機(jī)械課程設(shè)計---沖壓式蜂窩煤成型機(jī)

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　題 目： 沖壓式蜂窩煤成型機(jī) </p><p>　　指導(dǎo)老師： </p><p><b>　　學(xué)生姓名： </b><

2、;/p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　所屬院系： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械工程及其自動化 </p><p>　　班 級 </p><p>　　完成日期： 2010年7月12日 </p>

3、<p><b>　　機(jī)械工程學(xué)院</b></p><p><b>　　2010年7月</b></p><p>　　《機(jī)械原理課程設(shè)計》任務(wù)書</p><p>　　班級: 機(jī)械083 姓名: </p><p>　　課程設(shè)計題目

4、: 沖壓式蜂窩煤成型機(jī) </p><p><b>　　課程設(shè)計完成內(nèi)容:</b></p><p>　　發(fā)題日期: 2010 年 7 月 1 日</p><p>　　完成日期: 2010 年 7 月 12 日</p><p>　　

5、指導(dǎo)教師: </p><p>　　教研室主任 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計任務(wù)1</p><p><b>　　1、設(shè)計題目1</b></p><p><b>　　2、設(shè)計要求1

6、</b></p><p>　　第二章 工藝動作分解和工作原理2</p><p>　　第三章 機(jī)械運(yùn)動方案的設(shè)計及分析決策............................................ 3</p><p>　　1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型3</p><p>　　2、主傳動運(yùn)動方案分析及選擇3</p>

7、<p>　　3、掃屑機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案分析6</p><p>　　第四章 機(jī)構(gòu)尺度綜合8</p><p>　　1、主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸設(shè)計8</p><p>　　2、掃煤機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸設(shè)計8</p><p>　　3、齒輪傳動計算9</p><p>　　4、槽輪機(jī)構(gòu)計算9</p><

8、p>　　5、凸輪基本尺寸的確定10</p><p>　　6、作凸輪輪廓曲線10</p><p>　　第五章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動線圖設(shè)計與分析12</p><p>　　第六章 機(jī)器運(yùn)動簡圖13</p><p>　　設(shè)計小結(jié)............................................................

9、.......... 14</p><p>　　參考書目...................................................................... 15</p><p><b>　　第一章 設(shè)計任務(wù)</b></p><p><b>　　1、設(shè)計題目</b></p>

10、;<p>　　沖壓式蜂窩煤成型機(jī)是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤（通常又稱煤餅，在圓柱形餅狀煤中沖出若干通孔）生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備，它將煤粉加入轉(zhuǎn)盤上的模筒內(nèi)，經(jīng)沖頭沖壓成蜂窩煤。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)蜂窩煤沖壓成型，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)必須完成以下幾個動作： </p><p><b>　　煤粉加料； </b></p><p>　　沖頭將蜂

11、窩煤壓制成型； </p><p>　　清除沖頭和出煤盤的積屑的掃屑運(yùn)動；　 </p><p>　　將在模筒內(nèi)的沖壓后的蜂窩煤脫模； </p><p>　　將沖壓成型的蜂窩煤輸送裝箱。</p><p><b>　　2、設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1、基本參數(shù)</b&

12、gt;</p><p>　　表1-1 基本參數(shù)</p><p>　　2、驅(qū)動動機(jī)： Y180L—8、功率N=111kW、轉(zhuǎn)速n=710r/min；</p><p>　　3、為了改善蜂窩煤沖壓成型的質(zhì)量，希望在沖壓后有一短暫的保壓時間；</p><p>　　4、由于沖頭要產(chǎn)生較大壓力，希望沖壓機(jī)構(gòu)具有增大有效力作用，減小原動機(jī)的功率。<

13、/p><p>　　5、機(jī)械運(yùn)動方案應(yīng)力求簡單</p><p>　　第二章 工藝動作分解和工作原理</p><p>　　根據(jù)上述分析，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)要求完成的工藝動作有以下六個動作：</p><p>　　1）加料：這一動作可利用煤粉的重力打開料斗自動加料；</p><p>　　2）沖壓成型：要求沖頭上下往復(fù)運(yùn)動，在沖頭

