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圖書分類號:密級:畢業(yè)設(shè)計(論文)復(fù)擺鄂式破碎機及性能仿真TheDesignOfCompoundPendulum

JawCrusherMachineAndPerformanceSimulation學生姓名班級學院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師XXX學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外,本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體,均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。論文作者簽名:日期:XXX學位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解XXX關(guān)于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定,即:本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸XXX所擁有。XXX有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝,允許論文被查閱和借閱。XXX可以公布學位論文的全部或部分內(nèi)容,可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。論文作者簽名:導(dǎo)師簽名:日期:年月日日期:年月日摘要在我們國家,鄂式破碎機擁有很多種不同的類型,但是運用最為廣泛的還屬相對比較原始的復(fù)擺鄂式破碎機。復(fù)擺鄂式破碎機至今存在已有150年左右,通過人類長時間的研究設(shè)計以及實踐探索,它的整體結(jié)構(gòu)和各方面的性能已經(jīng)趨于完美,它的整體結(jié)構(gòu)清晰、制造工藝簡單、工作性能穩(wěn)定、檢修維護簡易,因此被廣泛的投入到采礦、機械、冶金等行業(yè)使用。伴隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,各個行業(yè)對破碎機的要求越來越高,復(fù)擺鄂式破碎機的研發(fā)具有很高的價值。我的研究方向主要是破碎機結(jié)構(gòu)的分析和機構(gòu)的運動仿真。重點研究傳動的設(shè)計和系統(tǒng)的優(yōu)化。關(guān)鍵詞:復(fù)擺鄂式破碎機;性能;運動仿真; AbstractInourcountry,thejawcrusherhasalotofdifferenttypes,buttheuseofthemostwidelyisrelativelyprimitivecompoundpendulumjawcrusher.

Compoundpendulumjawcrusherhasexistedforabout150years,throughtheexplorationofhumanforalongtimeofstudydesignandpractice,itsoverallstructureandtheperformancehasbecomemoreperfect,itsoverallstructureisclear,simplemanufacturingtechnique,stableperformance,maintenancesimplemaintenance.Therefore,itiswidelyintomining,machinery,metallurgyandotherindustries.Alongwiththerapiddevelopmentofmodernscienceandtechnology,variousindustriesforcrushingmachinerequirementsgettinghigher,thecompoundpendulumjawcrushercrushingmachineR&Dhasaveryhighvalue.

Themainresearchdirection

is

my

broken

motionsimulation

analysisandtheorganization

structureofthe

machine.

Optimizationdesignandfocusonthetransmissionsystem

KeywordsJaw-fashionedCrusher;Performance;

