蜂窩煤成型機課程設(shè)計畢業(yè)設(shè)計111

1、1 前 言1.1 課題來源 山西日報一則名為山西建資源集約型農(nóng)村經(jīng)濟的訊息報道，該省是能源重化工基地，充足的能源有力支撐了整個國民經(jīng)濟的快速發(fā)展。但在能源生產(chǎn)和消費中也存在不少問題，特別在農(nóng)村更為突出。表現(xiàn)為煤炭生產(chǎn)、利用、消費方式落后，技術(shù)水平低，設(shè)備陳舊，資源浪費嚴重；富煤區(qū)生產(chǎn)、生活能耗高、浪費大，引發(fā)環(huán)境污染；缺煤山區(qū)過度開發(fā)利用薪柴，樹木、植被和生態(tài)環(huán)境破壞嚴重，加劇了水土流失；缺煤平川區(qū)過量消費農(nóng)作物秸稈，影響了秸稈還田，土壤有機質(zhì)下降；以煤、石油、天然氣等為原料生產(chǎn)的化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的不科學(xué)使用或過量使用，也間接浪費了大量能源。這種建立在能源大量消耗和浪費基礎(chǔ)之

2、上、以粗放經(jīng)營為特征的農(nóng)村經(jīng)濟，遠遠不能適應(yīng)新形勢發(fā)展的需要。因此，必須加強全社會特別是農(nóng)村的能源消費管理，搞好節(jié)能工作，提高能源利用率，建立資源集約型農(nóng)村經(jīng)濟。煤炭是該省城鎮(zhèn)、農(nóng)村工業(yè)生產(chǎn)和生活能源的主體，在民用能源消費中占80以上。長期以來，由于燃燒方式落后，至今許多城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村仍采用散燒原煤，熱能利用率低，能源浪費過多，而且造成環(huán)境污染，被稱為“煤老虎”。改變這種狀況的有效措施之一就是積極發(fā)展燃用型煤。實踐證明，在城鎮(zhèn)、農(nóng)村推廣蜂窩煤（通常又稱煤餅，在圓柱形餅狀煤中沖出若干通孔）、煤球，尤其是效益較高的上點火蜂窩煤，可使熱能利用率由原來的10左右提高到30至50，一氧化碳減少70至80，二

3、氧化硫減少40（加固硫劑），煙塵和三、四苯并芘（a）等有害物成分減少90，是節(jié)約能源、改善環(huán)境的有效措施之一。 中國有9億農(nóng)民，在農(nóng)村廣闊的天地和城鎮(zhèn)很多經(jīng)濟不太寬裕的人都在使用蜂窩煤，幾乎每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)都有蜂窩煤廠，有的鄉(xiāng)鎮(zhèn)還有幾個廠。究其原因是蜂窩煤造價低、生產(chǎn)容易、比散煤使用方便，因而多年暢銷不衰。但去年以來，煤炭價格高漲，蜂窩煤成本售價相應(yīng)提高，很多老百姓感到難以承受。如何降低蜂窩煤的成本，成為當(dāng)務(wù)之急。目前，轉(zhuǎn)讓高效節(jié)能蜂窩煤技術(shù)的人很多，魚目混珠，真?zhèn)坞y辯。技術(shù)費從幾百元到一萬元。也有很多人否定該技術(shù)，特別是一些技術(shù)不成熟的公司或個人，查了專利網(wǎng)上的信息或者買來一個配方，到處轉(zhuǎn)讓，擾亂市

4、場 ，使很多人上當(dāng)受騙。其實，節(jié)能蜂窩煤并不神秘。但是，沒有經(jīng)過長期實踐的人，是無法轉(zhuǎn)讓技術(shù)的。因為各地煤的發(fā)熱量、含硫 量、揮發(fā)分、結(jié)焦性、灰熔點、密度、耐火性等都不一樣，不長期實踐，用一個或者兩個配方很難有理想的效果。因此，盲目從配方上面降低蜂窩煤的成本難度很大；但是，對目前我國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備-蜂窩煤成型機的結(jié)構(gòu)分析中，我們找到了捷徑。1.2 目的意義本設(shè)計是為了解決現(xiàn)有蜂窩煤機存在的技術(shù)問題（壓緊后再沖孔），提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、制造成本低、生產(chǎn)效率高、使用壽命長、操作簡單和易損件少的一種新型的蜂窩煤成型機。同時提高綜合運用本專業(yè)所學(xué)課程的理論、生產(chǎn)實際知識的能力，掌握產(chǎn)

5、品開發(fā)設(shè)計的方法和步驟，提高查閱設(shè)計手冊和資料的能力，熟悉機械產(chǎn)品的設(shè)計標(biāo)準和規(guī)范。1.3 國內(nèi)現(xiàn)狀及水平目前，市場上的蜂窩煤成型機多采用上置式?jīng)_頭如圖1.1，見表1.1所示：蜂 窩 煤 機 械BFB140-II型BFB140-III型BFB220型FB160型圖1.1 市場上的蜂窩煤成型機表1.1 市場上的蜂窩煤成型機基本參數(shù)主 要 技 術(shù) 參 數(shù)BFB140-II III型BFB160-II型BFB220-II型FB160型FB140型圓成煤規(guī)格直經(jīng)×高任意選擇方 煤100×100×80120×120×80-90150×150&#

6、215;90100(80-100)方 煤產(chǎn) 量38-40塊/分40-45塊/分18-22塊/分50塊/分產(chǎn) 量滑梁行 程300-360mm電機功 率7.5kw7.5-10kw11kw7.5kw質(zhì) 量1500kg1800kg2500kg3600kg2200kg1800kg外 型 尺 寸1845×1250×19001930×1450×19001950×1500×20003200×1285×18601500×1200這種上置式?jīng)_頭煤成型機在實際操作過程中，將煤粉壓緊后再沖孔，從而造成機體笨重造價高、且能源消耗大

