机械原理课程设计颚式破碎机云南农业大.docx

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机械原理课程设计颚式破碎机云南农业大

工程技术学院

课程设计

题目：

颚式破碎机的机构综合与执行机构设计

专业：

热能与动力

年级：

11级

姓名：

韩江江

学号：

2011313693

指导教师：

张海东

日期：

2013-7-17

云南农业大学工程技术学院

1、设计题目

2、设计数据与要求

3、设计提示

4、设计任务

5、设计感言

6、参考文献

一、设计题目

颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。

工作时，大块石料从上面的进料口进入，而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。

图1为一简摆式颚式破碎机的结构示意图。

当与带轮固联的曲柄1绕轴心O连续回转时，在构件2、3、4的推动下，动颚板5绕固定点F往复摆动，与固定颚板6一起，将矿石压碎。

设计颚式破碎机的执行机构和传动系统。

图1简摆式颚式破碎机

1、设计数据与要求

颚式破碎机设计数据如表1所示。

表1颚式破碎机设计数据

分组号

进料口尺寸

（mm）

颚板有效工作长度

（mm）

最大进料粒度

（mm）

出料口调整范围

（mm）

最大挤压压强

（Mpa）

曲柄转速

（rpm）

1

120×200

200

100

10～30

200

300

2

150×250

250

120

10～40

210

270

3

200×250

300

150

20～40

220

250

4

250×300

350

200

20～50

230

200

5

250×300

350

200

20～50

225

220

三、设计提示

动颚板长度取为其工作长度的1.2倍.

4、设计任务

1.针对图1和表1所示的颚式破碎机的执行机构方案，依据设计数据和设计要求，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组；

（1）因为动颚板长度取为其工作长度的1.2倍，动颚板的有效工作长度为200mm，所以动颚板长度200×1.2mm=240mm，CF=240mm，CB=84mm，BD=60mm，DE=84mm，AB’=240,OA=18mm，AD=AB=242mm

当OAB’在同一条直线上且曲柄转过一周即在360°时，根据各杆件尺寸定出各转动副的位置，选定比例1:

1，画出各运动副和表示各杆件的线段，在原动件上标出表示运动方向的箭头，即可得出机构运动简图。

（2）分析组成机构的基本杆组

对于该机构，其自由度F=3n﹣2PL﹣PH,F=3×5－2×7=1.以曲柄为原动件，对机构进行机构分析，从远离原动件开始拆杆组，基本杆组中运动副全为低副，则符合3n﹣2PL=0.将原动件1和机架6与其余杆件拆开，剩下的杆件所组成的杆组的自由度为0.从远离原动件的一端拆下构件5和构件4为一个Ⅱ级杆组，再拆下构件2和构件3为一个Ⅱ级杆组，最后剩下原动件1和机架6，由于拆出的最高级别的杆组为Ⅱ级杆组，所以该机构为Ⅱ级机构。

机构运动简图和基本杆组图见图纸。

2.假设曲柄等速转动，对机构进行运动分析，并画出颚板的角位移和角速度的变化规律曲线图；

（1）对机构记性运动分析

已知曲柄转速n=300r/min=5r/s，曲柄的角速度w1=2πn=2π×5r/s=31.4rad/s，所以A点的速度v=OA×w1=18×10﹣³×31.4m/s=0.565m/s。

方向垂直于曲柄。

又因为曲柄等速转动，所以A点的加速度大小和方向都等于它的法向加速度，aA=OA×w1²=17.75m/s²。

对于连杆2的角速度w2和角加速度α2及B点和D点的速度vB，vD和角加速度vB，vD和加速度aB，aD，杆件3，杆件4和杆件5的角速度w3，w4,w5和角加速度α3，α4，α5及C点的速度，vc和加速度ac,运用矢量方程图解法来计算。

由运动合成原理可知，D点的速度：

VD=VA+VDA

大小：

?

√?

方向：

⊥DE⊥OA⊥DA

选取速度比例尺υv=0.01（m/s）/mm，由p点开始画出速度多边形，由速度多边形得

VD=υv×pd=0.01×35＝0.35m/s

VDA=υv×da=0.01×58＝0.58m/s

VDA＝W2×DA

W2=VDA/DA=0.58÷0.242=2.40rad/s

B点的速度

VB=VD+VBD=VA+VAB

大小：

?

√√√？

方向？

⊥DE⊥BD⊥OA⊥AB

由速度得

VB=υv×pb=0.25m/s

VBA=58×0.01=0.58m/s

C点的速度

VC=VB+VCB

大小：

?

√√

方向：

⊥CF√⊥CB

由速度多边形得

VCB=υv×cb=0.11×16=0.16m/s

VCB=CB×W4

W4=VCB/CB=0.16÷0.084=1.9rad/s

VC=υv×pc=0.01×29=0.29m/s

VC=W5×CF

W5=VC/CF=0.29÷0.24=1.21rad/s

D点的加速度

aD=aA+anDA+atDA=aE+anDE+atDE

大小：

?

√√?

√√?

方向：

?

