1第一章前言一、沖壓式蜂窩煤成型機的功能和設(shè)計要求1、功能沖壓式蜂窩煤成型機是我國城鎮(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。為了實現(xiàn)蜂窩煤沖壓成型，沖壓式蜂窩煤成型機必須完成以下幾個動作：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動；4）將在模筒內(nèi)的沖壓后的蜂窩煤脫模；5）將沖壓成型的蜂窩煤輸送裝箱。2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求1）蜂窩煤成型機的生產(chǎn)能力：30次/min；2）驅(qū)動電機：Y180L8、功率N11kW、轉(zhuǎn)速n730r/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。實際上沖頭與脫模盤都與上下移動的滑梁2連成一體，當滑梁下沖時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)盤的間歇運動使加料后的模筒進入加壓位置、成型后的模筒進入脫模位置、空的模筒進入加料位置；4）為改善蜂窩煤成型機的質(zhì)量，希望在沖壓后有一短暫的保壓時間；5）機械運動方案應(yīng)力求簡單。二、工作原理和工藝動作分解根據(jù)上述分析，沖壓式蜂窩煤成型機要求完成的工藝動作有以下六個動作：1）加料：這一動作可利用煤粉的重力打開料斗自動加料；2）沖壓成型：要求沖頭上下往復(fù)運動，在沖頭行程的二分之一進行沖壓成型；3）脫模：要求脫模盤上下往復(fù)移動，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)移動的滑梁上；4）掃屑：要求在沖頭、脫模盤向上移動過程中用掃屑刷將煤粉掃除；5）模筒轉(zhuǎn)模間歇運動：以完成沖壓、脫模和加料三個工位的轉(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。以上六個動作，加料和輸送的動作比較簡單，暫時不予考慮，脫模和沖壓可以用一個機構(gòu)完成。因此，沖壓式蜂窩煤成型機運動方案設(shè)計重點考慮沖壓和脫模機構(gòu)、掃屑機構(gòu)和模筒轉(zhuǎn)盤間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)這三個機構(gòu)的選型和設(shè)計問題。圖12三、根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖對于沖壓式蜂窩煤成型機運動循環(huán)圖主要是確定沖壓和脫模盤、掃屑刷、模筒轉(zhuǎn)盤三個執(zhí)行構(gòu)件的先后順序、相位，以利對各執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計、裝配和調(diào)試。沖壓式蜂窩煤成型機的沖壓機構(gòu)為主機構(gòu)，以它的主動件的零位角為橫坐標的起點，縱坐標表示各執(zhí)行構(gòu)件的位移起止位置。圖2表示沖壓式蜂窩煤成型機三個執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(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動。四、執(zhí)行機構(gòu)的選型根據(jù)沖頭和脫模盤、模筒轉(zhuǎn)盤、掃屑刷這三個執(zhí)行構(gòu)件動作要求和結(jié)構(gòu)特點，可以選擇表1的常用機構(gòu)，這一表格又稱為執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣。表1三執(zhí)行機構(gòu)的形態(tài)學矩陣沖頭和脫模盤機構(gòu)對心曲柄滑塊機構(gòu)偏置曲柄滑塊機構(gòu)六桿沖壓機構(gòu)掃屑刷機構(gòu)附加滑塊搖桿機構(gòu)固定移動凸輪移動從動件機構(gòu)模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機構(gòu)槽輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)凸輪式間歇運動機構(gòu)圖3（a）表示附加滑塊搖桿機構(gòu)。利用滑梁的上下移動使搖桿OB上的掃屑刷掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。圖3（b）表示固定移動凸輪利用滑梁上下移動使帶有掃屑刷的移動從動件頂出而掃除沖頭和脫模盤底上的粉煤屑。五、機械運動方案的選定和評價根據(jù)表1所示的三個執(zhí)行機構(gòu)形態(tài)學矩陣，可以求出沖壓式蜂窩煤成型機的機械運動方案數(shù)為：N=32318現(xiàn)在，我們可以給定條件、各機構(gòu)的相容性和盡量使機構(gòu)簡單等等要求來選擇方案。由此可選定兩個結(jié)構(gòu)比較簡單的方案。方案：沖壓機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機構(gòu)、掃屑機構(gòu)為固定凸輪移動從動件機構(gòu)。