7、、易損件多,難以響應(yīng)建設(shè)節(jié)約型社會的號召。中國工業(yè)新聞（CHINA INDUSTRY NEWS）中的機械周刊中名為蜂窩煤機業(yè)觸底未見反彈的報道，很敏銳的指出了蜂窩煤機業(yè)的國內(nèi)現(xiàn)狀，現(xiàn)將內(nèi)容摘錄如下：“80%的工人離開了工作崗位，今年上半年才銷售了100多臺蜂窩煤機。”9月10日，湖南省武岡市委宣傳部的夏建敏這樣向記者介紹該市的蜂窩煤機廠。在廠辦，一位姓唐的主任對記者說，由于受市場飽和、農(nóng)村市場購買力下降、煤炭價格上漲等因素的影響，包括武岡煤機在內(nèi)的全國50多家蜂窩煤機生產(chǎn)廠家效益從2003年起就開始了大幅下滑。蜂窩煤機行業(yè)真的是山窮水盡了嗎？煤機之爭武岡市蜂窩煤機制造廠是一個擁有50年生產(chǎn)歷史

8、的企業(yè)，憑借蜂窩煤機的專利技術(shù)，她一度創(chuàng)造了鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的輝煌，先后被評為全國煤礦機械重點企業(yè)、湖南省經(jīng)濟活力百強企業(yè)，并獲得了湖南省著名品牌、國家金獎。在其鼎盛時期，武岡煤機和四川宜賓、河南鞏縣的兩家蜂窩煤機生產(chǎn)企業(yè)并稱為全國行業(yè)三強，在全國各地設(shè)有銷售網(wǎng)點，產(chǎn)品市場占有率一度達到25%。1998年，在已掌握蜂窩煤機制造技術(shù)并擁有一定客戶資源的情況下，曾為武岡煤機銷售產(chǎn)品的張某，在離武岡市20公里的洞口縣高沙鎮(zhèn)創(chuàng)辦了湘南煤機廠，與武岡蜂窩煤機廠擺起了擂臺。從此，兩家企業(yè)明爭暗斗，擺開了陣式。武岡煤機打出了"購買煤機莫上當(dāng)，金獎名牌在武岡"的牌子，湘南煤機則喊出了煤機還是湘南好

9、的口號，兩家企業(yè)都宣稱自己廠里生產(chǎn)的媒機質(zhì)量最好、產(chǎn)品最正宗。然而，競爭歸競爭，在2003年前，這兩家企業(yè)都獲得了不錯的效益。湘南煤機迅速地完成了原始資本的積累，并從最初的100多萬元發(fā)展為擁有1000多萬元總資產(chǎn)的民營企業(yè)。武岡煤機工人們的收入也日益看漲，他們的月平均工資一直都在1000元以上。陷入困境：現(xiàn)在的武岡煤機，大量的產(chǎn)品堆積在廠房里，來進貨的車輛已經(jīng)屈指可數(shù)了。由于效益不行，在車間上班的工人已寥寥無幾，就連開大門的門衛(wèi)都顯得懶洋洋的，精神萎靡不振。雖然從墻上的榮譽匾牌、豪氣逼人的標(biāo)語中還可依稀看到這家廠曾經(jīng)的輝煌，但現(xiàn)在似乎已到了垂暮之年，給人一種死氣沉沉的印象。"現(xiàn)在只

10、有煤機配件還有一定市場，市里的工作組已進駐廠里。"唐主任焦慮地對記者說。離開武岡，記者來到湘南煤機采訪。這里的情況顯然要比武岡煤機好一些。由于是私營企業(yè)，機制靈活，反映也比國營企業(yè)快，在2003年上半年，就敏銳地察覺到了市場上煤機銷量走下坡路的變化。湘南煤機在限量生產(chǎn)煤機的同時，也在籌劃著轉(zhuǎn)產(chǎn)事宜，投入巨資興建了水輪機生產(chǎn)線，生產(chǎn)單機容量1250千瓦的水輪發(fā)電機。"我是什么賺錢就生產(chǎn)什么，決不會像他們那樣死耗著。"張某對記者說，今年他還準備投入200萬元，擴大水輪機的生產(chǎn)能力。路在何方？和上述兩家企業(yè)的情況大同小異的是，目前全國其它煤機生產(chǎn)企業(yè)也大都面臨著關(guān)門或轉(zhuǎn)

11、產(chǎn)的生死抉擇。蜂窩煤機業(yè)路在何方？不管是生產(chǎn)廠家，還是行業(yè)專家，大家都在思考著同一個問題。隨著城市居民使用液化氣、天然氣等氣體燃料的普及，煤機行業(yè)在城市的市場將逐步地喪失殆盡。專家認為，煤機行業(yè)要想盡快從低谷中走出，一方面要在行業(yè)內(nèi)進行有效的資源整合和必要的技術(shù)更新，有效降低產(chǎn)品成本；一方面要下大力氣開拓農(nóng)村市場，農(nóng)村是一個廣闊的天地，煤機生產(chǎn)企業(yè)的銷售網(wǎng)絡(luò)要以鄉(xiāng)鎮(zhèn)為中心向周邊村莊輻射。另外，業(yè)內(nèi)專家告訴記者，隔行如隔山，企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)一定要謹慎。在原有產(chǎn)品已無生命力的情況下，企業(yè)要根據(jù)自身特點，利用原有的優(yōu)勢資源，選擇適合自己發(fā)展的新產(chǎn)業(yè)，在選擇新項目的同時要立足長遠，做企業(yè)不能靠投機，打一槍換一

