氣動(dòng)蜂窩煤成型機(jī)設(shè)計(jì),氣動(dòng),蜂窩煤,成型,設(shè)計(jì) 摘 要 在我國(guó)的能源構(gòu)成中，煤炭占十分重要地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)中，煤炭約占總質(zhì)量的百分之七十五左右。目前市長(zhǎng)銷(xiāo)售蜂窩煤的質(zhì)量仍較普遍存在強(qiáng)度低、灰分高、固硫率低及不防水等缺點(diǎn)。這樣不僅降低了散煤的燃燒率，造成了資源浪費(fèi)，并且造成了嚴(yán)重的污染了環(huán)境。 因此，蜂窩煤成型機(jī)設(shè)備是型煤生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，他的發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)有著深遠(yuǎn)的意義。 本設(shè)計(jì)的是一種新型的蜂窩煤成型機(jī),即氣壓式蜂窩煤成型機(jī)，改用氣缸帶動(dòng)沖頭往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)整體機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不揚(yáng)塵，噪聲低，并具有高效、節(jié)能、噪音低、性能穩(wěn)、震動(dòng)小、壽命長(zhǎng)、溫升幅度大、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、等優(yōu)點(diǎn)。最重要的是，大幅度的提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量 關(guān)鍵詞：蜂窩煤成型機(jī)，氣壓式，工作原理。 Abstract Energy mixing in China, the coal is in very important position. According to statistics in China's energy consumption and production , coal accounts for about 75%of all. However, but sold honeycomb coal has many defect such as lower compressive strength, high ash, lower sulfur retention and non-waterproof. So it not only reduced the coal combustion rate, the waste of resources,but also cause a great deal of damage to the environment.thenefore. Therefore, molding machine equipment is the key tocoal production, so the development of molding machine equipment has the practical meaning for national economy. The utility model relates to a new honeycomb briquet moulding machine，It use cylinder driving the punch reciprocating motion, The whole screen has the advantages of compact structure, steady and smooth running, no dust flying, low noise, as well as easy operation and maintenance,And has high efficiency, low noise, stable performance, small vibration, long life, , advanced structuree and so on. Most of all,it enhances assembly effectiveness and products quality. Key words: Honeycomb briquette molding machine, Cylinder Working principle  目 錄 1 引言 1 2 分析 2 2.1氣壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能 2 2.2設(shè)計(jì)基本要求 2 2.3工作原理和工藝動(dòng)作分解 2 3 初定傳動(dòng)裝置方案 4 3.1初選電動(dòng)機(jī) 4 3.2初定傳動(dòng)方案 4 3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 4 3.3.1氣缸的種類(lèi)選擇 4 3.3.2氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 4 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 8 4.1選擇電動(dòng)機(jī) 8 4.2計(jì)算總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比 8 4.3計(jì)算各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 9 5.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 5.1皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 5.1.1確定計(jì)算功率 10 5.1.2選擇V帶帶型 10 5.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 10 5.1.4確定帶輪的中心距和皮帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 10 5.1.5計(jì)算V帶根數(shù)z 10 5.1.6確定帶輪的中心距和皮帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 12 5.2直齒圓柱輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 13 5.2.1選定齒輪類(lèi)型、精度、材料及齒數(shù) 13 5.2.2按齒面和齒根接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 14 5.2.3幾何尺寸計(jì)算 17 5.3直齒錐齒輪的設(shè)計(jì) 18 6 轉(zhuǎn)盤(pán)槽輪和掃屑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 6.1槽輪機(jī)構(gòu)計(jì)算 19 6.2掃屑凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算 20 6.2工作盤(pán)設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 7軸的設(shè)計(jì) 22 7.1 Ⅰ軸（皮帶輪軸）的設(shè)計(jì) 22 7.2 Ⅱ軸（大齒輪軸）的設(shè)計(jì) 26 8 軸承選擇校核與計(jì)算 33 8.1軸承的選用 33 8.2軸承的校核 34 9 工作頭橫梁與掃屑刷橫梁的連接處的設(shè)計(jì) 36 10 箱體的設(shè)計(jì) 37 結(jié) 論 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 附件2 北華航天工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)(理工類(lèi)) 學(xué)生姓名： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 蔣 放 職 稱(chēng)： 副 教 授 完成時(shí)間： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目： 蜂窩煤成形機(jī)設(shè)計(jì) 題目來(lái)源 教師科研課 題 縱向課題（?。? 