蜂窝煤成型机课程设计

机械设计综合课程设计说明书I机械设计综合课程设计说明书26第1章设计任务书1.1任务题目如图1所示，蜂窝煤成型机系统设计。现要求设计蜂窝煤成型机，将具有一定湿度的煤粉定量送入模腔成形，生产出煤饼。蜂窝煤形状为圆柱体，机器具有下列功能：输入煤粉、煤粉成形、清除煤屑、型煤起模、输出成品[1]。1-滑架2-冲头3-起模盘4-清屑移动凸轮机构5-刷帚6-工作台7-槽轮机构图1蜂窝煤成型机简图1.2原始数据与设计任务1.原始数据成品尺寸（直径×高度，mm）：Ø180×100；生产能力（块/分钟）：36；电机功率（Kw）：11；电机转速（转/分钟）：1460。2.设计任务机械设计综合课程设计说明书26（1）方案设计1)进行传动系统总体方案设计；2)确定各机构的选型或者构型；3)绘制执行机构运动循环图（时序图）；4)执行机构运动尺寸设计；5)确定传动方案：选择原动机，确定总传动比，分配各级传动比，计算各轴转速、转矩和功率。（2）传动装置——减速器设计1)对各零件进行结构和强度设计；2)选择键、轴承、联轴器等，并进行相应的校核计算；3)绘制机构运动简图，编写说明书。机械设计综合课程设计说明书40第2章执行机构运动方案设计2.1工艺动作分解和工作原理的确定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：可以利用煤粉的重力打开料斗自动加料。②冲压成型：要求冲头上下往复运动，在冲头行程的三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：已完成冲压、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，可以略去不考虑，因此主要的执行结构有，冲压成型机构、脱模机构、扫屑机构和模筒转盘间歇转动机构。2.2方案选择与分析一、冲压和脱模机构(上下移动)方案1机械设计综合课程设计说明书41方案2方案3机械设计综合课程设计说明书42方案4方案5方案6机械设计综合课程设计说明书43方案7方案8方案9方案10机械设计综合课程设计说明书44方案11方案12方案13机械设计综合课程设计说明书45方案14方案15方案16机械设计综合课程设计说明书46方案17方案18方案19机械设计综合课程设计说明书47方案20方案1至9为连杆机构；方案10至12为凸轮机构；方案13至16为齿轮齿条机构；方案17至20为组合机构。表1冲压机构部分运动方案定性分析连杆机构凸轮机构齿轮齿条机构运动速度高较高高行程大小取决于曲柄尺寸小可任意可调程度可调调节困难可调动力性能平衡困难取决于凸轮形状好简单性不太简单简单简单，但一般齿轮须摆动才能实现齿条往复移动机械效率一般一般较高承载能力高较低较高其他特性有急回特性可实现任意运动规律传动平稳结合表1可知，方案1为曲柄滑块机构，易加工且具增力作用；方案6至9为六杆机构行程小；凸轮机构结构简单、紧凑，但易磨损且传力小；齿轮齿条机构传动准确、效率高、寿命长，但加工装配难；组合机构结构复杂。综上所述，初选方案1，方案8，方案20。二、工作盘间歇运动机构形态性能特点机械设计综合课程设计说明书48方案1槽轮机构方案2外啮合棘轮机构机械设计综合课程设计说明书49方案3摩擦式棘轮机构方案4外啮合不完全齿轮机构机械设计综合课程设计说明书50方案5不完全齿轮齿条机构方案6圆柱凸轮间歇运动机构方案1结构简单，效率高，但转角不可太小，有冲击；方案2、3制造方便，转角准确，但易引起冲击磨损；方案4、5从动轮运动转角范围大但加工复杂，会引起刚性冲击。方案6结构简单，运转可靠，但精度要求高，加工复杂，安装调整困难。综合考虑，初选方案1，方案4，方案6。三、扫屑机构机械设计综合课程设计说明书51方案1附加滑块摇杆机构方案2固定凸轮移动滚子从动件机构机械设计综合课程设计说明书52方案3固定凸轮移动滑块从动件机构方案1工作平稳，但尺寸较大；方案2运动性能较差，且易磨损；方案3各方面性能较好。