冲压式蜂窝煤成型机.doc

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xx大学

课程设计说明书

题目：

冲压式蜂窝煤成型机

院系：

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

完成时间：

2013-6-27

前言

进入二十一世纪以来，市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格低廉、效率高、低能耗的机械产品，而决定产品性能、质量、水平、市场竞争力和经济效益的重要环节是产品设计。

而机械产品设计中，首要任务就是进行机械运方案的设计与构思，各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。

蜂窝煤长期以来在我国城镇乡村广泛使用，现已发明环保节能型蜂窝煤，燃烧无毒、无味、无黑烟。

所以市场上对蜂窝煤的需求量很大。

质量高的蜂窝煤有抗压性强、外观平整光滑、厚薄一致、孔距分布合理、燃烧良好的特点，这就对蜂窝煤成型机提出了更高的要求。

目录

前言……………………………………………………2

1．任务书………………………………………………4

2．摘要………………………………………………12

3．设计方案选择………………………………………14

3.1设计方案一…………………………………………16

3.2设计方案二…………………………………………17

3.3设计方案三…………………………………………17

3.4最终选定方案………………………………………18

4.所选方案具体设计……………………………………21

4.1尺寸计算……………………………………………22

4.2工作循环图…………………………………………23

4.3各机构速度、加速度曲线分析……………………24

5.所选方案机构运动简图………………………………28

6.爆炸视图………………………………………………29

7.设计总结………………………………………………30

8．参考文献………………………………………………32

机械原理课程设计任务书

一、设计题目：

冲压式蜂窝煤成型机设计

1、工作原理及工艺动作过程

冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼）生产厂的主要生产设备，这种设备由于具有结构合理、质量可靠、成型性能好、经久耐用、维修方便等优点而被广泛采用。

冲压式蜂窝煤成型机的功能是将粉煤加入转盘的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。

为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作:

（1）粉煤加料；

（2）冲头将蜂窝煤压制成型；

（3）请出冲头和出煤盘积屑的扫屑运动；

（4）将在模筒内冲压后的蜂窝煤脱模；

（5）将冲压成型的蜂窝煤输出。

2、设计要求

蜂窝煤成型机的设计要求如下：

（1）蜂窝煤成型机的生产能力为30次/min。

（2）图1表示冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘的相互位置情况。

实际上冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁连城一片，当滑梁下冲时，冲头将粉煤冲压成蜂窝煤、脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。

在滑梁上升的过程中，扫屑刷将扫除冲头和脱模盘上粘着的粉煤。

模筒转盘上均布了模筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入冲压位置，成型后模筒进入脱模位置，空的模筒进入加料位置。

图1冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘位置示意图

1-模筒转盘；2-滑梁；3-冲头；4-扫屑刷；5-脱模盘

（3）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望冲压机构在冲压后有一定保压时间。

（4）由于同时冲两只煤饼时的冲头压力较大，最大可达50000N，其压力变化近似认为在冲程的一半进入冲压，压力呈线性变化，由零值至最大值。

因此，希望冲压机构具有增力功能，以减小机器的速度波动、减小原动机的功率。

（5）驱动电动机可采用Y180L-8，其功率P=11KW，转速n=730r/min

（6）机械运动方案应力求简单。

3.设计内容及工作量

（1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图

（2）机械传动系统的方案设计

（3）三个执行机构的方案设计

（4）机械传动系统及执行机构的尺度设计及动力学计算

（5）绘制机械运动方案示意图、零件图

（6）编制设计说明书

摘要

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计划是主干课程。

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准备。

本设计题目是蜂窝煤成型机构，设计的最初想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出现孔内坍塌现象；有些机构在工作是会出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。

本设计的诞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，很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、具有过载保护作用，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。

本设计的许多地方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，是我们对本专业的发展方向有了更清楚的认识。

另外，本机构安全、实用的思想设计而出，市场前景广阔，适用范围比较广泛，既可以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，造出的煤块很大程度上的得到了市场和广大用户的肯定。

冲压式蜂窝煤成型机设计

1、工作原理、工艺动作分析

为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成六个动作:

（1）加料；这一动作可利用粉煤重力打开料斗自动加料。

（2）冲压成型：

要求冲头上、下往复运动，在冲头行程的后1/2进行冲压成型。

（3）脱模；要求脱模盘上、下往复运动，将已经冲压成型的煤饼压下去而脱离摸筒。

一般可以将它与冲头一起固结在上、下往复运动的滑梁上。

（4）扫屑；要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将粉煤扫除。

（5）摸筒转摸间歇运动：

已完成冲压、脱模、加料三个工位的转换。

（6）输送：

将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品，以便装箱待用。

以上六个动作，加料和输送的动作比较简单，暂时不予以考虑，冲压和脱模可以用一个机构来完成。

因此，冲压式蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模、扫屑机构和模筒转盘的间歇转动机构这三个机构的选型和设计的问题。