題目類(lèi)型 理論研究（　） 注：請(qǐng)直接在所屬項(xiàng)目括號(hào)內(nèi)打“√” 橫向課題（ ） 應(yīng)用研究（ ） 教師自擬課題（√） 應(yīng)用設(shè)計(jì)（√） 學(xué)生自擬課題（?。? 其 他（?。? 總體設(shè)計(jì)要求及技術(shù)要點(diǎn)： 功能要求：輸入煤粉、煤粉成形、清除煤屑、型煤成模、成品輸出 1、成品尺寸Φ180×100； 2、生產(chǎn)能力36次/min； 3、電動(dòng)機(jī)功率11kW； 4、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1460r/min。 工作環(huán)境及技術(shù)條件： 主要在城鎮(zhèn)農(nóng)村使用，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉。 工作內(nèi)容及最終成果： 一、工作內(nèi)容 1、進(jìn)行課題調(diào)研，完成開(kāi)題、外文資料翻譯、文獻(xiàn)綜述； 2、傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案； 3、設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)中的機(jī)構(gòu)； 4、傳動(dòng)系統(tǒng)主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5、確定各零件尺寸，繪制零件圖； 6、撰寫(xiě)畢業(yè)論文，進(jìn)行畢業(yè)答辯。 二、最終成果 1、蜂窩煤成形機(jī)機(jī)構(gòu)圖1套； 2、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1套。 時(shí)間進(jìn)度安排： 第七學(xué)期 第11周～第12周：查閱資料，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述，外文資料翻譯； 第13周～第15周：開(kāi)題報(bào)告撰寫(xiě)、修改，完成開(kāi)題。 第八學(xué)期 第1周～第3周：概念設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案論證與優(yōu)化； 第4周～第12周：功能部件設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制機(jī)構(gòu)裝配圖及零件圖； 第13周～第16周：畢業(yè)論文撰寫(xiě)，畢業(yè)答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任意見(jiàn)： 教研室主任簽字： 年 月 日 — 1 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 題目名稱(chēng)：氣壓式蜂窩煤成型機(jī)的設(shè)計(jì) 院系名稱(chēng)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名：賈曉宇 指導(dǎo)教師：蔣放 年 月 -131- 摘 要 在我國(guó)的能源構(gòu)成中，煤炭占十分重要地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)中，煤炭約占總質(zhì)量的百分之七十五左右。目前市場(chǎng)銷(xiāo)售蜂窩煤的質(zhì)量仍較普遍存在強(qiáng)度低、灰分高、固硫率低及不防水等缺點(diǎn)。這樣不僅降低了散煤的燃燒率，造成了資源浪費(fèi)，并且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。 因此，蜂窩煤成型機(jī)設(shè)備是型煤生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，他的發(fā)展對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)有著深遠(yuǎn)的意義。 本設(shè)計(jì)的是一種新型的蜂窩煤成型機(jī),即氣壓式蜂窩煤成型機(jī)，改用氣缸帶動(dòng)沖頭往復(fù)上下運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)整體機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不揚(yáng)塵，噪聲低，并具有高效、節(jié)能、噪音低、性能穩(wěn)、震動(dòng)小、壽命長(zhǎng)、溫升幅度大、結(jié)構(gòu)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。最重要的是，大幅度的提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：蜂窩煤成型機(jī)，氣壓式，工作原理 Abstract Energy mixing in China, the coal is in very important position. According to statistics in China's energy consumption and production , coal accounts for about 75%of all. However, but sold honeycomb coal has many defect such as lower compressive strength, high ash, lower sulfur retention and non-waterproof. So it not only reduced the coal combustion rate, the waste of resources,but also cause a great deal of damage to the environment.thenefore. Therefore, molding machine equipment is the key tocoal production, so the development of molding machine equipment has the practical meaning for national economy. The utility model relates to a new honeycomb briquet moulding machine，It use cylinder driving the punch reciprocating motion, The whole screen has the advantages of compact structure, steady and smooth running, no dust flying, low noise, as well as easy operation and maintenance,And has high efficiency, low noise, stable performance, small vibration, long life, , advanced structuree and so on. Most of all,it enhances assembly effectiveness and products quality. Key words: Honeycomb briquette molding machine, Cylinder Working principle  目 錄 1 引言 1 2 分析 2 2.1氣壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能 2 2.2設(shè)計(jì)基本要求 2 2.3工作原理和工藝動(dòng)作分解 2 3 初定傳動(dòng)裝置方案 4 3.1初選電動(dòng)機(jī) 4 3.2初定傳動(dòng)方案 4 3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 4 3.3.1氣缸的種類(lèi)選擇 4 3.3.2氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 4 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 8 4.1選擇電動(dòng)機(jī) 8 4.2計(jì)算總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比 8 4.3計(jì)算各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) 9 5.