蜂窩煤成型機(jī)設(shè)計(jì)【CAD圖紙】
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第一章 前言一、 沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能和設(shè)計(jì)要求1、功能沖壓式蜂窩煤成型機(jī)是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤(通常又稱煤餅,在圓柱形餅狀煤中沖出若干通孔)生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備,它將煤粉加入轉(zhuǎn)盤上的模筒內(nèi),經(jīng)沖頭沖壓成蜂窩煤。為了實(shí)現(xiàn)蜂窩煤沖壓成型,沖壓式蜂窩煤成型機(jī)必須完成以下幾個(gè)動(dòng)作:1)煤粉加料;2)沖頭將蜂窩煤壓制成型;3)清除沖頭和出煤盤的積屑的掃屑運(yùn)動(dòng);4)將在模筒內(nèi)的沖壓后的蜂窩煤脫模;圖 15)將沖壓成型的蜂窩煤輸送裝箱。2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1)蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)能力:30次/min;2)驅(qū)動(dòng)電機(jī):Y180L8、功率N11 kW、轉(zhuǎn)速n730 r/min;3)如圖1所示位沖頭3、脫模盤5、掃屑刷4、模筒轉(zhuǎn)盤1的相互位置情況。實(shí)際上沖頭與脫模盤都與上下移動(dòng)的滑梁2連成一體,當(dāng)滑梁下沖時(shí)沖頭將煤粉壓成蜂窩煤,脫模盤將已壓成的蜂窩煤脫模。在滑梁上升過程中掃屑刷將刷除沖頭和脫模盤上粘附的煤粉。模筒轉(zhuǎn)盤均布了模筒,轉(zhuǎn)盤的間歇運(yùn)動(dòng)使加料后的模筒進(jìn)入加壓位置、成型后的模筒進(jìn)入脫模位置、空的模筒進(jìn)入加料位置;4)為改善蜂窩煤成型機(jī)的質(zhì)量,希望在沖壓后有一短暫的保壓時(shí)間;5)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單。二、 工作原理和工藝動(dòng)作分解根據(jù)上述分析,沖壓式蜂窩煤成型機(jī)要求完成的工藝動(dòng)作有以下六個(gè)動(dòng)作:1)加料:這一動(dòng)作可利用煤粉的重力打開料斗自動(dòng)加料;2)沖壓成型:要求沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),在沖頭行程的二分之一進(jìn)行沖壓成型;3)脫模:要求脫模盤上下往復(fù)移動(dòng),將已沖壓成型的煤餅壓下去而脫離模筒。一般可以將它與沖頭固結(jié)在上下往復(fù)移動(dòng)的滑梁上;4)掃屑:要求在沖頭、脫模盤向上移動(dòng)過程中用掃屑刷將煤粉掃除;5)模筒轉(zhuǎn)模間歇運(yùn)動(dòng):以完成沖壓、脫模和加料三個(gè)工位的轉(zhuǎn)換;6)輸送:將成型的煤餅脫模后落在輸送帶上送出成品,以便裝箱待用。以上六個(gè)動(dòng)作,加料和輸送的動(dòng)作比較簡(jiǎn)單,暫時(shí)不予考慮,脫模和沖壓可以用一個(gè)機(jī)構(gòu)完成。因此,沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮沖壓和脫模機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)和模筒轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)這三個(gè)機(jī)構(gòu)的選型和設(shè)計(jì)問題。三、 根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖對(duì)于沖壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖主要是確定沖壓和脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位,以利對(duì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的沖壓機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu),以它的主動(dòng)件的零位角為橫坐標(biāo)的起點(diǎn),縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起止位置。圖2圖2表示沖壓式蜂窩煤成型機(jī)三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。沖頭和脫模盤都由工作行程和回程兩部分組成。模筒轉(zhuǎn)盤的工作行程在沖頭的回程后半段和工作行程的前半段完成,使間歇轉(zhuǎn)動(dòng)在沖壓以前完成。掃屑刷要求在沖頭回程后半段至工作行程的前半段完成掃屑運(yùn)動(dòng)。四、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型根據(jù)沖頭和脫模盤、模筒轉(zhuǎn)盤、掃屑刷這三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可以選擇表1的常用機(jī)構(gòu),這一表格又稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣。表1 三執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣沖頭和脫模盤機(jī)構(gòu)對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)六桿沖壓機(jī)構(gòu)掃屑刷機(jī)構(gòu)附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)固定移動(dòng)凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)模筒轉(zhuǎn)盤間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)圖 3圖3(a)表示附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。