蜂窩煤機(jī)設(shè)計(jì).doc

1、學(xué)號06080213成績吉林大學(xué)珠海學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書系別機(jī)電工程系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及設(shè)自動(dòng)化方向數(shù)控課程名稱機(jī)械設(shè)計(jì)（二）課程設(shè)計(jì)學(xué)號學(xué)080213姓名許招輝指導(dǎo)教師劉渭博題目名稱沖壓式蜂窩煤成型機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)間2010年10-12月2010年11 月22 日目錄（一）沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能和設(shè)計(jì)要求 1（二） 工作原理和工藝動(dòng)作分解 .1（三）機(jī)構(gòu)選用 .2（四）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選定和評價(jià) .3（五）根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 .4（六）傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) .5（七）運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) .8（八）7K意圖 .8（九）方案特點(diǎn)詳解 .11（十）感想 .11（H一）參考資料 .12(一)沖壓式蜂窩

2、煤成型機(jī)的功能和設(shè)計(jì)要求(1)功能沖壓式蜂窩煤成型機(jī)是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤(通常又稱煤餅，在圓柱形餅狀煤中沖出若干通孔) 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)沖頭沖壓成蜂窩煤。為了實(shí)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(gè)動(dòng)作：煤粉加料；沖頭將蜂窩煤壓制成型；清除沖頭和出煤盤的積屑的掃屑運(yùn)動(dòng)；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)原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1、蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)能力：30次/min;2、驅(qū)動(dòng)電機(jī)： Y180L8、功率 N=11 kW、轉(zhuǎn)速 n = 730 r/min ;3、如圖1所示位沖頭3、脫模盤5、掃屑刷4、模筒 轉(zhuǎn)盤1的相互位置情

3、況。實(shí)際上沖頭與脫模盤都與上 下移動(dòng)的滑梁2連成一體，當(dāng)滑梁下沖時(shí)沖頭將煤粉 壓成蜂窩煤，脫模盤將已壓成的蜂窩煤脫模。在滑梁 上升過程中掃屑刷將刷除沖頭和脫模盤上粘附的煤 粉。模筒轉(zhuǎn)盤上均布了模筒，轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)使加料 后的模筒進(jìn)入加壓位置、 成型后的模筒進(jìn)入脫模位置、 空的模筒進(jìn)入加料位置；4、為改善蜂窩煤成型機(jī)的質(zhì)量，希望在沖壓后有一短 暫的保壓時(shí)間；5、由于同時(shí)沖兩只煤餅時(shí)的沖頭壓力較大，最大可達(dá)50000N ,其壓力變化近似認(rèn)為在沖程的一半進(jìn)入沖 壓，壓力呈線性變化，由零值至最大值。因此，希望 沖壓機(jī)構(gòu)具有增力功能，以減小機(jī)器的速度波動(dòng)和減 小原動(dòng)機(jī)的功率。6、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案應(yīng)力求簡單。

4、(二)工作原理和工藝動(dòng)作分解根據(jù)上述分析，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)要求完成的工藝動(dòng)作有以下六個(gè)動(dòng)作：(1)加料：這一動(dòng)作可利用煤粉的重力打開料斗自動(dòng)加料；(2)沖壓成型：要求沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在沖頭行程的二分之一進(jìn)行沖壓成型；(3)脫模：要求脫模盤上下往復(fù)移動(dòng)，將已沖壓成型的煤餅壓下去而脫離模筒。一般 可以將它與沖頭固結(jié)在上下往復(fù)移動(dòng)的滑梁上；(4)掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動(dòng)過程中用掃屑刷將煤粉掃除；(5)模筒轉(zhuǎn)模間歇運(yùn)動(dòng)：以完成沖壓、脫模和加料三個(gè)工位的轉(zhuǎn)換；(6)輸送：將成型的煤餅脫模后落在輸送帶上送出成品，以便裝箱待用。以上六個(gè)動(dòng)作，加料和輸送的動(dòng)作比較簡單， 暫時(shí)不予考慮，脫模和沖壓可

