【正文】 機(jī)械 設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文 設(shè)計(jì)題目： 蜂窩煤成型機(jī) 設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 者： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì) 及自動(dòng)化 專業(yè) 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2021年 4 月 18 日 目 錄 一 設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)目的???? ??? ?????????? ? ???? 1 設(shè)計(jì)題目?????????? ?????? ?????? 1 設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)要求???? ?????? ??????? 2 二 執(zhí)行 機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 功能分解與工藝動(dòng)作分解 ????? ?? ?? ? ? ???? 3 方案選擇與分析 ???????? ? ? ???? ????? 3 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 的形成 ?????? ? ? ??????????? 15 機(jī)構(gòu)組合方案的確定 ???? ?? ????? ? ?? ??? 17 執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) ?????????????? ???? 18 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 ???????? ????????????? 23 機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 ?????????????? 25 三 傳動(dòng) 系統(tǒng)方案 設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) ? ??? ????? ????? ?? ???? 26 電動(dòng)機(jī)的選擇 ??? ???? ??? ????? ????? 27 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比分配 ????????? 28 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 ???????????? 29 四 設(shè)計(jì)小結(jié) ?????? ??? ????????? ??? ?? 31 五 參考 文獻(xiàn) ??????? ?? ?? ????? ??????? 34 1 一 設(shè)計(jì)題目 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是 我們 第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 設(shè)計(jì)的目的在于 ， 進(jìn)一步鞏固并靈 活運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識(shí)； 培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)過的知識(shí)，獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力，使對(duì)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) (機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì) )有一個(gè)完整的概念，并培養(yǎng)具有初步的機(jī)構(gòu)選型、組合和確定運(yùn)動(dòng)方案的能力，提高 我們 進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)、運(yùn)算、繪圖、表達(dá) 、 運(yùn)用計(jì)算機(jī)和技術(shù)資料諸方面的能力， 以及 利用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法 解決工程問題的能力 ， 以 得到一次較完整的設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練。 設(shè)計(jì)題目 ： 蜂窩煤成型機(jī) 設(shè)計(jì)一蜂窩煤成型機(jī)沖壓和脫模機(jī)構(gòu)、工作盤的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及掃屑機(jī)構(gòu)。 該成型機(jī)工藝動(dòng)作如圖所示 ： Ⅳ ⅢⅠ滑梁卸煤桿工作盤掃屑刷沖頭 圖 1 蜂窩煤成型機(jī)設(shè)計(jì)原理示意圖 沖頭與脫模盤都與上下移動(dòng)的滑梁連成一體，當(dāng)滑梁下沖時(shí)沖頭將煤粉壓成蜂窩煤，脫模盤將已壓成的蜂窩煤脫模。在滑梁上升過程中掃屑刷將刷除沖頭和脫模盤上粘附的煤粉。模筒轉(zhuǎn)盤上均布了模筒，轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)使加料后的模筒進(jìn)入加壓位置、成型后的模筒進(jìn)入脫模位置、空的模筒進(jìn)入加料位置 。 2 試設(shè)計(jì)能按上述要求運(yùn)動(dòng)的沖壓和脫模機(jī)構(gòu)、工作盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及掃屑機(jī)構(gòu)。 設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)要求 工作機(jī)輸入功率 : 生產(chǎn)率 :18 塊 /min 型煤尺寸：Φ179。 h=100mm179。 