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1、 工程技术学院课程设计 题 目： 颚式破碎机的机构综合与执行机构设计 专 业： 热能与动力 年 级： 11级 姓 名： 韩江江 学 号： 指导教师： 张海东 日 期： 2013-7-17 云南农业大学工程技术学院 目录 一、 设计题目二、 设计数据与要求三、 设计提示四、 设计任务五、 设计感言六、 参考文献 一、设计题目颚式破碎机是一种利用颚板往复摆动压碎石料的设备。工作时，大块石料从上面的进料口进入，而被破碎的小粒石料从下面的出料口排出。图1为一简摆式颚式破碎机的结构示意图。当与带轮固联的曲柄1绕轴心O连续回转时，在构件2、3、4的推动下，动颚板5绕固定点F往复摆动，与固定颚板6一起，将矿
2、石压碎。设计颚式破碎机的执行机构和传动系统。图1 简摆式颚式破碎机一、 设计数据与要求颚式破碎机设计数据如表1所示。表1 颚式破碎机设计数据分组号进料口尺寸（mm）颚板有效工作长度（mm）最大进料粒度（mm）出料口调整范围（mm）最大挤压压强（Mpa）曲柄转速（rpm）1120200200100103020030021502502501201040210270320025030015020402202504250300350200205023020052503003502002050225220三、设计提示动颚板长度取为其工作长度的1.2倍.四、 设计任务1. 针对图1和表1所示的颚式破碎机的
3、执行机构方案，依据设计数据和设计要求，绘制机构运动简图，并分析组成机构的基本杆组；（1） 因为动颚板长度取为其工作长度的1.2倍，动颚板的有效工作长度为200mm，所以动颚板长度2001.2mm=240mm，CF=240mm，CB=84mm，BD=60mm，DE=84mm，AB=240,OA=18mm，AD=AB=242mm当OAB在同一条直线上且曲柄转过一周即在360时，根据各杆件尺寸定出各转动副的位置，选定比例1:1，画出各运动副和表示各杆件的线段，在原动件上标出表示运动方向的箭头，即可得出机构运动简图。（2） 分析组成机构的基本杆组对于该机构，其自由度F=3n2PLPH,F=3527=1
4、.以曲柄为原动件，对机构进行机构分析，从远离原动件开始拆杆组，基本杆组中运动副全为低副，则符合3n2PL=0.将原动件1和机架6与其余杆件拆开，剩下的杆件所组成的杆组的自由度为0.从远离原动件的一端拆下构件5和构件4为一个级杆组，再拆下构件2和构件3为一个级杆组，最后剩下原动件1和机架6，由于拆出的最高级别的杆组为级杆组，所以该机构为级机构。机构运动简图和基本杆组图见图纸。2. 假设曲柄等速转动，对机构进行运动分析，并画出颚板的角位移和角速度的变化规律曲线图；（1） 对机构记性运动分析已知曲柄转速n=300r/min=5r/s，曲柄的角速度w1=2n=25r/s=31.4rad/s，所以A点的
5、速度v=OAw1=181031.4m/s= 0.565m/s。方向垂直于曲柄。又因为曲柄等速转动，所以A点的加速度大小和方向都等于它的法向加速度，aA=OAw1=17.75m/s。对于连杆2的角速度w2和角加速度2及B点和D点的速度vB，vD和角加速度vB，vD和加速度aB，aD，杆件3，杆件4和杆件5的角速度w3，w4,w5和角加速度3，4，5及C点的速度，vc和加速度ac,运用矢量方程图解法来计算。由运动合成原理可知，D点的速度： VD = VA + VDA大小： ? ?方向： DE OA DA选取速度比例尺 v=0.01(m/s)/mm，由p点开始画出速度多边形，由速度多边形得 VD =
6、vpd=0.01350.35m/s VDA=vda=0.01580.58m/sVDA W2DAW2= VDA/DA=0.580.242=2.40rad/sB点的速度 VB = VD + VBD= VA + VAB大小： ? ？方向 ？ DE BD OA AB由速度得VB = vpb=0.25m/sVBA =580.01=0.58m/s C点的速度 VC = VB + VCB大小： ? 方向： CF CB 由速度多边形得VCB=vcb=0.1116=0.16m/sVCB= CBW4W4= VCB/CB=0.160.084=1.9rad/sVC =vpc=0.0129=0.29m/sVC = W5
7、CFW5=VC/CF=0.290.24=1.21rad/sD点的加速度aD= aA+ a nDA +atDA=aE+ a nDE+atDE大小： ? ? ? 方向： ? AO DA DA DE DEaD=DAW2W2=0.2422.42.4=1.39m/ saD=DEW3W3=0.0844.174.17=1.46 m/ s选取加速度比例尺 a=0.1(m/s)/mm ，由p开始画出加速度多边形，由加速度多边形得aD=apd=0.1158=15.8m/s 210.1=2.1 m/saTDA= =m/sa2=aTDA/DA=1.570.242=6.5rad/saTDE=ade=0.1159=15.
