沖壓式蜂窩煤成型機(jī)機(jī)構(gòu)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》</p><p>　　題 目 ：沖壓式蜂窩煤成型機(jī)機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1、產(chǎn)品簡介 ...........................................4</p><p>　　2、工作原理.........

2、....................................4</p><p>　　3、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案的分析與選擇 </p><p>　　3.1、設(shè)計(jì)基本要求........................................5</p><p>　　3.2、原動(dòng)機(jī)的選擇.................

3、........................5</p><p>　　3.3、主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方案分析..................................6</p><p>　　3.4、掃屑機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案分析................................8</p><p>　　4、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì) </p><p

4、>　　4.1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)..............................9</p><p>　　4.2、主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)..............................12</p><p>　　4.3、掃煤機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)..............................12</p><p>　　4.4、工

5、作盤轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì).......................13</p><p>　　5、主體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖....................................13</p><p>　　6、機(jī)器運(yùn)動(dòng)簡圖........................................14</p><p>　　7、自我感想.........

6、...................................16</p><p>　　8、參考書目............................................16</p><p><b>　　1、產(chǎn)品簡介</b></p><p>　　機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)課程是培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)及機(jī)械創(chuàng)新能力的技術(shù)基礎(chǔ)課

7、。在機(jī)械類各專業(yè)中教學(xué)計(jì)劃是主干課程。在培養(yǎng)合格機(jī)械工程設(shè)計(jì)人才方面起著極其重要的作用，是學(xué)習(xí)專業(yè)課程和從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必備準(zhǔn)備。</p><p>　　本設(shè)計(jì)題目是蜂窩煤成型機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)的最初想法來源于自己以往的親身經(jīng)歷。以往的許多制造煤塊的機(jī)構(gòu)存在著許多避之不及的缺陷，即有些機(jī)構(gòu)制造出的煤塊不夠敦實(shí)，放干后有一些裂紋；有些機(jī)構(gòu)造出的煤塊經(jīng)常出現(xiàn)孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象；有些機(jī)構(gòu)在工作是會(huì)出現(xiàn)許多不能及時(shí)清理的煤屑，造成工作

8、環(huán)境的相對(duì)惡劣，等等。本設(shè)計(jì)的誕生不僅克服了許多造煤塊機(jī)構(gòu)難以克服的缺陷，還在機(jī)械傳動(dòng)的能耗以及電動(dòng)機(jī)選擇上做了優(yōu)化，很大程度上做到了美化環(huán)境及節(jié)約有限能源。本設(shè)計(jì)考慮到各組成機(jī)構(gòu)的可行性與合理性，選擇了兩種運(yùn)動(dòng)方案：一是機(jī)構(gòu)擁有了帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、具有過載保護(hù)作用，槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等特性，二是有了齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊密，壽命長，效率高等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的許多地方牽涉到了機(jī)械傳動(dòng)以及齒輪傳動(dòng)的知識(shí)，進(jìn)一步驗(yàn)證和細(xì)化了專業(yè)理論知識(shí)

9、，是我們對(duì)本專業(yè)的發(fā)展方向有了更清楚的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　另外，本機(jī)構(gòu)安全、實(shí)用的思想設(shè)計(jì)而出，市場前景廣闊，適用范圍比較廣泛，既可以用于大中型公司或企業(yè)批量生產(chǎn)，又可用于小型部門的連續(xù)生產(chǎn)，造出的煤塊很大程度上的得到了市場和廣大用戶的肯定。</p><p><b>　　2、工作原理</b></p><p>　　利用帶沖針6的沖頭4往復(fù)

10、運(yùn)動(dòng)，將位于工作盤2?？字械幕旌狭蠅簩?shí)成型。沖針6剛性固結(jié)于沖頭，用以穿孔。壓板8以彈簧7與滑塊1相連，通過彈簧壓縮時(shí)所產(chǎn)生的彈簧力將型煤壓實(shí)。為了提高生產(chǎn)率，將機(jī)器作成多工位的，把上料、成型、卸煤等工序集中在一臺(tái)機(jī)器上連續(xù)完成。</p><p>　　機(jī)器執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)圖如圖1-1所示?；瑝K1上裝有沖孔壓實(shí)壓頭4和卸煤推桿5，作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（A1）;工作盤2上有五個(gè)?？祝琁為上料工位，Ⅲ為成型工位，Ⅳ為卸料工位，