12、個地方。由此可見，目前國內(nèi)煤機生產(chǎn)企業(yè)大都面臨著關(guān)門或轉(zhuǎn)產(chǎn)的生死抉擇,為響應(yīng)建設(shè)節(jié)約型社會的號召，技術(shù)更新勢在必行。2 現(xiàn)有蜂窩煤機的性能分析2.1 蜂窩煤機規(guī)格型號說明上圖為蜂窩煤機的外觀圖，現(xiàn)有的蜂窩煤機外觀大致相同。2.1.2 適應(yīng)范圍140型、160型蜂窩煤機是一種成型加工機器，裝配不同的模具則能加工符合該技術(shù)性能的不同規(guī)格的多種型煤。2.1.3 基本技術(shù)參數(shù) 表2.1 基本技術(shù)參數(shù)表項目單位指標(biāo)LFM140LMF160生產(chǎn)能力快/min40423739配用功率KWY132S45Y132M47.5高速軸轉(zhuǎn)速n/min226205低速軸轉(zhuǎn)速n/min4238滑梁行程Mm280310配用V

13、型帶根V型帶B性型2800×3V型帶B型2800×3成型壓力Kg8/m35003500 表2.2 基本技術(shù)參數(shù)項目參數(shù)LFM140型140mm以下各種圓形蜂窩煤LFM160型160mm以下各種蜂窩煤100×100方煤蜂窩孔數(shù)19孔、16孔、12孔、9或梅花型等蜂窩煤厚度7080±2mm蜂窩煤靜壓力6590Kg 貪水率應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐拿嘿|(zhì)，原料配比，煤末粒度經(jīng)過多次試驗確定含水率。2.2 現(xiàn)有蜂窩煤機工作原理2.2.1 工藝要求 為了實現(xiàn)蜂窩煤機沖壓成型，沖壓式蜂窩煤機成型機必須完成以下幾個動作：（1）煤粉加料；（2）沖頭將蜂窩煤壓制成型；（3）清除沖頭和出煤

14、盤的積屑的掃屑運動；（4）將在模筒內(nèi)的沖壓后的蜂窩煤脫模；（5）將沖壓成型的蜂窩煤輸送裝箱。2.2.2 工藝動作分解 根據(jù)上述分析，沖壓式蜂窩煤機成型機完成的工藝動作有以下六個動作：（1）加料：這一動作利用煤粉的重力自動加料；（2）沖壓成型：沖頭上下往復(fù)運動，在沖頭行程的四分之三進行沖壓成型；（3）脫模：在彈簧回復(fù)力的作用下使已沖壓成型的煤餅脫離模筒。一般可以將它（4）掃屑：在滑塊回程過程中完成；（5）模筒轉(zhuǎn)模間歇運動:以完成沖壓脫模和加料兩個工位的轉(zhuǎn)換；（6）輸送：由輸送帶完成。 以上六個動作，加料、輸送和掃屑機構(gòu)比較簡單，暫時不予考慮，因此，對現(xiàn)有沖壓式蜂窩煤機成型機運動方案的分析，重點在

15、對整體運動原理、沖壓方式、脫模機構(gòu)和模筒的新型設(shè)計這幾個項目的選型和設(shè)計問題分析。2.2.3 現(xiàn)有蜂窩煤機的構(gòu)造和原理 （1）蜂窩煤機的構(gòu)造：機架、傳動、拔轉(zhuǎn)與攪拌、五孔盤、滑梁、沖頭、清污、料筒、輸送等九部分組成,機架部分由機體、立柱、頂蓋、撐桿等部件構(gòu)成.（2）工作原理及工藝動作過程 傳動示意圖如圖2.2所示:圖2.21-電機、2-傳輸帶、3-減速器輸入軸、4-安全裝置、5-減速器、6-飛輪、7-主軸、8-增力機構(gòu)齒輪軸、9-滑柱、10-U型托桿、11-沖頭、12-滑塊、13-漏斗、14-機架、15-導(dǎo)軌、16-模筒、17-增力機構(gòu)擺桿、18-增力機構(gòu)小滑塊、19-機架、20-間歇運動齒輪

16、軸、21-不完全齒輪、22-減速器輸出軸、23-輸送帶、24-機座電動機經(jīng)三角皮帶將運動傳至大皮帶輪,經(jīng)過兩極齒輪減速后,將運動傳遞給軸,通過拐軸,連桿推動滑梁往復(fù)運動。軸將運動傳遞給軸的同時，帶動分度機構(gòu)；軸將運動傳遞給增力機構(gòu)的同時，帶動運輸機運動。分述如下：沖壓運動 由軸，拐軸5、連桿6、滑梁13、推煤頭、沖頭組成.其工作原理是:軸兩端裝由拐軸,經(jīng)過連桿與滑梁組成曲柄機構(gòu)。軸旋轉(zhuǎn)，經(jīng)拐軸推動連桿，使裝有推煤頭，沖頭的滑梁在機座上的立柱間做上下往復(fù)運動，實現(xiàn)沖壓運動，其工作過程如下：分度完畢，轉(zhuǎn)盤定位；此時，滑梁連同推煤頭，沖頭向下運動到距離 模筒上平面5875mm?；豪^續(xù)向下運動，沖頭

17、在第二個工位上將煤料沖孔和壓實；推煤頭在第三工位上將第一工作循環(huán)中以成型的蜂窩煤推落到輸送機上。沖壓運動完畢，沖頭隨滑梁上升，沖頭底在彈簧的張力下壓住煤餅，沖針從煤餅孔中拔出。分度機構(gòu)由轉(zhuǎn)盤機構(gòu)及分度機構(gòu)完成。轉(zhuǎn)盤機構(gòu)的間歇分度運動通過軸上的蝸桿和立柱上的渦輪齒合獲得動力，并將軸在水平內(nèi)的轉(zhuǎn)動變?yōu)榱⑤S在垂直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。立柱轉(zhuǎn)動時，裝在立軸上的非完全齒輪帶懂轉(zhuǎn)盤機構(gòu)做間歇分度運動。其工作過程是：滑梁向上運動，沖頭下平面離開轉(zhuǎn)盤上平面525mm時，裝在立軸上的輪殼外弧以轉(zhuǎn)到定位內(nèi)弧中心，扇形齒輪上的首齒（代緩沖撞塊）與裝在轉(zhuǎn)盤齒輪上的緩沖碰爪接觸，并推動轉(zhuǎn)盤機構(gòu)轉(zhuǎn)動，扇形齒輪逐漸進入與轉(zhuǎn)盤齒輪正

