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1、机械原理课程设计指导书（五）（设计题目：冲压式蜂窝煤成型机）1. 冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求1）功能冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备，它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作：1）煤粉加料；2）冲头将蜂窝煤压制成型；3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2）原是数据及设计要求1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min;2） 驱动电机：Y180L 8、功率 N = 11 kW、转速 n
2、= 730 r/min；3）如图1所示位冲头3、脱模盘5、扫屑刷4、模筒转盘1的相互位置情况。实际 上冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁 2连成一 体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤，脱 模盘将已压成的蜂窝煤脱模。在滑梁上升过程 中扫屑刷将刷除冲头和脱模盘上粘附的煤粉。 模筒转盘上均布了模筒，转盘的间歇运动使加 料后的模筒进入加压位置、成型后的模筒进入 脱模位置、空的模筒进入加料位置；4）为改善蜂窝煤成型机的质量，希望在冲 压后有一短暂的保压时间；5）由于同时冲两只煤饼时的冲头压力较 大，最大可达50000N,其压力变化近似认为在 冲程的一半进入冲压，压力呈线性变化，由零 值至最大值。因此，希望
3、冲压机构具有增力功 能，以减小机器的速度波动和减小原动机的功 率。6）机械运动方案应力求简单。2. 工作原理和工艺动作分解根据上述分析，冲压式蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作:1）加料：这一动作可利用煤粉的重力打开料斗自动加料；2）冲压成型：要求冲头上下往复运动，在冲头行程的二分之一进行冲压成型；3）脱模：要求脱模盘上下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离模筒。 一般 可以将它与冲头固结在上下往复移动的滑梁上；4）扫屑：要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除；5）模筒转模间歇运动：以完成冲压、脱模和加料三个工位的转换；6）输送：将成型的煤饼脱模后落在输送带上送出成品
4、，以便装箱待用。以上六个动作，加料和输送的动作比较简单，暂时不予考虑，脱模和冲压可以用一 个机构完成。因此，冲压式蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑 机构和模筒转盘间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题。3. 设计步骤1）执行机构的选型机构选型应遵循以下原则：表1选用执行机构的原则与方法序与机梅选型阍则实推办院1依照生产工艺聂 求,雌鼻冶当的机何 晦式和远南舰掉1）技执行押件远动形式墙用却座的机何型式*2）在机柳的远动徨韭不朝过允辞限度的情配下.可就形用近似的卖鹿远功蝶株的机构】3）机构的株有构件在工作村研中的速座、加速度的文化应符音昼索.馄保江产品腹2留构垢申、尺寸琏度，杏
5、K掉布量上占 的交阈奉，达到布麻1）在情足是求的都提下机梅的蜻曲力米筒单、可2）曲主功at人）林到从动件【执行柳件）间的近或疑妥尽可帽短.它包括枸件和运动则数3)制造加工容1）在来用低割的机构中，轮动副制itfl（申、舟证运动副元素的配合常度，蓄幼n元猷制 通较困晚,不胡保证配合精度；2）果用WAE1的机构，可以X少诺动副畋和构件败，但熠元素形状一殷莪为握除.制矗 映困难4考虐勘力握的肥式1）莉，模时富利用,圳、震压机Mr以m化机拘摇抽.便于宵节速度*2）璀用电动机后，执行机梅又K寿由原幼件为握缜辑励.有时也有不少方便之站5动力1）考患机为的平第.便劫栽荷最小E2）株行构件的建厦、加速度意化应
6、符合耍术*3）采用量大律动角和量jb用丸昙败的抓超学境也原动鞘上的力翅_C11 .的生产撤犀与机撬效率。机何的偿动槌厚蛆；幼摩少采用移值粪透动|易找生衰紧或自餐院豪，井冬于产生用行蝴牟）：3台璋的机构S!式，而提高生产效率i4）机杓的物方特性好；5）枚行机构的逃押要考虑罚的力凯的退劫方式、功率、#知反其会荷待性能整相互四配协6）机柳的捋方特性好，有利于机械败睿提高2）机械运动方案的评价对上述执行机构，做其形态学矩阵，可得到为数众多的方案。机械运动方案的拟定，最终要求通过分析比较提供最佳方案。一个方案的优劣只有 通过系统综合评价来确定。从机构和机械运动方案的选择和评价要求看，主要应满足五 个方面