5、以用一個(gè)機(jī) 構(gòu)完成。因此，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮沖壓和脫模機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)和模筒轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)這三個(gè)機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)問題。(三)機(jī)構(gòu)選用(1)沖壓和脫模機(jī)構(gòu)題目要求用一臺電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，沖壓機(jī)構(gòu)應(yīng)考慮如何將原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為沖頭和脫模盤的直線運(yùn)動(dòng)?？刹捎们瑝K機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)或者它們的變形機(jī)構(gòu)。如可采用對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、 六桿沖壓機(jī)構(gòu)(如圖2)或其它串并聯(lián)機(jī)構(gòu)(如圖3)。(2)掃屑機(jī)構(gòu)掃屑是要求在沖頭、脫模盤向上移動(dòng)過程中用掃屑刷將煤粉掃除?？紤]到一個(gè)動(dòng)力輸出，因此在設(shè)計(jì)掃屑機(jī)構(gòu)時(shí)將其運(yùn)動(dòng)與沖頭的運(yùn)動(dòng)并聯(lián)起來?？刹捎酶郊踊瑝K搖桿機(jī)構(gòu)、固定移動(dòng)凸輪一移動(dòng)從

6、動(dòng)件機(jī)構(gòu)。(如圖4-a b).轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模筒轉(zhuǎn)模間歇運(yùn)動(dòng)用以完成沖壓、脫模和加料三個(gè)工位的轉(zhuǎn)換。可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。(如圖5)1圖4圖5下表列舉了完成各個(gè)工藝動(dòng)作的簡單機(jī)構(gòu)沖頭和脫模盤機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)六桿沖壓機(jī)構(gòu)掃屑刷機(jī)構(gòu)附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)固定移動(dòng)凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)模筒轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（四）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選定和評價(jià)根據(jù)表1所示的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形態(tài)學(xué)矩陣，可以求出沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案數(shù)為：N=3X2X3=18根據(jù)給定條件、各機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡單等等要求來選擇方案。由此可選定三種結(jié)構(gòu)比

7、較簡單的方案。方案一：沖壓機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為不完全齒輪機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)為附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。方案二：沖壓機(jī)構(gòu)為六桿沖壓機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)為固定凸輪移動(dòng)從 動(dòng)件機(jī)構(gòu)。方案三：沖壓機(jī)構(gòu)為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)為固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)。方案評估力某一力某一力殺二完成實(shí)現(xiàn)功能的目標(biāo) 情況666工作原理的先進(jìn)程度566工作效率的高低767運(yùn)轉(zhuǎn)精度的高低787方案的復(fù)雜程度656方案的實(shí)用性788方案的可靠性767方案的新穎性666方案的經(jīng)濟(jì)性767方案的綠色性777總分656467根據(jù)評估優(yōu)選，最后選擇方案3為沖壓式蜂窩煤 成型機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案。整體結(jié)

8、構(gòu)方案如左圖所示（五）根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖主要 是確定沖壓和脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤三 個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，以利對各執(zhí) 行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的沖壓機(jī)構(gòu)為主 機(jī)構(gòu)，以它的主動(dòng)件的零位角為橫坐標(biāo)的起 點(diǎn)，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起止位 置。脫模盤 沖去圖4表示沖壓式蜂窩煤成型機(jī)三個(gè)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 沖頭和脫模盤都由工作 行程和回程兩部分組成。 模筒轉(zhuǎn)盤的工作行 程在沖頭的回程后半段和工作行程的前半 段完成，使間歇轉(zhuǎn)動(dòng)在沖壓以前完成。掃屑 刷要求在沖頭回程后半段至工作行程的前 半段完成掃屑運(yùn)動(dòng)。沖壓式蜂窩煤成型