利用滑梁的上下移動(dòng)使搖桿OB上的掃屑刷掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。圖3(b)表示固定移動(dòng)凸輪利用滑梁上下移動(dòng)使帶有掃屑刷的移動(dòng)從動(dòng)件頂出而掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。五、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選定和評(píng)價(jià)根據(jù)表1所示的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)形態(tài)學(xué)矩陣,可以求出沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案數(shù)為: N=32318現(xiàn)在,我們可以給定條件、各機(jī)構(gòu)的相容性和盡量使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單等等要求來選擇方案。由此可選定兩個(gè)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的方案。方案:沖壓機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)為固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)。方案:沖壓機(jī)構(gòu)為六桿沖壓機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為不完全齒輪機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)為附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。兩個(gè)方案的主要區(qū)別在于:方案中采取的是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為沖壓機(jī)構(gòu),該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于制造以及裝配。但稍有不足的是其增力效果不太明顯,而且保壓時(shí)間不夠長。方案中采用的是六桿增力機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)的顯著特點(diǎn)便是有很好的增力效果,有較長的保壓時(shí)間,而且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易于設(shè)計(jì)與裝配。方案的模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu),其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但轉(zhuǎn)動(dòng)速度不是勻速的。而方案的模筒轉(zhuǎn)盤為不完全齒輪結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)便是運(yùn)動(dòng)相對(duì)平穩(wěn),速度均勻。但模筒轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)工作頭并不工作,基本處于回程狀態(tài),此時(shí)對(duì)模筒轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度沒有什么要求,故用槽輪機(jī)構(gòu)便能滿足需要。方案中的掃屑機(jī)構(gòu)是固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,易于設(shè)計(jì)。而方案中采用的是附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)相對(duì)于固定凸輪移動(dòng)從動(dòng)件結(jié)構(gòu)而言,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。但結(jié)構(gòu)相對(duì)鉸復(fù)雜,況且掃屑機(jī)構(gòu)對(duì)運(yùn)動(dòng)的要求不是太高,故用凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)便能滿足要求。綜上分析,為了使機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)趨于簡(jiǎn)單化,易于設(shè)計(jì)制造化,況且本設(shè)計(jì)中的成型機(jī)為簡(jiǎn)易的成型機(jī)設(shè)計(jì),故可選擇簡(jiǎn)單的構(gòu)建。故選擇方案,即沖壓機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu),模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機(jī)構(gòu),掃屑機(jī)構(gòu)為凸輪移動(dòng)從動(dòng)件機(jī)構(gòu)。圖 4六、 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比和變速機(jī)構(gòu)根據(jù)選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的生產(chǎn)能力。它們的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為: 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的第一級(jí)采用帶傳動(dòng),其傳動(dòng)比為4.866,第二級(jí)采用齒輪傳動(dòng),其傳動(dòng)比為5。七、 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖按已選定的三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的型式及機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng),畫出沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖。