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1、第 1 章 设计任务书1.设计题目冲压式蜂窝煤成型机2.原始设计及数据要求1）蜂窝煤成型机的生产能力：30 次min。2）驱动电机：Y180L8、功率 N=11 kW、转速 n710 rmin。3）冲压成型时的生产阻力达到 100000N。4）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间。5）由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效力作用，减小原动机的功率第 2 章 系统功能分析1.工作原理及工艺过程为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成六个动作：1）加料：该动作可利用煤粉自重打开料斗的自动加料；2）冲压成型：要求冲头上下往复运动，在冲头行程的后
2、二分之一进行冲压成型；3）脱模：要求脱模台上下往复运动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。一般可将它与冲头一起固结在上下往复移动的滑梁上；4）扫屑：要求在冲头、脱模盘上向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除；5）模筒转模间歇转动：以完成冲压、脱模、加料三个工位的转换；6）输送：将成型的煤饼脱落后落在运输带上送出成品，以便装箱待用。得出如下所示的功能图2.根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图对于冲压式蜂窝煤成型机构运出循环图主要是确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒转盘三个执行构件的先后顺序、相位，以利于各执行机构的设计、装配和调试。冲压式蜂窝煤成型机的主机构为冲压机构，以它的主动件的零位角为横坐标的
3、起点，纵坐标表示各执行机构的位移起止位置。表1 表示冲压式蜂窝煤成型机构三个执行机构的运出循环图。表 1 冲压式蜂窝煤成型机运动循环图主动件转角分配 0180 180360冲头和脱模盘机构 工作行程 回程模筒转盘机构 工作行程 停止 工作行程扫屑刷机构 扫屑运动 回程 扫屑运动主动件转角分配 090 90270 270360冲头和脱模盘都由工作行程和回程两部分组成。模筒转盘的工作行程在冲头的回程后半段和工作行程的前半段完成，使间歇转动在冲压以前完成。扫屑刷要求在冲头回程后半段至工作行程前半段完成扫屑动作。现在可以按给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等要求来选择方案。在此可选定三个结构比较
4、简单的方案，如下所述。方案一：冲压机构为对心曲柄滑块机构，模筒转盘机构为槽轮机构，扫屑机构为固定凸轮移动从动件机构。该机械系统的输入为电动机连续转动，冲头、起模盘与传动轴主轴连成一体。当传动主轴连续回转的前半个周期，冲头将粉煤冲压成蜂窝煤，脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。后半个周期扫屑刷将冲头和脱模盘上粘着的粉煤刷除。工作台上均布六个模筒，由槽轮机构实现间歇转动。在同一时刻，加料模进入冲压模位置，成型模进入脱模位置，空模筒进入加料位置。方案二：该设计方案的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的演变机构将成品顶出。由凸轮机构把送入煤粉和输出成品合并为一个动作，在把成品推出工
5、作台的同时将下一工作循环的粉煤送至模筒 。方案三：该方案的特点是由双轴伸发动机带动两侧蜗杆涡轮传动，通过两组凸轮配合将粉煤挤压成蜂窝煤。在煤饼上模，左右模脱开的时候，平行四边形两曲柄上接的两推板运行到工作台表面，同时分别将成型煤饼和煤料送到位。 三个方案中，可以按设计需求直接比较方案的优劣。由于没有急回要求，冲压机构可以选为对心曲柄滑块机构；模筒转盘机构可以选为槽轮机构，这样工作效率高、定位精确且加工方便；扫屑机构可选为固定凸轮移动从动件机构，设计加工简单方便。最后，选取方案一为冲压式蜂窝煤成型机构的机械运动方案。即方案为冲压机构为对心曲柄滑块机构，模筒转盘机构为槽轮机构，扫屑机构为固定凸轮移