9、機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖主動(dòng)件轉(zhuǎn)角分配.? .?0 -1801800-360口沖頭和脫模盤機(jī)構(gòu)工作行程回程模筒轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)工作行程停止工作行程掃屑刷機(jī)構(gòu)掃屑運(yùn)動(dòng)回程掃屑運(yùn)動(dòng)主動(dòng)件轉(zhuǎn)角分配0 -9090 5-270 口270口-360 口表3(六)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)能力。它們的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總73030= 24.33傳動(dòng)比為：n機(jī) i總二n主軸4.866,第二級采用齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級采用帶傳動(dòng)，傳動(dòng)比選為 選為5。(1)帶傳動(dòng)計(jì)算1、確定計(jì)算功率 Pd WKa =1.1 則 Pd =KaP=1m11=12.1KW2、選擇帶的型號 由Pd及主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n選

10、才i B型V帶3、選擇帶輪 D1、D2 取 D1=180mm 則 D2 =180 x 4.866=875.88mm 取 D2 =900mm4、確定中心距 ao 0.7 ( D1+ D2) w ao w 2 ( D1 D2)即 756< ao < 2160 初選二(D2 - D1)2a0 =1500mm 帶長 Ld 上 2a0 + (D1 + D2) +=4 7 8n8n 查表取 24a。Ld - Ld ' .Ld=5000mm 中心距 a 定 a0 += 1606mm a 的倜整氾圍 amin = 1531mm2amax = 1756 mmPd5、確定 V 帶根數(shù) z =3

11、.90 其中取P° = 2.61KW(P°R)KaKL5AP0=0.22KW Ka =0.97 KL =1.18 所以取 z=4(2)齒輪傳動(dòng)計(jì)算齒輪傳動(dòng)取 Z1=22, Z2 = ix 22= 5X 22= 110。按鋼制齒輪計(jì)算，取模數(shù) m=5mm.。d1 =Zim = 110 mm. d2 = Z2m = 550 mm.齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)直齒圓柱齒輪直齒錐齒輪齒數(shù)z1 =22 z2 =110齒數(shù)乙=22z2=110模數(shù)m=5模數(shù)m=5傳動(dòng)比i=5傳動(dòng)比i=5分度圓直徑d1 =110mmd2 = 550mm分度圓直徑d1 = 110mm d2 = 550mm齒寬中點(diǎn)分度

12、圓直徑dm1 = 86.25mmdm2 = 481.25mm齒頂圓直徑da1=120mmda2 =560mm齒頂圓直徑da1=119.81mmd a2 =551.96mm齒根圓直徑d f1 =96.5mmd f2=536.5mm齒根圓直徑d f 1 =98.23mmd f2=547.65mm中心距a=330mm錐距RR=280.45壓力角a =20 ：壓力角a = 20 ：(3)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的滑梁行程s=300mm,曲柄與連桿長度比，即連桿系數(shù)為 入= _1. R -0.175,則曲柄半徑為：R = -s=150mm 連桿長度為：L=l = 955.41mm2(4)槽輪機(jī)

13、構(gòu)計(jì)算1、槽數(shù)Z按工位要求選定為 4。2、中心距a按結(jié)構(gòu)情況確定 a = 300mm。3、圓銷半徑r按結(jié)構(gòu)情況確定r =30mm。24、槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角221 -180 (1 -) -90z5、槽間角 22 = 360- = 90z6、主動(dòng)件圓銷中心半徑 R1R =asin- = 212.13mmzR7、 R1與a的比值九九=sin P =0.707a8、槽輪外圓半徑 R2R2 = （acos：）2 - r2 = 214mm9、槽輪槽深 h h - a（ cos -1） , r = 154.2mm取 h=155mmz -2110、運(yùn)動(dòng)系數(shù) n =n= （n=1,n為圓銷數(shù)）2z 4(

14、5)掃屑凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算固定凸輪采用斜面形狀，其上下方向的長度應(yīng)大于滑梁的行程s,其左右方向的高度應(yīng)能使掃屑活動(dòng)范圍掃除煤粉(6)飛輪的設(shè)計(jì)為了簡便飛輪設(shè)計(jì)對于沖壓式機(jī)械一一三相交流電動(dòng)機(jī)組成的機(jī)組可以采用精確算法,可以采用飛輪的近似算法，其公式為=#2如圖所示表示沖壓式蜂窩煤機(jī)沖壓力近11似變化規(guī)律，假定驅(qū)動(dòng)力為常數(shù)，則可求出Pd =6250N最大盈虧功A，17A'=50000 - 62500.15282同時(shí)去方】=0.15 ,飛輪安裝在大齒輪軸上,2 二則 Wm = （30 乂）,因此60JM4509.92 =3049.41Kg2n、0.15黑 30M<60 J,加了飛輪之后，由