其中三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分也可以稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意簡(jiǎn)圖。如圖4所示,其中包括了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組合。如果再加上加料機(jī)構(gòu)和輸送機(jī)構(gòu),那就可以完整地表示整臺(tái)機(jī)器的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖。有了機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖,就可以進(jìn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算和機(jī)器的總體設(shè)計(jì)。第二章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核本設(shè)計(jì)中的沖壓式蜂窩煤成型機(jī)是一種簡(jiǎn)易的低功率的工作機(jī)器,其工作時(shí)工作頭所受的工作壓力可以根據(jù)平時(shí)的手動(dòng)的沖壓式蜂窩煤成型機(jī)器參考確定。平時(shí)的手動(dòng)的沖壓式蜂窩煤成型機(jī)器由單人操作,其工作力為人力所能達(dá)到的,一般人的體重為60Kg,而加在成型機(jī)上的力應(yīng)和人的體重相當(dāng),大約為50Kg,即500N。所以本設(shè)計(jì)中的沖壓式成型機(jī)工作時(shí)所受到的工作阻力應(yīng)比500N大,本設(shè)計(jì)中取為100Kg,即1000N。一、 帶傳動(dòng)計(jì)算1)確定計(jì)算功率Pca由1P156表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.2,故Pca=KAP=1.211=13.2KW2)選擇帶的型號(hào) 由Pca及主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1,由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版)圖14.1-2,圖14.1-3以及圖14.1-4選擇V帶型號(hào)為B型V帶。3)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v。(1)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版)表14.1-18以及表14.1-19,取小帶輪的基準(zhǔn)直徑d1=160mm(2)驗(yàn)算帶速v。 V=6.11m/s因?yàn)?m/sv30m/s,故帶速合適。計(jì)算大帶輪的直徑d2=id1=4.866160=778.564)確定中心距 a和基準(zhǔn)長度Ld 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版)表14.1-11中的公式,有 0.7(d1+d2)az(d1+d2) 即 656.992mma1877.12mm 初取中心距a0=800mm Ld=2a0+(d1+d2)+=3193.11mm 由1P146表8-2選帶的基準(zhǔn)長度Ld=3150mm5)驗(yàn)算小帶輪上的包角11=180-(d2-d1)57.3/a=135.69906)確定V帶根數(shù)z 計(jì)算單根V帶的額定功率Pr 由d1=160mm和n1=730r/min,查1P152表8-4a 經(jīng)過插值得Pr=2.159 則,V帶的根數(shù)Z=Pca/Pr=13.2/2.159=6.11取V帶根數(shù)為6二、 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算校核 1)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中要求沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的工作沖頭的形成為300mm。因此,曲柄滑塊的曲柄的回轉(zhuǎn)半徑應(yīng)為 R=300/2=150mm 由于本設(shè)計(jì)中要求具有增力機(jī)構(gòu),所以要把連桿的長度取得盡量長,也及曲柄滑塊的連桿系數(shù)=R/L(L為連桿長度)要盡量小點(diǎn)。初取=0.175,這樣就能保證成型機(jī)工作時(shí)曲柄已較小的轉(zhuǎn)矩就能獲得較大的工作壓力,同時(shí),這樣也能形成一定的保壓時(shí)間,從而達(dá)到保壓的目的。 因此,連桿的長度為 L=R/L=150/0.175=955.41mm 取連桿的長度為955.41mm 根據(jù)成型機(jī)的整體大概尺寸,初選定連桿的截面為半徑為15mm的圓形截面。2)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的校核 連桿的受力校核 根據(jù)要求選擇連桿的材料為45#鋼,其強(qiáng)度極限為650MPa。 對(duì)連桿作受力分析,其受到拉力是工作頭工作的時(shí)候,及工作行程的后半段,其收受到的拉力F大約為工作阻力,及F1000N。 b =F/S S=R2=3.14(1510-3)2 =0.0007065m2則 b =F/S =1000/0.0007065 =1.41Mpa故連桿的強(qiáng)度滿足工作要求。三、 齒輪的設(shè)計(jì)與校核1. 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)傳動(dòng)方案可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2)此沖壓式蜂窩煤成型機(jī)是簡(jiǎn)易的輕載機(jī)器,速度不高,齒輪用7級(jí)精度即可。(3)所設(shè)計(jì)的齒輪可選用便于制造且價(jià)格便宜的材料由1P191機(jī)械設(shè)計(jì)表101選取:小齒輪材料為40Cr,=280;大齒輪材料為45號(hào)鋼,240。40,合適。