蜂窩煤機(jī)設(shè)計設(shè)計

1、本科畢業(yè)設(shè)計說明書蜂窩煤機(jī)設(shè)計（沖壓成型部分 ）THE DESIGNING OF BRIQUETTE MACHINE（STAMPING AND FORMING PART ）學(xué)院（部）：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)班級：機(jī)設(shè)08-10學(xué)生姓名： 戴澤偉指導(dǎo)教師：李文榮副教授2012 年6 月 8 日蜂窩煤機(jī)設(shè)計（沖壓成型部分）摘要國內(nèi)現(xiàn)有的蜂窩煤機(jī)，很多機(jī)型體積過于笨重，裝運(yùn)不方便，附帶造成材料浪費(fèi)或 者生產(chǎn)的效率不高，造成能源浪費(fèi)，甚至生產(chǎn)出的蜂窩煤質(zhì)量不一。雖然現(xiàn)階段國內(nèi)蜂 窩煤機(jī)的機(jī)型在不斷改善，生產(chǎn)出蜂窩煤的類型在原基礎(chǔ)上不斷改變，但仍舊存在著一 些問題。本課題對沖壓式蜂窩煤機(jī)的機(jī)體部分、傳動部分、

2、進(jìn)料部分、沖壓部分、輸送部 分 進(jìn)行了討論。因為沖壓部分的設(shè)計是否合理直接影響到蜂窩煤的能否成型和蜂窩煤 成型 后的質(zhì)量好壞這兩個重要問題，所以本課題重點研究了蜂窩煤機(jī)沖壓部分。課題 最終解 決了蜂窩煤機(jī)沖壓部分的滑梁導(dǎo)程桿、滑梁、沖桿、沖桿座、沖頭、活動壓盤、 活動模 底、彈簧、曲柄及連桿等幾個重要零部件的尺寸確定和理論驗證幾個重大難題。 保證了沖壓部分準(zhǔn)確、穩(wěn)定、高效率的工作。關(guān)鍵詞：蜂窩煤機(jī)，沖壓部分，穩(wěn)定，高效率THE DESIGNING OF BRIQUETTE MACHINE ( STAMPING ANDFORMING PART )ABSTRACTExisting domestic

3、 briquette machine, many of them are too bulky size, shipping is not convenient, or incidental material waste caused by inefficient production, resulting in energy waste, and even produce briquettes of variable quality. Although current models of domestic briquette machine continues to improve, to p

4、roduce the type of hon eycomb on the basis of cha nging the origi nal, but still there are some problems.The subject of press-type briquette machi ne body parts, tran smissi on parts, feed part, stamp ing parts, tran smissi on parts are discussed. Stamp ing part of the desig n because a direct impac

5、t on the reas on able ness of the ability to shape and hon eycomb briquettes after form ing The quality of these two importa nt issues, so this topic focuses on the briquette machine stamping parts. Issue a final settlement of the briquette machine stamping parts of the slider, sliding beams, pun ch

6、, punch blocks, pun ches, pressure plate activity, activity-mode at the end, spring, crank and connecting rod to determine the size of several important comp onents and theory Verifyseveral major problems. Stampi ng parts to en sure accurate, stable and efficient work.KEYWORDS : Briquette machine, s

7、tamping parts, stability, high efficiency目錄摘要（中文）I摘要（英文）n1緒論1.1 蜂窩煤機(jī)的介紹 11.2 蜂窩煤機(jī)的原理分析 22沖壓成型部分設(shè)計2.1 沖頭部分尺寸設(shè)計與校核 52.1.1 各尺寸的計算與定取 52.1.2 沖針支撐直徑的應(yīng)力校核 72.2 沖頭行程及曲柄長度值確定 72.3 沖桿部分彈簧設(shè)計與校核 82.3.1 材料的選擇 82.3.2 彈簧的計算個數(shù)據(jù)表示 92.3.3 具體計算步驟 102.3.4 彈簧穩(wěn)定性、強(qiáng)度校核 112.4 滑梁部分尺寸與重量設(shè)計 132.5 主沖桿及連桿長度尺寸設(shè)計 13142.6 滑梁及連桿、沖