15、于飛輪能儲存能 量，可是沖壓式蜂窩煤機(jī)所需電動(dòng)機(jī) 功率減小電動(dòng)機(jī)功率2二 0.15 30Ns = Pdv=6250 2.945kw60(七)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)(1)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖繪制根據(jù)已選定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式及傳動(dòng)系統(tǒng)的類型，繪制沖壓式蜂窩煤成型機(jī)機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖，然后繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖， 有關(guān)參數(shù)計(jì)算完畢后， 選取適當(dāng)?shù)谋壤?UG繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng) 方案三維圖。(2)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真用UG運(yùn)動(dòng)仿真學(xué)對運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制從動(dòng)件位移、速度、加速度曲線圖。(八)75意圖 機(jī)器示意圖沖壓機(jī)構(gòu)位移曲線圖沖壓機(jī)構(gòu)速度曲線圖#沖壓機(jī)構(gòu)加速度曲線圖T imp間歇機(jī)構(gòu)速度曲線圖（九）方案特點(diǎn)詳解動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)用 V帶傳動(dòng)

16、：傳動(dòng)平穩(wěn)曲柄選用齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)：傳動(dòng)精確刷子用移動(dòng)凸輪：運(yùn)動(dòng)可靠，精確，可調(diào)性高間歇運(yùn)動(dòng)用槽輪：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn) 位。不足：沖壓機(jī)構(gòu)不具備急回特性，間歇傳動(dòng)用槽輪，轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊大，機(jī)器磨損快。且轉(zhuǎn)速不宜 過高。（十）感想經(jīng)過這次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)，使我全面地、綜合性地復(fù)習(xí)了機(jī)械原理課程、UG建模、運(yùn)動(dòng)分析等相關(guān)知識，進(jìn)一步提高了我的設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)了我獨(dú)立分析問題、解決問 題的能力，同日也為我對CAE/CAM 的學(xué)習(xí)，及其它課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)是一個(gè)將實(shí)踐與理論結(jié)合在起來過程，把過去所學(xué)的理論知識在具體的動(dòng)手中得到進(jìn)一

17、步的深化與理解，從而靈活的運(yùn)用于操作中。圍繞既定的學(xué)習(xí)任務(wù)， 從實(shí)際操作入手，可以提煉相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)、技巧，在操作實(shí)踐中學(xué)會了觀察、分析。從而提高了我的 分析問題、解決問題的能力。.通過對機(jī)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)，了解了簡單機(jī)器的設(shè)計(jì)原理，掌握了部件的設(shè)計(jì)、分析等的基本方法與步驟，鍛煉了動(dòng)手能力，對往后的工作有很大的幫助。課程設(shè)計(jì)是一門工作量很大的課程， 它需要一個(gè)團(tuán)體共同合作來完成， 培養(yǎng)了我們的相互配合、研究的團(tuán)體精神，這就體現(xiàn)了我們的合作精神。這門課還將理論和實(shí)踐結(jié)合起來， 增強(qiáng)了我們的感性認(rèn)識。 這使我們的工作能力大大增強(qiáng)， 為我們以后與社會相接觸打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 經(jīng)過一段時(shí)間的團(tuán)結(jié)合作更是增加了同學(xué)之間的友誼， 增強(qiáng)了大家的集體榮譽(yù)感。 當(dāng)然， 我們在設(shè)計(jì)過程中遇到了很多困難， 主要原因就是我們課前準(zhǔn)備不充分， 沒有足夠的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 特別是機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度最大， 由于我們對機(jī)構(gòu)的了解不深， 導(dǎo)致設(shè)計(jì)了很多次， 仍然會有設(shè)計(jì)不合理的問題， 大大降低了我們的進(jìn)度， 我想這方面的失