14、行程的二分之一進(jìn)行沖壓成型；</p><p>　　3）脫模：要求脫模盤上下往復(fù)移動，將已沖壓成型的煤餅壓下去而脫離模筒。一般可以將它與沖頭固結(jié)在上下往復(fù)移動的滑梁上；</p><p>　　4）掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動過程中用掃屑刷將煤粉掃除；</p><p>　　5）模筒轉(zhuǎn)模間歇運(yùn)動：以完成沖壓、脫模和加料三個工位的轉(zhuǎn)換；</p><p&

15、gt;　　6）輸送：將成型的煤餅脫模后落在輸送帶上送出成品，以便裝箱待用。</p><p>　　以上六個動作，加料和輸送的動作比較簡單，暫時不予考慮，脫模和沖壓可以用一個機(jī)構(gòu)完成。因此，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動方案設(shè)計重點(diǎn)考慮沖壓和脫模機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)和模筒轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)這三個機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計問題。</p><p>　　如圖1所示位沖頭3、脫模盤5、掃屑刷4、模筒轉(zhuǎn)盤1的相互位置情況。實(shí)際上

16、沖頭與脫模盤都與上下移動的滑梁2連成一體，當(dāng)滑梁下沖時沖頭將煤粉壓成蜂窩煤，脫模盤將已壓成的蜂窩煤脫模。在滑梁上升過程中掃屑刷將刷除沖頭和脫模盤上粘附的煤粉。模筒轉(zhuǎn)盤上均布了模筒，轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動使加料后的模筒進(jìn)入加壓位置、成型后的模筒進(jìn)入脫模位置、空的模筒進(jìn)入加料位置；</p><p>　　第三章 機(jī)械運(yùn)動方案的設(shè)計及分析決策</p><p><b>　　1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型<

17、;/b></p><p>　　根據(jù)沖頭和脫模盤、模筒轉(zhuǎn)盤、掃屑刷這三個執(zhí)行構(gòu)件動作要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以選擇表1的常用機(jī)構(gòu)，這一表格又稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣。</p><p>　　表3-1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣</p><p>　　2、主傳動運(yùn)動方案分析及選擇</p><p>　　執(zhí)行構(gòu)件作往復(fù)直線運(yùn)動，所以主傳動鏈中，需要兩

18、級減速，運(yùn)動分支和將連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為往復(fù)直線運(yùn)動的功能，即可畫出主運(yùn)動鏈的功能框圖1-3。</p><p>　　然后再根據(jù)其他執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式和運(yùn)動參數(shù)的大小。確定所需的功能元，畫出輔助傳動鏈的功能框圖3-1</p><p>　　圖3-1傳動鏈的功能框</p><p>　　這樣取出功能框圖中幾種主要功能元，然后選擇功能載體，即可得到表2所示：</p>

19、<p>　　表3-2 型煤及形態(tài)學(xué)矩陣</p><p>　　綜合以上分析，結(jié)合主要的運(yùn)動類型，我們制定了兩種方案，下面就讓我們對兩種方案作一詳細(xì)的分析：</p><p>　　方案I：主傳動采用帶傳動和鏈傳動，主題機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)采用槽輪機(jī)構(gòu)，傳送裝置采用傳送帶。裝配簡圖如圖3-2所示，列出了機(jī)構(gòu)主要構(gòu)件。</p><p>　　圖3-

20、2 方案Ⅰ</p><p>　　方案Ⅱ：主傳動采用兩級齒輪機(jī)構(gòu)減速，主體機(jī)構(gòu)雖然可以采用其它機(jī)構(gòu)，但在動力傳動中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)較其他機(jī)構(gòu)簡單、合理，所以本方案主體機(jī)構(gòu)仍采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，輔助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)，其他同方案I，各機(jī)構(gòu)的裝配簡圖如圖3-3。</p><p>　　方案Ⅰ、方案Ⅱ的分析比較</p><p>　　這兩種方案區(qū)別在于主傳動機(jī)構(gòu)和輔助轉(zhuǎn)位