18、常齒合的位置，并帶動轉(zhuǎn)盤做間歇分度運動。滑梁向下運動，沖頭下平面5875mm左右時，扇形齒輪走完最后以個齒。此時，輪殼同時運動到轉(zhuǎn)盤齒輪上的內(nèi)定位弧的中心，轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動。沖頭，推煤頭同時在兩個工位上分別將煤料成型和推出。沖頭經(jīng)死點上行至離開轉(zhuǎn)盤上平面825mm時，完成一次工作循環(huán)，如此周而復(fù)始。攪拌進料運動 由輪殼，進料部分組成。通過輪殼與攪拌座的連接獲得動力，帶動攪拌機構(gòu)運動，使料斗中的煤料得到充分的攪拌和翻動，煤料借轉(zhuǎn)盤間歇停留之機，下落并裝滿模筒。掃屑運動 掃刷機構(gòu)時一四桿機構(gòu)，通過滑梁的往復(fù)運動獲得動力，沖頭沖壓一次，掃刷往復(fù)工作一次，協(xié)調(diào)地完成沖頭底和推煤頭的清掃工作。2.2.4 根

19、據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖，如圖2.3所示： 沖壓式蜂窩煤成型機運動循環(huán)圖是要是增力機構(gòu)，間歇運動機構(gòu)和上壓板三個執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，以利對各執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機的增力機構(gòu)為主機構(gòu)，以它的主動件的零位角為橫坐標(biāo)的起點，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起止位置。 圖2.3表示沖壓式蜂窩煤成型機兩個執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)圖。增力機構(gòu)和間歇運動機構(gòu)都由工作行程和回程兩部分組成，要求各部分有機銜接起來。 圖2.3 現(xiàn)有蜂窩煤機的運動循環(huán)圖2.2.5 現(xiàn)有蜂窩煤機的主要缺陷：（1）空行程長，工作效率低 現(xiàn)有蜂窩煤機的沖壓成型系統(tǒng)，其主要技術(shù)參數(shù)是: 沖壓行程：270mm

20、 模筒高度：125mm 蜂窩煤直徑：100mm 蜂窩煤孔徑：13mm 蜂窩煤孔數(shù)：12個 蜂窩煤高度：72mm 沖壓式蜂窩煤成型機的滑梁行程s=270mm,實際沖壓行程只有53mm占總行程的19.6%，也就時說在沖壓行程過程中，由80.4%的行程時做無用功的，有效距離不到總行程的五分之一。（2）沖壓過程設(shè)計不合理，沖壓的方式設(shè)計不合理，浪費大量能量 現(xiàn)有蜂窩煤機的沖頭結(jié)構(gòu)設(shè)計符合傳統(tǒng)的沖壓工藝要求。但先將煤粉壓緊再插針沖孔，這樣就造成了插針的磨察，浪費能源，且對整機的要求過高，同時蜂窩煤的成型與脫模分為兩道工序，且流水作業(yè)式導(dǎo)致兩道工序同時工作，造成了選用電機的功率很大。（3）模筒的設(shè)計不合理

21、，現(xiàn)有的蜂窩煤機都是采用轉(zhuǎn)盤式，轉(zhuǎn)盤上分有六個模筒一個壓緊并沖孔，一個單獨沖餅出煤，另外四個模筒被同時被裝進煤粉，而處于工作狀態(tài)的只有2個模筒，所以任何時候都有4個模筒的煤粉處于等到中，且整個轉(zhuǎn)盤的體積大，轉(zhuǎn)速高，造成了機體的增力機構(gòu)復(fù)雜，機器功率很大，機體笨重，浪費大量鋼材資源，并增加了大量成本 由表2.3可知現(xiàn)有蜂窩煤機的電機功率均在7.5KW以上，且質(zhì)量更時大的驚人，均在1.5噸以上，體積超過4.38立方米。浪費大量的能源和資源，若不加以改進而繼續(xù)生產(chǎn)，將成為建設(shè)節(jié)約型社會的又一個障礙。表2.3 現(xiàn)有蜂窩煤機的部分參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)BFB140型BFB160-型BFB220-型FB160型

22、FB140型圓成煤規(guī)格直徑×高任意選擇主要技術(shù)參數(shù)方煤100×100×80120×120×80-90150×150×190100×(80-100)方煤BFB140型BFB160-型BFB220-型FB160型FB140型產(chǎn)量3840塊/分4045塊/分1822塊/分50塊/分產(chǎn)量滑梁行程300360mm電機功率7.5kw7.510kw11kw7.5kw質(zhì)量1500kg2500kg3600kg2200kg1800kg外型尺寸1845×1250×19001930×1450×190

23、01950×1500×20003200×1285×18601500×1200在表1.1的主要技術(shù)參數(shù)中由一組數(shù)據(jù)摘錄如表2.3。(4)易損件多?，F(xiàn)將易損件列表，見表2.4表2.4現(xiàn)有蜂窩煤機的易損件零件名稱單位數(shù)量沖針個12導(dǎo)桿個4拔銷套個2彈簧個1活動盤個1底模筒個1保險銷個13 新型蜂窩煤機的系統(tǒng)參數(shù)和工藝分析3.1 新型蜂窩煤機功能和設(shè)計要求3.1.1 新型蜂窩煤機功能分析沖壓式蜂窩煤成型機是我國城鎮(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，現(xiàn)有的蜂窩煤機是將煤粉加入轉(zhuǎn)盤上的模筒內(nèi)，經(jīng)沖頭沖壓成蜂窩煤。而本