8、9 m/s3=aTDE/DE=15.90.084=189.3rad/sB点的加速度aB= aA+ a nBA +atBA=aD+ a nBD+atBD大小： ? ? ? 方向： ? AD BA BA BD BD由加速度多边形得aB=apb=0.1158=15.8m/sC点的加速度：a nC+atC=aB+ a nCB+atCB大小： ? ? 方向： CF CF CB CBaC =apc=0.1101=10.1m/satC= =10m/satC =5CF则5= atC /CF=100.240=41.7 rad/satCB=acb=0.1135=13.5 m/s4= atCB / CB =13.5
9、0.084=160.7 rad/s（2） 画出颚板角位移和角速度的变化规律曲线；3.在颚板挤压石料过程中，假设挤压压强由零到最大线性增加，并设石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上，对机构进行动态静力分析，分析曲柄所需的驱动力矩；（注：不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力）；（1) 颚板挤压石料过程中，挤压压强由零到最大线性增加，并且石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面桑，当曲柄转动到连杆2延长线上时，颚板受到的挤压压强最大，以此处为曲柄绕图中转动的七点。设曲柄转过的角度为，颚板受到的挤压压力为F，挤压压强为P，颚板有效工作面面积s，设曲柄转过的角度为与颚板挤压压强P的关系为P=yx，当=
10、0时，P=0MPa，所以x=0，=180时，P=200MPa，y=1.11，所以P=1.11。当=360时，P=0MPa，当=180时，P=200MPa。所以x=400，y=-1.11，P=-1.11+400因此该关系有两个方程，即P=1.11（0180）P=-1.11+400（180360）曲柄转过的角度为与颚板挤压压强P的关系图另附在图纸上。所以颚板挤压压力F=PS=200200mm200MPs=8KN，此时=30，P=33.3MPa。（2） 对机构进行静力分析由于不考虑各处摩擦、构件重力个惯性力，所以只需对机构进行静力分析。按静定条件讲机构取分离体，首先取构件5为研究对象，它受到固定铰链
11、给它的反作用力FR n65 ，FR n65 ，构件4给它的反作用力FR n45 ，FR n45 ，和石料对它的挤压力F，因为石料对颚板的压强均匀分布在颚板有效工作面上，所以挤压力F取在颚板有效工作面中点初，并且垂直颚板，受力分析见图纸。分别对C点和F点去矩：M(c)=0 F0.1= FR n650.24 FR n65=KNM(c)=0 F0.14= FR n450.24 FR n45= KNCB杆件为二力杆件，受力见图纸，受到杆件5和杆件2的反作用力，在C点处已知各分力和合力的方向和一个分力的大小，用力多边形解出其他力。选取力比例尺 ，根据已知条件画出力多边形，见图纸。由力多边形得F54= F
12、R n65198+76FR n45=2. 9KNFR n65=2. 9KNFR n54= =5.5再分别对二力杆DE受力，OA杆受力，受力见图析。在杆2上，受到FR12 ，FR32 ，FR42 ，已知各力的方向和FR54 和 FR42 ，对杆2进行力多边形分析，见图纸。：FR42= FR24 =5.5KN5.5KN64=228 得=1.5KN曲柄所需的驱动力矩为M=1.518KN*M=27.8 KN*M五、 设计感言在为期两个星期的时间里，我翻阅了机械设计、机械设计课程设计等书，反复计算，设计方案，绘制草图，当然，在这期间还是得到周围同学的细心提点与耐心指导。一个人在两个星期内完成这次设计不可谓不艰辛，然而，我却从这两个星期内学到了许多大一、大二都没来得及好好学的关键内容，而且在实践中运用，更是令我印象深刻，深切体会到机械这门课程并非以前所想象的那样纸上谈兵。所有理论、公式都是为实践操作而诞生的。庆幸自己终于认真独立地做了一次全面的机械设计，真的，从中学到了很多很容易被忽视的问题、知识点，甚至还培养了自己的耐心细心用心的性