8、頭桿直徑尺寸設(shè)計2.6.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行加速度分析 142.6.2 滑梁運(yùn)動到最高點時加速度分析 142.6.3 滑梁運(yùn)動到最低點時加速度分析 142.6.4 對連桿和滑梁進(jìn)行受力分析 152.6.5 對滑梁、連桿及沖頭桿尺寸合理設(shè)計或校核 172.7 掃刷機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計 192.7.1 掃刷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動效果分析 192.7.2 掃刷機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計 192.8 滑梁上軸承的選取 21總結(jié) 24參考文獻(xiàn) 25致謝 26第1章緒論1.1蜂窩煤機(jī)的介紹煤的使用至今已經(jīng)很久遠(yuǎn)的歷史，煤球即蜂窩煤的使用已經(jīng)有幾十年的歷史。中國傳統(tǒng)的煤球制造由手工的一個一個的“煤球”（用煤團(tuán)成的球狀），到手工制作的蜂窩煤

9、 （增加了煤的燃燒速度和燃燒效率），至今發(fā)展到各種系列大型或小型蜂窩煤機(jī)的使用。由于蜂窩煤應(yīng)用廣泛，具有很大的市場和發(fā)展前景。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，蜂 窩煤機(jī)的各種改進(jìn)方式和演化類型也層出不窮，如目前已經(jīng)生產(chǎn)出的新型秸稈蜂窩煤機(jī)。它主要生產(chǎn)的“生物質(zhì)煤”是以農(nóng)村的玉米秸稈、花生殼、玉米芯、樹枝、樹葉、 鋸末等農(nóng)作物為原料，經(jīng)過炭化后加壓、增密成型，即成為“生物質(zhì)煤”。雖然如此我們也仍然面對著一些問題需要解決。女口：怎樣能生產(chǎn)出更節(jié)能環(huán)保的蜂窩煤？怎樣解決 煤機(jī)生產(chǎn)率單一問題？怎樣解決一機(jī)多用問題？怎樣解決蜂窩煤不同品質(zhì)以適用不同燃燒環(huán)境要求問題？這里我們也就不一一探討了。蜂窩煤機(jī)從設(shè)備外

10、型上講有全封閉式和半封閉式兩種，都是通過攪拌煤粉與泥土混 合物，沖壓成蜂窩形狀的成型蜂窩煤。從工作方式來講分為滾壓式和沖壓式兩種。其中 沖壓式蜂窩煤成型機(jī)是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備，它將煤粉加入轉(zhuǎn)盤上的模筒內(nèi)，經(jīng)沖頭沖壓出蜂窩煤。所以這里重點討論沖壓式蜂窩煤機(jī)。1、為實現(xiàn)蜂窩煤沖壓成型，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)必須完成以下幾個動作：煤粉加料沖頭將蜂窩煤壓制成型清除沖頭和出煤盤積屑的掃屑運(yùn)動將在模筒內(nèi)的沖壓后的蜂窩煤脫模將沖壓成型的蜂窩煤輸送裝箱2、沖壓式蜂窩煤機(jī)的結(jié)構(gòu)其實非常簡單，主要分為機(jī)體、傳動、進(jìn)料、沖壓、輸送 五個部分。各部分相互配合密切，運(yùn)轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)、平穩(wěn)。機(jī)體部分：由臺板，機(jī)座組成

11、，組成機(jī)器的骨架實體。傳動部分：由電機(jī)、皮帶輪、齒輪、傳動軸等部件組成。電機(jī)通過皮帶輪使齒輪軸轉(zhuǎn)動并通過兩個齒輪傳給傳動軸， 又通過一對錐齒輪和轉(zhuǎn)動軸帶動撥盤， 撥盤撥動八 孔盤運(yùn)動。進(jìn)料部分：由轉(zhuǎn)軸、料斗、攪拌器組成，它由軸向齒輪撥動攪拌機(jī)，將煤攪勻并 裝入模筒。沖壓部分：主要由四根滑梁導(dǎo)程桿、滑梁、沖桿、沖桿座、沖頭、活動壓盤、活 動模底、彈簧構(gòu)成。當(dāng)機(jī)器轉(zhuǎn)動時，兩齒輪轉(zhuǎn)動，并通過拉桿帶動滑梁運(yùn)動，滑梁下移 時，迫使沖頭下移，活動盤上移，彈簧緊縮，把煤壓成型并沖出煤孔。成型煤的松實， 由彈簧壓緊活動盤，把煤壓緊所決定。輸送部分：由輸送架、皮帶輪、支架和輸送帶組成。輸送帶隨機(jī)子轉(zhuǎn)動把成型煤