24、設(shè)計是利用一種類似曲柄機構(gòu)的的間歇傳動控制一個只有兩個模筒的滑塊左右移動來實現(xiàn)煤餅的沖壓成型。3.1.2 新型蜂窩煤機運動分析為了實現(xiàn)蜂窩煤粉加料；沖壓成型，沖壓式蜂窩煤成型機必須完成以下幾個動作：（1）煤粉加料；（2）插針插入模筒內(nèi)并壓緊；（3）模筒移動；（4）沖頭將煤粉沖壓成型并頂出脫模；（5）清除沖頭和出煤盤的積屑的掃屑運動；（6）將沖壓成型的蜂窩煤輸送裝箱。3.2 新型蜂窩煤機原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求3.2.1 新型蜂窩煤機原始數(shù)據(jù)（1）蜂窩煤成型機的生產(chǎn)能力：60次/min； （2）驅(qū)動電機：Y100L24、功率N3kW、轉(zhuǎn)速n1420 r/min。 沖壓行程： 188mm 模筒高度： 1

25、10mm 蜂窩煤直徑： 100mm 蜂窩煤孔徑： 13mm 蜂窩煤孔數(shù)： 12個 蜂窩煤高度： 70mm新型蜂窩煤成型機的滑塊移動行程S=188mm，實際沖壓行程（包括壓縮彈簧的儲能行程）有140mm占總行程的93.94%，也就是說，在沖壓成型過程中，僅有0.06%的形成是做無用功的。 4 新型蜂窩煤機的原理設(shè)計和工藝動作分解4.1 新型蜂窩煤機的原理設(shè)計 4.1.1 新型蜂窩煤機原理設(shè)計1-齒輪、2-滑塊移動裝置、3-插針裝置、4-軸、5-錐齒輪、6-齒輪、7-軸、 8-攪煤裝置、 9-不完全齒輪、10-壓緊與頂出裝置如圖所示，新型蜂窩煤機的主軸采用鏈輪的傳動，電動機通過鏈傳動把功率傳遞到軸

26、，軸通過鏈傳動傳動到軸，軸帶動箱體齒輪實現(xiàn)機構(gòu)的壓緊與頂出運動。軸通過齒輪帶動攪煤裝置的運動，軸經(jīng)齒輪連接帶動插針裝置，再通過錐齒輪傳動把功率傳遞到滑塊移動裝置，以實現(xiàn)整個蜂窩煤的壓制完成。4.2 新型蜂窩煤機的工藝動作分解4.2.2 新型蜂窩煤機的工藝動作分解 根據(jù)上述分析，新型蜂窩煤機成型機要求完成的工藝動作有以下六個動作：（1）加料：這一動作可利用煤粉的重力打開料斗自動加料，同時設(shè)計用一組圓錐齒輪傳動來實現(xiàn)攪煤運動；（2）插針：由一個箱體中的只含四分之一齒的齒輪和齒條的配合來完成；（3）移位：同樣采用不間歇運動來完成（4）沖壓成型：沖頭上下往復(fù)運動，在沖頭行程的四分之三進行沖壓成型，在彈

27、簧的回復(fù)力作用下將煤餅頂出脫模；（5）掃屑：在滑塊回程過程中完成；（6）輸送：由輸送帶完成。以上六個動作，掃屑和輸送的動作比較簡單，暫時不予考慮，因此，新型蜂窩煤成型機運動方案設(shè)計重點考慮壓緊與頂出裝置的設(shè)計、插針部分設(shè)計、滑塊移動部分設(shè)計和攪煤運動的設(shè)計。5 新型蜂窩煤機主要傳動部分運動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 新型蜂窩煤機的壓緊與頂出裝置的運動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1.1 原理示意圖： 圖5.1壓緊與頂出裝置的傳動示意圖 如圖所示，壓緊與頂出裝置主要由不完全齒輪和齒條的配合來完成運動，首先是外面兩個齒條通過機架的的連接對模筒中的煤粉進行壓制，在行程188mm的時候，不完全齒輪與齒條的失去黏合，此時

28、帶動里面兩個齒條通過機架連接對模筒中的煤餅進行脫模運動，從而實現(xiàn)蜂窩煤的壓緊與頂出運動。5.1.2 壓緊與頂出裝置齒輪的設(shè)計根據(jù)機器實際運動狀態(tài)和前面已確定的參數(shù)，借助工具軟件機械設(shè)計手冊(軟件版)R2.0，進行漸開線圓柱齒輪的設(shè)計計算，其設(shè)計流程如下： 進入機械設(shè)計手冊(軟件版)R2.0的界面，如圖：單擊標(biāo)題欄的計算程序，在其下拉子菜單中選擇漸開線圓柱齒輪設(shè)計計算，進入漸開線圓柱齒輪傳動設(shè)計界面，如圖：單擊，填寫基本參數(shù)如圖所示，單擊：單擊，填寫基本參數(shù)如圖所示，單擊：單擊，填寫基本參數(shù)如圖所示，單擊：單擊，填寫基本參數(shù)如圖所示，單擊：單擊，進行強度校核如圖所示，單擊：單擊，保存設(shè)計信息，生

29、成漸開線圓柱齒輪傳動設(shè)計報告，內(nèi)容如下： （1）設(shè)計信息設(shè)計者 Name=xiongxiangyang設(shè)計單位 Comp=syn設(shè)計日期 Date=2008-5-31設(shè)計時間 Time=23:43:00（2）設(shè)計參數(shù)傳遞功率 P=3.00000 (kW)傳遞轉(zhuǎn)矩 T=477.45000 (N.m)齒輪1轉(zhuǎn)速 n1=60 (r/min)齒輪2轉(zhuǎn)速 n2=60 (r/min)傳動比 i=1.00000原動機載荷特性 SF=均勻平穩(wěn)工作機載荷特性 WF=輕微振動預(yù)定壽命 H=10000 (小時)（3）材料及熱處理齒面嚙合類型 GFace=硬齒面熱處理質(zhì)量級別 Q=ML齒輪1材料及熱處理 Met1=4

