机械原理课程设计

说明书。

设计题目：冲压式蜂窝煤成型机机构的设计

院系机械工程学院。

专业：机械设计制造及其自动化专业

班级081设计者。

学号80803110302

同组者。指导教师。

2024年01月13日。

冲压式蜂窝煤成型机机构任务书。

1、工作原理及工艺动作过程。

蜂窝煤（又称煤饼）成型机是将粉煤加入转盘上的圆柱形模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。机器必须完成六个动作：

1）粉煤加料；

2）转模输送物料；

3）冲头压制及冲孔；

4）清除冲头煤屑；

5）蜂窝煤脱模；

6）将冲压成型的蜂窝煤输出。

2、原始数据及设计要求。

1）生产能力：30块/min；

2）蜂窝煤尺寸：高70mm，直径110mm，孔径15mm；

3）驱动电机：y180l-8，功率n=11kw ，转速n=730r/min；

4）冲压后有一短暂的保压时间以提高蜂窝煤成型质量；

5）冲压机构应具有增力功能。

3、设计任务。

1）执行机构选型与设计（至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构）；

2）机器传动系统设计；

3）拟订机器运动循环图；

4) 画出连杆机构运动简图；

5）画出凸轮机构运动简图设计；

6）传动（带、链、齿轮传动等）设计；

7）编写课程设计说明书。

1、引言12、功能和设计要求1

3、工作原理和工艺动作分解………2

4、传动机构和执行机构的比较与选择………3

五、转盘间隙运动机构的比较与选择………9

六、运动方案的选定和评价11

七、运动方案简图12

八、运动循环图12

九、运动设计流程图14

十、传动机构和执行机构的尺寸计算………19

十。一、设计小结21

附录22参考文献28

一、引言在我国，自然资源基本特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。与石油和天然气比较而言，我国煤炭的储量相对比较丰富，占世界储量的11.60%。

我国煤炭资源总量为5.6万亿吨，其中已探明储量为１万亿吨，占世界总储量的11%，成为世界上第一产煤大国。针对直接燃烧煤炭有利用率不高、污染大等缺点，使得煤炭加工有较大的发展。

煤炭除了加工成型煤（蜂窝煤）用作燃料外，还有对煤碳进行焦化、气化、液化等加工利用方法。对于焦化、气化、液化的加工方法，一般需专业的设备、技术和管理人员，难以在城镇普及，蜂窝煤有使用方便，制造设备简单，利用率较高等特点，因此，**蜂窝煤成型机的加工机械有重要意义。

冲压式蜂窝煤成型机是中国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备，这种设备具有结构合理、成型性能好、经久耐用、维修方便等优点而被广泛采用。

二、功能和设计要求。

1、功能：冲压式蜂窝煤成型机的功能是将煤粉加入转盘的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。

为了实现将蜂窝煤压制成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成五个动作：

粉煤加料；冲头将蜂窝煤压制成型；

清除冲头和出煤盘积屑的扫屑运动；

将在模筒内冲压后的蜂窝煤脱煤；

将冲压成型的蜂窝煤输出。

2、设计要求。

蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min；

驱动电机：y180l－8、功率n＝11 kw、转速n＝730 r/min；

冲压式蜂窝煤成型机的滑梁行程；

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；

由于冲压要产生较大的压力，希望冲压积分具有增力功能，以增加有效作用力，减小原动机的功率。

3、工作原理和工艺动作分解。

工作原理。冲压式蜂窝煤成型机是由电动机、转盘、冲头、脱模盘、扫屑刷机构等构成。电动机经过减速后带动冲头主轴转动的同时，料斗利用煤粒的重力填充到转盘上的模型腔内，待转盘转到冲头位置时冲头将其压制成煤块，而脱模盘则将已压制好的煤块从转盘行腔中推出，然后输送带将压制好冲出行腔的煤块输送出，。