扫屑机构以上三方案性能相差不大，在考虑加工和安装条件上，排除尺寸较大的方案1和加工较为复杂的方案3，最终选择方案2作为扫屑机构。2.3执行机构选型与构型方案I:冲压机构为偏置曲柄滑块机构模筒转盘为槽轮机构扫屑机构为导杆-滑块机构适当选择冲压机构中A点轨迹和确定机构尺寸，可保证构件具有急回，运动和工作段机械设计综合课程设计说明书53近于匀速的特性，并可使机构工作段压力角尽可能小。根据工位要求确定槽轮相关参数，可满足工作盘间歇转动。导杆-滑块机构上下方向长度应大于滑梁行程，其左右高度应能使扫屑刷满足扫除粉煤活动范围。方案II:冲压机构为六杆机构模筒转盘为不完全齿轮机构扫屑机构为固附加滑块摇杆机构六杆机构虽具有增力作用，但行程较小，需调整各杆尺寸才能满足滑梁行程要求。不完全齿轮机构是由普通齿轮机构转化而成的一种间歇运动机构。它与普通齿轮的不同之处是轮齿不布满整个圆周。不完全齿轮机构的主动轮上只有一个或几个轮齿，并根据运动时间与停歇时间的要求，在从动轮上有与主动轮轮齿相啮合的齿间。两轮轮缘上各有锁止弧(见方案4图)，在从动轮停歇期间，用来防止从动轮游动，并起定位作用。附加滑块摇杆机构，满足运动变化条件，且工作平稳，效率较高，成本较低但运动尺寸较大。方案III:冲压机构为凸轮-连杆机构模筒转盘为圆柱凸轮间歇运动机构扫屑机构为固定凸轮移动从动件机构机械设计综合课程设计说明书54凸轮-连杆机构结构与前两个方案相比较为复杂，且凸轮部分磨损较大，连杆部分为多杆，为满足行程要求需占较大尺寸。圆柱凸轮间歇运动机构精度要求高，安装调整均有较大难度。固定凸轮移动从动件机构对机架的要求较高，工作平稳性较差。且滚子磨损较大，寿命短。经过前述方案评价可知，方案I结构简单，性能可靠，成本低廉，经久耐用，维护容易，操作方便。所以确定该方案是上述三个方案中最为合理的方案。2.4执行机构运动尺寸设计(一)冲压机构为偏置曲柄滑块机构已知滑梁行程三分之一为冲压行程，成品尺寸高度为100，所以滑梁行程S=300mm。对心曲柄滑块机构计算，因为S=300mm，所以曲柄长AB=S/2=150mm。当AB与基准面垂直时，压力角最大，此时最小传动角为75°，即最大压力角为15°（而为了保证良好的传力性能，避免压力角过大，通常应使最小传动角不小于40°）。图解法如下：机械设计综合课程设计说明书55图n在水平线MN上任取一点A，以A为圆心，150mm为半径作圆，交MN于B1、B2两点。过A作AB⊥MN交圆A于B点，作∠ABC=75°，交MN于C点，测得BC=580mm,即为连杆长。在MN上截取B1C1=B2C2=BC,得滑块两极限位置C1、C2。（二）模筒转盘为槽轮机构槽数z按工位要求选为4，即z=4，主拨盘的圆销数n取1。拨盘的转速n=36/60=0.6r/s=1.2π/s。槽轮每次转位时主动件转角2α=180°×（z-2）/z=180°×（4-2）/4=90°。槽间角2β=360°/z=360°/4=90°。动停比k=td/tt=(z-2)/(z+2)=(4-2)/(4+2)=1/3。由结构情况确定中心距a=300mm。圆销半径r=30mm。所以，主动件圆销中心半径R1=asinβ=300×sin45°≈212mm，R1与a的比值λ=R1/a=212/300≈0.7。槽轮外圆半径R2=[(acosβ)2+r2]1/2=[(300cos45°)2+302]1/2≈214mm。槽轮槽深h≥a(λ+cosβ-1)+r=300×(0.7+cos45°-1)+30≈152.1mm，取h=153mm。(三)导杆-滑块机构计算依据滑块的行程要求以及冲压机构的尺寸限制，选取扫屑机构尺寸如下：导杆铅垂方向高度H=375mm，倾角arctg(500/150)≈73°，扫屑刷杆长L=550mm。2.5执行机构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卸煤杆、扫屑刷、模筒转盘、传送带四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（即横坐标表示各执行构件位置），纵坐标表示各执行构件的位移起止位置。