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 5.1皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 5.1.1確定計(jì)算功率 10 5.1.2選擇V帶帶型 10 5.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 10 5.1.4確定帶輪的中心距和皮帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 10 5.1.5計(jì)算V帶根數(shù)z 10 5.1.6確定帶輪的中心距和皮帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 12 5.2直齒圓柱輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 13 5.2.1選定齒輪類(lèi)型、精度、材料及齒數(shù) 13 5.2.2按齒面和齒根接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 14 5.2.3幾何尺寸計(jì)算 17 5.3直齒錐齒輪的設(shè)計(jì) 18 6 轉(zhuǎn)盤(pán)槽輪和掃屑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19 6.1槽輪機(jī)構(gòu)計(jì)算 19 6.2掃屑凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算 20 6.2工作盤(pán)設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 7軸的設(shè)計(jì) 22 7.1 Ⅰ軸（皮帶輪軸）的設(shè)計(jì) 22 7.2 Ⅱ軸（大齒輪軸）的設(shè)計(jì) 26 8 軸承選擇校核與計(jì)算 33 8.1軸承的選用 33 8.2軸承的校核 34 9 工作頭橫梁與掃屑刷橫梁的連接處的設(shè)計(jì) 36 10 箱體的設(shè)計(jì) 37 結(jié) 論 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 III 畢業(yè)論文 1.引 言 在目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)蜂窩煤成型機(jī)的廠家不少，但是現(xiàn)有的蜂窩煤成型機(jī)的沖壓成型，均有連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)在橫梁的彈簧式?jīng)_頭沖壓成型，由于沖孔后抜沖針的需要在沖頭上裝有圓柱彈簧，彈簧在間歇往復(fù)應(yīng)力作用下高速工作，極易產(chǎn)生疲勞，彈簧較弱，影響拔針，出現(xiàn)夾煤重沖故障，同時(shí)由于彈簧配件制造質(zhì)量很不穩(wěn)定，常常斷裂，從而增加生產(chǎn)成本：另外，彈簧式?jīng)_頭總高度包括了彈簧高度，隨著沖頭高度的增大，工作時(shí)沖頭擺差、與模筒碰撞機(jī)會(huì)均增大，配件損耗和工作噪聲均為較大。以往的許多制造煤塊的機(jī)構(gòu)存在著許多避之不及的缺陷，即有些機(jī)構(gòu)制造出的煤塊不夠敦實(shí)，放干后有一些裂紋；有些機(jī)構(gòu)造出的煤塊經(jīng)常出現(xiàn)孔內(nèi)坍塌現(xiàn)象；有些機(jī)構(gòu)在工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)許多不能及時(shí)清理的煤屑，造成工作環(huán)境的相對(duì)惡劣。 本設(shè)計(jì)的誕生不僅克服了許多造煤塊機(jī)構(gòu)難以克服的缺陷，用氣缸帶動(dòng)沖頭成型有緩沖作用，壓力平衡，煤品質(zhì)量穩(wěn)定，表面光潔，強(qiáng)度好。根據(jù)各種運(yùn)輸工具對(duì)煤品濕度的濕強(qiáng)度要求而改變相應(yīng)的濕強(qiáng)度。此外 還在機(jī)械傳動(dòng)的能耗以及電動(dòng)機(jī)選擇上做了優(yōu)化，很大程度上做到了美化環(huán)境及節(jié)約有限能源：一是機(jī)構(gòu)擁有了帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、具有過(guò)載保護(hù)作用，槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠等特性，二是有氣缸帶動(dòng)沖頭和脫模盤(pán)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)本實(shí)它采用氣壓沖頭機(jī)構(gòu)完成蜂窩煤的成型脫模，使用維修方便，生產(chǎn)的煤品質(zhì)量好，成本低，能一機(jī)多用。 本設(shè)計(jì)以機(jī)構(gòu)安全、實(shí)用的思想設(shè)計(jì)而出，適用范圍比較廣泛，既可以用于大中型公司或企業(yè)批量生產(chǎn)，又可用于小型部門(mén)的連續(xù)生產(chǎn)，大幅度降能耗及解決型煤質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題。 2、分析 2.1氣壓式蜂窩煤成型機(jī)的功能 蜂窩煤成型機(jī)是我國(guó)城鎮(zhèn)蜂窩煤（通常又稱(chēng)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(pán)上的模筒內(nèi)，經(jīng)沖頭氣壓成蜂窩煤。 為了實(shí)現(xiàn)蜂窩煤氣壓成型，氣壓式蜂窩煤成型機(jī)必須完成以下幾個(gè)動(dòng)作： 1) 煤粉加料； 2) 氣缸帶動(dòng)沖頭將蜂窩煤壓制成型； 3) 氣缸帶動(dòng)掃屑刷清除沖頭和出煤盤(pán)的積屑的掃屑運(yùn)動(dòng)； 4) 將在模筒內(nèi)的氣壓后的蜂窩煤脫模； 5) 將氣壓成型的蜂窩煤輸送裝箱。 2.2設(shè)計(jì)基本要求 1) 設(shè)計(jì)蜂窩煤成型機(jī)構(gòu)，型煤尺寸為 2) 生產(chǎn)率為每分鐘36個(gè)； 3) 沖壓成型時(shí)的生產(chǎn)阻力達(dá)到50000N； 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) 由于沖頭要產(chǎn)生較大壓力，希望沖壓機(jī)構(gòu)具有增力功能，以增大有效力作用，減小氣缸的功率。 2.3工作原理和工藝動(dòng)作分解 根據(jù)上述分析，氣壓式蜂窩煤成型機(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(kāi)料斗自動(dòng)加料； 2) 沖壓成型：要求在氣缸帶動(dòng)沖頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在沖頭行程的二分之一進(jìn)行氣壓成型； 3) 脫模：要求脫模盤(pán)上下往復(fù)移動(dòng)，將已氣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)在有氣缸帶動(dòng)上下往復(fù)移動(dòng)的連桿上； 4) 掃屑：要求在沖頭、脫模盤(pán)向上移動(dòng)過(guò)程中用掃屑刷將煤粉掃除； 5) 模筒轉(zhuǎn)模間歇運(yùn)動(dòng)：以完成氣壓、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，脫模和氣壓可以用一個(gè)機(jī)構(gòu)完成。由氣壓缸帶動(dòng)橫梁帶動(dòng)三個(gè)裝置運(yùn)動(dòng)。 