30、5<表面淬火>齒輪1硬度取值范圍 HBSP1=45-50齒輪1硬度 HBS1=48齒輪1材料類別 MetN1=0齒輪1極限應(yīng)力類別 MetType1=11齒輪2材料及熱處理 Met2=45<表面淬火>齒輪2硬度取值范圍 HBSP2=45-50齒輪2硬度 HBS2=48齒輪2材料類別 MetN2=0齒輪2極限應(yīng)力類別 MetType2=11（4）齒輪基本參數(shù)模數(shù)(法面模數(shù)) Mn=3端面模數(shù) Mt=3.00000螺旋角 =0.000000 (度)基圓柱螺旋角 b=0.0000000 (度)齒輪1齒數(shù) Z1=55齒輪1變位系數(shù) X1=0.00齒輪1齒寬 B1=22 (mm)

31、齒輪1齒寬系數(shù) d1=0.26667齒輪2齒數(shù) Z2=55齒輪2變位系數(shù) X2=0.00齒輪2齒寬 B2=22 (mm)齒輪2齒寬系數(shù) d2=0.26667總變位系數(shù) Xsum=0.00000標(biāo)準中心距 A0=165.00000 (mm)實際中心距 A=165.00000 (mm)齒數(shù)比 U=1.00000端面重合度 =1.77078縱向重合度 =0.00000總重合度 =1.77078齒輪1分度圓直徑 d1=165.00000 (mm)齒輪1齒頂圓直徑 da1=171.00000 (mm)齒輪1齒根圓直徑 df1=157.50000 (mm)齒輪1齒頂高 ha1=3.00000 (mm)齒輪

32、1齒根高 hf1=3.75000 (mm)齒輪1全齒高 h1=6.75000 (mm)齒輪1齒頂壓力角 at1=24.943928 (度)齒輪2分度圓直徑 d2=165.00000 (mm)齒輪2齒頂圓直徑 da2=171.00000 (mm)齒輪2齒根圓直徑 df2=157.50000 (mm)齒輪2齒頂高 ha2=3.00000 (mm)齒輪2齒根高 hf2=3.75000 (mm)齒輪2全齒高 h2=6.75000 (mm)齒輪2齒頂壓力角 at2=24.943928 (度)齒輪1分度圓弦齒厚 sh1=4.71175 (mm)齒輪1分度圓弦齒高 hh1=3.03364 (mm)齒輪1固定

33、弦齒厚 sch1=4.16114 (mm)齒輪1固定弦齒高 hch1=2.24267 (mm)齒輪1公法線跨齒數(shù) K1=6齒輪1公法線長度 Wk1=51.02108 (mm)齒輪2分度圓弦齒厚 sh2=4.71175 (mm)齒輪2分度圓弦齒高 hh2=3.03364 (mm)齒輪2固定弦齒厚 sch2=4.16114 (mm)齒輪2固定弦齒高 hch2=2.24267 (mm)齒輪2公法線跨齒數(shù) K2=6齒輪2公法線長度 Wk2=51.02108 (mm)齒頂高系數(shù) ha*=1.00頂隙系數(shù) c*=0.25壓力角 *=20 (度)端面齒頂高系數(shù) ha*t=1.00000端面頂隙系數(shù) c*t=

34、0.25000端面壓力角 *t=20.0000000 (度)（5）強度校核數(shù)據(jù)齒輪1接觸強度極限應(yīng)力 Hlim1=960.0 (MPa)齒輪1抗彎疲勞基本值 FE1=480.0 (MPa)齒輪1接觸疲勞強度許用值 H1=921.3 (MPa)齒輪1彎曲疲勞強度許用值 F1=342.9 (MPa)齒輪2接觸強度極限應(yīng)力 Hlim2=960.0 (MPa)齒輪2抗彎疲勞基本值 FE2=480.0 (MPa)齒輪2接觸疲勞強度許用值 H2=921.3 (MPa)齒輪2彎曲疲勞強度許用值 F2=342.9 (MPa)接觸強度用安全系數(shù) SHmin=1.00彎曲強度用安全系數(shù) SFmin=1.40接觸強

35、度計算應(yīng)力 H=866.4 (MPa)接觸疲勞強度校核 HH=滿足齒輪1彎曲疲勞強度計算應(yīng)力 F1=332.8 (MPa)齒輪2彎曲疲勞強度計算應(yīng)力 F2=332.8 (MPa)齒輪1彎曲疲勞強度校核 F1F1=滿足齒輪2彎曲疲勞強度校核 F2F2=滿足（6）強度校核相關(guān)系數(shù)齒形做特殊處理 Zps=特殊處理齒面經(jīng)表面硬化 Zas=不硬化齒形 Zp=一般潤滑油粘度 V50=120 (mm2/s)有一定量點饋 Us=不允許小齒輪齒面粗糙度 Z1R=Rz6m ( Ra1m )載荷類型 Wtype=靜強度齒根表面粗糙度 ZFR=Rz16m ( Ra2.6m )刀具基本輪廓尺寸 HMn=Hao/Mn1.