21、機(jī)構(gòu)不同。由《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)》（張永安主編、高等教育出版社出版）的第二章的表1、表2可知，方案I帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，具有過載保護(hù)作用.鏈傳動傳遞功率較大，但是它們的外廓尺寸大，在振動沖擊載荷作用下，鏈傳動壽命較短。槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較簡單，工作可靠，嚙入嚙出比較平穩(wěn)，有柔性沖擊，但槽輪在工作盤上不大好布置，所以空間較大。</p><p>　　方案Ⅱ采用齒輪傳動，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長，效率高，可采用標(biāo)準(zhǔn)減速器、

22、大齒輪即為曲柄，便于平衡，且可起飛輪作用，但制造成本較高。不完全齒輪機(jī)構(gòu)嚙入嚙出時沖擊較大，設(shè)計計算較復(fù)雜，但動停比不受結(jié)構(gòu)限制，尺寸較緊湊，便于布置。根據(jù)以上簡單分析，初步?jīng)Q定采用方案Ⅱ作為機(jī)器的運(yùn)動方案。</p><p>　　3、掃屑機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案分析</p><p>　　方案Ⅰ：沖壓機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為不完全齒輪機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)為附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。</p>&

23、lt;p>　　方案Ⅱ：沖壓機(jī)構(gòu)為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)為固定凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖3（a）表示附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。利用滑梁的上下移動使搖桿AB上的掃屑刷掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。圖3（b）表示固定移動凸輪利用滑梁上下移動使帶有掃屑刷的移動從動件頂出而掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。</p><p>　　兩個方案我們可以用模糊綜合評價方法來

24、進(jìn)行評估優(yōu)選，最后定方案Ⅱ?yàn)闆_壓式蜂窩煤成型機(jī)的掃屑機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方案。</p><p>　　第四章 機(jī)構(gòu)尺度綜合</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)具體的移動要求，必須對帶傳動、齒輪傳動、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)（沖壓機(jī)構(gòu)）、槽輪機(jī)構(gòu)（模筒轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)）和掃屑凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)計算，必要時還要進(jìn)行動力學(xué)計算。</p><p>　　1、主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸設(shè)計</p>&

25、lt;p>　　由于滑塊沒有行程速比系數(shù)要求，為使機(jī)構(gòu)受力較好，采用對心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為主體機(jī)構(gòu)，則曲柄長度：</p><p>　　為了使機(jī)構(gòu)力學(xué)性能較好，使滑塊運(yùn)動速度波動</p><p>　　較小，又考慮到機(jī)器的整體高度，一般</p><p><b>　　?。?lt;/b></p><p><b>　　則兩

26、桿長度：</b></p><p>　　考慮到機(jī)器的整體高度，取，</p><p>　　如圖1-9所示為傳動角最小時的機(jī)構(gòu)位置簡</p><p>　　圖，由此校核最小傳動角，所以：</p><p><b>　　滿足傳力性能要求。</b></p><p>　　2、掃煤機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸設(shè)計&l

27、t;/p><p>　　為了清掃壓頭和推桿下面的煤屑，在此設(shè)計一掃煤機(jī)構(gòu)，使壓頭離開工作臺時，掃煤桿在壓頭下面往復(fù)掃過，又不能與其它構(gòu)件相碰撞。掃煤桿的長度要保證能在壓頭下面掃過，由總體高度來考慮，固定凸輪采用斜面形狀，其上下方向的長度應(yīng)大于滑梁的行程s，其左右方向的高度應(yīng)能使掃屑刷滿足掃除粉煤的活動范圍。</p><p>　　用作圖法對此機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，如圖1-10：應(yīng)該滿足關(guān)系式：</p

28、><p>　　凸輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)該與主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動周期相配合，由主體機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動比，原動機(jī)的轉(zhuǎn)速為1440r/min，可計算出：</p><p><b>　　3、齒輪傳動計算</b></p><p>　　取Z1=22，Z2＝i×22＝5×22＝110。按鋼制齒輪計算，取模數(shù)m=5mm.。則</p><p>　　d

