4机械原理课程设计说明书煤炭成型机.docx
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4机械原理课程设计说明书煤炭成型机
机械原理课程设计
设计说明书
设计题目：
冲压式蜂窝煤成型机
机电与车辆工程学院102班
设计者：
指导老师：
陈丰老师
2011-2012学年度第二学期
目录
1.设计题目………………………………………………2
1.1设计目的………………………………………………2
1.2设计简介………………………………………………2
1.3设计条件及设计要求…………………………………3
2.运动方案设计………………………………………4
2.1机械预期的功能要求…………………………………4
2.2功能原理设计…………………………………………4
2.3运动规律设计…………………………………………6
2.3.1运动动作分解……………………………………………３
2.3.2运动方案选择……………………………………………５
2.3.3执行系统运动循环图……………………………………6
3.机构系统的尺寸设计……………………………８
3.1传动机构的尺寸设计
3.2主体机构的运动尺寸设计
3.3各要素曲线图
4.小组总结……………………………………………15
5.参考资料……………………………………………17
1.设计题目
冲压式蜂窝煤成型机
１.１设计目的
本设计是为了提供一种结构简单紧凑、制造成本低、生产效率高、使用寿命长、操作简单和易损件少的一种新型的蜂窝煤成型机。
同时提高综合运用本专业所学课程的理论、生产实际知识的能力，掌握产品开发设计的方法和步骤，提高查阅设计手册和资料的能力，熟悉机械产品的设计标准和规范。
１.２设计简介
我们设计的冲压式蜂窝煤成型机。
冲压式蜂窝煤成型机是将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。
其示意图如右图所示
冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤，脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。
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加压位置、成型后的模筒进入脱模位置、空的模筒进入加料位置。
工作示意图
1.3设计条件及要求
首先确定蜂窝煤成型机原理及所涉及的有关数据，制定多套设计方案。
再查阅相关资料，通过精确的计算，对设计题目进行创新设计，最后在多方面的考虑下确定一套方案并完成整套课程设计说明书。
并查阅相关资料得到煤炭成型机以下要求参数：
表1基本技术参数表
项目
单位
指标
LFM140
LMF160
生产能力
快/min
40～42
37～39
配用功率
KW
Y132S～4～5
Y132M～4～7.5
高速轴转速
n/min
226
205
低速轴转速
n/min
42
38
滑梁行程
Mm
280
310
配用V型带
根
V型带B性型2800×3
V型带B型2800×3
成型压力
Kg8/m㎡
≈3500
≈3500
表2基本技术参数
项目
参数
LFM140型
140mm以下各种圆形蜂窝煤
LFM160型
160mm以下各种蜂窝煤100×100方煤
蜂窝孔数
19孔、16孔、12孔、9或梅花型等
蜂窝煤厚度
70～80±2mm
蜂窝煤静压力
≈65～90Kg
２.运动方案设计
2.1机械的预期功能要求
设计的机械在发动机转速1440r/min的正常状况下要能正常生产出成型的符合要求的蜂窝煤（煤尺寸：
d*h=100*75）。
每分钟能生产72个。
且机构简单实用，寿命长，制造成本低，易布置，效率高。
2.2功能原理设计
利用带冲针6的冲头4往复运动，将位于工作盘2模孔中的混合料压实成型。
冲针6刚性固结于冲头，用以穿孔。
压板8以实。
为了提高生产率，将机器作弹簧7与滑块1相连，通过弹簧压缩时所产生的弹簧力将型煤压成多工位的，把上料、成型、卸煤等工序集中在一台机器上连续完成。
2.3运动规律设计
2.3.1运动动作分解
根据上述分析，冲压式蜂窝煤机成型机完成的工艺动作有以下五个动作：
（1）加料：
这一动作利用煤粉的重力自动加料；
（2）冲压成型：
冲头上下往复运动，在冲头行程的四分之三进行冲压成型；
（3）脱模：
在弹簧回复力的作用下使已冲压成型的煤饼脱离模筒。
（4）模筒转模间歇运动:
以完成冲压脱模和加料两个工位的转换；
（5）输送：
由输送带完成。
机器执行构件的运动如上图所示。
滑块1上装有冲孔压实压头4和卸煤推杆5，作往复直线运动;工作盘2上有五个模孔，经过上料、成型、卸料、做间歇回转运动；上料器作连续回转运动；将型煤运出的传送带做匀速直线运动。
为了满足预期的机械要求，取带动滑块齿轮的n1=72r/min。
考虑到料煤高度与型煤高度之比（压缩比）为2:
1，工作盘高H=2h=150mm。
为使工作盘转位速度不致太高，取压头在工作盘内和工作盘外的位移相等，即冲头的行程为H1=2H=300mm。
圆盘应与滑块协调配合，工作盘转位时，压头必须在工作盘外，所以其运动参数n2=n1=72r/min。
2.3.2运动方案选择
我们小组总共设计了三种方案，各方案简要分析如下。
方案一：
主传动采用两级齿轮机构减速，辅助转位机构采用槽轮机构，将连续转动转变为工作盘的间歇转动。
传送装置是在圆盘的下方用上传送带。
各机构的装配简图见我们的图纸。
方案二：
主传动采用皮带传动和链传动，主体机构仍采用曲柄滑块机构，辅助转位机构采用不完全齿轮机构。