11、做間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（A2）；上料器3作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（A3）；將型煤運(yùn)出的傳送帶做勻速直線運(yùn)動(dòng)（A4）；沖頭每次退出工作盤后，掃煤桿在沖頭下面掃過，作清除煤屑的掃煤運(yùn)動(dòng)（A5）。</p><p>　　A1的運(yùn)動(dòng)參數(shù)取決于生產(chǎn)率，取?？紤]到料煤高度與型煤高度之比（壓縮比）為2:1，工作盤高 。為使工作盤轉(zhuǎn)位速度不致太高，取壓頭在工作盤內(nèi)和工作盤外的位移相等，即沖頭的行程為。</p><p>　　A

12、2運(yùn)動(dòng)應(yīng)與A1協(xié)調(diào)配合，工作盤轉(zhuǎn)位時(shí)，壓頭必須在工作盤外，其運(yùn)動(dòng)參數(shù)</p><p>　　其運(yùn)動(dòng)系數(shù)τ應(yīng)小于0.5。綜合考慮各運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,暫取工作盤轉(zhuǎn)位時(shí)的運(yùn)動(dòng)系數(shù)</p><p>　　τ=160/360＝0.444。</p><p>　　A3的運(yùn)動(dòng)參數(shù)參考現(xiàn)有機(jī)器取n3=120r/min。</p><p>　　A4運(yùn)動(dòng)的傳送帶速度要保證前一

13、塊煤運(yùn)走后，后一塊煤才能卸落在傳送帶上。設(shè)煤塊的間距為2ф=0.2m，則傳送帶速度為 </p><p>　　A5運(yùn)動(dòng)為平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，要保證沖頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，掃煤桿在沖頭下往復(fù)掃過一次，且不與其他構(gòu)件相碰(具體要求見主體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分)。由于型煤是利用彈簧壓實(shí)，故生產(chǎn)阻力Fr與彈簧壓縮量成正比，生產(chǎn)阻力曲線見圖1-2，F(xiàn)rmax=5000N。&

14、lt;/p><p>　　３、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇 </p><p>　　3、1設(shè)計(jì)基本要求</p><p>　　設(shè)計(jì)蜂窩煤成型機(jī)構(gòu)，型煤尺寸為生產(chǎn)率為每分鐘72個(gè)；</p><p>　　沖壓成型時(shí)的生產(chǎn)阻力達(dá)到50000N；</p><p>　　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；</p&

15、gt;<p>　　由于沖頭要產(chǎn)生較大壓力，希望沖壓機(jī)構(gòu)具有增力功能，以增大有效力作用，減小原動(dòng)機(jī)的功率。</p><p><b>　　3、2原動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　原動(dòng)機(jī)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作，其中掃煤運(yùn)動(dòng)可考慮直接用滑塊做主運(yùn)動(dòng)，以保證運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)配合。由于采用集中驅(qū)動(dòng)，有電動(dòng)機(jī)到A1原動(dòng)件的主傳動(dòng)鏈總傳動(dòng)比為:</p>

16、;<p>　　再考慮到同類機(jī)器的參數(shù)，在此選用異步電動(dòng)機(jī)集中驅(qū)動(dòng)，取:</p><p>　　3、3主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇</p><p>　　執(zhí)行構(gòu)件作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，所以主傳動(dòng)鏈中，需要兩級(jí)減速，運(yùn)動(dòng)分支和將連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的功能，即可畫出主運(yùn)動(dòng)鏈的功能框圖1-3。</p><p>　　然后再根據(jù)其他執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的大小。

17、確定所需的功能元，畫出輔助傳動(dòng)鏈的功能框圖1-3。</p><p>　　圖1-3 傳動(dòng)鏈的功能框</p><p>　　這樣取出功能框圖中幾種主要功能元，然后選擇功能載體，即可得到表1所示：</p><p>　　表1 型煤及形態(tài)學(xué)矩陣</p><p>　　綜合以上分析，結(jié)合主要的運(yùn)動(dòng)類型，我們制定了兩種方案，下面就讓我們對(duì)兩種方案作一詳細(xì)的分