29、1＝Z1m＝110 mm.</p><p>　　d2＝Z2m＝550 mm.</p><p><b>　　4、槽輪機(jī)構(gòu)計算</b></p><p>　　1）槽數(shù) 按工位要求選定為6。</p><p>　　2）中心距 按結(jié)構(gòu)情況確定。</p><p>　　3）圓銷半徑 按結(jié)構(gòu)情況確

30、定。</p><p>　　4）槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角 </p><p><b>　　5）槽間角 </b></p><p>　　6）主動件圓銷中心半徑 </p><p>　　7）與的比值 </p><p>　　8）槽輪外圓半徑 </p><p&g

31、t;　　9）槽輪槽深 </p><p><b>　　取。</b></p><p>　　10）運(yùn)動系數(shù) （）</p><p>　　5、凸輪基本尺寸的確定</p><p>　　圖4-3 凸輪機(jī)構(gòu)</p><p>　　如圖4-3所示，由于掃屑刷要在沖頭開始回程之后到行程之前完成掃屑

32、動作，所以取凸輪的遠(yuǎn)休止角為，安裝時確保凸輪開始轉(zhuǎn)動時從動件滾子在它的轉(zhuǎn)動中心最遠(yuǎn)位置。取=,=,=.由于沖頭寬100mm，故取凸輪的行程h=105mm。又因?yàn)橥瞥讨眲蛹脑S用壓力[α]=，取α=,查文獻(xiàn)得=0.6，得=175mm.滾子半徑=（0.1～0.15），取=26 mm</p><p><b>　　6、作凸輪輪廓曲線</b></p><p>　　凸輪輪廓曲線如

33、圖4-4</p><p>　　圖4-4 凸輪的輪廓曲線 </p><p>　　第五章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動線圖設(shè)計與分析</p><p>　　如圖所示為型煤機(jī)主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖，由封閉矢量圖可得適量方程為：</p><p><b>　　(0.1)</b></p><p><b>　　寫出復(fù)數(shù)形式

34、為</b></p><p><b>　　(0.2)</b></p><p><b>　　展開后得</b></p><p><b>　　(0.3)</b></p><p><b>　　求得：</b></p><p&g

35、t;<b>　　(0.4)</b></p><p>　　將式子（2.2）對時間求導(dǎo)，求得：</p><p><b>　　(0.5)</b></p><p>　　將式子（2.4）對時間求導(dǎo)，求得：</p><p>　　由以上式子可求出各個位置的速度、加速度及o的位移的值，根據(jù)各個點(diǎn)的速度、加速度

36、、位移的值，通過描點(diǎn)法即可作出滑塊的速度、加速度、位移的線圖，如圖5-1所示。</p><p>　　第六章 機(jī)器運(yùn)動簡圖</p><p>　　根據(jù)以上設(shè)計分析及有關(guān)的數(shù)值計算，得到圖6-1所示的機(jī)器簡圖：由于傳送裝置位于視野之外，在此并未畫出其簡圖，僅僅作出了沖壓式蜂窩煤的主體機(jī)構(gòu)簡圖。</p><p>　　圖6-1 主體機(jī)構(gòu)簡圖</p><p

37、><b>　　設(shè)計小結(jié)</b></p><p>　　通過近兩星期的機(jī)械課程設(shè)計，我們感觸良多，這次課程設(shè)計讓我看到了自己的不足之處，也讓我體會到了課程設(shè)計的樂趣和意義。</p><p>　　理論聯(lián)系實(shí)際這一重要思想，在這里體現(xiàn)得淋漓盡致。我們現(xiàn)在最缺乏的就是實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，而理論聯(lián)系實(shí)踐并不像我們想象的那么簡單，他需要堅實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)。堅實(shí)的理論基礎(chǔ)決

