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1、目录目录01装置方案原理设计12.执行机构尺寸设计22.1气缸设计2.1.1气缸的选择22.1.2气缸的设计计算22.2选择电动机42.3计算总传动比，并分配传动比42.4计算各轴的运动参数和动力参数43 传动件的设计计算53.1皮带轮的设计计算53.2直齿圆柱齿轮设计计算73.3直齿锥齿轮的设计103.4轴的设计113.5轴承的设计计算133.6槽轮机构计算153.7扫屑凸轮机构计算164. 箱体的设计175 总结176 参考文献17绪论本设计为蜂窝煤成型机设计，大量运用了我大学四年学习的科目，比如液压 与气压传动，机械设计，机械原理，理论力学等等。在目前国内生产蜂窝煤成型 机的厂家不少，但
2、是现有的蜂窝煤成型机的冲压成型，均有连杆机构带动在横梁 的弹簧式冲头冲压成型，由于冲孔后抜冲针的需要在冲头上装有圆柱弹簧，弹簧 在间歇往复应力作用下高速工作，极易产生疲劳，弹簧较弱，影响拔针，出现夹 煤重冲故障，同时由于弹簧配件制造质量很不稳定，常常断裂，从而增加生产成 本：另外，弹簧式冲头总高度包括了弹簧高度，随着冲头高度的增大，工作时冲 头摆差、与模筒碰撞机会均增大，配件损耗和工作噪声均为较大。以往的许多制 造煤块的机构存在着许多避之不及的缺陷，即有些机构制造出的煤块不够敦实， 放干后有一些裂纹；有些机构造出的煤块经常出现孔内坍塌现象；有些机构在工 作是会出现许多不能及时清理的煤屑，造成工
3、作环境的相对恶劣，本设计的诞生不仅克服了许多造煤块机构难以克服的缺陷，用气缸带动冲头 成型有缓冲作用，压力平衡，煤品质量稳定，表面光洁，强度好。根据各种运输 工具对煤品湿度的湿强度要求而该变相应的湿强度。此外还在机械传动的能耗 以及电动机选择上做了优化，很大程度上做到了美化环境及节约有限能源。：一 是机构拥有了带传动结构简单、传动平稳、具有过载保护作用，槽轮机构结构简 单，工作可靠等特性，二是有气缸带动冲头和脱模盘做往复运动本实它采用气压 冲头机构完成蜂窝煤的成型脱模，使用维修方便，生产的煤品质量好，成本低， 能一机多用。本设计机构安全、实用的思想设计而出，适用范围比较广泛，既可以用于大 中型
4、公司或企业批量生产，又可用于小型部门的连续生产，大幅度降能耗及解决 型煤质量不稳定的问题。1装置方案原理设计初步确定采用皮带轮和齿轮进行两次减速，选用转速较小的电机，经过两次 减速后，转速满足要求。冲头和脱模盘由气缸带动其上下运动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 称为机械运动方案示意简图1-1。1.电动机2.带轮3.圆柱齿轮4.圆锥齿轮5.槽轮6.脱煤盘7.毛刷8.滚轮9.冲头10.推手11.气缸12.斜槽图1-1原理图2.执行机构尺寸设计2.1气缸设计2.1.1气缸的选择气缸的作用是实现冲头和脱模盘纵向运动。对气缸结构的要求一是重量尽 量轻，以达到动作灵活、
5、运动速度高、节约材料和动力，同时减少运动的冲 击，二是要有足够的刚度以保证运动精度和定位精度，由于单作用气压缸仅向 单向运动，有外力使活塞反向运动，而双作用单活塞气缸在压缩空气的驱动下 可以像两个方向运动但两个方向的输出力不同，所以该方案采用双作用单活塞 缸。2.1.2气缸的设计计算由设计要求可以知道，要驱动的负载大小为50000N,考虑到气缸未加载时 实际所能输出的力，受气缸活塞和缸筒之间的摩擦、活塞杆与前气缸之间的摩 擦力的影响，并考虑冲头，脱模盘的质量。在研究气缸性能和确定气缸缸径 时，常用到负载率0F一0= （F气缸实际负载，F气缸理论输出负载）（P894）F0065 x 300F50
6、000v = 325 mm； s 查得 0 =0.45 P = = 0.6 MPa60A 100 x 75_Uf气缸实际负载为 F = 2250ND = 1.27 - = 38.9mmPF气缸的输出拉力N；P 气缸的工作压力Pa按照GB/T2348-1993标准进行圆整，取D=40 mm由d=0.3D估取活塞杆直径d=25 mm气缸筒的壁厚错误！未找到引用源。可根据薄避筒计算公式进行计算：错误!未找到引用源。5=笳5错误！未找到引用源。一缸筒壁厚（mm） ； D缸筒内径（mm）P缸筒承受的最大工作压力（MPa）；错误！未找到引用源。一缸筒材料 的许用应力（MPa）实际缸筒壁厚的取值：对于一般用
7、途气缸约取计算值的7倍；重型气缸约 取计算值的20倍，再圆整到标准管材尺码。缸体的材料选择45钢，b错误！未找到引用源。=600 MPa，bb = 605 二 120MPan为安全系数一般取n=5；错误！未找到引用源。缸筒材料的抗拉强度 （Pa）P缸筒承受的最大工作压力（MPa）。当工作压力pW16MPa时，P=1.5p； 当工作压力p16MPa时，P=1.25p 由此可知工作压力0.6 MPa小于16 MPa， P=1.5p=1.5 X 0.6=0.9 MPa2 PD 0.9 x 808 = 4.32b 2 x 120由表查的气缸筒的壁厚圆整取错误！未找到引用源。 8 = 5 mmv一空气流