12、送出機(jī)體，輸送架上的可調(diào)螺絲可以調(diào)解輸送帶的松緊。1.2蜂窩煤機(jī)的原理分析本課題所研究的沖壓式蜂窩煤機(jī)，原理圖如圖1-1所示：圖1-1蜂窩煤機(jī)整體機(jī)構(gòu)示意圖1、模盤2、滑梁3、沖頭4、刷子5、畐U沖頭桿（退煤沖頭）6、帶輪7、電動機(jī)主要工作原理結(jié)構(gòu)如下：傳動機(jī)構(gòu)機(jī)體是整機(jī)的基礎(chǔ)又是傳動系統(tǒng)的主體。安裝在電機(jī)架上的電機(jī)通過三角帶使皮帶輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)軸1、軸2、軸3、軸4齒輪減速使軸3達(dá)到30轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速。經(jīng)安 裝在軸1兩端的曲柄和連桿使滑量沿導(dǎo)向桿上下往復(fù)運(yùn)動、與沖頭機(jī)構(gòu)共同完成沖壓動 作。經(jīng)軸3上的錐齒輪使立軸4（撥輪軸）轉(zhuǎn)動，完成撥煤分度工作。曲柄連桿機(jī)構(gòu)軸1上的齒輪作為曲柄連桿機(jī)構(gòu)的曲柄。連

13、桿安裝在齒輪端面和滑梁上，共同完 成該系統(tǒng)的上下往復(fù)動作。滑梁上安裝滑座，導(dǎo)向性好，沖頭與模筒對位準(zhǔn)確。撥煤分度機(jī)構(gòu)撥煤分度動力由軸4和軸3的錐齒輪傳遞。立軸4與撥煤器、煤斗共同完成撥 煤任務(wù)。分度機(jī)構(gòu)采用了槽輪機(jī)構(gòu)，由撥輪軸、分度齒輪、撥輪、撥爪軸、八孔盤共同 組成。撥輪轉(zhuǎn)動，撥爪軸撥入八孔盤上的徑向槽，八孔盤轉(zhuǎn)動，撥爪軸撥出八孔盤上的 徑向槽，八孔盤停止轉(zhuǎn)動，撥輪上的鎖止弧鎖入八孔盤上弧槽使八孔盤定位。沖頭及出煤機(jī)構(gòu)沖頭及出煤機(jī)構(gòu)共同安裝在滑梁下表面上，隨滑梁上下往復(fù)運(yùn)動，與模筒、底模板共同完成蜂窩煤成型工作并完成將蜂窩煤推出模筒的動作。掃刷機(jī)構(gòu)安裝在滑梁導(dǎo)程桿和滑梁上，滑梁上下往復(fù)運(yùn)動時

14、帶動掃刷機(jī)構(gòu)前后擺動，安裝掃刷上的膠帶將沖頭及退煤沖頭的積煤掃刷干凈， 使型煤端面平整光潔。輸出機(jī)構(gòu)由接煤架、出煤輪、出煤架、輸送帶組成，安裝在機(jī)體正面。安裝在軸1上的出煤輪帶動輸送帶將出煤頂桿推出的型煤送出。保險機(jī)構(gòu)由皮帶輪、保險套、保險銷、擋蓋組成，電機(jī)將動力通過三角帶傳動。當(dāng)超載或發(fā)生意外時保險銷被切斷，皮帶輪空轉(zhuǎn)，一軸停止轉(zhuǎn)動，保證整機(jī)不收損壞。以上七個重 要機(jī)構(gòu)部分中，因為沖壓部分的設(shè)計是否合理直接影響到蜂窩煤的能否成型和蜂窩煤成 型后的質(zhì)量好壞這兩個重要問題，同時沖壓部分設(shè)計合理性是保證蜂窩煤機(jī)準(zhǔn)確、 穩(wěn)定、 高效率的工作的關(guān)鍵所在，所以本課題重點研究了蜂窩煤機(jī)沖壓部分即沖頭及出煤