motionsimulation;目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 IAbstract I1緒論 21.1選題的背景及意義 21.2復(fù)擺鄂式破碎機的理論研究 21.2.1鄂式破碎機的類型 21.2.2工作原理 32復(fù)擺鄂式破碎機基本參數(shù)的選取與計算 52.1已給數(shù)據(jù) 52.2基本參數(shù)的選取與計算 52.3主要參數(shù)的選取與計算 82.3.1主軸轉(zhuǎn)速 82.3.3最大破碎力 92.3.4功率 102.3.5選擇電動機的型號 122.3.6機構(gòu)各桿長的確定 133結(jié)構(gòu)設(shè)計 153.1偏心軸的設(shè)計 153.2動鄂板的結(jié)構(gòu)分析 193.3傳動設(shè)計 204三維建模 244.1偏心軸建模 244.2動鄂板建模 254.3活動齒板建模 284.4皮帶輪的建模 304.5其余零件模型 325破碎機構(gòu)運動仿真 345.1破碎機構(gòu)裝配 345.2破碎機構(gòu)的運動仿真 356基于Pro/E的有限元分析 376.1偏心軸的有限元分析 376.2活動齒板的有限元分析 406.3結(jié)論 42結(jié)論 43致謝 44參考文獻 451緒論1.1選題的背景及意義破碎機是將挖掘得到的原始的物料按尺寸要求進行粉碎生產(chǎn)的工藝設(shè)備。加工生產(chǎn)階段,按照物料的物理特征、顆粒精度、生產(chǎn)產(chǎn)量、使用途徑等各個方面的需求選擇所需功能的破碎機。復(fù)擺鄂式破碎機則是利用動鄂板的運動與定鄂板對物料進行擠壓,以此對物料進行所需程度的破碎。與其他類型的破碎機相比較的話,復(fù)擺鄂式破碎機具有以下優(yōu)點:整體結(jié)構(gòu)清晰,檢修維護簡易;外形的尺寸小,重量較輕;生產(chǎn)能力較大,能耗較低;破碎機工作時受內(nèi)力作用,在這個基礎(chǔ)上簡化機構(gòu)就容易多了;物料顆粒精度比較均勻;安全系統(tǒng)比較穩(wěn)定;緊急狀況下可以直接起動。在基本的建設(shè)工程中,需要大量的,各種不同粒徑的砂、石作用作生產(chǎn)中。從第一臺破碎機設(shè)備誕生到現(xiàn)在已經(jīng)150年左右了。在這個時間段里,其結(jié)構(gòu)構(gòu)造和工作性能日臻完善,然而復(fù)擺鄂式破碎機的整體結(jié)構(gòu)清晰,安全性能穩(wěn)定,物料可以通過它來生產(chǎn)作業(yè),以此來滿足生產(chǎn)上的不同需求。所以在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。復(fù)擺鄂式破碎機是其中得到需求最多,使用最為廣泛的破碎設(shè)備。破碎機是將挖掘得到的原始的物料按尺寸要求進行粉碎生產(chǎn)的工藝設(shè)備。發(fā)明破碎機的是一位叫做E.W.Blake的美國人。破碎機使用至今,工業(yè)生產(chǎn)的效率有了顯著的提升,且具有穩(wěn)定的安全性能,符合生產(chǎn)要求,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。復(fù)擺鄂式破碎機具有整體結(jié)構(gòu)清晰、制造工藝簡單、工作性能穩(wěn)定、檢修維護簡易等優(yōu)點,因此被廣泛的投入到采礦、機械、冶金等行業(yè)使用。從1980年至今,我國在復(fù)擺鄂式破碎機的研制開發(fā)上獲得豐碩的成果,在吸收其他國家產(chǎn)品的優(yōu)點的情況下,再與我國的具體情況相結(jié)合,推出了許多具備現(xiàn)代化生產(chǎn)特點的產(chǎn)品。例如某機械設(shè)備有限公司就花費大量的人力物力對破碎機進行開發(fā)研究,在動鄂的懸掛高度、破碎腔的大小、動鄂的行程等方面做了大量的改進,優(yōu)化了破碎機的結(jié)構(gòu),提高了工作效率,增加了生產(chǎn)量。所以我選擇了這個課題,并且在老師的細心指導(dǎo)下,通過自己的學習思考以及翻閱圖書館與課題相關(guān)的資料,確定了各個部分的設(shè)計方案和性能仿真運動的過程。1.2復(fù)擺鄂式破碎機的理論研究1.2.1鄂式破碎機的類型鄂式破碎機在采礦、機械、冶金等行業(yè)中進行粗碎或者中碎作業(yè)。