《機(jī)械原理》課程設(shè)計沖壓式蜂窩煤成型機(jī)(范例)

《機(jī)械原理》課程設(shè)計-沖壓式蜂窩煤成型機(jī)(范例)機(jī)械原理課程設(shè)計〔范例〕題目：沖壓式蜂窩煤成型機(jī)一、 沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能和設(shè)計要求功能沖壓式蜂窩煤成型機(jī)是中國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備，這種設(shè)備具有構(gòu)造合理、成型性能好、經(jīng)久耐用、修理便利等優(yōu)點而被廣泛承受。沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能是將粉煤參加轉(zhuǎn)盤的模筒內(nèi)，經(jīng)沖頭沖壓成蜂窩煤。為了實現(xiàn)將蜂窩煤壓制成型，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)必需完成五個動作：粉煤加料；沖頭將蜂窩煤壓制成型；去除沖頭和出煤盤積屑的掃屑運動；將在模筒內(nèi)沖壓后的蜂窩煤脫煤；將沖壓成型的蜂窩煤輸出。設(shè)計要求和原始數(shù)據(jù)蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)力量：30次/min。如圖1所示，沖頭、脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤的相互位置關(guān)系。實際上沖頭與脫模盤都與上、下移動的滑梁連成一體，當(dāng)滑梁下沖時沖頭將粉煤沖壓成蜂窩煤，脫煤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著的粉煤。模筒轉(zhuǎn)盤上均布了煤筒，轉(zhuǎn)盤的間歇運動使加料后的模筒進(jìn)入沖壓位置，成型后的模筒進(jìn)入脫模位置，空的模筒進(jìn)入加料位置。為了改善蜂窩煤沖壓成型的質(zhì)量，期望沖壓機(jī)構(gòu)在沖壓后有一保壓時間。Rs300mmL0.157。成型。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。一般可將它與沖頭一起固結(jié)在上、下往復(fù)移動的滑梁上。掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動過程中用掃屑刷將粉煤掃除。模筒轉(zhuǎn)模間歇運動：以完成沖壓、脫模、加料三個工位的轉(zhuǎn)換。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。以上六個動作，加料和輸送的動作比較簡潔，臨時不予考慮，沖壓和脫?？捎靡粋€機(jī)構(gòu)來完成。因此，沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運動方案設(shè)計重點考慮沖壓和脫模機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)和模筒轉(zhuǎn)盤的間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)這三個機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計問題。三、依據(jù)工藝動作挨次和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖模筒轉(zhuǎn)盤三個執(zhí)行構(gòu)件的先后挨次、相位，以利于各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的沖壓機(jī)構(gòu)為主機(jī)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)行機(jī)構(gòu)的位移起止位置。表1表示沖壓式蜂窩煤成型機(jī)構(gòu)三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動循環(huán)圖。1沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運動循環(huán)圖角安排模盤機(jī)構(gòu)模筒轉(zhuǎn)盤

0°～180°工作行程

180°～360°回程機(jī)構(gòu)

工作行程 停頓掃屑運動 回程

工作行程掃屑運動構(gòu)角安排

0°～90°

90°～270°

270°～360°沖頭和脫模盤都由工作行程和回程兩局部組成。模筒轉(zhuǎn)盤的工作行程在沖頭的回程后半段和工作行程的前半段完成，使間歇轉(zhuǎn)動在沖壓以前完成。掃屑刷要求在沖頭回程后半段至工作行程前半段完成掃屑動作。四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型依據(jù)沖頭和脫模盤、模筒轉(zhuǎn)盤、掃屑刷這三個執(zhí)行構(gòu)件動作要求和構(gòu)造特點，可以選擇表2所列的常用機(jī)構(gòu)，這一表格又可稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣。2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣沖頭和脫模沖頭和脫模機(jī)構(gòu)掃屑刷機(jī)構(gòu)對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)六桿沖壓機(jī)構(gòu)附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)固定凸輪移動從動機(jī)構(gòu)模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪式間構(gòu)2OB上的掃屑刷搖擺掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。21圖3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的粉煤屑。32五、機(jī)械運動方案的選擇和評定依據(jù)表2的三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)形態(tài)學(xué)矩陣，可以求出沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的機(jī)械運動方案數(shù)為N＝3×2×3＝18現(xiàn)在可以按給定條件、各機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡潔等要求來選擇方案。在此可選定兩個構(gòu)造比較簡潔的方案，如下所述。方案一：沖壓機(jī)構(gòu)為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)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)。掃屑機(jī)構(gòu)為附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。兩個方案可用模糊綜合評價方法來進(jìn)展評估優(yōu)選，也可以按設(shè)計需求直接比較方案的優(yōu)劣。例如，由于沒有急回要求，沖壓機(jī)構(gòu)可以選為對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；模筒轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)可以選為槽輪機(jī)構(gòu)，由于槽輪機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡潔，外形尺寸小，機(jī)械效率高，并能夠較平穩(wěn)、間歇地進(jìn)展轉(zhuǎn)位；掃屑機(jī)構(gòu)可選為固定凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)，設(shè)計加工簡潔便利。最終，選取方案一為沖壓式蜂窩煤成型機(jī)構(gòu)的機(jī)械運動方案。六、機(jī)械傳動系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)依據(jù)選定的驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速和沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)力量，可知其機(jī)械傳動系統(tǒng)的總傳動比為nni 電機(jī)n總