15、機(jī)構(gòu) 和掃刷機(jī)構(gòu)部分（如圖1-2所示）。為了更好的設(shè)計出沖頭及出煤機(jī)構(gòu)和掃刷機(jī)構(gòu)，本設(shè)計從以下的思路及方法進(jìn)行著手：一、做充分的現(xiàn)場調(diào)研，查閱相關(guān)資料，對初始數(shù)據(jù)要求有深刻理解二、根據(jù)蜂窩煤型號尺寸對沖頭尺寸材料進(jìn)行設(shè)計確定三、根據(jù)所設(shè)計要求壓縮力和最大沖壓力對彈簧和沖桿尺寸進(jìn)行設(shè)計四、根據(jù)沖桿長度和沖壓運(yùn)動理論要求確定曲柄滑塊機(jī)構(gòu)各部分尺寸五、 結(jié)合曲柄滑塊機(jī)構(gòu)尺寸和各方面受力分析設(shè)計校核滑梁、連桿的等部分六、確定掃刷機(jī)構(gòu)尺寸，保證掃刷部分能按要求將上沖頭及出煤頂盤下面積煤掃刷 干凈4圖1-2沖壓、出煤及掃刷機(jī)構(gòu)部分示意圖1、導(dǎo)程桿2、滑動軸承3、掃刷曲柄4、彈簧支撐5、彈簧6、沖桿7 、沖

16、頭8、掃刷搖桿9、刷頭座第2章沖壓成型部分設(shè)計2.1沖頭部分尺寸設(shè)計與校核1 、各尺寸的計算與定取沖頭的尺寸設(shè)計和煤粉混合泥土后的壓縮性質(zhì)相關(guān)。現(xiàn)在實際生產(chǎn)中一般蜂窩煤機(jī)的設(shè)計采取煤粉的壓縮比為 39 % 42%。在此設(shè)計的蜂窩煤機(jī)為了能生產(chǎn)更結(jié)實耐燒 的蜂窩煤，選取煤粉壓縮比為 50 %。壓縮比S的公式如下：S = V2 X 100% /V1公式中：V!松散煤凈體積V2 被壓縮煤體積又 V2 二 V -V3 =V, -V4公式中：V 松散煤原體積（模筒體積）V3 蜂窩煤孔總體積V4 蜂窩煤體積因為蜂窩煤機(jī)生產(chǎn)的蜂窩煤型號規(guī)格除了廣泛征求客戶意見外，還應(yīng)遵守國家、行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并計算開孔率（

17、一般選 20 %-25 %）以校正。取暖用的蜂窩煤開孔率選小一些，做飯用的蜂窩煤上火快，可選大一些。我們所需設(shè)計的蜂窩煤機(jī)生產(chǎn)的蜂窩煤型號為 100X 100X 12孔型,煤孔的直徑為15伽（圖形及尺寸如圖2-1所示）。R- 蜂窩煤的半徑r-蜂窩煤孔的半徑圖2-1蜂窩煤結(jié)構(gòu)示意圖由所給的已知數(shù)據(jù)結(jié)合以上公式得如下結(jié)果：因s = v2 x 100% /v則V2 二 M / 2V3 = 12 n r2= 12X 3.1416 x 7.5 2 x 100= 212X 103 mm32V4 = n R2h = 3.1416 X 502 X 100= 785.4 X 103m33V2 = V-V3 =

18、M-乂4聯(lián)立1、2、3、4四公式得：V = 997.4 X 103m3則模筒的高度：H= V/ n R2= 997.4 X 103- 3.14 - 502= 127 m因此模筒的深度可設(shè)計為130 m,并根據(jù)此數(shù)據(jù)對沖頭部位各零部件長度進(jìn)行設(shè)計具體尺寸如零件圖2-2所示:100沖針沖針支撐圖2-2沖頭尺寸圖其中沖針的直徑根據(jù)蜂窩煤孔的直徑設(shè)計為15mm沖針支撐的直徑設(shè)計為12mm材料的選取參照書，根據(jù)其P4的表1-3選取35號鋼，如表2-1所示：表2-1沖針、沖針支撐的材料牌號彈性模量E/GPa推薦處理溫度T0 / C力學(xué)性能/MPa35206正火淬火回火%as8708506005303152

19、、沖針支撐直徑的應(yīng)力校核h- b 1式中:F 蜂窩煤成型壓力（這里設(shè)計參數(shù)選取F二0.1t ）1000F223.1416工 1.1106 pa d 沖針支撐直徑（共有四個，d= 12mm 則所以沖針支撐的直徑算則符合尺寸要求2.2沖頭行程及曲柄長度值的確定沖壓機(jī)構(gòu)的示意圖（臨界點位置）如圖 2-3所示：圖中：H 撥轉(zhuǎn)停止時間內(nèi)沖頭下降或上升的高度H =h1+h2+A式中：h1 模盤高度h2 沖針入下模板深度，一般選取 5 70伽A轉(zhuǎn)盤開始（或停止）轉(zhuǎn)動瞬時沖頭距模盤上表面距離因為曲柄長度設(shè)計越小，機(jī)構(gòu)的效率就越高，所以本設(shè)計選取h2 = 5 mm,二35伽以滿足盡量提高生產(chǎn)效率的要求，則H =

