满足关系式：
凸轮的转速应该与主体机构的运动周期相配合，由主体机构的
转动比匕直■原动机的转速纭j440r/mi
IyVVyyI
■itIYYI
n电1440.
n齿轮——72r/min
i20
4.4、工作盘转位机构的运动尺寸的设计
在此设计中，工作盘的转位采纳不完全齿轮机构传动。
不完全齿轮的设计可参阅《机械原理课程设计指导》（由张永安主编、高等教育出版社出版）的148页表［11］。
先将工作盘的静止位置按比例绘
图1-10
出，如图1-11（见后附图2）所示。
因主体机构采纳对心的曲柄滑块机构，贝S曲柄要通过皿、W工位的模孔中心，因此不完全齿轮机构的主动齿轮的回转中心Or也应
在曲柄的轴线上。
由于工作盘每次转动EquationSection（Next）1/5周，则从动齿轮的齿数应该是Z2的五倍，取Z2=16,则：
Z2=16.模数选取要保证从动齿轮齿根圆大于工作盘外径，本题取m=5。
5、主体机构运动线图设计与分析
如图所示为型煤机主体机构的运动简图，由封闭矢量图oAo
可得适量方程为：
（2.1）hI2X。
写出复数形式为
（2.2）he101农12X。
展开后得COS0l2cos02xo
（2.3）l1sin01l2sin020
求得：
（2.4）xol1cos01l2cos02
将式子（2.2）对时刻求导，求得:
l®1Sin0102）
（巧Vocos02
将式子（22.4）对时刻求导，2求得:
l1w1cos（9102）l232
ao
cos02
由以上式子可求出各个位置的速度、加速度及0的位移的值,
按照各个点的速度、加速度、位移的值体机通过动描点法即可作出滑块的速度、加速度、位移的线图，如图1-12所示。
6、机器运动简图
按照以上设计分析及有关的数值运算，得到图1-13所示的
机器简图：
由于传送装置位于视野之外，在此并未画出其简图，仅仅作出了冲压式蜂窝煤的主体机构简图。
图1-13主体机构简图
7、感想
通过这一星期的机械课程设计，我们感触良多，这次课程设计让我看到了自己的不足之处，也让我体会到了课程设计的乐趣和意义。
理论联系实际这一重要思想，在那个地点体现得淋漓尽致。
我们现在最缺乏的确实是实际工作体会，而理论联系实践并不像我们想象的那么简单，他需要坚实的理论基础和实际工作体会。
坚实的理论基础决定了我必须坚持学习新的知识新的理论，完善了自己的知识结构，才能在以后的实际中轻松面对，才能设计出更好的更有益于人们生活与工作的机械，才能跟上时代的步伐，不被剔除。
严谨和细心是做机械设计的必要态度，要想做好一件事，就必
须一丝不苟、态度认真。
俗语讲：
“失之毫厘，谬之千里。
”在机械设计上专门应该注意。
在以后的工作中，你的专门小的一个疏忽将会造成一个公司专门大的缺失，甚至给用户带去生命危险，而自己也会为自己的不负责任行为付出代价。
因此要顺利的完成一项设计，团队合作是必不可少的，大伙儿
相互交流意见，分工合作，取长补短，共同努力。
在这次课程设计中，困难不可幸免，但我们团结合作，永不言弃，始终相信方法总比困难多。
困难是我们前进的动力，不经历风雨，怎能见彩虹。
困难并不可怕，只要我们拥有解决困难的信心，一切困难都会被我们踩在脚下。
学无止境，我们决不能仅仅满足现有的成绩，人一辈子就像爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着我们去攀登、去战胜。
挫折是一份财宝，经历是一份拥有。
8、参考书目
1、洛阳理工学院张永安主编的《机械原理课程设计指导》高等教育出版社2008年第九版。
2、上海机械专科学校马永林主编的《机械原理》高等教育
出版社2008年3月第三版。
3、高职高专系列教材编委会委员隋明阳主编的《机械设计基础》
2002年第一版。
4、西安航空职业技术学院郭红星、张超主编的《机械设计基础》
2006年第一版。
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