75mm 粉煤高度與型煤高度之比（壓縮比）： 2∶ 1，即工作盤高度 H=2h=150mm 工作條件：載荷有輕微沖擊，一班制 使用期限：十年，大修期為三年 生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（少于十臺(tái)） 轉(zhuǎn)速允許誤差：177。 5% 3 二 、 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì) 1)功能分解 為了實(shí)現(xiàn) 蜂窩煤成型機(jī) 的總功能，將功能分解為： 加料 功能、 沖壓成型 功能、脫模功能、 掃屑功能、工作盤簡(jiǎn)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)功能、 輸送功能。 2)工藝動(dòng)作過程 根據(jù)上述分析，工藝動(dòng)作有以下六個(gè)動(dòng)作 ： （ 1）加料：這一動(dòng)作可利用煤粉的重力打開料斗自動(dòng)加料； （ 2）沖壓成型：要求沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在沖頭行程的二分之一進(jìn)行沖壓成型； （ 3）脫模：要求脫模盤上下往復(fù)移動(dòng)，將已沖壓成型的煤餅壓下去而脫離模筒。一般可以將它與沖頭固結(jié)在上下往復(fù)移動(dòng)的滑梁上； （ 4）掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動(dòng)過程中用掃屑刷將煤粉掃除； （ 5） 工作盤 間歇 轉(zhuǎn)動(dòng) ：以完成沖壓、脫模和加料三個(gè)工位的轉(zhuǎn)換； （ 6）輸送：將成型的煤餅脫模后落在輸送帶上送出成品，以便裝箱待用。 以上六個(gè)動(dòng)作，加料和 輸送的動(dòng)作比較簡(jiǎn)單，暫時(shí)不予考慮，脫模和沖 壓可以用一個(gè)機(jī)構(gòu)完成 。 方案選擇與分析 一、沖壓和脫模機(jī)構(gòu) (上下移動(dòng) ) 方案 1 4 方案 2 方案 3 5 方案 4 方案 5 方案 6 6 方案 7 方案 8 方案 9 方案 10 7 方案 11 方案 12 8 方案 13 方案 14 方案 15 方案 16 9 方案 17 方案 18 方案 19 10 方案 20 方案 1至 9為連桿機(jī)構(gòu)；方案 10 至 12 為凸輪機(jī)構(gòu)；方案 13 至 16 為齒輪齒條機(jī)構(gòu)；方案 17至 20 為組合機(jī)構(gòu)。 表 1 沖壓機(jī)構(gòu)部分運(yùn)動(dòng)方案定性分析 連桿 機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 齒輪齒條機(jī)構(gòu) 運(yùn)動(dòng)速度 高 較高 高 行程大小 取決于曲柄尺寸 小 可任意 可調(diào)程度 可調(diào) 調(diào)節(jié)困難 可調(diào) 動(dòng)力 性能 平衡困難 取決于凸輪形狀 好 簡(jiǎn)單性 不太簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單 簡(jiǎn)單，但一般齒輪須擺動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)齒條往復(fù)移動(dòng) 機(jī)械效率 一般 一般 較高 承載能力 高 較低 較高 其他特性 有急回特性 可實(shí)現(xiàn)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律 傳動(dòng)平穩(wěn) 結(jié)合表 1 可知， 方案 1 為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，易加工且具增力作用；方案 6至 9為六桿機(jī)構(gòu)行程?。?凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 緊湊，但易磨損且傳力?。积X輪齒條機(jī)構(gòu)傳動(dòng)準(zhǔn)確 、 效率高 、 壽命長(zhǎng)，但 加工裝配難；組合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 綜上所述，初選方案 1，方案 9，方案 17。 形 態(tài) 性 能 特 點(diǎn) 11 二、工作盤間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 方案 1 槽輪機(jī)構(gòu) 方案 2 外嚙合棘輪機(jī)構(gòu) 12 方案 3 摩擦式棘輪機(jī)構(gòu) 方案 4 外嚙合不完全齒輪機(jī)構(gòu) 13 方案 5 不完全齒輪齒條機(jī)構(gòu) 方案 6 圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 方案 1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，但轉(zhuǎn)角不可太小，有沖擊；方案 3 制造方便，轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確，但易引起沖擊磨損；方案 5 從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角范圍大但加工復(fù)雜， 14 會(huì)引起剛性沖擊。方案 6結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，但精度要求高， 加工復(fù)雜，安裝調(diào)整困難。 綜合考慮，初選方案 1，方案 4，方案 6。 三、掃屑機(jī)構(gòu) 方案 1 附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu) 方案 2 固定凸輪移動(dòng) 滾子 從動(dòng)件機(jī)構(gòu) 15 方案 3 固定凸輪移動(dòng)滑塊從動(dòng)件機(jī)構(gòu) 方案 1 工作平穩(wěn)，但尺寸較大；方案 2 運(yùn)動(dòng)性能較差，且易磨損；方案 3各方面性能較好。 掃屑機(jī)構(gòu)以上三方案性能相差不大，均 可待選 。 