蜂窝煤自动成型机的设计

蜂窝煤自动成型机的设计(下)

5.1.3不完全齿轮、齿条的齿数设计

机械中尤其是自动机械中，常要求某些执行构件实现周期性时动时停的间歇运动。如牛头刨床的工件进给运动，机械加工成品或工件输送运动，以及各种机器工作台的转位运动等。能够实现这类动作的机构称为间歇运动机构。不同用途的间歇运动机构有不同的工艺要求，其设计要求也有不同的侧重，同时，各类间歇运动机构又具有不同的性能，设计时应根据具体要求和应用场合，合理选用。在设计过程中滑体间歇运动机构我们选用了不完全齿轮机构

①原理：不完全齿轮机构是从一般的渐开线齿轮机构演变而来，与一般齿轮机构相比，最大区别在于齿轮的轮齿未布满整个圆周。主动轮上有一个或几个轮齿，其余部分为外凸锁止弧，从动轮上有与主动轮轮齿相应的齿间和内凹锁止弧相间布置。不完全齿轮机构的主要形式有外啮合与内啮合两种形式。本设计采用的是外齿合形式。

②齿数计算：如图所示：

本设计设计的压紧与顶出的行程分别为188mm,125mm。由公式

L=π×m×z+△

计算得出压紧与顶出齿数分别设为12齿和8齿，且分别留有个半齿以保证其强度。其齿合形式如图5.2所示：

图5.2 不完全齿轮和齿条配合的PO/E模型图

图5.3 压紧齿轮的PO/E模型图

图5.4 齿条的PO/E模型图

5．5 轴Ⅰ的PO/E的模型图

图5.6 全齿轮的PO/E模型图

图5.7 齿条槽的PO/E模型图

5.8 压紧与顶出装置的装配图PO/E模型图1

5.9 压紧与顶出装置的装配图PO/E模型图2

5.2新型蜂窝煤机插针部分的传动设计和结构设计

本设计同样采用不完全齿轮和齿条的配合来实现插针和拔针的机构运动。不完全齿轮机构的优点是设计灵活，从动轮的运动角范围大，很容易实现一个周期中的多次动、停时间不等的间歇运动。缺点是加工复杂；在进入和退出啮合时速度有突变，引起刚性冲击，不宜用于高速传动；主、从动轮不能互换。不完全齿轮机构常用于多工位.多工序的自动机械或生产线上，实现工作台的间歇转位和进给运动等。

图5.10 现有蜂窝煤机工作台间歇转位机构示意图

图示5.10为现有蜂窝煤压制机工作台五个工位的间歇转位机构示意图。该机构完成煤粉的装填.压制.退煤等五个动作，因此每转1/5周需要停歇一次。齿轮3是不完全齿轮，当它作连续转动时，通过齿轮6使工作台7（其外周是一个大齿圈）获得预期的间歇运动。此外，为使工作比较平稳，在齿轮3和齿轮6上添加了一对启动用的附加板4和5，还添加了凸形和凹形的圆弧板，以便起锁止弧的作用。

5.2.1新型蜂窝煤机插针部分的原理设计

下图即是新型蜂窝煤机的插针机构的原理示意图，它通过不完全齿轮和齿条的配合实现插针动作的完成，齿轮是四分之一的不完全齿轮，在压紧后的的四分之一时间等待后，齿条和齿轮再次黏合对压紧的煤饼进行脱模。本设计最大的特点是在煤粉加入模筒后插入插针，然后再对煤粉进行压紧，弥补了现有的先压紧而后冲孔的缺陷。

图5.11 插针装置结构图

意义：由于插针是从下面插进模筒，减少了机构的稳定重力，由于是先插针后压紧，减少了插针的磨损，这样的设计使结构简单但更加紧凑、耐磨损、噪声低、能耗少、效率高，更有益的是减轻了机器的重量接近一半，节约了大量钢材能源和设计难度。下图即为插针装置的模型图。

5.3新型蜂窝煤机滑块移动部分设计

5.3.1原理示意图

图5.12 1-模筒滑块、2-连接快、3-连接杆、4-箱体、5-齿轮

如图所示，功率通过最下面的齿轮输入，齿轮带动上面的不完全齿轮，

不完全齿轮带动齿轮5，在齿轮5上焊接一个固定的曲柄机构，不完全齿轮的齿数为总齿数的四分之一，首先煤粉从煤斗送进，曲柄机构带动滑块移动，当到达四分之一行程后，齿轮不齿合，实现煤饼的压紧于脱模，0.75秒后，齿轮再次齿合，重新放入煤粉以完成一次蜂窝煤的压制成功。

5.4新型蜂窝煤机搅煤部分的传动和结构设计

搅煤部分的上半部与现有的一样，由轮壳，进料部分组成。通过轮壳与搅拌座的连接获得动力，带动搅拌机构运动，使料斗中的煤料得到充分的搅拌和翻动，煤料借转盘间歇停留之机，下落并装满模筒。现进行实现搅煤运动的下半部分的机构设计。

5.4.1原理示意图

如图所示，此结构比较简单，运动通过右边齿轮传过来，里面利用圆锥齿轮的的传递实现方向正交的传递。

图5.13新型蜂窝煤机搅煤部分的原理图

5.3.2锥齿轮的设计：

根据机器实际运动状态和前面已确定的参数，借助工具软件《机械设计手册(软件版)R2.0》，进行锥齿轮的设计计算，其设计如上面齿轮设计一样流程：锥齿轮设计结果报告

（1）锥齿轮设计输入参数

传递功率 P 3.00 (kW)

传递转矩 T 477.45 (N.m)

齿轮1转速 n1 60.00 (r/min)

齿轮2转速 n2 60.00 (r/min)

传动比 i 1.00

齿数比 U 1.00

预定寿命 H 10000 (小时)

原动机载荷特性均匀平稳

工作机载荷特性轻微振动

（2）材料及热处理

齿面类型硬齿面

热处理质量要求级别 MQ

齿轮 1 的材料及热处理

材料名称 45

热处理表面淬火

硬度范围 45～50(HRC)

硬度取值 48 (HRC)

接触强度极限应力σb(H1) 1150 (N/mm^2)

接触强度安全系数 S(H1) 1.10

弯曲强度极限应力σb(F1) 321 (N/mm^2)

弯曲强度安全系数 S(F1) 1.40

（3）齿轮 2 的材料及热处理

材料名称 45

热处理表面淬火

硬度范围 45～50(HRC)

硬度取值 48 (HBS)

接触强度安全系数 S(H2) 1.10

弯曲强度极限应力σb(F2) 321 (N/mm^2)

弯曲强度安全系数 S(F2) 1.40

弯曲强度许用应力 [σ](F2) 448 (N/mm^2) （4）接触强度、弯曲强度校核结果和参数

齿轮1接触强度许用应力[σH]1 1280.85 (N/mm^2)

齿轮2接触强度许用应力[σH]2 1280.85 (N/mm^2)

接触强度计算应力σH 1190.59 (N/mm^2) 满足

齿轮1弯曲强度许用应力[σF]1 447.31 (N/mm^2)

齿轮1弯曲强度计算应力σF 835.89 (N/mm^2) 不满足齿轮2弯曲强度许用应力[σF]2 447.31 (N/mm^2)

齿轮2接触强度计算应力σF 835.89 (N/mm^2) 不满足圆周力 Ft 9361.76 (N)