根據(jù)送料口的口腔寬度進行劃分的話,可以分成以下三類:送料口的口腔寬度超過600MM的被稱為大型破碎機,送料口的口腔寬度在300到600MM之間的的被稱為中型破碎機,送料口的口腔寬度在300MM之內(nèi)的被稱為小型破碎機。鄂式破碎機的受力作業(yè)結(jié)構(gòu)是兩塊鄂板,一塊是定顎板,垂直固定在機體的前壁上,另一塊是動顎板,位置稍微有一點傾斜,與固定鄂板組成上大下小的破碎腔(工作腔)。動顎板相對于定顎板做來回往返運動,有時分離,有時湊近。分離的時候,未加工產(chǎn)品被送進破碎腔,經(jīng)破碎作業(yè)后形成需要的產(chǎn)品從破碎腔分離出來;靠近的時候。從動鄂板的擺動形式不同的角度來進行分類的話,可以將鄂式破碎機分為以下三種類型:簡擺鄂式破碎機、復(fù)擺鄂式破碎機和綜合擺動式鄂式破碎機。1.2.2工作原理動鄂的圓柱孔部分與偏心軸連接,兩者之間存在一個偏心距,這個偏心距相當于曲柄連桿機構(gòu)當中的曲柄,動顎板則與連桿相對應(yīng),通過兩者之間的偏心來帶動動顎板的運轉(zhuǎn),推力板相當于曲柄連桿機構(gòu)當中的搖桿,與動顎板的下面部分通過鉸鏈來連接(見圖1-1)。當偏心軸通過皮帶輪帶動轉(zhuǎn)動時,偏心軸做整周圓周運動,形成一個圓形的運動軌跡,而動顎板上的各個點的運動軌跡呈橢圓形,而且越靠近動顎板的下面,橢圓形越扁(見圖1-2)。由于動顎板上每個點的運動都比較復(fù)雜,所以被稱為復(fù)擺鄂式破碎機。圖1-1復(fù)擺鄂式破碎機的結(jié)構(gòu)簡圖圖1-2動顎板上各點的運動軌跡2復(fù)擺鄂式破碎機基本參數(shù)的選取與計算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5破碎機構(gòu)運動仿真5.1破碎機構(gòu)裝配打開Pro/E軟件,選擇“組件”,然后選擇子類型為“設(shè)計”,然后插入以下零件:動鄂板,(2)活動齒板,(3)偏心軸,(4)皮帶輪,(5)飛輪,(6)鍵兩個首先,導(dǎo)入偏心軸,定義它的約束類型“用戶定義”,子類型選擇“自動”,完成后打鉤,導(dǎo)入下一個零件。第二個導(dǎo)入鍵,定義它的約束類型為“剛性”,子類型為“配對”,然后選擇鍵的兩個面分別和鍵槽的兩個面進行配對,定義完成后打鉤,導(dǎo)入下一個零件。其次導(dǎo)入的零件為皮帶輪,皮帶輪和鍵進行約束定義,,定義它的約束類型為“剛性”,子類型同樣選擇“配對”,然后選擇皮帶輪腔的凹槽部分的兩個面分別和鍵的兩個面進行配對。定義完成后再新建一個集,約束類型為“用戶定義”,子類型為“配對”然后選擇皮帶輪的一個端面和偏心軸的一個端面進行配對,然后選擇偏移距離為185。這一次導(dǎo)入的零件是動鄂板,它與偏心軸進行約束定義,選擇它的約束類型為“銷釘”首先定義的是“軸對齊”約束,選擇兩個零件的基準軸重合,然后定義“平移”約束,選擇動鄂板的一個端面和偏心軸的一個端面進行約束,約束類型為“對齊”,然后選擇偏移866。下面導(dǎo)入零件活動齒板,定義它的約束類型為“用戶定義”,子類型為“對齊”,然后分別選擇活動齒板的三個面和動鄂板的三個面進行對齊定義,偏移類型選擇“重合”。然后再次導(dǎo)入鍵與偏心軸進行連接,與3)的步驟相同。最后導(dǎo)入飛輪與偏心軸進行連接,與連接皮帶輪的步驟相同,定義完成后得到最終的裝配圖如圖5-1所示。圖5-1裝配圖5.2破碎機構(gòu)的運動仿真破碎機構(gòu)裝配完成后,按照以下操作進行運動仿真:單擊應(yīng)用程序按鈕,在下拉菜單中選擇機構(gòu),然后就進入到仿真環(huán)節(jié)。然后在右邊的指令中選擇“伺服電動機”指令或者點擊插入伺服電動機,然后會跳出一個定義伺服電動機的窗口。默認對話框里的名稱設(shè)置,選擇皮帶輪的中心軸作為連接軸。選取連接軸后,裝配圖上將會顯示連接軸符號,然后再設(shè)計參數(shù)。然后在點擊“輪廓”按鈕,設(shè)置“速度”,“常數(shù)”,“A=730”,然后單擊底部的“確定”按鈕,關(guān)閉“伺服電動機”對話框,確定伺服電動機的設(shè)置。單擊分析按鈕在下拉菜單中選擇機構(gòu)分析按鈕,然后會跳出一個定義分析的窗口,將其中的參數(shù)設(shè)置分別修改為:類型“位置”,開始時間為0,結(jié)束時間為100。