蜂窝煤冲压机总体设计课程设计.docx

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蜂窝煤冲压机总体设计课程设计

目录

一、冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求……………………………………………2

二、工作原理和工艺动作分解……………………………………………………………3

三、执行机构的选型及机械运动方案的选择和评定……………………………………4

四、机械传动系统的变速比和变速机构…………………………………………………6

五、机械运动方案简图……………………………………………………………………6

六、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图……………………………………8

七、对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算…………………………………………8

8、设计总结………………………………………………………………………………10

参考文献…………………………………………………………………………………12

一、冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求

1.设计功能

冲压式蜂窝煤成型机是中国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备，这种设备具有结构合理、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。

为了实现将蜂窝煤压制成型，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）清除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煤；

（5）将冲压成型的蜂窝煤输出。

2.设计工作要求和原始设计数据

（1）蜂窝煤成型机的生产能力：

60次/min。

（2）如图1所示，冲头、脱模盘、扫屑刷、模筒转盘的相互位置关系。

实际上冲头与脱模盘与各自执行机构连成一体，当执行机构下冲时冲头将粉煤冲压成蜂窝煤，脱煤盘将已压成的蜂窝煤脱模。

在执行机构上升过程中扫屑刷将刷除冲头和脱模盘上粘着的粉煤。

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

（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保压时间。

（4）冲压式蜂窝煤成型机的冲头行程

。

（5）驱动电机目前采用Y180L-8型，其功率N＝11kW，转速n＝730r/min。

（6）机械运动方案应力求简单。

1.模筒转盘;2.冲压、脱模机构;3.冲头;4.扫屑刷;5.脱模盘

图1冲压式蜂窝煤成型机各部分位置示意

3.设计任务

（1）按工艺动作要求拟定运动循环图。

（2）进行冲压脱模机构、扫屑机构、模筒转盘间歇运动机构的选型。

（3）机械运动方案的评定和选择。

（4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。

（5）画出机械运动方案示意图。

（6）选取其中两个传动机构或执行机构进行尺寸计算。

二、工作原理和工艺动作分解

根据上述分析，冲压式蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作。

（1）粉煤加料：

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、下往复移动，在冲头行程的后1/2进行冲压成型。

（3）脱模：

要求脱模盘上、下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。

（4）扫屑：

要求在冲头、脱模盘向上移动（或停止）过程中用扫屑刷将粉煤扫除。

（5）模筒转模间歇运动：

以完成冲压、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，暂时不予考虑，冲压和脱模可用一个机构来完成。

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机构、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问题。

冲头和脱模盘都由工作行程和回程两部分组成。

模筒转盘的工作行程在冲头的回程后半段和工作行程的前半段完成，使间歇转动在冲压以前完成。

扫屑刷要求在冲头回程后半段至工作行程前半段完成扫屑动作。

三、执行机构的选型及机械运动方案的选择和评定

根据冲头和脱模盘、模筒转盘、扫屑刷这三个执行构件动作要求和结构特点，可以选择表2所列的常用机构，这一表格又可称为执行机构的形态学矩阵。

冲头和脱模机构

对心曲柄滑块机构

偏置曲柄滑块机构

凸轮

机构

六杆冲压（增压）机构

扫屑刷机构

连杆机构（曲柄摇杆）

固定凸轮移动从动机构

齿轮机构

模筒转盘间歇运动机构

槽轮机构

不完全齿轮机构

凸轮式间歇运动机构

表1执行机构的形态学矩阵

冲压与起模反复运动执行机构：

有凸轮机构、对心曲柄滑块机构、六杆增压机构。

曲柄滑块机构：

加压时间较短，其他指标较好，但用于冲压效果不理想。

六杆增压机构：

加压时间可较长，增力较强，但计算复杂。

凸轮机构：

调整方便，可获得任意运动规律，可精确控制，但受力特性较差。

保压时间明显，并可有急回特性。

刷帚扫屑执行机构有：

连杆机构、固定凸轮移动从动机构、齿轮机构

连杆机构（曲柄摇杆）：

工作行程中有快进、慢进阶段，由于冲压执行机构由

凸轮机构控制，所以扫屑执行机构可在冲头上行结束并

停止时进行扫屑工作，整个机构不需要上下移动。

构件

简单，加工方便。

但回程中的运动性质难确定，设计

要求中给予的运动尺寸要求很高，很难保证较高的运动

精度，连杆机构的机械效率也较低。

固定凸轮移动从动机构：

调整方便，可获得任意运动规律，但传动效率较低。

齿轮机构：

广泛应用于各种传动系统，结构简单，成本低，传动效率高，易于实现较长的运动行程。

工作台停歇分度执行机构有：

槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构

槽轮机构：

结构比较简单，工作可靠啮入和啮出比较的平稳，有柔性冲击；多用于转动运动，每次槽轮转角不小于45度。

机构应用的也比较的广泛。

不完全齿轮机构：

结构简单，制造容易，从动件可实现较大范围的单向间歇传动，但啮合开始和终止时有冲击，传动不平稳。

凸轮式间歇运动机构：

结构较简单，传动平稳，动载荷较小，从动件可实现任何预期的单向间歇传动，但凸轮制造困难。

现在可以按给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等要求来选择方案。

在此可选定结构比较简单的方案，如下所述：

可用模糊综合评价方法以及设计需求来进行评估，优选出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动方案。