因此，氣壓式蜂窩煤成型機(jī)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮氣壓和脫模機(jī)構(gòu)、掃屑機(jī)構(gòu)和模筒轉(zhuǎn)盤(pán)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(wèn)題。 3.初定傳動(dòng)裝置方案 3.1初選電動(dòng)機(jī) 初定Y系列 三相異步電動(dòng)機(jī) 3.2初定傳動(dòng)方案 初步確定采用皮帶輪和齒輪進(jìn)行兩次減速，選用轉(zhuǎn)速較小的電機(jī)，經(jīng)過(guò)兩次減速后，轉(zhuǎn)速滿(mǎn)足要求。沖頭和脫模盤(pán)由氣缸帶動(dòng)其上下運(yùn)動(dòng)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(huà)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(chēng)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意簡(jiǎn)圖3-1。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。 圖3-1 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖 3.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) .3.3.1 氣缸的種類(lèi)選擇 氣缸的作用是實(shí)現(xiàn)沖頭和脫模盤(pán)縱向運(yùn)動(dòng)。對(duì)氣缸結(jié)構(gòu)的要求一是重量盡量輕，以達(dá)到動(dòng)作靈活、運(yùn)動(dòng)速度高、節(jié)約材料和動(dòng)力，同時(shí)減少運(yùn)動(dòng)的沖擊，二是要有足夠的剛度以保證運(yùn)動(dòng)精度和定位精度。 氣缸按供氣方向分，可分為單作用缸和雙作用缸。單作用缸只是往缸的一側(cè)輸入高壓油，靠其它外力使活塞反向回程。雙作用缸則分別向缸的兩側(cè)輸入壓縮空氣，活塞的正反向運(yùn)動(dòng)均靠氣壓力完成。由于單作用氣壓缸僅向單向運(yùn)動(dòng)，有外力使活塞反向運(yùn)動(dòng)，而雙作用單活塞氣缸在壓縮空氣的驅(qū)動(dòng)下可以像兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)但兩個(gè)方向的輸出力不同，所以該方案采用雙作用單活塞缸。 3.3.2氣缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由設(shè)計(jì)要求可以知道，要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載大小為5000N，考慮到氣缸未加載時(shí)實(shí)際所能輸出的力，受氣缸活塞和缸筒之間的摩擦、活塞桿與前氣缸之間的摩擦力的影響，并考慮沖頭，脫模盤(pán)的質(zhì)量。在研究氣缸性能和確定氣缸缸徑時(shí)，常用到負(fù)載率 β （F氣缸實(shí)際負(fù)載，氣缸理論輸出負(fù)載） 考慮到料煤高度與型煤高度之比（壓縮比）為2:1，工作盤(pán)高 由表11-1，查的=0.45 氣缸實(shí)際負(fù)載為 F—?dú)飧椎妮敵隼?N；P —?dú)飧椎墓ぷ鲏毫a 按照GB/T2348-1993標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整，取D=80 mm 由d=0.3D 估取活塞桿直徑 d=25 mm 缸筒長(zhǎng)度S=L+B+30 L為活塞行程；B為活塞厚度 活塞厚度 由于氣缸的行程L=300mm ,所以S=L+B+30=396 mm 導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A: 一般導(dǎo)向套滑動(dòng)面長(zhǎng)度A，在D>80mm時(shí), 可取A=(0.6-1.0)d。 所以A=25mm 最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)氣缸的最大行程為L(zhǎng)，缸筒直徑為D，最小導(dǎo)向長(zhǎng)度為： 代入數(shù)據(jù) 即最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H 活塞桿的長(zhǎng)度 l=L+B+A+80=300+50+55+40=455 mm 由《液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè)》可查氣缸筒的壁厚可根據(jù)薄避筒計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： —缸筒壁厚；D—缸筒內(nèi)徑 P—缸筒承受的最大工作壓力（MPa）； —缸筒材料的許用應(yīng)力（MPa） 實(shí)際缸筒壁厚的取值：對(duì)于一般用途氣缸約取計(jì)算值的7倍；重型氣缸約取計(jì)算值的20倍，再圓整到標(biāo)準(zhǔn)管材尺碼。 參考《液壓與氣壓傳動(dòng)》缸筒壁厚強(qiáng)度計(jì)算及校核 缸體的材料選擇45鋼，=600 MPa， n為安全系數(shù) 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉強(qiáng)度(Pa) P—缸筒承受的最大工作壓力（MPa）。當(dāng)工作壓力p≤16 MPa時(shí)，P=1.5p；當(dāng)工作壓力p＞16 MPa時(shí)，P=1.25p 由此可知工作壓力0.6 MPa小于16 MPa， P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa 由表查的 氣缸筒的壁厚圓整取 = 7 mm v—空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度，可取v=10-15 選取v = 12 m/s 由公式 代入數(shù)據(jù)得 = 14.014 mm 所以取氣缸進(jìn)排氣口直徑為15 mm 4 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì) 4.1選擇電動(dòng)機(jī) 預(yù)取齒輪減速傳動(dòng)比為5，皮帶輪減速傳動(dòng)比為4，總傳動(dòng)比為20 則 所以選擇Y160M-4三相異步電動(dòng)機(jī) 同步轉(zhuǎn)速為1460r/min；額定功率11kw；中心高160mm 外形尺寸：如表4-1 表4-1 H A B C L HD 180L 132 254 210 108 670 430 見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P237 表21-3 4.2計(jì)算總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 —電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 —工作機(jī)轉(zhuǎn)速 其中齒輪傳動(dòng)比取5， 則V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 4.3計(jì)算各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù) (1) 計(jì)算各軸的輸入功率（kw） (2) 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速（r/min） (3) 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩（） (4) 列出各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（見(jiàn)表4-2） 表4-2 軸號(hào) 輸入功率(kw) 轉(zhuǎn)速（r/min） 轉(zhuǎn)矩（Nmm） 電動(dòng)機(jī)軸 11 730 143904 Ⅰ軸 10.35 175 171952 Ⅱ軸 10.06 175 68383.5 Ⅲ軸 9.57 35 128983.3 5.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 。 