传送装置同样用的是传送带.其各机构的配置和装配见我们的图纸。
方案三：
这个方案的设计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，在把成品推出的同时将工作循环的粉煤送到煤筒。
方案比较
我们前两种方案区别在于主传动机构和辅助转位机构不同。
方案一的优点：
采用齿轮传动，结构紧凑，寿命长，效率高，可采用标准减速器、大齿轮即为曲柄，便于平衡。
槽轮机构结构比较简单，工作可靠，啮入啮出比较平稳，有柔性冲击。
缺点：
制造成本较高。
方案二的优点：
带传动结构简单，传动平稳，具有过载保护作用.链传动传递功率较大。
缺点：
链传动寿命较短不完全齿轮机构啮入啮出时冲击较大，设计计算较复杂。
而对于方案三则与前面的方案有诸多的不同，对于方案三的优点：
机构运作简单，操作简单，成本较低。
缺点：
效率很低，可能打不到预期要求的效果，成品的品质不高。
根据以上的简要的分析，经过各方面综合考虑，最后决定选取方案为最终的设计方案进行设计。
3.机构系统的尺寸设计
3.1传动机构的运动尺寸设计：
主传动机构的总传动比:
i总=20
采用两级减速，分配为：
i总=i1*i2=4*5
图一
Z1取19
则Z2=i1*Z1=4*19=76
Z3取22，则Z4=i2*Z3=5*22=110
则于上图一所示：
Z1=19Z2=76Z3=22Z4=110
上料器的我转速n3为120r/min
i=n电/n3=1440/120=12=i1*i3
所以i3=3
取Z5=21Z6=i3*Z5=3*21=63
所以：
Z5=21Z6=63Z7=22Z8=110
由于冲头和工作盘的运动平面相互垂直，主体机构的主动件曲柄和辅助转位机构的主动件槽轮的轴线相互垂直，因此，配置了圆锥齿轮传动Z9、Z10如下图所示
由于主体机构与辅助机构应同步
所以取Z9=Z10=20
传送皮带需从工作台下通过。
皮带轮直径D等于200mm
运动的传送带速度要保证前一块煤运走后，后一块煤才能卸落在传送带上。
设煤块的间距为2d=0.2m
则传送带速度:
v=n1*0.2/60=0.24m/s
所以带轮转速：
n4=v*60/3.14/d=23r/mim
3.2主体机构的运动尺寸设计
由于滑块没有行程速比系数要求，为使机构受力较好，采用对心的曲柄滑块机构作为主体机构，则曲柄长度：
OA=r=H1/2=150mm
为了使机构力学性能较好，使滑块运动速度波动
较小，又考虑到机器的整体高度，一般
取l=800mm，
最小传动角：
rmin=cos-1r/l=79.3。
满足传力性能要求。
如图
如图rOA=150mmlAB=800mmn=72r/min
所以w=2πn/60=7.536rad/s
VA=w*rOA=7.536*0.15=1.1304m/s
aA=w2*rOA=7.5362*0.15=8.52m/s2
12
●设角AOB=45。
时，求滑杆B的速度与加速度如下
VB=VA+VBA
方向B→O⊥OA⊥AB
大小？
1.1304？
解得：
VB=0.878
VBA=0.816
W2=VBA/LAB=0.878/0.8=1.098
anBA=W22LBA=0.7024
aB=aA+anBA+arBA
方向B→0A
→0B→A
⊥CB
大小？
8.520.7024？
解得：
aB=6.08
所以此时解得VB=0.878aB=6.08
3.3各要素曲线图
最终测得其位移运动曲线为
↑
s
→θ
速度运动曲线为
↑v
→θ
加速度运动曲线
↑a
→θ
四、小组总结
这次的机械原理设计我们真的是感触良多，这次课程设计让我们看到了自己的不足之处，也让我们体会到了课程设计的乐趣和意义。
我们组分工明确，任务时间分配合理。
使得最终的任务完满的完成。
让我认识到团队合作的所发挥处的力量是巨大的。
经过这一个星期的努力和加班工作，我们小组的课程设计终于落下了帷幕。
在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次课程设计使我们明白了自己原来知识还比较欠缺，自己要学习的东西还太多。
以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。
通过这次课程设计，我们才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
在这次课程设计中也使我们懂得和团队合作的重要性，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法使我们能够更好的理解相关知识。
此外，我们还得出一个结论：
知识必须通过应用才能实现其价值！
有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我们认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在设计过程中，我们通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。
在整个设计中我们懂得了许多东西，也培养了我们独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我们充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我们终身受益。
五、参考文献
《机械原理》主编：
郑文纬、吴克坚、高等教育出版社
2011-2012学年度第二学期
5月20号
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