工艺动作分解。

根据上述分析，冲压式蜂窝煤成型机要求完成的工艺动作有以下六个动作：

加料：这一动作可利用煤粉的重力，在由间歇开合的挡料板自动加料，其所加的量由时间控制；

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；

脱模：要求脱模盘上下往复移动，将已冲压成型的煤饼冲压下去而脱离模筒，以待下一加料工位。

扫屑：要求在冲头、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉冲头上的煤屑扫除，以提高煤饼的成型质量；

模筒转模间歇运动：以完成冲压、脱模和加料三个工位的转换，从而实现连续生产；

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，另外，对模筒转模间歇运动机构在本次课程设计中，也只对其进行机构的比较与选择，不涉及其尺寸、速度、加速度等的计算与分析，因此，我们重点对放在对传动机构的计算与分析，和冲压机构、脱模机构、扫屑机构的尺寸、速度、加速度等的计算与分析，在完成了各传动机构和执行机构的比较与选择后，综合比较各方面，最终完成该成型机运动方案的设计问题。

四、传动机构和执行机构的选型比较。

根据驱动电机为y180l-8，转速n=730r/min，生产能力为30块/min，传动系统需要减速机构，考虑冲头和脱模盘的运动为往复直线运动，扫屑刷为平面复合运动的动作要求，对传动机构、冲压机构、脱模机构和扫屑机构分别比较与选择如下。

1、传动机构的比较与选择，对于传动机构，可选择的机构有：

带传动。齿轮传动。

蜗轮蜗杆传动。

摩擦轮传动。

对以上四类机构的比较与选择如表1：

表1 传动机构的比较与选择。

续表。从表3的比较中，鉴于总传动比为24.33,总传动比不是很大，又为了获得较好的承载能力和较小的外廓尺寸，达到工作可靠，效率高的目的，以及希望工件有较长的工作寿命，以便于减少维护的费用等原因，选取齿轮为传动构件，采用两级减速，单级传动比分别为4.

866和5，单级传动比在推荐范围内，认为选择合理。另外，对于“为了提高传动链的传动精度，减小空回，应使最后一级的减速比最大”的传动比分配原则，因为两单级传动比相差不大，在设计中，不予考虑。

2、冲压机构和脱模机构的比较与选择，可完成冲压和脱模往复运动的常用机构有：

偏心凸轮机构。

对心曲柄滑块机构。

六杆机构。对于凸轮机构，如图2所示，其优点有：1）可使推杆得到各种预期的运动规律；2）结构简单紧凑；3）实现停歇运动。

其缺点有：1）高副接触，易于磨损，多用于传动力不太大的场合；2）凸轮的加工比较困难；3）推杆的行程不宜太大，否则会使凸轮变得笨重。

用偏心凸轮机构完成冲压动作，可以实现冲头的加速运动，以便空回时，快速返回以节约时间，同时，可以利用远休，达到保压的目的，以改善蜂窝煤冲压成型的质量，但冲压成型过程中，力达到50 000n，会降低凸轮机构的使用寿命，为了减小凸轮的尺寸，采用有偏距的凸轮，即偏心凸轮机构。

图2 偏心凸轮机构。

对于对心曲柄滑块机构，如图3所示，其优点有：1）机构中的运动副都为低副，为面接触，压力较小，承载能力较大，2）两构件接触表面是圆柱面或平面，加工制造容易，3）机构中的低副均为几何封闭，有利于保证工作的可靠性。其缺点有：

1）机构的运动必须经过中间构件进行传递，使得传递路线较长，使机械效率降低，2）连杆及滑块产生的惯性力难以用一般的平衡方法消除。

图3所示。对于六杆曲柄肘杆机构，图4所示，该机构除具有如上所述的对心曲柄滑。

图4所示。块机构的特点外，六杆机构具有曾压能力。其増力特性是利用机构接近死点位置时所具有的传力特性来实现的，其増力倍数与杆长、滑块位置和加力位置有关。

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