2.设计方案选择

一、原理方案设计

（a）功能分解

蜂窝煤成型

清除粉煤

输出成品

输入粉煤

粉煤成型

型煤起模

1）输入粉煤：

这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料；

2）粉煤成型：

要求冲头上下往复运动，在冲头行程进行中冲压成型；

3）型煤起模：

要求脱模盘上下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。

一般可以将它与冲头固结在上下往复移动的滑梁上；

4）清除粉煤：

要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除；

5）输出成品：

将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品，以便装箱待用。

以上六个动作，加料和输送的动作比较简单，暂时不予考虑，脱模和冲压是考虑的重点。

因此，冲压式蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘间歇转动机构这四个机构的选型和设计问题。

（b）功能原理的工艺动作分解

总功能基本功能执行件基本运动

冲压成型冲压机构作直线反复运动

机械起模起模机构作直线反复运动

蜂窝煤成型机械清屑左右方向的反复运动。

工位转换间歇转动。

成品输出将起模后的型煤落在输送带上输出

（c）寻求原理解

蜂窝煤成型机的技术原理方案

功能

原理方案一

原理方案二

原理方案三

输入粉煤

物理方法

机械加入

人工加入

粉煤成型

冲压成型

冲压成型

挤压成型

清除煤屑

机械清屑

人工清屑

风力清屑

型煤起模

机械起模

机械起模

重力起模

输出成品

传送带运煤

人工搬运

人工搬运

（d）确定原理方案

由于该机主要在城镇农村使用，应力求结构简单、操作方便、成本低廉，原理方案二、三需要人工操作与搬运，没有减轻操作者的劳动量，增加了成煤的成本，且需更多的机械动力来完成。

原理方案一机械化水平比较高，减少了人力劳动，提高了生产率，故优先选用原理方案一。

重力自动加料冲压成型机械清屑机械起模传送带输送型煤

2.1设计方案一

如图所示，该机械系统的输入为电动机连续转动，冲头、起模盘与传动轴主轴连成一体。

当传动主轴连续回转的前半个周期，冲头将粉煤冲压成蜂窝煤，脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。

后半个周期扫屑刷将冲头和扫屑刷上粘着的粉煤刷除。

工作台上均布六个模筒，由槽轮机构实现间歇转动。

在同一时刻，加料模进入冲压模位置，成型模进入脱模位置，空模筒进入加料位置。

典型蜂窝煤成型机机构运动简图

创新点：

[1]一次冲压两个蜂窝煤，提高生产效益和效率。

[2]采用蜗杆涡轮取代带轮传动，减速效果明显。

[3]将滑梁替换成连续回转的传动主轴，舍去曲柄

带动滑梁这一机构。

[4]扫屑刷由滑梁驱动转变为随工作台转动的曲

柄滑块机构，取代了机架上的盘形凸轮机构，节省

了空间，使结构更紧凑。

[5]冲头与脱模盘的运动相互独立。

2.2设计方案二

　　该设计方案的特点是偏置曲柄滑块机构执行粉煤冲压成型动作，由另一曲柄滑块机构的演变机构将成品顶出。

由凸轮机构把送入煤粉和输出成品合并为一个动作，在把成品推出工作台的同时将下一工作循环的粉煤送至模筒。

该方案巧妙的地方在于将粉煤加料与输出成煤合并为一个动作，不足在于无工作台转换，生产效率低，不便于扫屑，且加压时间无法保证，增压效果一般。

2.3设计方案三

该方案的特点是由双轴伸发动机带动两侧涡轮蜗杆传动，一边与涡轮同轴的配有一对圆锥齿轮和一组带轮，达到传动转向的目的，圆锥齿轮传动水平转向180°，带轮使传动竖直转向90°。

在转向后圆锥齿轮一轴上带动一个滚子推杆凸轮，推杆的行程垂直工作台，推杆的下端为煤饼的上表面冲模；转向后的下端带轮上带动一个滚子推杆凸轮，推杆的行程为平行工作台，水平推杆的一头是一个半圆柱体煤饼的侧模。

另一个涡轮上的结构和上述基本相同，不同的是圆锥齿轮带动的是一组平行四边形四杆机构。

在煤饼上模，左右模脱开的时候，平行四边形两曲柄上接的两推板运行到工作台表面，同时分别将成型煤饼和煤料送到位。

该方案极具创新意识，虽所需构件较多，所需电机要求较高，但如果加以改进，也将会成为一个比较合理的方案。

2.4最终选定方案—方案一

结构方案设计

内容：

运动方案：

执行构件数目和运动规律

选择或创新执行动作的机构形式

原则：

1.结构简单、运动链短