(4)選取小齒輪齒數(shù)z125;大齒輪齒數(shù)z2uz1=120按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件設(shè)計(jì),然后校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度,最后作齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由強(qiáng)度計(jì)算公式總表查得設(shè)計(jì)公式為(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選Kt13Tt的計(jì)算根據(jù)大齒輪上固定的曲柄可以求得大齒輪所受的最大轉(zhuǎn)矩Tt根據(jù)幾何分析可以知道=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則Tt=FRSin=FRSin(+) =131Nm由1P205表107選取d=1(兩支撐相對(duì)于小齒輪做非對(duì)稱布置)由1P201表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)為ZE=189.8MPa由1P209圖10-21按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為lim1=600MPa , lim2=550 MPa。圖10-19查得接觸疲勞強(qiáng)度KHN1=0.90 KHN2=0.95計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1 = KHN1lim1/S=0.9600/1=540 MPa. = KHN2lim2/S =0.95550=522.5 MPa=531.25 MPa(2)計(jì)算1)計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t代入中較小的值 =69.57mm2)計(jì)算圓周速度=2.65m/s3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)mt169.57mm=69.57mmmt=2.8126mmh=2.25mt=2.252.8126=6.344)計(jì)算齒寬與齒高之比b/hb/h=69.57/6.34=10.975)計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=2.75m/s,7級(jí)精度,由1P194圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.05。 斜齒輪,由1P195表10-3查得KHa1=KFa2=1 由1P193表10-2查得使用系數(shù)KA=1由1P196表10-4查得7級(jí)精度,小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)用插值法差得KHB=1.3124由b/h=10.97, KHB =1.3124 ,查圖10-13得KFB=1.3 故載荷系數(shù)K=KAKvKHaKHB=11.0511.3124=1.378026)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑=(K/Kt)1/3=69.57(1.37802/1.3)1/3=70.937)計(jì)算模數(shù)m=2.955mm3.按齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)由1P216式10-17得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為mn(1) 確定計(jì)算參數(shù)1)由1P208圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=500Mpa 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE2=380MPa2)由1P206圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85 KFN2=0.883)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式10-12得= KFN1FE1/S=303.57MPa = KFN2FE2/S=238.86 MPa4)計(jì)算載荷系數(shù)K K=KAKvKFaKFB=11.1211.35=1.5125)查取齒形系數(shù)由1P200表10-5可查得YFa1=2.72,YFa2=2.218)查取應(yīng)力校正系數(shù)由1P200表10-5知 YSa1=1.58,YSa2=1.764 9)計(jì)算大小齒輪的YFaYSa/F,并加以比較。YFa1YSa1/=0.01379YFa2YSa2/=0.01636大齒輪的數(shù)值較大 (2)設(shè)計(jì)計(jì)算mn=2.24mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力,而由齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑有關(guān),可取彎曲疲勞強(qiáng)度模數(shù)2.24,并近似圓整為標(biāo)準(zhǔn)m=3。 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=72mm,d2=360mm4. 幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算中心距a=(d1+d2)/2=216mm(2)計(jì)算齒輪寬度 172=72mm 取B1=B2=72mm四、 直錐齒輪的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中,直錐齒輪的主要作用就是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方向的變換,將水平軸向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為豎直方向軸向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),其帶動(dòng)的主要負(fù)載就是槽輪運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的工作阻力,以及該傳動(dòng)鏈中的摩擦力由于槽輪運(yùn)動(dòng)是帶動(dòng)工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng),工作臺(tái)下面有推力球軸承的支承,所產(chǎn)生的阻力較小,而各機(jī)構(gòu)的摩擦力相對(duì)于工作阻力來說更小,因此,本設(shè)計(jì)中的直錐齒輪主要不傳動(dòng)力,其強(qiáng)度能滿足工作的需求。