蜂窝煤成型机的设计课程设计

天津理工大学机械工程学院《机械原理》课程设计

目录

一设计目的和设计题目

1.1 设计目的 (2)

1.2 设计题目：蜂窝煤成型机 (2)

1.2.1蜂窝煤成型机功能 (2)

1.2.2工作原理 (3)

1.2.3原始数据 (3)

1.2.4设计任务 (4)

二执行机构运动方案设计

2.1功能分解与工艺动作分解 (4)

2.1.1 功能分解 (4)

2.1.2工艺动作过程分解 (5)

2.2 方案选择与分析 (5)

2.3 机械系统方案设计运动简图 (14)

2.4执行机构设计 (15)

2.5 机构运动循环图 (16)

三传动系统方案设计

3.1传动方案设计 (17)

3.2电动机的选择 (18)

3.3传动装置的总传动比和各级传动比分配 (20)

3.4传动装置的运动和动力参数设计计算 (20)

四设计小结 (22)

五参考文献 (24)

一设计目的和设计题目

1.1设计目的

机械原理课程设计是我们第一次较全面的机械设计的初步训练，是一个重要的实践性教学环节。

设计的目的在于，进一步巩固并灵活运用所学相关知识；培养应用所学过的知识，独立解决工程实际问题的能力，使对机械系统运动方案设计(机构运动简图设计)有一个完整的概念，并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力，提高我们进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术资料诸方面的能力，以及利用现代设计方法解决工程问题的能力，以得到一次较完整的设计方法的基本训练。

机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算，是机械产品设计的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明，可以提高我们的创新意识和能力。为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计。

1.2 设计题目：蜂窝煤成型机

1.2.1 蜂窝煤成型机功能

冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂的主要设备。这种设备由于具有结构合理,质量可靠，成型性能好，经久耐用，维修方便等优点而被广泛使用。

冲压式蜂窝煤成型机的功能是将煤粉加入转盘的模桶内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤必须完成五个动作:(1)煤粉加料；（2）冲头将蜂窝煤压制成型；（3）清楚冲头和卸煤杆的扫屑运动；（4）将在模桶内冲压后的蜂窝煤脱模；（5）将冲压成型的蜂窝煤输出。

滑梁作往复直线运动，带动冲头和卸煤杆完成压实成型和蜂窝煤脱模动作。工作盘上有五个模孔，Ⅰ为上料工位，Ⅲ为冲压工位，Ⅳ为卸料工位，工作盘间歇转动，以完成上料、冲压、脱模的转换。扫屑刷在冲头和卸煤杆退出工作盘后，在冲头和卸煤杆下扫过，以清除其上的积屑。此外，还有型煤运出的输送带部分。

1.2.3原始数据

1）上料及输送机构较为简单,所在此主要考虑三个机构的设计:冲压和脱模机构、工作盘的间歇转动机构、扫屑机构；

2）基本参数

3）型煤尺寸: Φ×h=100mm×75mm；

4）粉煤高度与型煤高度之比(压缩比): 2:1,即工作盘高度H=2h=150mm；

5）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望在冲压后有一短暂保压时间；

6）由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增大有效力的作用。减少原动件的功率；

7）工作条件:载荷有轻微冲击,一般制；

8）使用期限:十年,大修期为三年；

9）生产批量:小批量生产(少于十台)；

10）动力来源:电力,三相交流(220V/380V)。

1.2.4 设计任务

1．执行部分机构设计

（1）分析冲头、工作盘和扫屑机构的方案

（2）拟定执行机构方案，画出总体机构方案示意图

（3）画出执行机构运动循环图

（4）执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，并标明主要尺寸

（5）画出执行机构运动简图

（6）对执行机构进行运动分析

2．传动装置设计

（1）选择电动机

（2）计算总传动比，并分配传动比

（3）计算各轴的运动和动力参数

3．编写课程设计说明书

二、执行部分机构运动方案设计

2.1功能分解与工艺动作分解

2．1．1 功能分解

如图一所示为冲头、卸煤杆、扫屑刷、工作盘的相互位置情况。实际上冲头与卸煤杆都与上下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤，卸煤杆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卸煤杆上粘附的煤粉。

工作盘盘上均布了模筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入加压位置Ⅲ、成型后的模筒进入脱模位置Ⅳ、空的模筒进入加料位置Ⅰ；

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；

冲煤饼时冲头压力较大，最大可达20000N，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。另外机械运动方案应力求简单。

2．1．2工艺动作过程分解

根据上述分析，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：要求卸料盘上下往复移动，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、卸料盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除；

5）工作盘间歇运动：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，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，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。

2.2 方案选择与分析

根据以上功能分析，应用概念设计的方法，经过机构系统搜索，可得“形态学矩阵”的组合分类表，如表1所示。

表1 组合分类表

因冲压成型与脱模可用同一机构完成，故可满足冲床总功能的机械系统运动方案有N个，即N＝5×4×4个＝80个。运用确定机械系统运动方案的原则与方法，来进行方案分析与讨论。