冲压式蜂窝煤成型机

（2）不完全齿轮机构 不完全齿轮机构（如图3-2）是由齿轮 演变过来的，又称为间歇齿轮机构或欠齿 轮机构。它也能将主动轮的等速连续转动 转换为从动件的间歇运动。与其他间歇运 动机构相比，其结构简单，制造方便。另 外主动轮转动一周，从动轮停歇的次数和 每次停歇的时间，以及每次转动的转角等， 其允许选择的幅度比槽轮机构、棘轮机构 范围大，因而设计灵活。但不完全齿轮机 构在传动过程中，在从动轮开始和终止运 动时角速度有突变，冲击角大，故一般是 用于低俗轻载的工作条件。如果用于高速 则需安装瞬心线附加杆以改善其动力特性。 不完全齿轮多用于多工位自动机和半自 动机工作台的间歇转位、计数机构及某些 间歇进给机构中。
（3）凸轮式间歇机构 当圆柱形凸轮做等速回转运动时，从动盘作单向间歇回转。这种机构称 为凸轮式间歇运动机构。 凸轮式间歇运动机构的特点是：运转可靠，传动平稳，从动件的运动规 律决定于凸轮轮廓形状。转盘可以实现任何运动规律，可适应高速运转 的要求；并且可以获得比较好的动力性能，在转盘停歇时，一般依靠凸 轮棱边进行定位，不需要附加定位装置，因此对凸轮加工精度要求较高。 比较结论: 三者比较，我们所作的冲压式蜂窝煤成型机的运转速度较慢，由设计要 求的生产能力：30次/min、 三工位转盘可知，其转速很低，大约只有10 转/min,所以对比凸轮式间歇机构就显得有点大材小用了，同时凸轮式间 歇机构要求凸轮的加工精度很高，在一定程度上也提高了成本，所以将 其排除。 槽轮机构与不完全齿轮相比，两者的机构都比较简单，而且工作可靠。 虽然不完全齿轮的从动轮停歇的次数和每次停歇的时间，以及每次转动 的转角等的选择范围相对槽轮来说比较大，但是其在从动轮开始和终止 运动时角速度有突变，冲击角大；而槽轮在设计合理的前提下，拨销进 入和退出啮合时，运动较为平稳。 综上所述，我们决定选用槽轮机构作为间歇机构。
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平面六杆机构（图3-5）的不足之处， 机构中用作变速运动的构件的惯性力及惯 性力矩难以完全平衡；该机构较难准确实 现任意的运动规律，设计方法复杂。 平面连杆机构在运动的时候会出现 死点现象，即当传动角等于零时，不管机 构主动件上的驱动或驱动力矩有多大，都 不能使机构运动，这个位置称为死点位置。 死点位置常使机构从动件无法运动或出现 运动不确定现象。为了使机构能顺利地通 过死点，通常在曲柄上安装飞轮借飞轮的 惯性闯过死点。 根据上述分析和比较，我们选择对心曲柄 滑块机构。
( 2）直齿圆锥齿轮的计算
两齿轮角速度分别为和，齿数分别为和，其角速度之比为 i 1 / 2 z1 / z 2 m1 m2 , 1 2 ,12 90 根据设计要求，i=1，则。当两齿轮正确啮合是，满足 因为 而
i 1 / 2 r2 / r1 sin 2 / sin 2 1 2 90 联立解得： tan1 sin 90 /(i cos90) 1
传动方 案设计
传动机构的选用与比较
带传动是利用张紧带轮上的传动带，借助带和轮的摩擦 （或啮合）来传递运动和动力的。带传动由于具有传动平稳， 结构简单，造价低廉，不需润滑油和缓冲吸震等优点，在机械 中被广泛应用。 带传动可分为摩擦传动和啮合传动两大类，摩擦传动型是利 用传动带和带轮之间的摩擦力来传递运动和动力。结构简单。 传动平稳，过载可打滑。摩擦型带传动的传动带根据界面的形 状分为载面为梯型的V带，截面为矩形的平带和特殊截面的带。 平型带传动结构简单，但容易打滑，通常用于传动比为3左 右的传动，常用于物流运输。V带适用于开口传动，带轮直径较 小，或转速较高的场合，常用于电机的第一级减速。圆型带， 结构简单，可用于交叉或半交叉传动，适用于中心距较短，传 动比不大，中低速的小功率传动场合，如用于缝纫机传动。 综上所述，我们设计小组选用V型带传动机构。
偏置曲柄滑块机构 固定凸轮从动件机构 不完全齿轮机构
六杆冲压机 构
凸轮式间歇 机构
由形态学矩阵可以求出冲压机的机械运动方案数为：N=3*2*3=18
冲压 机构