36、25, Pao/Mn0.38圓周力 Ft=5787.27273 (N)齒輪線速度 V=0.51836 (m/s)使用系數(shù) Ka=1.25000動載系數(shù) Kv=1.02784齒向載荷分布系數(shù) KH=1.00000綜合變形對載荷分布的影響 Ks=1.00000安裝精度對載荷分布的影響 Km=0.00000齒間載荷分布系數(shù) KH=1.10000節(jié)點區(qū)域系數(shù) Zh=2.49457材料的彈性系數(shù) ZE=189.80000接觸強度重合度系數(shù) Z=0.86202接觸強度螺旋角系數(shù) Z=1.00000重合、螺旋角系數(shù) Z=0.86202接觸疲勞壽命系數(shù) Zn=1.03193潤滑油膜影響系數(shù) Zlvr=0.93

37、000工作硬化系數(shù) Zw=1.00000接觸強度尺寸系數(shù) Zx=1.00000齒向載荷分布系數(shù) KF=1.00000齒間載荷分布系數(shù) KF=1.10000抗彎強度重合度系數(shù) Y=0.67354抗彎強度螺旋角系數(shù) Y=1.00000抗彎強度重合、螺旋角系數(shù) Y=0.67354壽命系數(shù) Yn=1.00000齒根圓角敏感系數(shù) Ydr=1.00000齒根表面狀況系數(shù) Yrr=1.00000尺寸系數(shù) Yx=1.00000齒輪1復(fù)合齒形系數(shù) Yfs1=3.98692齒輪1應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1=1.72718齒輪2復(fù)合齒形系數(shù) Yfs2=3.98692齒輪2應(yīng)力校正系數(shù) Ysa2=1.72718根據(jù)以上的

38、設(shè)計，選擇齒數(shù)為55，模數(shù)為3的齒輪符合彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度以及各項應(yīng)力指標(biāo)，以相同的方法選擇的不完全齒輪齒數(shù)為31，模數(shù)為5同樣符合要求。5.1.3 不完全齒輪、齒條的齒數(shù)設(shè)計機械中尤其是自動機械中，常要求某些執(zhí)行構(gòu)件實現(xiàn)周期性時動時停的間歇運動。如牛頭刨床的工件進給運動，機械加工成品或工件輸送運動，以及各種機器工作臺的轉(zhuǎn)位運動等。能夠?qū)崿F(xiàn)這類動作的機構(gòu)稱為間歇運動機構(gòu)。不同用途的間歇運動機構(gòu)有不同的工藝要求，其設(shè)計要求也有不同的側(cè)重，同時，各類間歇運動機構(gòu)又具有不同的性能，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)具體要求和應(yīng)用場合，合理選用。在設(shè)計過程中滑體間歇運動機構(gòu)我們選用了不完全齒輪機構(gòu) 原理：不完全齒輪

39、機構(gòu)是從一般的漸開線齒輪機構(gòu)演變而來，與一般齒輪機構(gòu)相比，最大區(qū)別在于齒輪的輪齒未布滿整個圓周。主動輪上有一個或幾個輪齒，其余部分為外凸鎖止弧，從動輪上有與主動輪輪齒相應(yīng)的齒間和內(nèi)凹鎖止弧相間布置。不完全齒輪機構(gòu)的主要形式有外嚙合與內(nèi)嚙合兩種形式。本設(shè)計采用的是外齒合形式。齒數(shù)計算：如圖所示： 本設(shè)計設(shè)計的壓緊與頂出的行程分別為188mm,125mm。由公式 L=×m×z+計算得出壓緊與頂出齒數(shù)分別設(shè)為12齒和8齒，且分別留有個半齒以保證其強度。其齒合形式如圖5.2所示：圖5.2 不完全齒輪和齒條配合的PO/E模型圖 圖5.3 壓緊齒輪的PO/E模型圖 圖5.4 齒條的PO

40、/E模型圖 55 軸的PO/E的模型圖 圖5.6 全齒輪的PO/E模型圖 圖5.7 齒條槽的PO/E模型圖5.8 壓緊與頂出裝置的裝配圖PO/E模型圖1 5.9 壓緊與頂出裝置的裝配圖PO/E模型圖25.2 新型蜂窩煤機插針部分的傳動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計同樣采用不完全齒輪和齒條的配合來實現(xiàn)插針和拔針的機構(gòu)運動。不完全齒輪機構(gòu)的優(yōu)點是設(shè)計靈活，從動輪的運動角范圍大，很容易實現(xiàn)一個周期中的多次動、停時間不等的間歇運動。缺點是加工復(fù)雜；在進入和退出嚙合時速度有突變，引起剛性沖擊，不宜用于高速傳動；主、從動輪不能互換。不完全齒輪機構(gòu)常用于多工位.多工序的自動機械或生產(chǎn)線上，實現(xiàn)工作臺的間歇轉(zhuǎn)位和進給運

41、動等。圖5.10 現(xiàn)有蜂窩煤機工作臺間歇轉(zhuǎn)位機構(gòu)示意圖圖示5.10為現(xiàn)有蜂窩煤壓制機工作臺五個工位的間歇轉(zhuǎn)位機構(gòu)示意圖。該機構(gòu)完成煤粉的裝填.壓制.退煤等五個動作，因此每轉(zhuǎn)1/5周需要停歇一次。齒輪3是不完全齒輪，當(dāng)它作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，通過齒輪6使工作臺7（其外周是一個大齒圈）獲得預(yù)期的間歇運動。此外，為使工作比較平穩(wěn)，在齒輪3和齒輪6上添加了一對啟動用的附加板4和5，還添加了凸形和凹形的圓弧板，以便起鎖止弧的作用。5.2.1 新型蜂窩煤機插針部分的原理設(shè)計 下圖即是新型蜂窩煤機的插針機構(gòu)的原理示意圖，它通過不完全齒輪和齒條的配合實現(xiàn)插針動作的完成，齒輪是四分之一的不完全齒輪，在壓緊后的的四分之一

42、時間等待后，齒條和齒輪再次黏合對壓緊的煤餅進行脫模。本設(shè)計最大的特點是在煤粉加入模筒后插入插針，然后再對煤粉進行壓緊，彌補了現(xiàn)有的先壓緊而后沖孔的缺陷。 圖5.11 插針裝置結(jié)構(gòu)圖意義：由于插針是從下面插進模筒，減少了機構(gòu)的穩(wěn)定重力，由于是先插針后壓緊，減少了插針的磨損，這樣的設(shè)計使結(jié)構(gòu)簡單但更加緊湊、耐磨損、噪聲低、能耗少、效率高，更有益的是減輕了機器的重量接近一半，節(jié)約了大量鋼材能源和設(shè)計難度。下圖即為插針裝置的模型圖。 5.3 新型蜂窩煤機滑塊移動部分設(shè)計5.3.1 原理示意圖 圖5.12 1-模筒滑塊、2-連接快、3-連接桿、4-箱體、5-齒輪如圖所示，功率通過最下面的齒輪輸入，齒輪帶