20、 h1+h2+A = 130+5+35= 170 m彈董沖頭圖2-3沖壓機(jī)構(gòu)示意圖已知沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的滑梁行程S=230m查參考資料機(jī)械原理課程設(shè)計手冊得連桿系數(shù) =0.157，則曲柄長度R=0.5S=115m連桿長度L二R/ = 732.48、732.5 mm2.3沖桿部分的彈簧設(shè)計與校核蜂窩煤機(jī)的初始數(shù)據(jù)：蜂窩煤成型壓力為0.1t。1、材料的選取因為彈簧鋼必須有高的抗拉強(qiáng)度、高的屈強(qiáng)比和高的疲勞強(qiáng)度，因此參照書械設(shè)表7-22選取彈簧鋼，如表2-2所示:表2-2彈簧絲材料材料牌號直徑規(guī)格切變模量G/GPa彈性模量E/GPa推存溫度/oC細(xì)淬火回火硅錳彈簧鋼絲YB/T510460SiM n

21、AB類2.0 14.079206-40200Ho-彈簧自由長度Hi-彈簧一般情況下手里壓縮后的長度H n -彈簧在蜂窩煤機(jī)最大成型壓力下壓縮后長度H j -彈簧在允許最大承受力下壓縮后長度d-彈簧直徑p-相鄰平行的彈簧絲的距離2、彈簧的計算個數(shù)據(jù)表示如圖2-4所示：3、具體計算步驟如下：本設(shè)計制造的蜂窩煤機(jī)使用年限為 20年，實行兩班倒工作制，每分鐘產(chǎn)蜂窩煤 30塊，由此可以算出彈簧的變形壓縮次數(shù)為N=20年X 300天X 16小時X 60分鐘X 30塊/分鐘=17.28 X 107次彈簧材料直徑必須滿足下面的公式即:式子中:p 許用切應(yīng)力由于彈簧壓縮次數(shù)為17.28 X 107次，在書的表7

22、-2-6可知道，此類彈簧應(yīng)該 為I類彈簧。則p =( 0.35 7.4 )b = 0.38 X 1471560MPaC = D/ d , 一般選取C = 58此處初選為C = 8,這樣可以提高彈簧穩(wěn)定性。則K=1.184Pn = mg = 1000N4C - 4 C=1.6 1000 184 8V560 匯 106則= 6.6 10m因此選取彈簧絲直徑為d = 7 mm彈簧中徑D = d C因為沖頭部分總尺寸越短，效率越高，同時C越大故彈簧越穩(wěn)定?？紤]到彈簧的總高度H。和彈簧的穩(wěn)定性能這兩個方面問題。由書的17頁中，表格7-2-9查獲,這里選取C = 10，并得D = 70伽。彈簧有效圈數(shù)nG

23、DFn8PnC4式中：Fn 最大工作載荷下彈簧變形量Pn 最大工作載荷G 常溫下彈簧材料的切變模量 則GDFn 79 109 0.07 0.1n =； =4=6.9仏 78PnC48 1000 104則由書中的P17在表7-2-10中選取,有效圈數(shù)n = 7。中選取:此處初選取a彈簧總?cè)?shù)n1與彈簧的類型有關(guān)，根據(jù)書中的P18在表7-2-14 n1 = n+1.5 = 8.5彈簧的螺旋角一般選取a= 50-9。，為了是彈簧的H。不至于太大, 二6,則因:二 arcta n t兀D則節(jié)距 t = D冗 tan a = n X 70 X tan6 = 23.1124 mm間距 S = t d= 3

24、0-7 = 23 m自由高度根據(jù)書中的P18在表7-2-14中選?。篐0 = n t + d = 7X24 + 7= 175180 m根據(jù)書中的P17在表7-2-12中選取：(9)因此最終確定數(shù)據(jù)H0-d200 -77= 27.57mm:=arcta n=arcta n27.5770 3.14160= 7.146S = t d = 27.57 7 = 20.57 m彈簧絲的總長度為3,。1416708.5-1883 .891884 mmcos 7.1464、彈簧穩(wěn)定性、強(qiáng)度校核穩(wěn)定性驗算高徑比b二Ho /D,必須滿足下列要求彈簧才穩(wěn)定兩端固定：b空5.3一端固定一端回轉(zhuǎn)：b二37兩端回轉(zhuǎn)：b2