A→OD→A⊥DA√D→E⊥DE

aD=DA×W2×W2=0.242×2.4×2.4=1.39m/s²

aD=DE×W3×W3=0.084×4.17×4.17=1.46m/s²

选取加速度比例尺υa=0.1（m/s）/mm，由p’开始画出加速度多边形，由加速度多边形得

aD=υa×p'd'=0.1×158=15.8m/s²

21×0.1=2.1m/s²

aTDA=

=m/s²

a2=aTDA/DA=1.57÷0.242=6.5rad/s²

aTDE=υa×d'e'=0.1×159=15.9m/s²

α3=aTDE/DE=15.9÷0.084=189.3rad/s²

B点的加速度

aB=aA+anBA+atBA=aD+anBD+atBD

大小：

?

√√?

√√?

方向：

?

A→DB→A⊥BA√B→D⊥BD

由加速度多边形得

aB=υa×p'b'=0.1×158=15.8m/s²

C点的加速度：

anC+atC=aB+anCB+atCB

大小：

√?

√√?

方向：

C→F⊥CF√C→B⊥CB

aC=υa×p'c'=0.1×101=10.1m/s²

atC=

=10m/s²

atC=α5×CF

则α5=atC/CF=10÷0.240=41.7rad/s²

atCB=υa×c'b'=0.1×135=13.5m/s²

α4=atCB/CB=13.5÷0.084=160.7rad/s²

（2）画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线；

3.

在颚板挤压石料过程中，假设挤压压强由零到最大线性增加，并设石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上，对机构进行动态静力分析，分析曲柄所需的驱动力矩；（注：

不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力）；

（1）颚板挤压石料过程中，挤压压强由零到最大线性增加，并且石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面桑，当曲柄转动到连杆2延长线上时，颚板受到的挤压压强最大，以此处为曲柄绕图中转动的七点。

设曲柄转过的角度为θ，颚板受到的挤压压力为F，挤压压强为P，颚板有效工作面面积s，设曲柄转过的角度为θ与颚板挤压压强P的关系为P=yθ＋x，当θ=0°时，P=0MPa，所以x=0，θ=180°时，P=200MPa，y=1.11，所以P=1.11θ。

当θ=360°时，P=0MPa，当θ=180°时，P=200MPa。

所以x=400，y=-1.11，P=-1.11θ+400因此该关系有两个方程，即

P=1.11θ（0°≤θ≤180°）

P=-1.11θ+400（180°≤θ≤360°）

曲柄转过的角度为θ与颚板挤压压强P的关系图另附在图纸上。

所以颚板挤压压力F=P×S=200×200mm²×200MPs=8KN，此时θ=30°，P=33.3MPa。

（2）对机构进行静力分析

由于不考虑各处摩擦、构件重力个惯性力，所以只需对机构进行静力分析。

按静定条件讲机构取分离体，首先取构件5为研究对象，它受到固定铰链给它的反作用力FRn65，FRn65，构件4给它的反作用力FRn45，FRn45，和石料对它的挤压力F，因为石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上，所以挤压力F取在颚板有效工作面中点初，并且垂直颚板，受力分析见图纸。

分别对C点和F点去矩：

M（c）=0F×0.1=FRn65×0.24FRn65=

KN

M（c）=0F×0.14=FRn45×0.24FRn45=

KN

CB杆件为二力杆件，受力见图纸，受到杆件5和杆件2的反作用力，在C点处已知各分力和合力的方向和一个分力的大小，用力多边形解出其他力。

选取力比例尺，根据已知条件画出力多边形，见图纸。

由力多边形得

F×54×

=FRn65×198+

+

×76×

FRn45=2.9×

KN

FRn65=2.9×

KN

FRn54=

=5.5×

再分别对二力杆DE受力，OA杆受力，受力见图析。

在杆2上，受到FR12，FR32，FR42，已知各力的方向和FR54和FR42，对杆2进行力多边形分析，见图纸。

：

FR42=FR24=5.5×

KN

5.5×

KN×64×

=

×228×

得

=1.5×

KN

曲柄所需的驱动力矩为

M=1.5×

×18×

KN*M=27.8KN*M

5、设计感言

在为期两个星期的时间里，我翻阅了《机械设计》、《机械设计课程设计》等书，反复计算，设计方案，绘制草图，当然，在这期间还是得到周围同学的细心提点与耐心指导。

一个人在两个星期内完成这次设计不可谓不艰辛，然而，我却从这两个星期内学到了许多大一、大二都没来得及好好学的关键内容，而且在实践中运用，更是令我印象深刻，深切体会到机械这门课程并非以前所想象的那样纸上谈兵。

所有理论、公式都是为实践操作而诞生的。

庆幸自己终于认真独立地做了一次全面的机械设计，真的，从中学到了很多很容易被忽视的问题、知识点，甚至还培养了自己的耐心细心用心的性格。

一页页复习课本，一次次计算数据，一遍遍修改草图，一遍遍打印装配图，这些都是我从来未曾独立做过的。

确定破碎机传动方案迫使我复习理论力学，选择联轴器又费了番功夫，我想，这对于毕业设计肯定有莫大的帮着。

6、参考文献：

[1].机械设计第八版。

西北工业大学机械原理及机械零件教研室编

[2].机械原理第七版。

西北工业大学机械原理及机械零件教研室编著

[3].理论力学第七版。

哈尔滨工业大学理论力学教研室编

[4].材料力学第五版。

刘鸿文主编

[5].机械设计手册。

成大先主编

[6].颚式破碎机。

廖汉元等编著

[7].破碎与筛分机械手册。

唐敬麟主编

指导老师签字：