43、動上面的不完全齒輪，不完全齒輪帶動齒輪5，在齒輪5上焊接一個固定的曲柄機構(gòu)，不完全齒輪的齒數(shù)為總齒數(shù)的四分之一，首先煤粉從煤斗送進，曲柄機構(gòu)帶動滑塊移動，當(dāng)?shù)竭_四分之一行程后，齒輪不齒合，實現(xiàn)煤餅的壓緊于脫模，0.75秒后，齒輪再次齒合，重新放入煤粉以完成一次蜂窩煤的壓制成功。5.4 新型蜂窩煤機攪煤部分的傳動和結(jié)構(gòu)設(shè)計攪煤部分的上半部與現(xiàn)有的一樣，由輪殼，進料部分組成。通過輪殼與攪拌座的連接獲得動力，帶動攪拌機構(gòu)運動，使料斗中的煤料得到充分的攪拌和翻動，煤料借轉(zhuǎn)盤間歇停留之機，下落并裝滿模筒。現(xiàn)進行實現(xiàn)攪煤運動的下半部分的機構(gòu)設(shè)計。5.4.1 原理示意圖如圖所示，此結(jié)構(gòu)比較簡單，運動通過右邊

44、齒輪傳過來，里面利用圓錐齒輪的的傳遞實現(xiàn)方向正交的傳遞。 圖5.13新型蜂窩煤機攪煤部分的原理圖5.3.2 錐齒輪的設(shè)計：根據(jù)機器實際運動狀態(tài)和前面已確定的參數(shù)，借助工具軟件機械設(shè)計手冊(軟件版)R2.0，進行錐齒輪的設(shè)計計算，其設(shè)計如上面齒輪設(shè)計一樣流程：錐齒輪設(shè)計結(jié)果報告（1）錐齒輪設(shè)計輸入?yún)?shù)傳遞功率 P 3.00 (kW) 傳遞轉(zhuǎn)矩 T 477.45 (N.m)齒輪1轉(zhuǎn)速 n1 60.00 (r/min)齒輪2轉(zhuǎn)速 n2 60.00 (r/min)傳動比 i 1.00齒數(shù)比 U 1.00預(yù)定壽命 H 10000 (小時)原動機載荷特性 均勻平穩(wěn)工作機載荷特性 輕微振動（2）材料及熱處理

45、齒面類型 硬齒面熱處理質(zhì)量要求級別 MQ齒輪 1 的材料及熱處理材料名稱 45熱處理 表面淬火硬度范圍 4550(HRC)硬度取值 48 (HRC)接觸強度極限應(yīng)力 b(H1) 1150 (N/mm2)接觸強度安全系數(shù) S(H1) 1.10彎曲強度極限應(yīng)力 b(F1) 321 (N/mm2)彎曲強度安全系數(shù) S(F1) 1.40（3）齒輪 2 的材料及熱處理材料名稱 45熱處理 表面淬火 硬度范圍 4550(HRC) 硬度取值 48 (HBS) 接觸強度安全系數(shù) S(H2) 1.10 彎曲強度極限應(yīng)力 b(F2) 321 (N/mm2) 彎曲強度安全系數(shù) S(F2) 1.40 彎曲強度許用應(yīng)力

46、 (F2) 448 (N/mm2) （4）接觸強度、彎曲強度校核結(jié)果和參數(shù)齒輪1接觸強度許用應(yīng)力H1 1280.85 (N/mm2) 齒輪2接觸強度許用應(yīng)力H2 1280.85 (N/mm2) 接觸強度計算應(yīng)力H 1190.59 (N/mm2) 滿足齒輪1彎曲強度許用應(yīng)力F1 447.31 (N/mm2) 齒輪1彎曲強度計算應(yīng)力F 835.89 (N/mm2) 不滿足齒輪2彎曲強度許用應(yīng)力F2 447.31 (N/mm2) 齒輪2接觸強度計算應(yīng)力F 835.89 (N/mm2) 不滿足圓 周 力 Ft 9361.76 (N) 齒輪線速度 Vm 0.32 (m/s) 使用系數(shù) Ka 1.25 動

47、載系數(shù) Kv 1.01 齒向載荷分布系數(shù) Khb 1.65 齒間載荷分布系數(shù) Kha 1.10 是否修形齒輪 是 節(jié)點區(qū)域系數(shù) Zh 2.50 材料的彈性系數(shù) ZE 189.80 接觸強度重合度系數(shù) Ze 0.86 接觸強度螺旋角系數(shù) Zb 1.00 重合、螺旋角系數(shù) Zeb 0.86 錐齒輪系數(shù) Zk 0.85 接觸疲勞壽命系數(shù) Zn 1.26 是否允許有一定量的點蝕 是 潤滑油膜影響系數(shù) Zlvr 0.93 潤滑油粘度（50度） 120.00 工作硬化系數(shù) Zw 1.00 接觸強度尺寸系數(shù) Zx 1.04 齒向載荷分布系數(shù) Kfb 1.65 齒間載荷分布系數(shù) Kfa 1.10 抗彎強度重合度系數(shù) Ye 0.67 抗彎強度螺旋角系數(shù) Yb 1.00 抗彎強度重合、螺旋角系數(shù) Yeb 0.67 復(fù)合齒形系數(shù) Yfs 4.40 4.40壽命系數(shù) Yn 1.00 1.00齒根圓角敏感系數(shù)