18、析：</p><p>　　方案I：主傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)，主題機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)采用槽輪機(jī)構(gòu)，傳送裝置采用傳送帶。裝配簡圖如圖1-4所示，列出了機(jī)構(gòu)的主要構(gòu)件。</p><p>　　方案Ⅱ：主傳動(dòng)采用兩級(jí)齒輪機(jī)構(gòu)減速，主體機(jī)構(gòu)雖然可以采用其它機(jī)構(gòu)，但在動(dòng)力傳動(dòng)中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)較其他機(jī)構(gòu)簡單、合理，所以本方案主體機(jī)構(gòu)仍采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)，其他同方

19、案I，各機(jī)構(gòu)的裝配簡圖如圖1-5。</p><p>　　1）、繪制傳動(dòng)方案簡圖</p><p>　　結(jié)合功能框圖的傳動(dòng)路線，考慮到機(jī)構(gòu)和軸線的配置以及一些其他功能，即可繪出機(jī)器的兩種運(yùn)動(dòng)方案圖。</p><p>　　2）、方案Ⅰ、方案Ⅱ的分析比較</p><p>　　這兩種方案區(qū)別在于主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)不同。由《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（

20、張永安主編、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帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，具有過載保護(hù)作用.鏈傳動(dòng)傳遞功率較大，但是它們的外廓尺寸大，在振動(dòng)沖擊載荷作用下，鏈傳動(dòng)壽命較短。槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，工作可靠，嚙入嚙出比較平穩(wěn)，有柔性沖擊，但槽輪在工作盤上不大好布置，所以空間較大。</p><p>　　方案Ⅱ采用齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，效率高，可采用標(biāo)準(zhǔn)減速器、大齒輪即為曲柄，便于平衡，且可

21、起飛輪作用，但制造成本較高。不完全齒輪機(jī)構(gòu)嚙入嚙出時(shí)沖擊較大，設(shè)計(jì)計(jì)算較復(fù)雜，但動(dòng)停比不受結(jié)構(gòu)限制，尺寸較緊湊，便于布置。根據(jù)以上簡單分析，初步?jīng)Q定采用方案Ⅱ作為機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案。</p><p>　　3）、掃屑機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案分析</p><p>　　方案Ⅰ：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)。</p><p>　　方案Ⅱ：

22、沖壓機(jī)構(gòu)為對(duì)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)。</p><p>　　兩個(gè)方案我們可以用模糊綜合評(píng)價(jià)方法來進(jìn)行評(píng)估優(yōu)選，最后定方案Ⅱ?yàn)闆_壓式蜂窩煤成型機(jī)的掃屑機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案。</p><p>　　4、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)：</p><p>　　主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的總傳

23、動(dòng)比i總=20，采用兩級(jí)減速，根據(jù)傳動(dòng)比分配“前小后大”的原則，i總=i1×i2=4×5,則z1可取19，，取22，.如下圖1-6所示：</p><p>　　如圖1-7所示，由上料器的轉(zhuǎn)速可知：則電動(dòng)機(jī)至上料機(jī)的總傳動(dòng)比：</p><p><b>　　因此可?。?lt;/b></p><p>　　由于沖頭和工作盤的運(yùn)動(dòng)平面相互垂直

24、，主體機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件（曲柄）和輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件（不完全齒輪）的軸線相互垂直，因此，配置了圓錐齒輪傳動(dòng)、,如圖1-8所示。</p><p>　　考慮到主體機(jī)構(gòu)與輔助機(jī)構(gòu)應(yīng)同步，固取==20。傳送皮帶需從工作臺(tái)下通過，寸寸受限制，取主動(dòng)帶輪直徑D=200mm，則帶輪轉(zhuǎn)速：</p><p>　　運(yùn)動(dòng)有曲柄軸通過齒輪機(jī)構(gòu)傳來，則：</p><p><b>　　即

25、取</b></p><p>　　4.2、主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　由于滑塊沒有行程速比系數(shù)要求，為使機(jī)構(gòu)受力較好，采用對(duì)心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為主體機(jī)構(gòu)，則曲柄長度：</p><p>　　為了使機(jī)構(gòu)力學(xué)性能較好，使滑塊運(yùn)動(dòng)速度波動(dòng)</p><p>　　較小，又考慮到機(jī)器的整體高度，一般</p><

26、p><b>　　取：</b></p><p><b>　　則兩桿長度：</b></p><p>　　考慮到機(jī)器的整體高度，取，</p><p>　　如圖1-9所示為傳動(dòng)角最小時(shí)的機(jī)構(gòu)位置簡</p><p>　　圖，由此校核最小傳動(dòng)角，所以：</p><p><b&