机械设计综合课程设计说明书56冲头和卸煤杆工作行程回程模筒转盘机构工作行程停止工作行程扫屑刷机构扫屑运动回程扫屑运动传送带一直工作曲柄轴分配转角0°90°180°270°360°图2.5机械运动循环图机械设计综合课程设计说明书57第3章传动系统方案设计3.1传动系统类型选择传动系统(机构)：常用的减速机构有齿轮传动、行星齿轮传动、蜗杆传动、皮带传动、链轮传动等，根据运动简图的整体布置和各类减速装置的传动特点，选用二级减速。第一级采用皮带减速，皮带传动为柔性传动，具有过载保护、噪音低、且适用于中心距较大的场合；第二级采用齿轮减速，因斜齿轮较之直齿轮具有传动平稳，承载能力高等优点，故在减速器中采用斜齿轮传动。根据运动简图的整体布置确定皮带和齿轮传动的中心距，再根据中心距及机械原理和机械设计的有关知识确定皮带轮的直径和齿轮的齿数。故传动系统由“V带传动+二级圆柱斜齿轮减速器”组成。3.2电动机的选择（1）电机类型的选择根据工作要求和条件类型应选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。（2）选择电机根据设计要求，原始数据：电动机转速为1460r/min，电动机的功率P=11KW根据表3.2选择电动机型号为Y160-4。表3.2Y型电动机型号表机械设计综合课程设计说明书33.4传动装置运动和动力参数计算（1）传动比的选择总传动比：i总=n满/nW=1460/36=40各级传动比分配：根据《机械设计课程设计》表2.2选取，对于三角v带传动比取值范围2~4，为避免大带轮直径过大,取i12=2.6；则减速器的总传动比为。i减=i总/2.6=40/2.6=15.385对于两级圆柱斜齿轮减速器,按两个大齿轮具有相近的浸油深度分配传动比,取iⅠ=1.3id。i减=iⅠ×iⅢ=1.3iⅢ2=15.385i2Ⅲ=15.385/1.3=11.835iⅢ=3.44iⅠ=1.3iⅢ=1.3×3.44=4.472注：iⅠ-高速级齿轮传动比。iⅢ–低速级齿轮传动比。机械设计综合课程设计说明书3机械设计综合课程设计说明书3设计小结空两行，小四号宋体主要写出本次课程设计的心得体会、收获等，300-500字为宜。内容小四号宋体，每段首行缩进2字符设计小结另起一页“居中，四号黑体机械设计综合课程设计说明书4参考文献空两行，五号宋体[1]郝战存.可编程控制器发展综述[J].河北工业科技,2004,21(2):53-56.[2]綦希林,曲非非.PLC的发展[J].微计算机信息,2002,18(9):1-2.[3]陈洁.现代PLC控制技术与发展[J].精密制造与自动化,2004,4:48-49.[4]潘勇,高俊雄,王耘波.PLC的应用与发展[J].计算机与数字工程,2007,35(2):76-78.[5]王兆义,陈治川,王生学.PLC发展的几个特点和国产化[J].自动化博览,2006,5:14-16.[6]紫瑞娟,陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用[M].北京:机械工业出版社,2008.[7]廖常初.PLC编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2009.[8]西门子PLC高级应用实例精解[M].北京:机械工业出版社,2010.[9]张运刚,宋晓春.PLC职业技能培训及视频精讲--西门子STEP7[M].北京：人民邮电出版社,2010.[10]强锡富.传感器[M].北京:机械工业出版社，2001.常见几种引用格式如下：书籍格式：作者.书名[M].出版地:出版社,出版年.期刊格式：作者.题名[J].刊名,出版年,卷(期):起止页码.论文格式：作者.题名[D].保存地点:保存单位,年.专利格式：专利所有者.题名[P].专利国别:专利号,出版日期.电子文献格