25、.6此處設(shè)計的彈簧 b = H0 /D= 200/70 = 2.86采取的是兩端固定的方式，因此所設(shè)計彈簧穩(wěn)定，符合機(jī)構(gòu)運(yùn)作要求。彈簧強(qiáng)度校核承受循環(huán)載荷的重要彈簧（I類、U類彈簧）都需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。疲勞強(qiáng)度的校核公式如下：00.75 min安全系數(shù)S二 -SPmax0 彈簧在脈動循環(huán)載荷下剪切疲勞強(qiáng)度T max 最大工作載荷所產(chǎn)生的最大切應(yīng)力”max =8KDC Pn兀d亠8KDC廠T min 最小工作載荷所產(chǎn)生的最小切應(yīng)力，-min廠P兀dS p許用安全系數(shù)，彈簧的設(shè)計與計算在試驗精度低時取S p - 1.82.2式子中：根據(jù)書中的P19在表7-2-16中選?。? =0.35并且由書中的

26、P13在表7-2-4中選取可知：-p = 1471MPa則0 =0.3；p = 441.3MPa由于k=4CT 0.615 ,且C= 10,并且已知成型壓力Pn = 0.1t = 1000N4C -4C把所有數(shù)據(jù)帶入公式得到max 41.65MPa力最小狀態(tài)下時，為彈簧而自由狀態(tài)，力的大小可以忽略不計 則min 0MPa計算得到：0.75 伽T max441.310.6 亠 Sp41.652.4滑梁部分尺寸與重量設(shè)計沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的滑梁是整個沖壓機(jī)構(gòu)部分重要組成環(huán)節(jié)，它的質(zhì)量并不是越牌號抗拉強(qiáng)度crb /MPa抗壓強(qiáng)度 be /MPaHT200160650重 越 好 根據(jù)有關(guān)設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計

27、數(shù)據(jù)調(diào)查，設(shè)計的此蜂窩煤機(jī)的滑梁重量初步設(shè)為 75kg （包括其上面與之固定和連接及其他作用的零部件質(zhì)量）：滑梁的材料應(yīng)該選取鑄鐵材料，鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性、切削加工性、減磨性、吸震性和低的缺口敏感性。所以是最適合作為鑄造滑梁的材料。因此參考書根據(jù)P138的表4-2 選HT200，如表2-3 所示：表2-3滑梁材料滑梁具體尺寸設(shè)計見零件圖2.5主沖桿及連桿長度尺寸設(shè)計連桿和沖頭支撐桿材料選取參考書非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備設(shè)計手冊，由胡宗武主編,機(jī)械工業(yè)出版社。根據(jù)P4的表1-3選取35號鋼，如下頁表2-4所示：因為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度、塑性、韌性均比普通碳素結(jié)構(gòu)剛好，并且35號鋼常用于加工制造負(fù)荷較大的零

28、件，如：連桿、曲軸、主軸、活塞銷、表面淬火齒輪、凸輪等。 因此用于加工此設(shè)計的連桿沖頭比較合理。表2-4連桿、沖頭等材料牌號彈性模量E推薦處理溫度T0/ C力學(xué)性能/MPa35206正火淬火回火f b1 S87085060053031535206沖頭的具體尺寸見圖紙上的尺寸設(shè)計2.6滑梁及連桿、沖頭桿尺寸設(shè)計1、對沖壓運(yùn)動過程即曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行加速度分析。根據(jù)受力及其運(yùn)動之間的關(guān)系可 知：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動時，具有最大加速度的狀態(tài)只有滑梁運(yùn)動到最高點和最低點兩個 臨界點狀態(tài)。只需對這兩個臨界狀態(tài)進(jìn)行加速度分析，并計算此時連桿和滑梁的受力狀 態(tài)，即得到合理的設(shè)計尺寸。2、 滑梁運(yùn)動到最高點時加速度