6、动从动件机构。3.机械传动系统的传动比和变速机构根据选定的驱动电机的转速和冲压式蜂窝煤成型机的生产能力，可知其机械传动系统的总传动比为 67.2301i执 行 主 轴电 机总 n采用二级减速机构。机械传动系统的第一级采用带传动，第二级采用直齿圆柱齿轮传动。按传动比分配原则，为使传动构件获得较小尺寸，结构紧凑，可采用传动比“先小后大”原则。因此选 i1=4.734，i2=5，则总传动比为i1*i2=23.67.第 3 章 机构尺度综合3.1 机械运动方案简图按已选定的三个执行机构的形式及机械传动系统，画出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动示意图，其中三个执行机构部分也可以称为机械运动方案简图。如图 3
7、.1 所示，包括了机械传动系统、三个执行机构的组合。如果再加上加料机构和输送机构，就可以完整地表示整台机器的机械运动方案图。图 3.1 冲压式蜂窝煤成型机运动方案示意有了机械运动方案示意图，就可以进行机构的尺寸设计计算以及机器的总体设计。3.2 对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算为了实现具体的运动要求，必须对带传动、齿轮传动、曲柄滑块机构（冲压机构） 、槽轮机构（模筒转盘间歇运动机构）和凸轮扫屑机构进行尺寸计算，必要时还要进行运动学、动力学计算。3.2.1.带传动计算（1）确定计算功率 CPPKAC取 ，则4.AK)(4.15.kW（2）选择带的型号。由 及主动轮转速 ，由有关线图选择 V
8、带型号为CPnC 型 V 带。（3）确定带轮节圆直径 和1d2取 ，则md01 m8.94673.412（4）确定中心距 0a)(2)(. 21021dad即 。ma6.29376.8020（5）确定 V 带根数 z48.3150PC3.2.2.齿轮传动计算取齿轮的压力角 , ， ，按钢制齿轮o221z102i进行强度计算，其模数 。m5则分度圆直径分别为 0152齿顶高为 haa*21齿根高为 mmchaff 25.6).01()(*21 齿全高 a .1.2*21 齿顶圆直径分别为 hzdaa 205)()(*1 mm6102齿根圆直径分别为 czaf .97).()(*1 hd 5322
9、 齿厚为 mms85.7/14.3/齿槽宽为 e.2/./标准中心距为 za30/)1(5/)(21齿轮厚度按实际情况选取，其余尺寸按有关公式计算出。3.2.3曲柄滑块机构计算已知冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程 ，连杆系数 ,则ms0157.0LR曲柄半径 R15.连杆长度为mRL41.95下面采用作图法求出曲柄滑块机构中滑梁（滑块）的速度和加速度。取 ，曲柄逆时针旋转，当转角为 45时，按比例精确作曲ml/10柄滑块机构的运动简图，如图 3.2 所示。图 3.2 曲柄滑块机构运动简图因为杆 1（曲柄）的转速为 30 r/min，且方向为逆时针旋转，故杆 1 的角速度为，方向为逆时针旋转。sra
10、dn/14.360/14.3260/1 B 点的速度为，方向为垂直于杆 1 且指向向上。mlVAB/7.5.1B 点的加速度为，方向由 B 指向 A。2221 /49.10.3sla下面求 C 点的速度及加速度。对于杆 2 CBBVV方向 CA AB BC大小 ？ 0.471 ?取 ，按比例精确作速度图，如图 3.3 所示。msV/)(01.图 3.3 速度图量取得。smVC/37.01.。B4因此，杆 2 的加速度为，方向为顺时针方向。2/56.9.0slBC，方向由 C 指向 B。22 1.03an 对于杆 2 BnCBBCaa方向 CA BA CB BC大小 ？ 1.479 0.121
11、？取 ，按比例精确作速度图，如图 3.4 所示。msa/)(01.2图 3.4 加速度图量取得 。2/05.1smaC因此，当曲柄转角为 45时，滑块 3 的速度为 0.37m/s，加速度为1.05m/s2。3.3槽轮机构计算（1）槽数 。按工位数要求选定为 6。z（2）中心距 。按结构情况确定 。ama30（3）圆销半径 。按结构情况确定 。rr（4）槽轮每次转位时主动件的转角 。120)(182z（5）槽间角 。6302z（6）主动件圆销中心半径 。aR50sin1（7） 与 的比值 。1Ra.（8）槽轮外圆半径 。mr26)co(22（9）槽轮槽深 h )80(8.791hna（10）运动系数 。),(2为 圆 销 数zk3.4 扫屑凸轮机构计算固定凸轮采用斜面形状，其上、下方向的长度应大于滑梁的行程 ，其左s右方向的高度应能使扫屑刷活动范围扫除粉煤。具体按结构情况来设计。参考书目5 孙桓，陈作模编著。机械原理（第七版） 。 北京：高等教育出版社，200611濮良贵，纪名刚主编。机械设计（第七版） 。北京：高等教育出版社，2001