7、的性能指标，具体见表2。表2机械运动方案的评价指标性能指标具体内容机构的功能1）运动规律的型式；2）传动精度高低机构的工作性能1）应用范围；2）可调性；3）运转速度；4）承载能力机构的动力性能1）加速度峰值；2）噪声；3）耐磨性；4）可靠性经济性1）制造难易；2）制造误差敏感度；3）调整方便性；4）能耗大小结构紧凑1）尺寸；2）重量；3）结构复杂性目前常用的评价方法很多，如系统工程评价法、模糊综合评价法等。本次课程设计 中机械运动方案的评价采用定性评价法，由指导教师组织学生集体完成。3）机械传动系统的速比和变速机构机械系统通常由原动机、传动装置、执行机构和控制操作部件组成。原动机是机械 系统中
8、的驱动部分，其类型及规格已选定，执行机构的机构型式通过上述设计过程也已 确定，此时应进行传动系统的设计计算。传动系统是把原动机和执行机构联系起来的装 置，冲压式蜂窝煤成型机中，传动系统将驱动电机的运动并列传递到执行机构。传动类 型的选择及传动装置总传动比的分配见参考材料 4. 3）。4）机械传动系统和执行机构的尺度计算根据机械运动方案示意图，对机械传动系统和执行机构进行尺度计算，具体计算方 法见参考材料4. 3）。5）绘制机械运动方案图根据已选定的执行机构型式及传动系统的类型，绘制冲压式蜂窝煤成型机机械运动 示意图（草图），然后绘制机构运动循环图，有关参数计算完毕后，选取适当的比例用 UG绘制
9、机械运动方案三维图。6）机构运动仿真用UG运动仿真学对运动机构进行运动分析，绘制从动件位移、速度、加速度曲线 图（A3）。7）编写设计说明书课程设计说明书是技术说明书的一种，是对课程设计的总结。主要内容包括：课程 设计题目简介（冲压式蜂窝煤成型机的功能及设计要求）、执行机构的选型及评价、机械 传动系统的设计计算、机械运动方案简图的绘制、机械运动系统尺度计算、机构运动仿 真分析图片、设计感想等。设计说明书用B5纸张打印，之后按以下顺序纵向装订成册：封面（由指导教师提 供统一格式）、课程设计任务书、摘要、目录、正文、参考文献。4. 注意事项1）每位同学接到课程设计题目后最好准备一个专用笔记本，把在
10、课程设计过程中查阅、摘录的资料，初步的计算以及构思的草图都记录在案，这些材料是整理设计说明书 的基本素材。2) 课程设计中所需知识可能超出机械原理课程课堂讲述的基本内容，同学应通过 自学补充有关知识。3) 推荐参考资料:(1).机械原理课程设计指导书裘建新主编 高等教育出版社。(2) .机械原理课程设计手册(3) .机械基础综合课程设计牛鸣岐等主编 重庆大学出版社。孔凌嘉等主编北京理工大学出版社。(4) .机械原理课本 张春林主编 高等教育出版社。(5) .机械设计课本 谭庆昌 赵洪志主编 高等教育出版社。4) 建议设计进度设计任务所需时间(天)准备及熟悉题目2执行机构选型及评价2方案评价1传
11、动系统设计计算2机械系统尺度计算3机械运动方案图绘制5机构运动仿真2编写设计说明书3合计20机械原理课程设计任务书（五）1. 设计题目：冲压式蜂窝煤成型机2. 工作原理及工艺动作过程冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若 干通孔）生产厂的主要生产设备，它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作：1）煤粉加料；2）冲头将蜂窝煤压制成型；3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；5）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。3. 原始数据及设计要求1）蜂窝煤成型机的生产能力：30
12、次/min;2）驱动电机：Y180L 8、功率 N= 11 kW、转速 n= 730 r/min；3）冲压成型时的生产阻力达到50000N;4）为改善蜂窝煤成型机的质量，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。4. 设计方案提示冲压式蜂窝煤成型机应考虑三个机构的选型和设计；冲压和脱模机构、扫屑机构和 模筒转盘的间歇运动机构。冲压和脱模机构可采用对心曲柄滑块机构、偏置曲柄滑块机构、六杆冲压机构；扫 屑机构可采用附加滑块摇杆机构、固定移动凸轮-移动从动件机构；模筒转盘间歇运动 机构可采用槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮式间歇运动机构。为了减小机器的速度波动和选择较小功率的电机，可以附加飞轮。5. 设计任务1）按工艺动作要求拟定运动循环图；2）进行冲压脱模机构、扫屑刷机构、模筒转盘间歇运动机构的选型。并机械运动 方案的评定和选择；3）进行飞轮设计（选做）；4）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案；5）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算；6）画出机械运动方案简图并进行运动仿真；7）编写设计说明书。（用B5纸张，封面用标准格式）