5.1皮帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 取該機(jī)械每天工作10小時(shí),一年工作300天 5.1.1確定計(jì)算功率 由表8-7可查的工作情況系數(shù) 5.1. 2選擇V帶帶型 根據(jù)計(jì)算功率和Ⅰ軸轉(zhuǎn)速，由表8-11可查的選用C型V帶 5.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v (1) 初選小帶輪基準(zhǔn)直徑 由表8-6和表8-8可查得小帶輪基準(zhǔn)直徑 (2) 驗(yàn)算帶速v 按公式（8-13）驗(yàn)算帶速 因?yàn)?，故帶速合適。 (3) 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù)公式（8-15a），計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù)表8-8圓整為800mm 5.1.4確定V帶輪的中心距和皮帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 (1) 取中心距 由 可得 取 (2) 取皮帶長(zhǎng)度 由公式 由表8-2選取V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 (3) 按公式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 5.1.5計(jì)算V帶根數(shù)z (1) 計(jì)算單根V帶的額定功率 由和，查表8-4a可得 根據(jù)、和C型帶 查表8-4b得 查表8-5得 查表8-2得 則 (2) 計(jì)算V帶的根數(shù) 所以應(yīng)取4根V帶。 由表8-3可得，C型V帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量為 所以 但在實(shí)際中應(yīng)使皮帶的實(shí)際初拉力 由公式可得壓軸力的最小值為 5.1.6皮帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由表8-10可查得C型帶 (1) 小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)椋? 則 由電機(jī)參數(shù)可得 圖5-1 小帶輪結(jié)構(gòu)圖 大帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)?，則 由Ⅰ軸可知 圖5-2 大帶輪結(jié)構(gòu)圖 5.2直齒圓柱輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5.2.1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) (1) 采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 (2) 蜂窩煤成型機(jī)為一般工作機(jī)器，轉(zhuǎn)速不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095—88）。 (3) 材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 (4) 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。 (5) 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)。 5.2.2按齒面和齒根接觸強(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Kt＝1.3 Tt的計(jì)算 圖5-3 齒輪受力圖 根據(jù)大齒輪圖5-3齒輪受力圖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 sinα=50/150=1/3 可以求得 α=19.4712° l=（1502-502）1/2=141.4 sinβ=l/L=141.4/955.41=0.148 可以求得β=8.511° 則Tt=F·R·Sinγ=F·R·Sin(α+β) =131N·m 選取d=1（兩支撐相對(duì)于小齒輪做非對(duì)稱(chēng)布置） 查得材料的彈性影響系數(shù)為ZE=189.8MPa 1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 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 （2)計(jì)算 1)計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t代入[ó]中較小的值 2）計(jì)算圓周速度 =2.65m/s 3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)m 模數(shù) h=2.25mt=2.25×2.8126=6.34 4)計(jì)算齒寬與齒高之比b/h b/h=69.57/6.34=10.97 5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=2.75m/s,7級(jí)精度，由[1]P194圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)； 斜齒輪，由[1]P195表10-3查得KHa1=KFa2=1 由[1]P193表10-2查得使用系數(shù)KA=1.5 由[1]P196表10-4查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)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) 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 計(jì)算模數(shù) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由[1]P216式10-17得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 確定計(jì)算參數(shù) 1）由[1]P208圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 2）由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，； 3）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 4）計(jì)算載荷系數(shù)K 5）查取齒形系數(shù) 由[1]P200表10-5可查得；。 8）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由[1]P200表10-5知； 9)計(jì)算大小齒輪的并加以比較。 大齒輪的數(shù)值較大 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算 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)m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=360mm 5.2.3幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距 a=（d1+d2）/2=216mm 計(jì)算齒輪寬度 1×72=72mm 取B1=B2=72mm (1) 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 小齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于，所以小齒輪采用實(shí)心式 由軸參數(shù)可知 2) 大齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.3Ⅱ軸到Ⅴ軸直齒錐齒輪的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中，直齒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)載就是攪拌煤粉時(shí)產(chǎn)生的阻力，以及該傳動(dòng)鏈中的摩擦力。 