8、经进排气口的速度，可取v=10错误！未找到引用源。15错误！未找到引用源。选取 v = 12 m/s由公式d = ,Q代入数据得0兀vd =6.883 mm0所以取气缸进排气口直径为7 mm2.2选择电动机P = P = kw = 9.69kw d 耳 0.826P电动机工作及功率dn 机械传动总效率联轴器效率n = 0. 9921滚动轴承效率n二0. 9 92圆柱直齿轮传动效率n = 0. 983开式齿轮传动效率n = 0. 9 V带传动效率n =0. 96以总45n = 0. 8 2 62预取齿轮减速传动比为5,皮带轮减速传动比为4,总传动比为20贝 In = n x ia = 50 x
9、20 = 1000 r minm所以选择Y160M-4三相异步电动机同步转速为1460r/min；额定功率11kw； 中心高160mm。外形尺寸如表4-1表4-1HABCLHD180L1322542101086704302.3计算总传动比，并分配传动比n1460传动装置的总传动比 i = m = 1460 = 22.4为 n65wn 电动机满载转速mn工作机转速w其中齿轮传动比取5,则V带传动的传动比i22 4=4.4852.4计算各轴的运动参数和动力参数（1）计算各轴的输入功率（kw）电动机轴P = 11kwdI轴（皮带轮轴）P = P nn = 11x 0.99 x 0.96 = 10.3
10、51 d 2 5II 轴（小齿轮轴）P =P x0.992x0.99 = 10.06kw2 1III轴（大齿轮轴）P =P x 0.99 x 0.98=9.57kw3 2计算各轴的转速（r/min）电动机轴n = 1460r /minmI轴（皮带轮轴）n = 350r /mini 4.172II轴（小齿轮轴）n =n =350r /minii 1III轴（大齿轮轴）n = 70r /minhi 5（3）计算各轴的转矩（Nmm ）=9.55 x 106 x = 9.55 x106 x 丄=71952Nmm电动机n1460mI轴（皮带轮轴）II轴（小齿轮轴）III轴（大齿轮轴）T = 71952
11、x 0.99 x 0.96 = 5.35NmmiT=T x 0.992 x 0.99 = 68383.5Nmmii iT=T x 0.99 x 0.98=64862.3Nmmhi ii 列出各轴的运动和动力参数（见表4-2）表4-2轴号输入功率（kw）转速（r/min ）转矩（Nmm）电动机轴11730143904rffl 车 H10.35175171952II轴10.0617568383.5III轴9.5735128983.33 传动件的设计计算3.1皮带轮的设计计算取该机械每天工作10小时，一年工作300天。由P156表8-7查得工作情况系 数K = 1.3 所以功率：P = K P =
12、1.3x11kw = 14.3kw根据计算功率P和IAcaAca轴转速n ,由表8-11可查的选用C型V带13.1.1初选小带轮基准直径由表8-6和表8-8可查得小带轮基准直径d = 200mmd3.1.2验算带速v按公式（8-13 ）验算带速兀d n200x 1460k ucc /v =d1 1 = 15.28m / s60 x100060 x 1000因为5m / s v 30m / s，故带速合适。3.1.3计算大带轮的基准直径根据公式（8-15a）,计算大带轮的基准直径ddd = id = 4.172x 200 = 834mm根据表 8-8 圆整为 800mmd2di3.1.4确定V带
13、轮的中心距a和皮带的基准长度取中心距)()亠 0.7“ +d ) a 2 d +d 丿取a =7000由di d20di d2 可得 n 700 a 901。d2d a。725。3.1.5计算V带根数z(1) 计算单根V带的额定功率Pr由 d = 200mm 和 n = 730r / min，查表 8-4a 可得d1iP = 4kw0根据 d = 200mm、n = 730r / min 和 C 型带d11查表 8-4b 得 AP = 0.640查表8-5得K = 0.87a查表8-2得K = 0.97则 p =(p +AP 丿K K =(4 + 0.64)x0.87x0.97 = 3.9kwr00 a L计算V带的根数zZ =二=里3 = 3.6所以应取4根V带。P 3.9r由表8-3可得，C型V带的单位长度质量为q = 0.30kg /m所以(2.5 - K 丿P(2.5 - 0.87)x 14.3(F 丿 =500a ca + qv2 = 500 x+ 0.30x 7.6420 minK Zv0.87 x 4x 7.64a二 455.86 N但在实际中应使皮带的实际初拉力F (F )00 min由公式丿二2Z(F )sin
