大连理工大学-机械原理课程设计

《机械原理课程设计》题目：冲压式蜂窝煤成型机机构

学校：大连理工大学

系别 : 机械工程学院

班级：

设计者：

指导教师：王德伦

2011-01-05 星期三

1、产品简介 (3)

2、工作原理 (3)

3、机器的运动方案的分析与选择

3.1、设计基本要求 (4)

3.2、原动机的选择 (4)

3.3、主传动运动方案分析 (5)

3.4、扫屑机构运动方案分析 (9)

4、机构系统的运动尺寸设计

4.1、传动机构的运动尺寸设计 (10)

4.2、主体机构的运动尺寸设计 (13)

4.3、扫煤机构的运动尺寸设计 (13)

4.4、工作盘转动机构的运动尺寸设计 (14)

5、主体机构运动分析 (14)

6、机器运动简图 (15)

7、自我感想 (16)

8、参考书目 (16)

9、部分机构实体模型及inventor机构运动分析......... ............ .. (16)

1、产品简介

机械原理、机械设计课程是培养学生具有机械基础知识及机械创新能力的技术基础课。在机械类各专业中教学计划是主干课程。在培养合格机械工程设计人才方面起着极其重要的作用，是学习专业课程和从事机械产品设计的必备准备。

本设计题目是蜂窝煤成型机构，设计的最初想法来源于自己以往的亲身经历。小时候家里虽然没有蜂窝煤机，但是却有那种人力的像打气筒似的人力蜂窝煤成型机，不过所造蜂窝煤形状都不太理想。即时是长大后产生的大型电动蜂窝煤成型机的机构，制造出的煤块也或多或少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，造成工作环境的相对恶劣，等等。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，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。本设计考虑到各组成机构的可行性与合理性，选择了两种运动方案：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，二是有了齿轮传动结构紧密，寿命长，效率高等优点。本设计的许多地方牵涉到了机械传动以及齿轮传动的知识，进一步验证和细化了专业理论知识，是我们对本专业的发展方向有了更清楚的认识。

另外，本机构安全、实用的思想设计而出，市场前景广阔，适用范围比较广泛，既可以用于大中型公司或企业批量生产，又可用于小型部门的连续生产，造出的煤块很大程度上的得到了市场和广大用户的肯定。

2、工作原理

利用带冲针6的冲头4往复运动，将位于工作盘2模孔中的混合料压实成型。

冲针6刚性固结于冲头，用以穿孔。压板8以弹簧7与滑块1相连，通过弹簧压

缩时所产生的弹簧力将型煤压实。为了提高生产率，将机器作成多工位的，把上

料、成型、卸煤等工序集中在一台机器上连续完成。

推杆5，作往复直线运动（A1）;工作盘2上有五个模孔，I 为上料工位，Ⅲ为成

型工位，Ⅳ为卸料工位，做间歇回转运动（A2）；上料器3作连续回转运动（A3）；

将型煤运出的传送带做匀速直线运动（A4）；冲头每次退出工作盘后，扫煤杆在

冲头下面扫过，作清除煤屑的扫煤运动（A5）。

A 1的运动参数取决于生产率，取172/min n r =。考虑到料煤高度与型煤高

度之比（压缩比）为2:1，工作盘高2150mm H h == 。为使工作盘转位速度

不致太高，取压头在工作盘内和工作盘外的位移相等，即冲头的行程为

12300H h mm ==。

A 2运动应与A 1协调配合，工作盘转位时，压头必须在工作盘外，其运动参数

2172/min n n r ==

其运动系数τ应小于0.5。综合考虑各运动的关系,暂取工作盘转位时的运动

系数

τ=160/360＝0.444。

A 3的运动参数参考现有机器取n3=120r/min 。

A 4运动的传送带速度要保证前一块煤运走后，后一块煤才能卸落在传送带上。

设煤块的间距为2ф=0.2m ，则传送带速度为

10.2720.20.24m/s 6060

a n v ⨯⨯===

３、机器的运动方案分析及选择

3、1 设计基本要求

1） 设计蜂窝煤成型机构，型煤尺寸为×

h 100(mm)75(mm)φ=⨯生产率为每分钟72个；

2） 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；

3） 由于冲头要产生较大压力，希望冲压机构具有增力功能，以增大有效力

作用，减小原动机的功率。

3、2原动机的选择

原动机做匀速转动，驱动各执行构件动作，其中扫煤运动5A 可考虑直接用滑块做主运动，以保证运动协调配合。由于采用集中驱动，有电动机到A1原动件的主传动链总传动比为:

114402072

n i n ===电总 再考虑到同类机器的参数，在此选用异步电动机集中驱动，取: 1440r/min n =电

3、3主传动运动方案分析及选择

执行构件作往复直线运动，所以主传动链中，需要两级减速，运动分支和将连续回转运动变换为往复直线运动的功能，即可画出主运动链的功能框图1-2。

图1-2

图1-3

机器的运动方案分析及选择

综合以上分析，结合主要的运动类型，我们制定了三种方案，下面就让我们对三种方案作一详细的分析：

方案I：主传动采用带传动和链传动，主题机构采用曲柄滑块机构，辅助转位机构采用槽轮机构，传送装置采用传送带。装配简图如图1-4所示，列出了机构的主要构件。

特点：采用齿轮传动，结构紧凑，寿命长，效率高，可采用标准减速器、大齿轮即为曲柄，便于平衡，且可起飞轮作用，但制造成本较高。不完全齿轮机构啮入啮出时冲击较大，设计计算较复杂，但动停比不受结构限制，尺寸较紧凑，便于布置