由于攪拌軸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(lái)說(shuō)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(mǎn)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，當(dāng)量齒數(shù)，則平均分度圓直徑 6.轉(zhuǎn)盤(pán)槽輪和掃屑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6.1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4 2）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(xiāo)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(xiāo)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h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h 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20mm 11）運(yùn)動(dòng)系數(shù)的計(jì)算 6.2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(zhǎng)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(mǎn)足掃除粉煤的活動(dòng)范圍。具體按結(jié)構(gòu)情況來(lái)設(shè)計(jì)。 用作圖法對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1-10：應(yīng)該滿(mǎn)足關(guān)系式： 凸輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)該與主體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)周期相配合，由主體機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)比，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1460r/min，可計(jì)算出： 圖6-2掃屑機(jī)構(gòu) 6.3 工作盤(pán)設(shè)計(jì)與計(jì)算 在此設(shè)計(jì)中，工作盤(pán)的轉(zhuǎn)位采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。不完全齒輪的設(shè)計(jì)可參閱《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（由張永安主編、高等教育出版社出版）的148頁(yè)表[11]。先將工作盤(pán)的靜止位置按比例繪出，如圖圖所示。 因主體機(jī)構(gòu)采用對(duì)心的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，則曲柄要通過(guò)Ⅲ、Ⅳ工位的?？字行?，因此不完全齒輪機(jī)構(gòu)的主動(dòng)齒輪的回轉(zhuǎn)中心也應(yīng)在曲柄的軸線上。由于工作 動(dòng)1/5周，則從動(dòng)齒輪的齒數(shù)應(yīng)該是的五倍，取=16, 。則：=16.模數(shù)選取要保證從動(dòng)齒輪齒根圓大于工作盤(pán)外徑，本題取m=5 7. 軸的設(shè)計(jì) 7.1Ⅰ軸（皮帶輪軸）的設(shè)計(jì) (1) 選擇軸的材料 選取45鋼調(diào)質(zhì)，硬度230HBS，強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。 (2) 初步估算軸的最小直徑 取，則：Ⅰ軸的最小軸頸 其中 考慮到A-B軸段鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度影響，需將軸頸增加5%，即 取整后 (3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖8-1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示。該軸的各段直徑和長(zhǎng)度的確定如下： 1) 軸的各段直徑的確定： 自左向右第一段軸：；第二段軸：（取定位軸肩高度，軸承型號(hào)取7011AC）；第三段軸：（取定位軸肩高度）；第四段軸：（取軸肩高度）；第五段軸：；（取軸肩高度，軸承型號(hào)取7014AC）； 軸的各段長(zhǎng)度的確定： 自左向右第一段軸：第一段軸）：第二段軸：；第三段軸：；第四段軸：；第五段軸：； 2) 軸上零件的周向定位： 帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按由表15-20查得：選用普通平鍵，鍵的截面尺寸為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為。。 (4) 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(mén)=131N·m 根據(jù)[1]P370公式（15-1）可以求得軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 τT=T/WT 其中，WT為軸的抗扭截面系數(shù) WT=0.2d3=0.2×(50×10-3)3=0.000025mm3 則τT=T/WT=131000/0.000025=5.24MPa 由[1]P370表15-3，可以查得45#鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25-45MPa τT<[τT] 故軸的軸徑滿(mǎn)足使用的抗扭要求。 (5) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 1) 繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5-8 a) 2) 計(jì)算作用支反力 如圖5-8 b) （方向未定）力在支點(diǎn)產(chǎn)生的支反力： 帶輪壓軸力的作用方向與帶傳動(dòng)的布置有關(guān)，在具體位置尚未確定前，可按最不利的情況考慮。 3) 作彎矩圖 力產(chǎn)生的彎矩，如圖5-8 c) 4) 作轉(zhuǎn)矩圖，如圖5-8 d) 5) 作計(jì)算彎矩圖，如圖5-8 e) 單向運(yùn)轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取系數(shù) 6) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由計(jì)算彎矩圖可見(jiàn)，皮帶輪處計(jì)算彎矩最大，該處的計(jì)算應(yīng)力為： 小于許用應(yīng)力，故安全。 圖8-2 Ⅰ軸載荷分析圖 (6) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1) 判斷危險(xiǎn)截面 截面B只受扭矩作用。所以B無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看,截面C處應(yīng)力集中最嚴(yán)重,截面E的所受的力和截面F的相近,但是截面直徑較大,故不必做強(qiáng)度校核。截面疲勞強(qiáng)度的精確校核計(jì)算 截面C右側(cè)的應(yīng)力集中源有過(guò)度圓角，而截面F左側(cè)的直徑較右側(cè)要大，故只需要對(duì)右側(cè)進(jìn)行精確校核計(jì)算。 抗彎系數(shù) 抗扭系數(shù) 截面的右側(cè)的彎矩 截面上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力為： 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。