查看電動機是否已添加,所有定義都完成后執(zhí)行“運行”指令,測試破碎機構(gòu)的運動狀態(tài),測試完成后點擊“確定”,退出“分析定義”環(huán)節(jié)。(7)在測量結(jié)果中選擇偏心軸上一個點進行編輯,得到如圖5-2所示的位置圖(8)在回放中保存仿真視頻為AVI格式。圖5-2位置曲線6基于Pro/E的有限元分析有限元分析簡介:有限元分析是通過專業(yè)軟件將設(shè)計完成的產(chǎn)品通過材料、約束以及載荷等方面的定義測試產(chǎn)品的應(yīng)力、位移等方面特征的分析技術(shù),能夠很好地解決設(shè)計過程中的問題。Pro/E中的有限元分析是通過Mechanica模塊下的STRUCTURE及THERMAL對產(chǎn)品進行更優(yōu)化的設(shè)計。由于完整地有限元分析十分的復(fù)雜,由于時間的局限性,這里我們利用Pro/E軟件中的結(jié)構(gòu)性能仿真模塊對其中的幾個零件進行分析。6.1偏心軸的有限元分析1)有限元分析通過Pro/E軟件中的結(jié)構(gòu)性能仿真模塊中的有限元分析對偏心軸進行測試,步驟如下:利用Pro/E軟件打開偏心軸零件;進入Mechanica仿真模塊,啟用MechanicaStructure,單擊“材料”,彈出一個對話框,單擊“更多”按鈕,然后選擇材料為Steel,結(jié)果如圖6-1所示。圖6-1材料選擇添加位移約束,選擇偏心軸的兩個端面,固定所有的自由度,結(jié)果如圖6-2所示;圖6-2約束選擇壓力載荷,彈出一個對話窗,然后選取載荷曲面,顯示如圖6-3所示;圖6-3載荷當對零件的各個定義都完成后進行“定義運行分析”,創(chuàng)建一個新的靜態(tài)分析,然后進行運動分析,等待分析結(jié)果出來后,可以查看以下節(jié)點圖位移節(jié)點圖如圖6-4所示圖6-4位移節(jié)點的幅值變應(yīng)力-單元節(jié)點如圖6-5所示圖6-5應(yīng)力-單元節(jié)點最大應(yīng)力為=26.13mpa查《機械設(shè)計手冊》得安全系數(shù)[s]=2因為偏心軸選用40Cr鋼,所以軸材料選用40Cr,,又小于許用應(yīng)力,所以設(shè)計符合要求分析結(jié)果通過運動分析由圖6-4和圖6-5可以得到,應(yīng)力值由不同的顏色表示,從下往上不斷變大,顏色由藍色到紅色,在操作環(huán)境中,將鼠標放在任意一點都能夠顯示出該點的應(yīng)力值。從圖中可以明顯地看出傳動軸在與動鄂板相接觸的部位,其表面應(yīng)力容易達到最大值,因此,對偏心軸進行加工的時候,我們應(yīng)該對該部分的表面進行強化的工藝處理,從而來提高軸的疲勞強度和硬度。同時,我們也能夠從偏心軸的尺寸、材料和加工工藝等方面對軸進行一些優(yōu)化處理,從而提高軸的使用壽命。6.2活動齒板的有限元分析1)有限元分析首先,打開活動齒板零件圖,點擊“應(yīng)用程序”,選擇Mechanica仿真模塊,然后先進行材料的選擇,材料選擇“Steel”,其次對零件進行位移約束,選擇活動齒板的兩個端面約束,固定所有的自由度,然后在進行載荷分析,選擇載荷類型為“壓力載荷”。得到如圖6-6所示的分析圖圖6-6活動齒板結(jié)構(gòu)分析圖位移節(jié)點如圖6-7所示圖6-7位移節(jié)點應(yīng)力-單元節(jié)點如圖6-8所示圖6-8應(yīng)力-單元節(jié)點2)分析結(jié)果通過位移節(jié)點圖和應(yīng)力節(jié)點圖可以看出破碎機在破碎過程中隨著動鄂板和定鄂板破碎物料,活動齒板受擠壓會發(fā)生變形,會在一定程度上影響破碎機的破碎效果,從而影響破碎機的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量,那么我們在設(shè)計過程中要注意活動齒板的尺寸設(shè)計,應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在活動齒板的頂端部位,所以要在活動齒板的頂端進行強化處理工藝,提高頂端的硬度和抗壓強度。這樣可以使產(chǎn)品得到更優(yōu)化的設(shè)計。6.3結(jié)論1)運用Pro/E運動仿真能夠清晰的看出在工作過程中零件受到載荷作用的變化情況,為提高零件的剛性、強度等各種物理化學性能奠定了基礎(chǔ)。

