学位论文铰链式颚式破碎机.docx

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学位论文铰链式颚式破碎机

机械原理课程设计

设计说明书

题目铰链式颚式破碎机

二级学院机械工程学院

专业机械设计制造及其自动化

目录

一前言........................................2

二设计题目....................................3

三已知条件及设计要求..........................4

3.1已知条件...............................4

3.2设计要求...............................4

四设计数据....................................5

五机构是结构分析..............................6

六铰链式颚式破碎机连杆机构的运动分析..........7

6.1连杆机构的速度分析......................7

6.2连杆机构是加速度分析....................9

七连杆机构的动态静力分析.....................10

八飞轮设计...................................12

九结论与总结.................................14

前言

复摆式鄂式破碎机具有以下优点：

质量较轻，构件较少，结构更紧凑，破碎腔内充满程度较好，所装物料块受到均匀破碎，加以动鄂下端强制性推出成品卸料，故生产率较高，比同规格的简摆鄂式破碎机的生产率高出20-30%；物料块在动鄂下部有较大的上下翻滚运动，容易呈立方体的形状卸出，减少了像简式产品中那样的片状成分，产品质量较好。

鄂式破碎机根据破碎物料大小的不同，可分为粗式破碎机和细式破碎机。

在设计颚式破碎机之前，我们查阅了许多相关资料，画出了其结构示意图，计算了与设计有关的各种参数。

设计所采用的材料是有机塑料板，将破碎机内部的结构细致地反映了出来，我们所设计的复摆式颚式破碎机能真实地反映出它的工作情况，设计好了的破碎机运动顺畅、平稳。

铰链式颚式破碎机

2、设计题目

颚式破碎机是一种用来破碎矿石的机械，如图（1-1）所示，机器经带传动（图中未画出）使曲柄2顺时针方向回转，然后通过构件3，4，5

使动颚板6作往复摆动,当动颚板6向左摆向固定于机架1上的定板7时，矿石即被轧碎；当动颚板6向右摆离定颚板7时，被轧碎的矿石即下落。

由于机器在工作过程中载荷变化很大，将影响曲柄和电机的匀速转动,为了减小主轴速度的波动和电动机的容量，在曲轴

O2的两端各装一个大小和重量完全相同的飞轮，其中一个兼作皮带轮用。

附图1-1铰链式颚式破碎机机构简图

三.已知条件及设计要求

3.1已知条件

1.各机构尺寸及质心位置构件2的质心在O2，其余构件的质心位于构件的中心），曲柄转速为n2。

2.各构件重力G及对质心轴的转动惯量Js;工作阻力Fr曲线如图

2-1所示，Fr的作用点为D，方向垂直于O6C；运动分析中所得结果。

3.机器运转的速度不均匀系数δ，由动态静力分析所得的平衡力矩

Mb以及驱动力矩Mb为常数。

3.2设计要求

1.作机构运动简图，画出机构的运动曲线图,算出各点在12个位置的速度位移,加速度。

列出表格。

2.确定机构一个位置的各运动副反作用力及需加在曲柄上的平衡力矩Mb。

3.确定安装在轴O2上的飞轮的转动惯量JF。

四．设计数据

五.机构的结构分析

如附图1-7所示，建立直角坐标系。

机构中活动构件为2、3、4、5、6，即活动构件数n=5。

A、B、C、O2、O4、O6处运动副为低副（7个转动副，其中B处为复合铰链），共7个，即Pl=7。

则机构的自由度为：

F=3n-2Pl=3Χ5-2Χ7=1。

拆分基本杆组：

（1）标出原动件2，其转角为φ1,，转速为n2，如附图4-1（a）所示；

（2）拆出Ⅱ级杆组3—4，为RRR杆组，如附图4-1（b）所示；

（3）拆出Ⅱ级杆组5—1，为RRR杆组，如附图4-1（c）所示。

由

此可知，该机构是由机架1、原动件2和2个Ⅱ级杆组组成，故该机构是Ⅱ级机构。

附图4-1铰链式颚式破碎机机构结构分析

（a）原动件；（b）RRR杆组；（c）RRR杆组

六．铰链式颚式破碎机连杆机构的运动分析

曲柄在1位置时，构件2水平时，以A为圆心，以1250mm为半径画圆，以O4为圆心，以1000mm为半径画圆，交于B点。

以B为圆心1150mm为半径画圆，再以O6为圆心，以1960mm为半径画圆，在圆O6和圆B的交点为C。

据此一位置各构件位置确定。

6.1.杆机构速度分析

（1）位置1

ω2=n/30=3.14X170/30=17.8rad/s

VB=VA+VBA

XAO2·ω2X

⊥O4B⊥AO2⊥AB

VA=AO2·ω2=0.1X17.8=1.78m/s

根据速度多边形,按比例尺μ=0.05（m/S）/mm,在图2中量取VB和VBA的长度数值:

则VB=36.22Xμ=1.81m/s

VBA=8.99Xμ=0.45m/s

VC=VB+VCB

X√X

⊥O6C√⊥BC

根据速度多边形,按比例尺μ=0.05（m/S）/mm,在图3中量取VC和VCB的长度数值:

VC=13.35×μ=0.67m/s

VCB=34.26×μ=1.71m/s

6.2加速度分析

ω2=17.8rad/s

aB=anB04+atB04=aA4+anBA+atAB

√X√√X

//BO4⊥BO4//AO2//BA⊥AB

aA=AO2×ω22=31.7m/s2

anBA=VBA*VBA/BA=0.33m/s2

anB04=VB*VB/BO4=3.28m/s2

根据加速度多边形图按比例尺μ=0.1（m/s2）/mm量取atB04atAB和aB值的大小：

atB04=be×μ=2.32m/s2

atAB=ba′×μ=27.98m/s2

aB′=pb×μ=28.00m/s2

aC′=an06C′+at06C′=aB′+atCB′+anCB

√X√X√

//O6C⊥O6C√⊥CB//CB

根据加速度多边形按图3按比例尺μ=0.1（m/s2）/mm量取aC′、at06C和atCB数值：

aC=pe×μ=6.47m/s2

at06C=pc×μ=6.46m/s2

atCB=bc×μ=1.43m/s2

七.连杆机构的动态静力分析

对各受力杆件列力平衡方程和力矩平衡方程

杆6Fry+F56X-F16x=m6a6x

F16y-Fry-F56y+G6=m6a6y

对O6取矩F56xl6x+1/2G6l6x+F56yl6y+1/2Frxl6y=Jε6

6的方程

Fi6=1/2ao6c*m6=2968.7N

Mi6=ao6ct/Lo6c*Js6=165.26N.M

Fr16x+Fr*cos（4.96）+Fr56x-Fi6*cos（2.95）=0

Fr16y-Frsin（4.96）+Fi6*sin（2.95）+Fr56y-G6=0

Fr*Lcd+1/2Lo6c*G6*sin（4.96）+Fr56x*Lo6c*cos（4.96）-Mi6-Fr56y*Lo6c*sin（4.96）=0

杆5F45x-F65x=m5a5x

F65y-F45y+G5=m5a5y

对B点取矩F65xl5y+1/2G5l5x-F65yl5x=Jε5

5的方程

Fi5=as5*m5=660.9NMi5=acbt/Lcb*Js5=50.6NM

Fr45x-Fr56x-Fi5*cos（1.1）=0

Fr45y-Fr56y+Fi5sin（1.1）-G5=0

1/2Fi5*Lbc*sin（-7.26）-Mi5-Fr56y*Lbc*cos（7.260）-Fr56x*Lbc*sin（7.26）-1/2G5*Lbc*cos（7.29）=0

杆4F14x-F43x=m4a4x

F14y-F43y+G4=m4a4y

对B取矩F14xl4x-1/2G4l4x-F14yl4y=Jε4

4的方程

Fi4=as4*m4=424.9NMi4=ao4bt/Lo4b*Js4=20.87NM

Fr14x—Fr45x—Fr43x—Fi4*cos（20.9）=0

Fr14y—Fr45y—Fr43y+Fi4*sin（20.9）—G4=0

1/2Fi4*Lo4b*sin（35.26）+（Fr45x+Fr43x）*Lo4b*sin（14.36）

+Mi4-（Fr45y+Fr43y+1/2G4）*Lo4b*cos（14.36）=0

杆3-F23x-F43x=m3a3x

F23y-F43y+G3=m3a3y

对B取矩F23xl3x+1/2G3l3x-F23yl3y=Jε3

3的方程

Fi3=as3*m3=709.26NMi3=aabt/Lab*Js3=570.87NM

Fr23x+Fr43x—Fi3*cos（5.11）=0

Fr23y+Fr43y—G3+Fi3*sin（5.11）=0

1/2Fi3Lab*cos（）+1/2G3*Lab*sin（3.27）-Mi3-Fr43y*Lab*sin（3.27）-Fr43x*Lab*cos（3.27）=0

2的方程

Fr12x-Fr23x=0

Fr12y-Fr23y-G2=0

当曲柄处于180。

的时候

，，，，，，，，，

所以通过列矩阵求解

F12y=21230.3NF12x=1578.42NF32x=-4684NF32y=17812NF43x=6451NF43y=12970NF14x=-26061NF14y=-5790N

F45x=-32915NF45y=5332NF56x=-33575NF56y=3332NF16x=-5335NF16y=20434N

8．飞轮设计

由于图解法采用计算机绘图（Solidworks），所以误差较小。

与解析法求得相接近。

用Excel绘制力矩图，求功计算最大盈亏功。

C点的角速度与角加速度和曲柄的转动角度的关系数据表:

0

-15

-30

-45

-60

-75

-90

-105

-120

-135

534.3

1038.1

1434.5

1547.8

1271.0

644.2

-144.6

-883.8

-1407.8

-1626。

3.

-150

-165

-180

-195

-210

-225

-240

-255

-270

-285

-1559.2

-1292.9

-931.2

-565.2

-261.0

-57.6

32.2

24.0

-39.8

-205.3

-300

-315

-330

-345

-360

250

260

270

280

290

-338.7

-361.5

-227.6

80.8

534.3

-956.9