38、定了我必須堅持學(xué)習(xí)新的知識新的理論，完善了自己的知識結(jié)構(gòu)，才能在以后的實(shí)際中輕松面對，才能設(shè)計出更好的更有益于人們生活與工作的機(jī)械，才能跟上時代的步伐，不被淘汰。</p><p>　　嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)心是做機(jī)械設(shè)計的必要態(tài)度，要想做好一件事，就必須一絲不茍、態(tài)度認(rèn)真。俗話說：“失之毫厘，謬之千里?！痹跈C(jī)械設(shè)計上尤其應(yīng)該注意。在以后的工作中，你的很小的一個疏忽將會造成一個公司很大的損失，甚至給用戶帶去生命危險，而自己也會為

39、自己的不負(fù)責(zé)任行為付出代價。</p><p>　　當(dāng)然要順利的完成一項(xiàng)設(shè)計，團(tuán)隊合作是必不可少的，大家相互交流意見，分工合作，取長補(bǔ)短，共同努力。</p><p>　　在這次課程設(shè)計中，困難不可避免，但我們團(tuán)結(jié)合作，永不言棄，始終相信辦法總比困難多。困難是我們前進(jìn)的動力，不經(jīng)歷風(fēng)雨，怎能見彩虹。困難并不可怕，只要我們擁有解決困難的信心，一切困難都會被我們踩在腳下。</p>&

40、lt;p>　　學(xué)無止境，我們決不能僅僅滿足現(xiàn)有的成績，人生就像爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著我們?nèi)ヅ实?、去征服。挫折是一份財富，?jīng)歷是一份擁有。</p><p>　　本次課程設(shè)計已接近尾聲，大家半個多月的努力終于見分曉了。回首這十多天，我們設(shè)計組成員都十分努力，大家都擠出時間來忙設(shè)計。一個又一個忙碌而充實(shí)的晚上，我們共同在電腦前討論，計算，思考……直到深夜。大家都很累，但眼看著擺在我們面前的疑難問

41、題一個一個地被解決，大家累的充實(shí)，累的高興。</p><p>　　想當(dāng)初剛拿到課題時，我們覺得比較簡單，前幾天沒抓緊設(shè)計而只簡單地列了個基本方案，直到開始著手設(shè)計和計算時，才發(fā)現(xiàn)原來設(shè)計中有如此多的問題，特別是有很多細(xì)節(jié)問題亟待解決。</p><p>　　半個月設(shè)計下來，我們知道了課程設(shè)計的意義：并不只是機(jī)械原理的一個作業(yè)，而是要在這次課程設(shè)計中，初步接觸機(jī)械設(shè)計，在設(shè)計能完成簡單要求的機(jī)

42、械中培養(yǎng)對新的機(jī)械運(yùn)動方案構(gòu)思和設(shè)計的能力，對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)種各機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計能力的培養(yǎng)。并且逐步樹立工程設(shè)計的觀點(diǎn)，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新設(shè)計能力和實(shí)用機(jī)構(gòu)設(shè)計能力。</p><p><b>　　參考書目</b></p><p>　　[1] 穆塔里夫 .機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[M].新疆大學(xué).</p><p>　　[2] 付則紹 . 機(jī)械原理[M].2

43、版. 北京：石油工業(yè)出版社，1998.</p><p>　　[3] 孫桓,陳作模.機(jī)械原理[M].6版. 北京：高等教育出版社，1996.</p><p>　　[4] 湯可楨，程光溫.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)[M].4版. 北京：高等教育出版社，2002.</p><p>　　[5] 鄭文緯,吳克堅.機(jī)械原理[M] .7版. 北京：高等教育出版社，1997.</p

44、><p>　　[6] 羅恭添. 機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書[M]. 北京：高等教育出版社，1986.</p><p>　　[7] 李方偉,孫懷安,李團(tuán)結(jié).機(jī)械原理輔導(dǎo)[M]. 西安：西安電子科技.大學(xué)出版社，2001.</p><p>　　[8] 彭國勛,肖正揚(yáng).自動機(jī)械的凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.</p><p>