執(zhí)行運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的形成 方案 I: 沖壓機(jī)構(gòu)為偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu) 掃屑機(jī)構(gòu)為 導(dǎo)桿 滑塊 機(jī)構(gòu) 16 適 當(dāng)選擇沖壓機(jī)構(gòu)中 A 點(diǎn)軌跡和確定機(jī)構(gòu)尺寸，可保證構(gòu)件具有急回，運(yùn)動(dòng)和工作段近于勻速的特性，并可使機(jī)構(gòu)工作段壓力角盡可能小。 根據(jù)工位要求確定槽輪相關(guān)參數(shù)，可滿足工作盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。 導(dǎo)桿 滑塊機(jī)構(gòu) 上下方向長(zhǎng)度應(yīng)大于滑梁行程，其左右高度應(yīng)能使掃屑刷滿足掃除粉煤活動(dòng)范圍。 方案 II: 沖壓機(jī)構(gòu)為六桿機(jī)構(gòu) 模筒轉(zhuǎn)盤為不完全 齒輪機(jī)構(gòu) 掃屑機(jī)構(gòu)為固附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu) 六桿機(jī)構(gòu)雖具有增力作用，但行程較小，需調(diào)整各桿尺寸才能滿足滑梁行程要求。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)是由普通齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化而成的一種間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它與普通齒輪的不同之處是輪齒不布滿整個(gè)圓周。不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪上只有一個(gè)或幾個(gè)輪齒，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間與停歇時(shí)間的要求，在從動(dòng)輪上有與主動(dòng)輪輪齒相嚙合的齒間。兩輪輪緣上各有鎖止弧 (見 方案 4圖 )，在從動(dòng)輪停歇期間，用來防止 17 從動(dòng)輪游動(dòng)，并起定位作用。 附加滑塊搖桿機(jī) 構(gòu) ，滿足運(yùn)動(dòng)變化條件，且工作平穩(wěn)，效率較高， 成本較低但 運(yùn)動(dòng)尺寸較大。 方案 III: 沖壓機(jī)構(gòu)為凸輪 連桿機(jī)構(gòu) 模筒轉(zhuǎn)盤為圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 掃屑機(jī)構(gòu)為 固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件 機(jī)構(gòu) 凸輪 連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與前兩個(gè)方案相比較為復(fù)雜，且凸輪部分磨損較大，連桿部分為多桿，為滿足行程要求需占較大尺寸。 圓柱凸輪間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)精度要求高，安裝調(diào)整均有較大難度。 固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu) 對(duì)機(jī)架的要求較高，工作平穩(wěn)性較差 。 且 滾子磨損較大，壽命短 。 機(jī)構(gòu)組 合方案的確定 經(jīng)過前述方案評(píng)價(jià) 可知，方案 I 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，成本低廉，經(jīng)久耐用，維護(hù)容易，操作方便。所以 確定 該 方案是上述 三 個(gè)方案中最為合理的方案。 18 執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) （ 1） 偏置 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算 已知滑梁行程 S=300mm ,行程速比系數(shù) k=(θ =180176。179。 (k1)/(k+1)= 180176。179。()/ (+1)=36176。 )。 過 C1N⊥ C1C2。 再過 C2 作∠ C1C2M=90176。 θ =54176。 ,C1N 和 C2M 交 于 P。 最后以 C2P 為直徑作圓，則此圓周上任意一點(diǎn)與 C C2 連線夾角均為 θ =36176。 在圓周上任取曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)中心 A，由圖可知，曲柄與連桿重疊共線和拉直共線的 2個(gè)位置 AC1 和 AC2。 則 : AC1=B1C1AB1 AC2=AB2+B2C2 解得： AB1=（ AC2AC1） /2=C2E/2（線段 C2E 可由以 A為圓心， AC1 為半徑作弧與AC2 交點(diǎn) E求得 ）。 經(jīng)測(cè)量得： AB1=125mm AC1=295mm e=140mm 已知生產(chǎn)率為 18塊 /min。 因?yàn)榍D(zhuǎn)一周， 滑塊完成一個(gè)沖壓運(yùn)動(dòng)周期，生產(chǎn) 1塊蜂窩煤。 所以 曲柄轉(zhuǎn)速 為 18r/min，即曲柄 角速度為 。 19 以上 軟件分析表明，所設(shè)計(jì) 的 偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)最小傳動(dòng)角為 26176。 （ 而為了保證良好的傳力性能，通常應(yīng)使最小傳動(dòng)角不小于 40176。 ） ， 即 壓力角過大 ， 又蜂窩煤成型機(jī)沖壓 機(jī)構(gòu)對(duì)急回 特性 并無特殊 要求，所以 決定 將 該 機(jī)構(gòu)改為對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 。 改（ 1）對(duì)心 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計(jì)算 因?yàn)?S=300mm， 所以 ， 曲柄長(zhǎng) AB=S/2=150mm。