硬度為230HBS，強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及查表可得，。 又可查得軸材料的敏性系數(shù)為：， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為： 又可查得軸尺寸系數(shù)為， 軸頸處按磨削加工可查得表面質(zhì)量系數(shù)為： 由于軸頸表面未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則可算得綜合系數(shù)為： 又由于碳鋼的特性系數(shù) 取 取 于是計(jì)算安全系數(shù)值，按公式則得： 故該軸在截面處得強(qiáng)度是足夠的。本機(jī)械因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載和嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此，該軸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)束。 7.2Ⅱ軸（大齒輪軸）的設(shè)計(jì) (1) 選擇軸的材料 選取45鋼調(diào)質(zhì)，硬度230HBS，強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限，對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。 (2) 初步估算軸的最小直徑 取，則：Ⅱ軸的最小軸頸 考慮到H-I軸段鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度影響，需將軸頸增加5%，即 取整后 (3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖8-3Ⅱ軸裝配草圖 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5-10所示。該軸的各段直徑和長(zhǎng)度的確定如下： 1) 軸的各段直徑的確定： 自左向右第一段軸：；第二段軸：（取定位軸肩高度，軸承型號(hào)取7013AC）；第三段軸：（；第四段軸：（取軸肩高度）；第五段軸：；第六段軸： 軸的各段長(zhǎng)度的確定： 自左向右第一段軸：第一段軸）：（齒輪寬）；第二段軸：；第三段軸：；第四段軸：；第五段軸：；第六段軸：； 軸上零件的周向定位： 左端大齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按由表15-20查得：選用普通平鍵，鍵的截面尺寸為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為50 (4) 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(mén)=131N·m 根據(jù)[1]P370公式（15-1）可以求得軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 τT=T/WT 其中，WT為軸的抗扭截面系數(shù) WT=0.2d3=0.2×(50×10-3)3=0.000025mm3 則τT=T/WT=131000/0.000025=5.24MPa 由[1]P370表15-3，可以查得45#鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為25-45MPa τT<[τT] 故軸的軸徑滿(mǎn)足使用的抗扭要求。 (5) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 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(guò)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(guò)來(lái)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(kāi)始，工作頭將受到工作阻力，此時(shí)力通過(guò)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(guò)來(lái)的扭矩不考慮）。 現(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。 1) 繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2) 計(jì)算作用支反力 作用在左端大齒輪上的受力： 作用在錐齒輪上的受力： 3) 計(jì)算支反力 垂直面（V面） 水平面（H面） 4) 作彎矩圖 垂直面彎矩，如圖5-11 b） 水平面彎矩，如圖5-11 c） 合成彎矩如圖，如圖5-11 d） 5) 作轉(zhuǎn)矩圖，如圖5-11 e) 6) 作計(jì)算彎矩圖，如圖f) 單向運(yùn)轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取系數(shù) 7) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 由計(jì)算彎矩圖可見(jiàn)，處計(jì)算彎矩最大，該處的計(jì)算應(yīng)力為： 小于許用應(yīng)力，故安全。 圖8-2 Ⅱ載荷分析圖 (6) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1) 判斷危險(xiǎn)截面 截面E扭矩作用。所以無(wú)需校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看,截面F應(yīng)力集中最嚴(yán)重,截面F所受的彎矩僅次于截面B，截面B校核過(guò)，其滿(mǎn)足使用要求，而截面F徑較小。因而,該軸只需校核截面F應(yīng)對(duì)該截面進(jìn)行疲勞強(qiáng)度精確計(jì)算。 2) 然后根據(jù)[1]P373式（15-5）計(jì)算軸的應(yīng)力： σca= 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α=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[1]P362表15-1查得 [σ-1]=60MPa。因此σca < [σ-1],故安全。 3) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 由分析知，大齒輪右側(cè)截面為危險(xiǎn)截面，令其為截面I。 抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=12500mm3 抗扭截面系數(shù)W=0.2d3=25000mm3 截面Ⅰ左側(cè)彎矩M為： M=60000N·mm 截面Ⅰ上的扭矩T為： T=131000 N·mm 截面上彎曲應(yīng)力 b=M/W=2.4MPa 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 T=T/WT=10.48 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得 B=640MPa -1=275 MPa -1= 155MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及 按表3-2查取，因 r/d=0.25,D/d=1.5，經(jīng)插值后可查得 =2.0 =1.31 又由附圖3-1可得軸的材料敏性系數(shù)為 =0.82 =0.85 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附3-4）為 1.82 1.26 由附圖3-2得尺寸系數(shù)εó=0.67 附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.82 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βq=0.1，則按式（3-12）及（3-12a）得綜合系數(shù)值為 =2.80 =1.26 又碳素鋼特性系數(shù) =0.1 =0.05 于是計(jì)算安全系數(shù)值S =40.92 17.71 =16.25>S=1.5 （8）截面Ⅰ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Ⅰ左側(cè)彎矩M為：M=60000N·mm 截面Ⅰ上的扭矩T為：T=131000 N·mm 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(guò)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βq=0.1，則按式（3-12）及（3-12a）得綜合系數(shù)值為 3.25 2.62 于是計(jì)算安全系數(shù)值S得 =48.35 58.05 =37.15>>S=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(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。