方案：沖壓機構(gòu)為六桿沖壓機構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤為不完全齒輪機構(gòu)、掃屑機構(gòu)為附加滑塊搖桿機構(gòu)。兩個方案的主要區(qū)別在于：方案中采取的是曲柄滑塊機構(gòu)作為沖壓機構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特點就是結(jié)構(gòu)簡單，易于制造以及裝配。但稍有不足的是其增力效果不太明顯，而且保壓時間不圖2圖33夠長。方案中采用的是六桿增力機構(gòu)，該機構(gòu)的顯著特點便是有很好的增力效果，有較長的保壓時間，而且運動平穩(wěn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易于設(shè)計與裝配。方案的模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機構(gòu)，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，但轉(zhuǎn)動速度不是勻速的。而方案的模筒轉(zhuǎn)盤為不完全齒輪結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特點便是運動相對平穩(wěn)，速度均勻。但模筒轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動時工作頭并不工作，基本處于回程狀態(tài)，此時對模筒轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動速度沒有什么要求，故用槽輪機構(gòu)便能滿足需要。方案中的掃屑機構(gòu)是固定凸輪移動從動件機構(gòu)，該機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)非常簡單，易于設(shè)計。而方案中采用的是附加滑塊搖桿機構(gòu)。該機構(gòu)相對于固定凸輪移動從動件結(jié)構(gòu)而言，運動平穩(wěn)。但結(jié)構(gòu)相對鉸復(fù)雜，況且掃屑機構(gòu)對運動的要求不是太高，故用凸輪移動從動件機構(gòu)便能滿足要求。綜上分析，為了使機構(gòu)的結(jié)構(gòu)趨于簡單化，易于設(shè)計制造化，況且本設(shè)計中的成型機為簡易的成型機設(shè)計，故可選擇簡單的構(gòu)建。故選擇方案，即沖壓機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤為槽輪機構(gòu)，掃屑機構(gòu)為凸輪移動從動件機構(gòu)。六、機械傳動系統(tǒng)的傳動比和變速機構(gòu)根據(jù)選定的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速和沖壓式蜂窩煤成型機的生產(chǎn)能力。它們的機械傳動系統(tǒng)的總傳動比為：333.2430730執(zhí)行主軸電機總nni機械傳動系統(tǒng)的第一級采用帶傳動，其傳動比為4.866，第二級采用齒輪傳動，其傳動比為5。七、畫出機械運動方案簡圖按已選定的三個執(zhí)行機構(gòu)的型式及機械傳動系統(tǒng)，畫出沖壓式蜂窩煤成型機的機械運動示意圖。其中三個執(zhí)行機構(gòu)部分也可以稱為機械運動方案示意簡圖。如圖4所示，其中包括了機械傳動系統(tǒng)、三個執(zhí)行機構(gòu)的組合。如果再加上加料機構(gòu)和輸送機構(gòu)，那就可以完整地表示整臺機器的機械運動方案圖。有了機械運動方案圖，就可以進行機構(gòu)的運動尺寸設(shè)計計算和機器的總體設(shè)計。第二章傳動機構(gòu)的設(shè)計與校核圖44本設(shè)計中的沖壓式蜂窩煤成型機是一種簡易的低功率的工作機器，其工作時工作頭所受的工作壓力可以根據(jù)平時的手動的沖壓式蜂窩煤成型機器參考確定。平時的手動的沖壓式蜂窩煤成型機器由單人操作，其工作力為人力所能達到的，一般人的體重為60Kg，而加在成型機上的力應(yīng)和人的體重相當，大約為50Kg，即500N。所以本設(shè)計中的沖壓式成型機工作時所受到的工作阻力應(yīng)比500N大，本設(shè)計中取為100Kg，即1000N。一、帶傳動計算1）確定計算功率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）選擇帶的型號由Pca及主動輪轉(zhuǎn)速n1，由機械設(shè)計手冊（新版）圖14.1-2，圖14.1-3以及圖14.1-4選擇V帶型號為B型V帶。3）確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速v。(1)由機械設(shè)計手冊（新版）表14.1-18以及表14.1-19，取小帶輪的基準直徑d1=160mm(2)驗算帶速v。V=10006011ndd=100060730160=6.11m/s因為5m/sv30m/s，故帶速合適。計算大帶輪的直徑d2=id1=4.866160=778.564）確定中心距a和基準長度Ld根據(jù)機械設(shè)計手冊（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=800mmLd=2a0+2(d1+d2)+02124add=3193.11mm由1P14