73030

24.333執(zhí)行主軸4.866；其次級承受直齒圓柱5。七、畫出機(jī)械運動方案示意圖按已選定的三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形式及機(jī)械傳動系統(tǒng)，畫出沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的機(jī)械運動示意圖，其中三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)局部也可以稱為機(jī)械運動方案簡圖。4所示，包括了機(jī)械傳動系統(tǒng)、三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組合。假設(shè)再加上加料機(jī)構(gòu)和輸送機(jī)構(gòu)，就可以完整地表示整臺機(jī)器的機(jī)械運動方案示意圖。4沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運動方案示意有了機(jī)械運動方案示意圖，就可以進(jìn)展機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計計算以及機(jī)器的總4沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運動方案示意八、對機(jī)械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)展尺寸計算為了實現(xiàn)具體的運動要求，必需對帶傳動、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)盤間歇運動機(jī)構(gòu)〕和掃屑凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)展尺寸計算，必要時還要進(jìn)展運動學(xué)、動力學(xué)計算。帶傳動計算PC取K 1.4，則A

P KPC AP 1.41115.4(kW)CPC

n1

V帶型號為CV帶。d和d1 2

。取d1

200mm，則a0

d 4.866d2

973.2mm0.7(d1

d)a2

2(d1

d)2即821.24mma0

2348.4mm。VzP 15.4zC 4P 3.80齒輪傳動計算取齒輪的壓力角20o, z1m5mm。則分度圓直徑分別為

22，z2

i22522110，按鋼制齒輪進(jìn)d z1 1d z

m110mmm550mm齒頂高為齒根高為

2h ha1 a2

2h*m155mma齒全高

h hf1 f2

(h*c*)m(10.25)56.25mmahh1 2

(2h*a

c*)m(20.25)511.25mm齒頂圓直徑分別為d (za1 1d (z

2h*)m(2221)5120mma2h*)m(11021)5560mma2 2 a齒根圓直徑分別為d (zf1 1

2h*2c*)m(22220.25)597.5mma齒厚為齒槽寬為

d (zf2 2

2h*2c*)m(110220.25)5537.5mmasm/23.145/27.85mmem/23.145/27.85mm標(biāo)準(zhǔn)中心距為

am(z1

z)/25(22110)/2330mm2齒輪厚度按實際狀況選取，其余尺寸按有關(guān)公式計算出。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計算沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的滑梁行程s300mm則曲柄半徑

R0.157,L連桿長度為

R0.5s150mmLR

955.41mm下面承受作圖法求出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中滑梁〔滑塊〕的速度和加速度。取l10mm/mm，曲柄逆時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)角為45°時，按比例準(zhǔn)確作曲5所示。5曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運動簡圖由于桿1〔曲柄〕30r/min，且方向為逆時針旋轉(zhuǎn)，故桿1的角速度為2n1 1

/6023.1430/603.14rad/s，方向為逆時針旋轉(zhuǎn)。B點的速度為V l 3.140.150.471m/s1且指向向上。B 1 ABB點的加速度為a 2lB 1 AB

3.1420.151.479m/s2BA。下面求C點的速度及加速度。對于桿2， V V VC B CB方向 C→A ⊥AB↑ 大小 ？ 0.471 ?取 0.01(m/s)/mm，按比例準(zhǔn)確作速度圖，如圖6所示。V6速度圖量取得V 370.010.37m/s。CV 340.010.34m/s。CB因此，桿2的角速度和法向加速度分別為V CB2 l

0.340.356rad/s，方向為順時針方向。0.955BCan 2lCB 2 BC

0.35620.9550.121m/s2CB。對于桿2， aC

a anB CB

aCB方向 C→A B→A C→B 大小 ？ 1.479 0.121 ？取 0.01(m/s2)/mm，按比例準(zhǔn)確作速度圖，如圖7所示。a7加速度圖量取得a 1050.011.05m/s2。C453的速度為0.37m/s，加速度為1.05m/s2。槽輪機(jī)構(gòu)計算z。按工位數(shù)要求選定為6。中心距aa300mm。圓銷半徑rr30mm。2180(1

2)120。z槽間角2

36060。z主動件圓銷中心半徑R1

asin150mm。