机械原理课程设计颚式破碎机的机构综合与执行机构设计

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

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

二、社计数据与要求

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

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200×1.2mm=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=3n﹣2P L﹣P H,F=3×5－2×7=1.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3n﹣2P L=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Ⅱ级杆组，再拆下构件2和构件3为一个Ⅱ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Ⅱ级杆组，所以该机构为Ⅱ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=2πn=2π×5r/s=31.4rad/s，所以A点的速度v=OA×w1=18×10﹣³×31.4m/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，a A=OA×w1²=17.75m/s²。

对于连杆2的角速度w2和角加速度α2及B点和D点的速度v B，v D和角加速度v B，v D和加速度a B，a D，杆件3，杆件4和杆件5的角速度w3，w4,w5和角加速度α3，α4，α5及C点的速度，v c和加速度a c,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：

大小：

方向：

选取速度比例尺，由p点开始画出速度多边形，由速度多边形得

B点的速度

大小：

方向？

由速度多边形得

C点的速度

大小：

方向：

由速度多边形得

D点的加速度

大小：

方向：

选取加速度比例尺，由p开始画出加速度多边形，由加速度多边形得

B点的加速度

大小：

方向：

由加速度多边形得

（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θ，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θ与颚板挤压压强P的关系为P=yθ＋x，当θ=0°时，P=200MPa，所以x=200，θ=180°时，P=0MPa，y=﹣1.11，所以P=﹣1.11θ＋200。当θ=360°时，P=200MPa，当θ=180°时，P=0MPa。所以x=﹣200，y=1.11，P=1.11θ﹣200因此该关系有两个方程，即

P=﹣1.11θ＋200（0°≤θ≤180°）

P=1.11θ﹣200（180°≤θ≤360°）

曲柄转过的角度为θ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=P×S=200×100mm²×200MPs=4×10³KN，此时θ=90°，P=100MPa。

（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，它受到固定铰链给它的反作用力，，构件4给它的反作用力，，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：

CB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

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，，，已知各力的方向和和，对杆2进行力多边形分析，见图纸。由力多边形得：

曲柄所需的驱动力矩为

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，