29、分析的狀態(tài)，如圖2-8 （ 1）所示：S20圖2-8 (1)滑梁加速度分析圖(1)=aB / ua )過p 作代表aB的矢量p b (/ aB，且p b過b點作代表a；B的矢量b n (/ BC由CB,且b n= aB/ua)作代表a；B方向線n c(丄BC)作代表ac的方向線(/ XX與方向線n c 交于c aca。= aB30X60、2沢 0.115 = 1.135m/s23、滑梁運(yùn)動到最低點時加速度分析的狀態(tài)，如圖2-8 (2):C圖2-8 (2)滑梁加速度分析圖具體作圖方法和上一個一樣，則得到:+ n + taC - aB aCB aCBaC = aB = -1.135 m/s 24、

30、根據(jù)所求的加速度，對連桿和滑梁進(jìn)行受力分析滑梁最高點時，受力如圖2-9 （ 1）所示： 則連桿受力F 桿=G Fa = mg- m吐 75X 9.8 75 X 1.135 = 649.88N圖2-9 （1）滑梁受力圖式中：Fa 產(chǎn)生加速度的分力m 滑梁質(zhì)量壓桿穩(wěn)定性問題判定：滑梁處于最高點的狀態(tài)下，連桿受力問題可以等效看作是兩端鉸支（此時長度因數(shù)u= 1）的壓桿穩(wěn)定問題，則根據(jù)壓桿穩(wěn)定臨界點壓力公式可以算取連桿未失穩(wěn)時最小直 徑，即：Fcr 2eiul 2EI圓鋼的截面為圓形，其對圓心的極慣性矩為:4Fcr/4 D432則連桿直徑必須滿足:D _44.94 10-38L2FJ87.7325沢

31、649.88二3E1 3.14163 206 109滑梁在最低點時，受力如圖2-9 (2)所示:AO BD= 30 mm , OG= OD= 650/2 = 325 mm , OE= 50、2 = 70.71 mm圖2-9 (2)滑梁受力圖Fi、 F2 兩個連桿分別對滑梁的作用力F沖頭一沖頭產(chǎn)生最大壓縮力時，對滑梁的作用力G 重力在滑梁上的等效作用力密度Fa 用來產(chǎn)生加速的部分分力由上圖受力關(guān)系，可以得出以下公式：Fi+ F2 + G+ Fa = F 沖頭1Fi AE + g CE CE/2= F2 X BE + g DE DE/22式中：Fa = maG = mgF沖頭=50000N則聯(lián)立1

32、、2式子可得：F= 29494.6NF2 = 19685.3N5、對滑梁、連桿及沖頭桿尺寸合理設(shè)計或校核滑梁最主要受兩個連桿和沖頭桿的作用力，因此設(shè)計時必須注意彎扭強(qiáng)度問題，下面對滑梁進(jìn)行彎扭強(qiáng)度校核，如圖2-10所示：M c = Fi AC = 29494.6.X 0.03= 884.84n. mM d = F2 BD = 19784.5X 0.03= 590.56n .mM e = F1 AE + g CE2/2=8413.7n .mM o = F2 OB + g OD2/2=7049.22n.mCEi 0!B圖2-10彎扭強(qiáng)度分析圖因為C點D點的材料直徑相等，且 C點受力較大與D點，故只

33、需對C點進(jìn)行 彎扭校核即可，如下：-/二 _=14 .110 7 pa 卜丨-1610 7 paW nd3 /32所以C點的尺寸設(shè)計，符合強(qiáng)度要求對受彎曲最大E點進(jìn)行彎扭強(qiáng)度校核，則:=3.48 107pa 卜丨-16 107pa bh所以滑梁整體尺寸設(shè)計符合強(qiáng)度要求 連桿直徑的尺寸設(shè)計由以上計算可知連桿的最大受力為 F1 = 293494.6N，因此可以確定此曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的 連桿的最小直徑d的大小。因式中:則:F2丿Fi /2d -_2F_二 A b 1_2 29494.6 =5.95 10-3m3.1416 530 106結(jié)合壓桿穩(wěn)定校核計算和應(yīng)力校核計算結(jié)果，同時為了提高蜂窩煤機(jī)運(yùn)作的安

34、全性，此處連桿直徑的d設(shè)置為18伽。沖頭桿的直徑設(shè)計FN假設(shè)允許采用的沖頭桿直徑為d，則有:= 10.96 10-3m50000Y 兀 bb Y3.1416 漢 530 漢 106為了提高沖頭的安全性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定型，此處設(shè)計沖頭桿直徑d二40伽（具體尺寸見零件圖）2.7掃刷機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計1、掃刷機(jī)構(gòu)的運(yùn)動效果分析掃刷機(jī)構(gòu)運(yùn)動效果，必須能滿足在沖頭上下運(yùn)動時候，刷頭能在沖頭下表面作往復(fù) 運(yùn)動的要求，并且在掃刷過程中刷子不與模盤上表面產(chǎn)生碰撞。具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和運(yùn)動 效果分析如圖2-11所示： 過p點作代表_VC的向量 芮（豎直向上，且vC = pc? XV） A 過p點作代表Vb的向量pb （丄AB,