27、gt;　　滿足傳力性能要求。</b></p><p>　　4.3、掃煤機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　為了清掃壓頭和推桿下面的煤屑，在此設(shè)計(jì)一掃煤機(jī)構(gòu)，使壓頭離開工作臺(tái)時(shí)，掃煤桿在壓頭下面往復(fù)掃過，又不能與其它構(gòu)件相碰撞。掃煤桿的長度要保證能在壓頭下面掃過，由總體高度來考慮，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)能使掃屑刷滿足掃除粉

28、煤的活動(dòng)范圍。</p><p>　　用作圖法對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1-10：應(yīng)該滿足關(guān)系式：</p><p>　　凸輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)該與主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)周期相配合，由主體機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)比，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r/min，可計(jì)算出：</p><p>　　4.4、工作盤轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸的設(shè)計(jì)</p><p>　　在此設(shè)計(jì)中，工作盤的轉(zhuǎn)位采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)

29、傳動(dòng)。不完全齒輪的設(shè)計(jì)可參閱《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（由張永安主編、高等教育出版社出版）的148頁表[11]。先將工作盤的靜止位置按比例繪出，如圖1-11（見后附圖2）所示。</p><p>　　因主體機(jī)構(gòu)采用對(duì)心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，則曲柄要通過Ⅲ、Ⅳ工位的模孔中心，因此不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)齒輪的回轉(zhuǎn)中心也應(yīng)在曲柄的軸線上。由于工作盤每次轉(zhuǎn)動(dòng)1/5周，則從動(dòng)齒輪的齒數(shù)應(yīng)該是的五倍，取=16,則：=16.模數(shù)選取要保證

30、從動(dòng)齒輪齒根圓大于工作盤外徑，本題取m=5。</p><p>　　5、主體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖設(shè)計(jì)與分析</p><p>　　如圖所示為型煤機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡圖，由封閉矢量圖可得適量方程為：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p><b>　　寫出復(fù)數(shù)形式為</b></p

31、><p><b>　　(2.2)</b></p><p><b>　　展開后得</b></p><p><b>　　(2.3)</b></p><p><b>　　求得：</b></p><p><b>　　(2.4)

32、</b></p><p>　　將式子（2.2）對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，求得：</p><p><b>　　(2.5)</b></p><p>　　將式子（2.4）對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，求得：</p><p>　　由以上式子可求出各個(gè)位置的速度、加速度及o的位移的值，根據(jù)各個(gè)點(diǎn)的速度、加速度、位移的值，通過描點(diǎn)法即可作出滑塊的

33、速度、加速度、位移的線圖，如圖1-12所示。</p><p><b>　　6、機(jī)器運(yùn)動(dòng)簡圖</b></p><p>　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)分析及有關(guān)的數(shù)值計(jì)算，得到圖1-13所示的機(jī)器簡圖：由于傳送裝置位于視野之外，在此并未畫出其簡圖，僅僅作出了沖壓式蜂窩煤的主體機(jī)構(gòu)簡圖。</p><p>　　圖1-13 主體機(jī)構(gòu)簡圖</p><

34、;p><b>　　7、感想</b></p><p>　　通過這一星期的機(jī)械課程設(shè)計(jì)，我們感觸良多，這次課程設(shè)計(jì)讓我看到了自己的不足之處，也讓我體會(huì)到了課程設(shè)計(jì)的樂趣和意義。</p><p>　　理論聯(lián)系實(shí)際這一重要思想，在這里體現(xiàn)得淋漓盡致。我們現(xiàn)在最缺乏的就是實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，而理論聯(lián)系實(shí)踐并不像我們想象的那么簡單，他需要堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。堅(jiān)實(shí)的理論基

35、礎(chǔ)決定了我必須堅(jiān)持學(xué)習(xí)新的知識(shí)新的理論，完善了自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，才能在以后的實(shí)際中輕松面對(duì)，才能設(shè)計(jì)出更好的更有益于人們生活與工作的機(jī)械，才能跟上時(shí)代的步伐，不被淘汰。</p><p><b>　　8、參考書目</b></p><p>　　1、洛陽理工學(xué)院張永安主編的《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 高等教育出版社 2008年第九版。</p><p&