由于上訴原因,不再對(duì)錐齒輪進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì),只確定其幾個(gè)比較主要的尺寸,其他尺寸可根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)各機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)以及尺寸,選定直錐齒輪的平均模數(shù)為mm=3mm,當(dāng)量齒數(shù)Zv=40,則平均分度圓直徑dv=mmZv=120mm把直錐齒輪與軸做稱齒輪軸,其他尺寸可根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)。五、 槽輪機(jī)構(gòu)計(jì)算1)槽數(shù)的選擇 根據(jù)工位要求,工作臺(tái)必須至少具備3個(gè)工位(一個(gè)工位為沖壓頭的沖壓,一個(gè)為托模工作,另一個(gè)為加料工作的工位)。因此,可選定槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)為42)中心距 根據(jù)工作臺(tái)的直徑,以及整個(gè)系統(tǒng)的尺寸考慮,選定中心距為a=200mm。3)圓銷半徑 根據(jù)中心距以及大概結(jié)構(gòu)尺寸選定r=20mm。4)槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角的計(jì)算 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版)表13.6-5計(jì)算5)槽間角的計(jì)算 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版)表13.6-5計(jì)算6)主動(dòng)件圓銷中心半徑的計(jì)算 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版)表13.6-5計(jì)算7)與的比值 8)槽輪外圓半徑的計(jì)算 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版)表13.6-5計(jì)算9)槽輪槽深的計(jì)算 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(新版)表13.6-5計(jì)算對(duì)槽深進(jìn)行取整,取。10)槽輪厚度的設(shè)計(jì) 根據(jù)槽輪的半徑以及整體尺寸,選定槽輪主動(dòng)輪以及從動(dòng)輪的厚度均為20mm11)運(yùn)動(dòng)系數(shù)的計(jì)算 ()六、 掃屑凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算由于掃屑凸輪對(duì)尺寸要求不太高,故掃屑凸輪應(yīng)在最后根據(jù)其他已經(jīng)確定的尺寸進(jìn)行靈活的變動(dòng)。但有一點(diǎn),必須要保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的連貫性。因此,固定凸輪采用斜面形狀,要求固定凸輪的上下方向的長度應(yīng)大于滑梁的行程s,即凸輪的上下方向的高度應(yīng)大于300mm,其左右方向的高度應(yīng)能使掃屑刷滿足掃除粉煤的活動(dòng)范圍。具體按結(jié)構(gòu)情況來設(shè)計(jì)。七、 軸的校核本設(shè)計(jì)中主要受力的軸為大齒輪上的軸,固應(yīng)對(duì)此軸進(jìn)行強(qiáng)度的校核。軸的材料為45#調(diào)質(zhì)鋼,軸的尺寸如下圖:先對(duì)軸的最小軸徑進(jìn)行校核由前面可以知道,大齒輪所受到的最大扭矩為T=131Nm根據(jù)1P370公式(15-1)可以求得軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 T=T/WT 其中,WT為軸的抗扭截面系數(shù) WT=0.2d3=0.2(5010-3)3=0.000025mm3 則T=T/WT=131000/0.000025=5.24MPa由1P370表15-3,可以查得45#鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25-45MPa TT故軸的軸徑滿足使用的抗扭要求。軸的彎扭合成強(qiáng)度的校核 首先應(yīng)對(duì)軸進(jìn)行受力分析,由于軸左端齒輪上連接曲柄,右端通過錐齒輪與槽輪相連,在工作頭行程的前半段,可看成是空載,這時(shí)槽輪機(jī)構(gòu)傳遞過來的阻力很小可以忽略不計(jì)。而當(dāng)工作頭與煤接觸的時(shí)候開始,工作頭將受到工作阻力,此時(shí)力通過連桿傳遞到曲柄,及齒輪上,當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到最下方時(shí),齒輪受到最大的向上的拉力,而此時(shí),軸不受到扭矩(錐齒輪傳遞過來的扭矩不考慮)?,F(xiàn)對(duì)其受力時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行粗略分析,假定當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到最下方時(shí),同時(shí)受到最大的拉力以及最大的扭矩。此時(shí)軸只在豎直平面內(nèi)受力。