35、且Vb = pb / -V ） 連接c和b則向量cb所求作。正如的速度分析圖2-11所示，若此時滑梁C具有向上的速度，則桿 AB會有一個順時針的圓周運(yùn)動。通過分析此時掃刷頭D會隨著點B有一個順時針?biāo)_頭底部的動 作。反之，如果滑梁C有一個向下的速度，那么同樣的作圖方式可以得知，刷頭 D會有一個隨點B的逆時針掃刷沖頭底部的動作。這樣就完成了在沖頭上下往復(fù)運(yùn)動時,粉刷頭做左右擺動掃刷沖頭的動作要求P圖2-11掃刷機(jī)構(gòu)速度分析圖2、掃刷機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計結(jié)構(gòu)的具體尺寸見圖紙，這里僅對整體尺寸的合理性進(jìn)行設(shè)計探討。為了方便掃刷機(jī)構(gòu)的固定把掃刷桿固定在距離滑梁底面30伽處即點B處。如圖2-12所示關(guān)系則有：

36、掃刷曲柄沖頭底而圖2-12掃刷機(jī)構(gòu)尺寸分析圖AB= 30 mmFC = 50 mAF = 440 mBC2= BF2+ FC2BF = AF AB則BC 424 m假設(shè)此時的滑梁處于最高點狀態(tài)，初步設(shè)定：GD = 180 mDE = 460 mBE =180 m由作圖法，可以驗證得知，在滑梁下降 50 m時，掃刷機(jī)構(gòu)已經(jīng)完成掃刷動作。這樣局避免了掃刷機(jī)構(gòu)刷頭與模盤碰觸現(xiàn)象的出現(xiàn)2.8滑梁上軸承的選取1、此處的軸承屬于低速、重載同時又具有一定的沖擊力的工作條件。如果選用符合要求的滾子軸承，那么軸承座的工作尺寸過大，造成材料浪費(fèi)。如果采用滑動軸承，則設(shè)計尺寸較小，加工也較簡便。則此處應(yīng)選擇徑向整體

37、式混合潤滑滑動軸承。參照書 的P1667中表23-3 選取，如表2-5 所示：表2-5軸承類型范疇數(shù)據(jù)軸承許用壓力P/MPa適宜黏度相對間隙“寬徑比B/D沖壓機(jī)280.10.0011 2根據(jù)滑動軸承的使用方式和初步估算力大小可以參考書的P1669中表格23-4選初步選取鉛青銅軸承材料，如表 2-6所示：表2-6軸承材料軸承材料抗拉強(qiáng)度/MPa憚性模量/GPa硬度HB厳度Kg-nr 孑熱導(dǎo)率W(mk)1熱脹系數(shù)io/r鉗靑銅2309789004718根據(jù)書的P1674中表格23-8選取軸瓦具體材料，如表 2-7所示:表2-7軸瓦具體材料材料許用值最高溫度P/MpaV/m. s-1PV/(Mpa.

38、m). s-1ZCuA110Fe5Ni53010602802、考慮混合潤滑效果，根據(jù)書的P1699中表格23-38選取間隙配合 H7/f73、軸承具體驗算過程如下： 軸承的平均壓力P F P 1 d B式子中：F 軸承受最大徑向載荷d 軸頸直徑B 軸承寬度P 軸承材料的許用壓力其中：F = 29494.6Nd= 40 mmB = 54 m則有：P 29494.6= 13.65Mpa p】 = 30Mpa0.04 0.054由此得出結(jié)論，選取軸承材料為正確的，可以用。 軸承的滑動速度為：V =n D n式子中：D軸套內(nèi)徑n軸承轉(zhuǎn)速其中：D = 0.04n= 30r/min = 0.5r/s則有：V =n D n = 3.1416X 0.04X 0.5= 0.0628m/s因為速度遠(yuǎn)小于1m/s,所以此時軸承溫度上升的溫度對軸承直徑大小變化影響可以忽 略不計，無需進(jìn)行線脹系數(shù)驗算。 驗