为考虑冲压成型的质量，冲压后应有保压时间，应用凸轮机构的远休特性来实现，为增大冲头压力，减小原动机的功率，凸轮采用修正正弦曲线来实现冲压动作，且使冲头接触到粉煤时有一定的冲量，快速的将粉煤冲压成型，使用凸轮还可以较为简易的实现冲头的急回特性；脱模盘采用六杆增压机构，同样具有急回特性，考虑成煤冲压好后经受不起冲击，所以将成煤压出时，脱模盘速度较慢且增压效果明显；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。

提高生产效率，定位精确且加工方便，充分利用动力资源；扫屑机构可选为曲柄摇杆机构，加工简单方便。

最后，选取冲压式蜂窝煤成型机构的机械运动方案为：

冲压机构为凸轮机构（脱模采用六杆增压机构），模筒转盘机构为槽轮机构，扫屑机构为曲柄摇杆机构。

注：

冲压机构与脱模机构可由两个机构控制。

四、机械传动系统的变速比和变速机构

根据选定的驱动电机的转速和冲压式蜂窝煤成型机的生产能力，可确定其机械传动系统的总传动比为

i总=n电机/n执行主轴

机械传动系统的第一级采用带传动；第二级采用直齿圆柱齿轮传动。

五、机械运动方案简图

按已选定的三个执行机构的形式及机械传动系统，画出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动示意图，其中三个执行机构部分也可以称为机械运动方案简图。

如图4所示，包括了机械传动系统、三个执行机构的组合。

如果再加上加料机构和输送机构，就可以完整地表示整台机器的机械运动方案图。

图2冲压式蜂窝煤成型机机构运动简图

有了机械运动方案示意图，就可以进行机构的尺寸设计计算以及机器的总体设计。

六、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图

对于冲压式蜂窝煤成型机各机构运动循环图主要是确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒转盘四个执行构件的先后顺序、相位，以利对各执行机构的设计、装配和调试。

图中表示冲压式蜂窝煤成型机三个执行机构的运动循环图。

脱模盘的运动规律与冲头相似，在此没有表示出。

循环图由工作行程、回程和休止三部分组成。

图3冲压式蜂窝煤成型机运动循环图

七、对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算

为了实现具体的运动要求，必须对带传动、齿轮传动、曲柄滑块机构（冲压机构）、槽轮机构（模筒转盘间歇运动机构）和扫屑凸轮机构进行尺寸计算，必要时还要进行运动学、动力学计算。

1.带传动计算

（1）确定计算功率：

。

（2）选择带的型号。

（3）确定带轮节圆直径

和

（

=

*i传）。

（4）确定中心距

。

（5）确定V带根数

。

2.齿轮传动计算

齿轮厚度按实际情况选取，其余尺寸按有关公式计算出。

3.冲压凸轮机构计算

已知冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程s。

4．槽轮机构计算

（1）槽数

。

（2）中心距

。

（3）圆销半径

。

（4）槽轮每次转位时主动件的转角

。

（5）槽间角

。

（6）主动件圆销中心半径

。

（7）

与

的比值

。

（8）槽轮外圆半径

。

（9）槽轮槽深

。

（10）运动系数

。

5．扫屑曲柄摇杆机构计算

其上、下方向可调节的长度应大于冲头的行程

，其左右方向的高度应能使扫屑刷活动范围扫除粉煤。

具体按结构情况来设计，在此不再详细设计。

6.脱模盘六杆增压机构

图4

此机构尺寸经过不断调整具体按结构情况来设计。

八、设计总结

自动机械设计课程设计让我们较全面、系统掌握和深化自动机械设计基本原理和方法的重要环节，培养机械运动方案设计、创新设计、对机构分析设计能力。

通过课程设计,使我们初步了解到机械设计的全过程，受到根据功能需要拟定机械运动方案的训练，具备了初步的机构选用、组合和确定运动方案的能力，以机械系统方案设计为结合点，把理论和方法结合起来，进一步巩固加深了我们所学的理论知识。

进一步提高了我们的运算、绘图以及运用技术资料的能力。

通过编写说明书，加强了表达、归纳、总结的能力。

综合运用所学的知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能力和创新能力

通过这一周的机械原理课程设计使我们对以前所学的知识有了一个在应用上的了解。

虽然开始时有着各种困难，但还是坚持下来了。

在这次课程设计中我们运用了所学知识，虽仍会有些问题和某些缺陷，但它使我感到了一丝成就感，我相信这些方法还可以运用到以后的实际工作当中去，并在老师的指导会变得更加完善！

在这周的课程设计中，我巩固了以前的知识，掌握了以前涉及但未研究的新知识，更增强了团队合作的意识。

由于设计经验不足，时间较为仓促，错误及不足之处敬请指导老师指正。

参考文献

[1]申永胜.机械原理教程.北京：

清华大学出版社.1999

[2]郑文纬，吴克坚主编.机械原理（第七版）.北京：

高等教育出版社，1997

[3]邹惠君.机构系统设计.上海：

上海科学技术出版社，1996

[4]王三民.机械原理与设计课程设计.北京：

机械工业出版社.2004

[5]孟宪源主编.现代机构手册.北京：

机械工业出版社，1994

[6]严家杰著.基本机构分析与综合.上海：

复旦大学出版社，1989

[7]华大年，唐之伟主编.机构分析与设计.北京：

纺织工业出版社，1985

[8]华大年，华志宏，吕静平.连杆机构设计.上海：

上海科学技术出版社，1995

[9]刘政昆.间歇运动机构.大连：

大连理工大学出版社，1991

[10]邹慧君等编译.凸轮机构的现代设计.上海：

上海交通大学出版社，1991

[11]邹慧君.机械运动方案设计手册.上海交通大学出版社

[12]王玉新主编.机构创新设计方法学.天津：

天津大学出版社，1996