Fy=FN+FNV2-FNV1 M=60FNV1-460FNV2聯(lián)立以上兩式,其中FN=1000N解得:FNV1=1150NFNV2=150N現(xiàn)將計(jì)算出的數(shù)據(jù)列入下表:載荷水平方向豎直方向支反力無FNV1=1150N FNV2=150N彎矩?zé)oMV=60000 Nmm總彎矩M=60000 Nmm扭矩T=131000 Nmm根據(jù)上表做出該軸的載荷分析圖,如下圖:然后根據(jù)1P373式(15-5)計(jì)算軸的應(yīng)力:ca=由于軸為單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,取=0.6則上式=39.112MPa前已經(jīng)選定軸的材料為45#鋼,調(diào)質(zhì)處理,由1P362表15-1查得-1=60MPa。因此ca S=1.5(8)截面的右側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=34300mm3抗扭截面系數(shù)WT=0.2d3=68600mm3截面左側(cè)彎矩M為:M=60000Nmm截面上的扭矩T為:T=131000 Nmm截面上彎曲應(yīng)力b=M/W=1.75MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T=T/WT=1.91MPa過盈配合處的值,由附表3-8用插入法求得,并取=0.8,于是得=3.16 =2.53軸按磨削加工,由附圖3-4的表面質(zhì)量系數(shù)=0.92軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理,即q=0.1,則按式(3-12)及(3-12a)得綜合系數(shù)值為3.252.62于是計(jì)算安全系數(shù)值S得=48.3558.05=37.15S=1.5故該軸在該截面處的強(qiáng)度也是足夠的。本設(shè)計(jì)中因無大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性,故可略去靜強(qiáng)度校核。第三章 其他部件的設(shè)計(jì)與選型一、 軸承的選型軸承的選型應(yīng)根據(jù)軸的直徑進(jìn)行選擇,由先前的設(shè)計(jì)可以知道各個(gè)軸的尺寸:根據(jù)前面的設(shè)計(jì)可以知道帶輪與小齒輪連接的軸的軸直徑為50,差相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可以確定該軸應(yīng)該用深溝球軸承6210,由于考慮到該軸兩端都懸空(左端為大帶輪,右端為小齒輪),故選用2個(gè)深溝球軸承6210。大齒輪軸的直徑由前面設(shè)計(jì)為50,所以也應(yīng)該選用深溝球軸承6210。由于該軸右端懸臂過長,故應(yīng)該在右端靠近直錐齒輪處再加一個(gè)支承點(diǎn)進(jìn)行固定。同時(shí)該軸為整個(gè)系統(tǒng)中的主要的工作軸(執(zhí)行主軸)。所以應(yīng)該保證其的使用的可靠性,故在該軸的兩個(gè)支承點(diǎn)的位置分別安裝2個(gè)深溝球軸承6210。工作臺(tái)下的支承軸的軸徑為70,同時(shí)該軸為豎直方向安裝,故該軸應(yīng)采用推力球軸承,以保證支承重力。根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)軸徑選擇該軸承為推力球軸承5110。由于工作臺(tái)下方有基座跟箱體支承,所以受力不算太大,故選用一個(gè)推力球軸承5110。槽輪主動(dòng)輪的軸的直徑為70,同上應(yīng)選擇推力球軸承5110。由于該軸的下方有一長的懸臂結(jié)構(gòu),所以應(yīng)該在該軸的下方靠近直錐齒輪處再加一個(gè)支承位置。所以該軸應(yīng)該在上下個(gè)安裝一個(gè)推力球軸承5110。與彈簧連接處的滑塊機(jī)構(gòu),以及工作頭上方與箱體連接的滑塊機(jī)構(gòu),由于這兩個(gè)軸不轉(zhuǎn)動(dòng),只做徑向的來回運(yùn)動(dòng),故應(yīng)該在這兩處加上滑動(dòng)軸承,滑動(dòng)軸承的尺寸應(yīng)根據(jù)軸的直徑從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中選出。連桿的連接由于連桿做的是來回的擺動(dòng),故連桿與軸的連接處應(yīng)選用滾動(dòng)軸承,此處選擇深溝球軸承。連桿的上端與工作頭的橫梁連接橫梁的直徑為30,根據(jù)這個(gè)尺寸從相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中選擇軸承為深溝球軸承6006。然后根據(jù)橫梁的尺寸以及連桿本身的軸徑,應(yīng)選用2個(gè)深溝球軸承6006。連桿的下端與大齒輪上的伸出軸連接。伸出軸的軸徑為30,同樣應(yīng)選用深溝球軸承6006,考慮到整體的尺寸,選用2個(gè)深溝球軸承6006。由于該伸出軸的左端為懸空,故應(yīng)添加軸向定位裝置。為使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,本設(shè)計(jì)在兩軸承中的套筒上通過銷釘與該伸出軸固定,以免連桿脫落。二、 工作頭橫梁與掃屑刷橫梁的連接處的設(shè)計(jì)由于掃屑刷的運(yùn)動(dòng)是通過工作頭橫梁的上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)掃屑刷橫梁的上下運(yùn)動(dòng),從而通過固定凸輪移動(dòng)結(jié)構(gòu)使掃屑刷能水平方向運(yùn)動(dòng),所以這連個(gè)橫梁應(yīng)該固定。同時(shí)由于工作頭橫梁上要安裝滾動(dòng)軸承,為了使軸承能順利的安裝上去,應(yīng)該使兩橫梁應(yīng)該能脫開。所以在兩橫梁連接處采用了螺釘連接。如下圖:根據(jù)工作頭橫梁的直徑選擇螺釘為M16。長度為40mm。三、 箱體的設(shè)計(jì)箱體的設(shè)計(jì)的主要目的是保證主要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及零件被包含在箱體內(nèi),以免受到外界雜物的污染和以免發(fā)生安全事故。故箱體應(yīng)該是這個(gè)系統(tǒng)的絕大部分的部件都包含在箱體內(nèi)。工作臺(tái)應(yīng)露出箱體,這樣便于檢查以及人的控制。同時(shí)由于大帶輪的直徑過大以及大小帶輪的中心距過長,如果把這部分包含到箱體內(nèi)的話會(huì)造成箱體的結(jié)構(gòu)尺寸過大,結(jié)構(gòu)不緊湊。故應(yīng)將大小帶輪以及電動(dòng)機(jī)安置在箱體的外面。