1、第一章 前言一、 冲压式蜂窝煤成型机的功能和设计要求1、功能冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备，它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为了实现蜂窝煤冲压成型，冲压式蜂窝煤成型机必须完成以下几个动作：1）煤粉加料；2）冲头将蜂窝煤压制成型；3）清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑运动；专业机械毕业设计代做 该套资料完整图纸，请口口：一三三 四零玖 五八伍四4）将在模筒内的冲压后的蜂窝煤脱模；图 15）将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。2、原始数据及设计要求1）蜂窝煤成型机的生产能力：30次/min；2）驱动电机：Y180L8、功率N1
2、1 kW、转速n730 r/min；3）如图1所示位冲头3、脱模盘5、扫屑刷4、模筒转盘1的相互位置情况。实际上冲头与脱模盘都与上下移动的滑梁2连成一体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤，脱模盘将已压成的蜂窝煤脱模。在滑梁上升过程中扫屑刷将刷除冲头和脱模盘上粘附的煤粉。模筒转盘均布了模筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入加压位置、成型后的模筒进入脱模位置、空的模筒进入加料位置；4）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；5）机械运动方案应力求简单。二、 工作原理和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：1）加料：这一动作可利用煤粉的重力打
3、开料斗自动加料；2）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；3）脱模：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）扫屑：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）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；6）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，脱模和冲压可以用一个机构完成。因此，冲压式蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题。三、 根据
4、工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图对于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、模筒转盘三个执行构件的先后顺序、相位，以利对各执行机构的设计、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为横坐标的起点，纵坐标表示各执行构件的位移起止位置。图2图2表示冲压式蜂窝煤成型机三个执行机构的运动循环图。冲头和脱模盘都由工作行程和回程两部分组成。模筒转盘的工作行程在冲头的回程后半段和工作行程的前半段完成，使间歇转动在冲压以前完成。扫屑刷要求在冲头回程后半段至工作行程的前半段完成扫屑运动。四、 执行机构的选型根据冲头和脱模盘、模筒转盘、扫屑刷这三个执行构件动作要
5、求和结构特点，可以选择表1的常用机构，这一表格又称为执行机构的形态学矩阵。表1 三执行机构的形态学矩阵冲头和脱模盘机构对心曲柄滑块机构偏置曲柄滑块机构六杆冲压机构扫屑刷机构附加滑块摇杆机构固定移动凸轮移动从动件机构模筒转盘间歇运动机构槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构图 3图3（a）表示附加滑块摇杆机构。利用滑梁的上下移动使摇杆OB上的扫屑刷扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。图3（b）表示固定移动凸轮利用滑梁上下移动使带有扫屑刷的移动从动件顶出而扫除冲头和脱模盘底上的粉煤屑。五、 机械运动方案的选定和评价根据表1所示的三个执行机构形态学矩阵，可以求出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动方案数为： N
6、=32318现在，我们可以给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等等要求来选择方案。由此可选定两个结构比较简单的方案。方案：冲压机构为曲柄滑块机构、模筒转盘为槽轮机构、扫屑机构为固定凸轮移动从动件机构。方案：冲压机构为六杆冲压机构、模筒转盘为不完全齿轮机构、扫屑机构为附加滑块摇杆机构。两个方案的主要区别在于：方案中采取的是曲柄滑块机构作为冲压机构，该结构的特点就是结构简单，易于制造以及装配。但稍有不足的是其增力效果不太明显，而且保压时间不够长。方案中采用的是六杆增力机构，该机构的显著特点便是有很好的增力效果，有较长的保压时间，而且运动平稳，但其结构复杂，不易于设计与装配。方案的模筒转盘为槽轮