冲压机构有对心曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块 机构和平面六杆机构。 对心曲柄滑块和偏置曲柄滑块机构（图3-4） 都属于曲柄滑块机构，曲柄滑块机构是平面四 杆机构演变而来的。把构建3改为在弧形槽内运 动，再把弧形槽的半径增至无穷大弧形槽变直 槽，转动副变移动副，这样铰链四杆机构就成 为了曲柄滑块机构。平面四杆机构能够实现多 种运动轨迹曲线和运动规律，并且低副不易磨 损又易于加工，能有本身几何形状保持接触。 对心曲柄滑块机构与偏置曲柄滑块机构相比， 偏置曲柄滑块机构具有急回特性。急回特性即 滑块在一个极限位置到另一极限位置的运动中， 来回所花的时间不同，使来回运动时的速度也 不同。急回特性常用来缩短空回行程的时间， 以提高生产效率。当曲柄长度或偏距增大时， 急回特性显著；当连杆长度减小时，急回特性 减缓。
机构尺 寸计算
1、槽轮的计算
（1）槽数z 由设计要求可知，三工位式转盘，所以选择z=3，销数选1. 当主动拨盘回转一周时，槽轮的运动时间 与主动拨盘转一周的总时间t 之比，称为槽轮机 构的运动系数，并以 k 表示，即: k ＝ / t ＝1/2－1/z 带入z=3得 k=1/6 由于设计要求蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min,所以主动件拨盘的运动时间t为60s/30次 =2s，进而得知槽轮在一个运动循环中的运动时间=t*k=2*1/6=0.333s，停歇时间为2s0.333s=1.667s ( 2 ) 中心距a 由机构确定情况取a=300mm 圆销半径r 由结构情况确定取r=30mm 槽轮每次转位时主动件的转角2α 2α=180*（1-2/z）=60 槽间角2β 2β=360/3=120 由以上一些求得和设定的数值可以得：主动件拨盘圆销的中心半径 =a*sinβ=300*sin60=260mm 与a 的比值λ=/a=sinβ=sin60=0.867 槽轮的外圆半径 =所以=262mm 槽轮的槽深h h>a(λ+cosβ-1)+r 所以 h>139.8mm 取h=140mm
2、圆锥齿轮
（1）圆锥齿轮的选择 按轴线位置圆锥齿轮分为正交传动、斜交 传动、轴线偏置传动等，由设计要求我们选用正 交传动齿轮机构。 按齿长形状分为直齿圆锥齿轮和斜齿圆锥 齿轮两种。这两种齿轮齿形都比较简单，制作容 易。直齿圆锥齿轮工作时振动和噪声较大，轴向 力较小，承载能力也不高，多用于低速、轻载而 稳定的转动；斜齿圆锥齿轮的承载能力虽然较大， 噪音也比较小，但轴向力较大。根据我们的设计 产品，对振动和噪声的要求都不高，由于直齿轮 多用于低速、轻载而稳定的传动，比较适合我们， 所以我们决定选用正交直齿圆锥齿轮。
输送 机构
利用脱模盘在冲压时，把蜂窝煤从模筒中压出， 并通过斜槽滑到传送带上，为了达到上述要求，我们 的模筒转盘设计为两层。上层为六工位模筒转盘，下 层为与上层同大小的托盘，并不随间歇机构转动。并 且在脱模工位上有一个与模筒大小一样的圆孔，便于 蜂窝煤从此落到斜槽上。
机械系 统的运 动循环 图
冲压式蜂窝煤成型机运动循环图主 要是确定冲压和脱模盘、扫屑刷、模筒 转盘，以及送料凸轮分隔机构四个执行 机构件的先后顺序、相位，以利于对个 执行机构的设计、装配和调试。 冲压式蜂窝煤成型机的冲压机构为 主机构，以它的主动件的零位角位横坐 标的起点，纵坐标表示各个执行机构的 位移起始位置。 如图4-1所示，冲头和脱模盘都 有工作行程和回程两部分组成。模筒转 盘的工作行程，在冲头工作行程的前部 和回程的后部，使间歇转动在冲压以前 得以完成。扫屑要求在冲头回程后半段 至工作行程前半段完成。
1、方案选择、尺寸设计、外形规划：全体组员 2、soildworks三维模型创建： 3、matlab运动分析： 4、设计说明书： 5、pp百度文库：
（注：以上人员排序皆以姓氏首字母排序，除组长排在首位）
设计 题目
冲压式蜂窝煤成型机设计
设计要求：
（1）蜂窝煤成型机的生产能力为30次/min； （2）为了改善蜂窝煤冲压成型的质量，希望冲压机构在冲 压后有一定保压时间； （3）由于同时冲两只煤饼时的冲头压力较大，最大可达 50000N，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、减小原动机的功率； （4）驱动电动机采用Y180L-8，其功率P=11KW，转速 n=730r/min； （5）机械运动方案应力求简单、创新。