箱體的內(nèi)部設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)位置來確定,應(yīng)適當(dāng)增加內(nèi)板等來對(duì)較長的軸進(jìn)行支承,同時(shí)應(yīng)考慮到軸以及軸承的可安裝性,應(yīng)該適當(dāng)增加可拆卸的箱體或箱板。箱體的壁厚的確定應(yīng)根據(jù)整個(gè)箱體的尺寸來確定,綜合整個(gè)箱體的尺寸以及力求系統(tǒng)運(yùn)行的安全性以及省材料性,確定壁厚一般為30mm,其他的箱體內(nèi)突出部分應(yīng)根據(jù)具體情況自行調(diào)整。到此,整個(gè)蜂窩煤成型機(jī)的設(shè)計(jì)基本完成。一些沒有設(shè)計(jì)到的地方以及沒有設(shè)計(jì)完全的地方,根據(jù)實(shí)際情況合理的分配尺寸以及選擇合理的結(jié)構(gòu)。第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)不同于以往的課程設(shè)計(jì),以往的課程設(shè)計(jì)大多都是進(jìn)行理論上的設(shè)計(jì),而本次課程設(shè)計(jì)則是對(duì)一個(gè)具體的實(shí)際生產(chǎn)中存在的系統(tǒng)或者產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)用性很強(qiáng)。通過本次的課程設(shè)計(jì)使我們更進(jìn)一步地理解的課上所學(xué)的理論知識(shí),初步掌握了這些知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中是如何的應(yīng)用的。同時(shí),通過本次課程設(shè)計(jì)也大大的鍛煉了我們的動(dòng)手,動(dòng)腦能力。理論與實(shí)際相結(jié)合,使平時(shí)所學(xué)的知識(shí)得到了很好的鞏固,甚至對(duì)很久以前學(xué)過現(xiàn)在都快忘記了的知識(shí)也進(jìn)行了一次很好的總結(jié)與復(fù)習(xí)。當(dāng)然,通過這次課程設(shè)計(jì),也是我們知道了自己的不足,尤其是一些平時(shí)很難發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中這些都一一暴露出來。所以,通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己的能力有了一個(gè)客觀的定位。自己以后還有很長的路要走。本次課程設(shè)計(jì)也鍛煉了我的作圖能力,尤其是計(jì)算機(jī)作圖的能力。雖然以前學(xué)過一些制圖的軟件,但平時(shí)很少有實(shí)際運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì),所以對(duì)這些軟件都是操作得不夠熟練。通過本次的課程設(shè)計(jì),鍛煉了自己的計(jì)算機(jī)作圖能力。在本次課程設(shè)計(jì)中,同學(xué)們都相互幫助,鍛煉了大家的團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力。同時(shí)也得到了指導(dǎo)老師的細(xì)心的指導(dǎo)與幫助。所以在此對(duì)同學(xué)們以及指導(dǎo)老師表示感謝。由于能力問題以及其他原因造成有的地方設(shè)計(jì)不合理,望老師能夠理解。參考文獻(xiàn)鄒彗君.2003.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理.北京:科學(xué)出版社劉會(huì)英,楊志強(qiáng).2007.機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社王建華,畢萬全.2004.機(jī)械制圖與計(jì)算機(jī)繪圖.北京:國防工業(yè)出版社宏宇工作室,史宇宏,陳玉蓉,趙曉軍.2004.AutoCAD機(jī)械制圖100列.北京:人民郵電出版社濮良貴,紀(jì)名剛,陳國定,吳立言.2006.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版.北京:高等教育出版色l (美)Neil Sclater,Nicholas P. Chironis.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊(cè).鄒平,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社目錄第一章 前言1一、沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能和設(shè)計(jì)要求1二、工作原理和工藝動(dòng)作分解1三、根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖2四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型2五、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選定和評(píng)價(jià)2六、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比和變速機(jī)構(gòu)3第二章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與校核3一、帶傳動(dòng)計(jì)算4二、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算校核5三、齒輪的設(shè)計(jì)與校核5四、直錐齒輪的設(shè)計(jì)10五、槽輪機(jī)構(gòu)計(jì)算10六、掃屑凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算11七、軸的校核12第三章 其他部件的設(shè)計(jì)與選型17一、軸承的選型17二、工作頭橫梁與掃屑刷橫梁的連接處的設(shè)計(jì)18三、箱體的設(shè)計(jì)19第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)1921
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