2)利用性能仿真模塊對零件進行靜態(tài)力學分析,仿真結(jié)果反過來可以為零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了更好的計算依據(jù)。3)本次對各零件的運動分析具有較高的參考價值,為整個復(fù)擺鄂式破碎機的設(shè)計和運動仿真部分提供了豐富的理論基礎(chǔ),本次對零件的有限元分析能夠更加封邊的對零件進行強度校核。4)利用Pro/E對零件進行運動仿真,可以減少很多不必要的實際操作,不僅減少實驗經(jīng)費,同時節(jié)約了大量的時間,能夠?qū)Ξa(chǎn)品進行更優(yōu)化的設(shè)計,為產(chǎn)品性能的提升開發(fā)提供了不可或缺的能量。結(jié)論這次的畢業(yè)設(shè)計讓我對復(fù)擺鄂式破碎機有了一定的了解。通過閱讀查找資料文獻也了解了現(xiàn)階段國內(nèi)外與設(shè)計內(nèi)容相關(guān)的先進技術(shù),對機械行業(yè)的許多知識有了進一步的了解,尤其是機構(gòu)的性能仿真部分給我?guī)砹撕芏嗍斋@。對將來從事本專業(yè)行業(yè)提供了良好的基礎(chǔ),同時也學會了從多個方面去考慮一個產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)。本次畢業(yè)設(shè)計主要工作有以下幾個:對復(fù)擺鄂式破碎機的結(jié)構(gòu)組成部分進行認真分析研究,確定復(fù)擺鄂式破碎機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和本次課題的研究設(shè)計方向。選取破碎機的部分重要的零件進行設(shè)計計算,對現(xiàn)有的破碎設(shè)備進行分析研究,采納其中優(yōu)秀的設(shè)計部分,發(fā)現(xiàn)本套設(shè)備存在的缺點并加以改造,了解復(fù)擺鄂式破碎機的工作原理。認真選擇符合復(fù)擺鄂式破碎機各方面特點的電動機,提供穩(wěn)定高效的動力源。設(shè)計復(fù)擺鄂式破碎機的破碎結(jié)構(gòu)部分,主要考慮設(shè)備所能承受的最大破碎力、結(jié)構(gòu)分布的合理性以及材料的選擇。繪制復(fù)擺鄂式破碎機的整體結(jié)構(gòu)及重要零件的CAD圖紙。利用Pro/E軟件對破碎機構(gòu)的一些重要零件進行選擇性的建模,并詳細介紹建模的步驟。在利用Pro/E對零件建模的前提下,裝配破碎機破碎機構(gòu)的零件且進行結(jié)構(gòu)性能仿真,并對重要零件進行有限元分析,進一步了解破碎機在工作生產(chǎn)過程中重要零件的受力情況以及材料受壓力作用發(fā)生的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。對于本次課題設(shè)計在

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