冲压蜂窝煤成型机的功能、工艺及执行机构框图
机构选型 和方案比 较
根据蜂窝煤冲压机的几个基本动作：转盘间歇机构，冲压成型， 扫屑，分别有转盘间歇机构，冲压机构和扫屑机构。这三种机构 有多种机构形式可供选择。其形态学矩阵如下：
三执行机构的形态学矩阵
冲压机构 扫屑机构
模筒转盘间歇 运动机构
对心曲柄滑块机构 附加滑块摇杆机构 槽轮机构
模筒转盘 间歇运动 机构
（1）槽轮机构 槽轮机构能将主动构件的等速连续运动，转换为从动件的间歇运 动。槽轮机构常用于步进，转位，分度转动中，是一种较普遍的机 构。 槽轮机构主要有曲柄、圆销、具有径向槽的槽轮以及机架等组成。 槽轮机构工作时，曲柄为主动件，以转速ω连续回转，从动件槽轮 在圆销的带动下，可作时而转动，时而停止的间歇转动。当曲柄上 圆销还没进入轮槽的径向槽内时，槽轮的内凹圆弧面被曲柄的外凸 圆弧卡主，槽轮是不转动的；圆销进入槽轮的径向槽内时，槽轮被 带动按照与曲柄相反的方向转动。 槽轮机构的机构简单、工作可靠，在设计合理的前提下，拨销进 入和退出啮合时，槽轮的运动较为平稳。槽轮每次转过的角度Φ和 槽轮的槽数z关系为：Ф=2π/z。因此槽轮多用于不要求经常调整转 角的转位运动中，运动中槽轮机构有较大的动载荷，当槽数越少时 动载荷越大，同时槽轮运动时，机构存在冲击与振动，在槽数较少 的时候更为突出，故槽轮机构一般不用于高速运动。此外由于制造 工艺、机构尺寸等条件的限制，槽轮的槽数不宜过多，使得槽轮两 次停歇之间的转角过大。
tan2 i * sin 90 /(1 i * cos90) 1 所以 1 2 45 m1 m2 5, z1 z 2 30 取 所以 d1 d 2 m * z1 5 * 30 150 锥距 R d1 / 2 * sin 1 53.0mm 齿宽 b=0.25R=13.3mm * * h f (h a c )m 1.2m 6mm 齿根高 h a h* a m m 5mm 齿顶高 f arctan( h f / R) 6.5 齿根角 f 1 f 38.5 根锥角 a 1 f 51.5 顶锥角 齿顶圆直径 da d1 2h a cos1 157.1mm 齿根圆直径 df d1 2h a cos1 141.5mm
设计内容 及工作量
（1）根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图； （2）进行冲压脱模机构、扫屑刷机构、模筒转盘间歇运动机构 的选型； （3）机械运动方案的评定和选择； （4）进行飞轮设计； （5）按选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案； （6）画出机构运动简图； （7）对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算； （8）建立三维模型； （9）利用matlab进行运动仿真； （10）编写设计说明书。
功能 分解
1）输入粉煤：这一动作 可利用煤粉的重力打开 料斗自动加料； 2）粉煤成型：要求冲头 上下往复运动，在冲头 行程进行中冲压成型； 3）型煤起模：要求脱模 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）清除粉煤：要求在冲 头、脱模盘向上移动过 程中用扫屑刷将煤粉扫 除； 5）输出成品：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。
扫屑 机构
为了完成在冲头、脱模盘向上运动过程 中，扫屑刷进行冲头和脱模盘的煤粉清楚， 可以利用一下两种机构。 （1）附加滑块摇杆机构 附加滑块摇杆机构是利用在横梁的上下 移动使摇杆上扫屑刷摆动扫除冲头和脱模 盘上的粉煤屑。 （2）固定移动凸轮移动从动件机构 固定移动凸轮移动从动件机构（图3-3） 是利用横梁的上下运动，固定移动凸轮使 带有扫屑刷的移动从动件顶出而扫除冲头 和脱模盘底的煤粉屑。 比较结论： 比较两者，从机构空间结构的安排考 虑，我们决定选用附加滑块摇杆机构