7、机构，其特点是结构简单，但转动速度不是匀速的。而方案的模筒转盘为不完全齿轮结构，该结构的特点便是运动相对平稳，速度均匀。但模筒转盘转动时工作头并不工作，基本处于回程状态，此时对模筒转盘的转动速度没有什么要求，故用槽轮机构便能满足需要。方案中的扫屑机构是固定凸轮移动从动件机构，该机构的特点是结构非常简单，易于设计。而方案中采用的是附加滑块摇杆机构。该机构相对于固定凸轮移动从动件结构而言，运动平稳。但结构相对铰复杂，况且扫屑机构对运动的要求不是太高，故用凸轮移动从动件机构便能满足要求。综上分析，为了使机构的结构趋于简单化，易于设计制造化，况且本设计中的成型机为简易的成型机设计，故可选择简单的构建。
8、故选择方案，即冲压机构为曲柄滑块机构，模筒转盘为槽轮机构，扫屑机构为凸轮移动从动件机构。图 4六、 机械传动系统的传动比和变速机构根据选定的驱动电机转速和冲压式蜂窝煤成型机的生产能力。它们的机械传动系统的总传动比为： 机械传动系统的第一级采用带传动，其传动比为4.866，第二级采用齿轮传动，其传动比为5。七、 画出机械运动方案简图按已选定的三个执行机构的型式及机械传动系统，画出冲压式蜂窝煤成型机的机械运动示意图。其中三个执行机构部分也可以称为机械运动方案示意简图。如图4所示，其中包括了机械传动系统、三个执行机构的组合。如果再加上加料机构和输送机构，那就可以完整地表示整台机器的机械运动方案图。有
9、了机械运动方案图，就可以进行机构的运动尺寸设计计算和机器的总体设计。第二章 传动机构的设计与校核本设计中的冲压式蜂窝煤成型机是一种简易的低功率的工作机器，其工作时工作头所受的工作压力可以根据平时的手动的冲压式蜂窝煤成型机器参考确定。平时的手动的冲压式蜂窝煤成型机器由单人操作，其工作力为人力所能达到的，一般人的体重为60Kg，而加在成型机上的力应和人的体重相当，大约为50Kg，即500N。所以本设计中的冲压式成型机工作时所受到的工作阻力应比500N大，本设计中取为100Kg，即1000N。一、 带传动计算1）确定计算功率Pca由1P156表8-7查得工作情况系数KA=1.2，故Pca=KAP=1
10、.211=13.2KW2）选择带的型号 由Pca及主动轮转速n1，由机械设计手册（新版）图14.1-2，图14.1-3以及图14.1-4选择V带型号为B型V带。3）确定带轮的基准直径dd并验算带速v。(1)由机械设计手册（新版）表14.1-18以及表14.1-19，取小带轮的基准直径d1=160mm(2)验算带速v。 V=6.11m/s因为5m/sv30m/s，故带速合适。计算大带轮的直径d2=id1=4.866160=778.564）确定中心距 a和基准长度Ld 根据机械设计手册（新版）表14.1-11中的公式，有 0.7(d1+d2)az(d1+d2) 即 656.992mma1877.1
11、2mm 初取中心距a0=800mm Ld=2a0+(d1+d2)+=3193.11mm 由1P146表8-2选带的基准长度Ld=3150mm5）验算小带轮上的包角11=180-（d2-d1）57.3/a=135.69906）确定V带根数z 计算单根V带的额定功率Pr 由d1=160mm和n1=730r/min,查1P152表8-4a 经过插值得Pr=2.159 则，V带的根数Z=Pca/Pr=13.2/2.159=6.11取V带根数为6二、 曲柄滑块机构的设计与计算校核 1）曲柄滑块机构设计 本设计中要求冲压式蜂窝煤成型机的工作冲头的形成为300mm。因此，曲柄滑块的曲柄的回转半径应为 R=3
12、00/2=150mm 由于本设计中要求具有增力机构，所以要把连杆的长度取得尽量长，也及曲柄滑块的连杆系数=R/L（L为连杆长度）要尽量小点。初取=0.175，这样就能保证成型机工作时曲柄已较小的转矩就能获得较大的工作压力，同时，这样也能形成一定的保压时间，从而达到保压的目的。 因此，连杆的长度为 L=R/L=150/0.175=955.41mm 取连杆的长度为955.41mm 根据成型机的整体大概尺寸，初选定连杆的截面为半径为15mm的圆形截面。2）曲柄滑块机构的校核 连杆的受力校核 根据要求选择连杆的材料为45#钢，其强度极限为650MPa。 对连杆作受力分析，其受到拉力是工作头工作的时候，
13、及工作行程的后半段，其收受到的拉力F大约为工作阻力，及F1000N。 b =F/S S=R2=3.14(1510-3)2 =0.0007065m2则 b =F/S =1000/0.0007065 =1.41Mpa故连杆的强度满足工作要求。三、 齿轮的设计与校核1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）传动方案可选用斜齿圆柱齿轮传动。（2）此冲压式蜂窝煤成型机是简易的轻载机器，速度不高，齿轮用7级精度即可。（3）所设计的齿轮可选用便于制造且价格便宜的材料由1P191机械设计表101选取：小齿轮材料为40Cr，=280；大齿轮材料为45号钢，240。40，合适。（4）选取小齿轮齿数z125;大
14、齿轮齿数z2uz1=120按齿面接触疲劳强度条件设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度，最后作齿轮的结构设计。 2按齿面接触疲劳强度设计 由强度计算公式总表查得设计公式为（1)确定公式内的各计算数值试选Kt13Tt的计算根据大齿轮上固定的曲柄可以求得大齿轮所受的最大转矩Tt根据几何分析可以知道=90-sin=50/150=1/3可以求得=19.4712l=（1502-502）1/2=141.4sin=l/L=141.4/955.41=0.148可以求得=8.511则Tt=FRSin=FRSin(+) =131Nm由1P205表107选取d=1（两支撑相对于小齿轮做非对称布置）由1P201表10-6查得材料的弹性影响系数为ZE=189.8MPa由1P209图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限为lim1=600MPa , lim2=550 MPa。图10-19查得接触疲劳强度KHN1=0.90 KHN2=0.95计算接触疲劳应力