本機(jī)械因無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載和嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)性，故可略去靜強(qiáng)度校核。至此，該軸的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)束。 8.軸承選擇校核與計(jì)算 8.1軸承的選擇 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Φ50，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。 其尺寸為 大齒輪軸的直徑由前面設(shè)計(jì)為Φ50，所以也應(yīng)該選用深溝球軸承6210。由于該軸右端懸臂過(guò)長(zhǎng)，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。 其尺寸為 工作臺(tái)下的支承軸的軸徑為Φ70，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Φ70，同上應(yīng)選擇推力球軸承5110。由于該軸的下方有一長(zhǎng)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。 8.2軸承的校核 8.2.1Ⅰ滾動(dòng)軸承計(jì)算和校核 1) 徑向載荷， 2) 軸向載荷， 因?yàn)椋?，軸有向左竄動(dòng)的趨勢(shì)，故： 軸承1為壓緊端， 軸承2為放松端， (2) 計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷： ，故：，； ，故：，； 查表13-6可得，取載荷系數(shù)，則當(dāng)量動(dòng)載荷為： (3) 軸承的額定壽命， 查表13-4可得，取溫度系數(shù)，則軸承計(jì)算的額定壽命為： 若按大修期為6年，在大修時(shí)更換軸承，則軸承的預(yù)期使用壽命為，小于軸承計(jì)算的額定壽命，所選6210軸承合適 8.2.2Ⅱ軸滾動(dòng)軸承計(jì)算和校核 按軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步選用角接觸球軸承，其型號(hào)為7013AC。安裝方式為：?jiǎn)蜗蚬潭?，正裝。軸承的轉(zhuǎn)速。查表16-3可得，軸承7013AC的基本額定動(dòng)載荷，基本額定靜載荷，基本尺寸，軸向力判定系數(shù)，當(dāng)時(shí)，，。 (1) 計(jì)算軸承1、2的載荷 1) 徑向載荷， 2) 軸向載荷， 因?yàn)椋?，軸有向左竄動(dòng)的趨勢(shì)，故： 軸承1為壓緊端， 軸承2為放松端， (2) 計(jì)算軸承1、2的當(dāng)量動(dòng)載荷： ，故：，； ，故：，； 查表13-6可得，取載荷系數(shù)，則當(dāng)量動(dòng)載荷為： (3) 軸承的額定壽命， 查表13-4可得，取溫度系數(shù)，則軸承計(jì)算的額定壽命為： 若按大修期為九年，在大修時(shí)更換軸承，則軸承的預(yù)期使用壽命為，小于軸承計(jì)算的額定壽命，所選6120合適。 8.3.3工作臺(tái)下的支承軸計(jì)算 工作臺(tái)下的支承軸的軸徑為Φ70，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。。 9.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(guò)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(guò)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(kāi)。所以在兩橫梁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(guò)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(guò)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(kāi)。所以在兩橫梁連接處采用了螺釘連接。如下圖： 圖9-1工作頭橫梁 根據(jù)工作頭橫梁的直徑選擇螺釘為M16。長(zhǎng)度為40mm 10. 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(guò)大以及大小帶輪的中心距過(guò)長(zhǎng)，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(guò)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(lái)確定，應(yīng)適當(dāng)增加內(nèi)板等來(lái)對(duì)較長(zhǎng)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(lái)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(méi)有設(shè)計(jì)到的地方以及沒(méi)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)。 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)解決了現(xiàn)有蜂窩煤成型機(jī)存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造成本底、生產(chǎn)效率高、使用壽命長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單和易損件少的一種新型蜂窩煤成型機(jī)。 氣壓式蜂窩煤成型機(jī)有本次設(shè)計(jì)主要完成了有它由氣缸、沖壓、分度、傳動(dòng)等部件組成本次設(shè)計(jì)主要完成了1.氣缸的選擇與設(shè)計(jì)，氣缸裝于機(jī)身上部平面，由于要控制沖頭等的上下運(yùn)動(dòng)。需要有和排氣孔控制活塞活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滑梁和脫模盤(pán)沖頭一起上下運(yùn)動(dòng)。2沖頭和脫模盤(pán)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，由沖頭與脫模盤(pán)都與的連成一體滑梁上下移動(dòng)，當(dāng)滑梁下沖時(shí)，沖頭要將將煤粉壓成蜂窩煤，脫模盤(pán)將已壓成的蜂窩煤脫模到傳送帶上。3. 模筒轉(zhuǎn)盤(pán)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)180×100mm的蜂窩煤，一次由沖頭沖壓兩塊。模筒轉(zhuǎn)盤(pán)上均布了模筒，轉(zhuǎn)盤(pán)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.掃屑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了清掃壓頭和推桿下面的煤屑，在此設(shè)計(jì)一掃煤機(jī)構(gòu)，使壓頭離開(kāi)工作臺(tái)時(shí)，掃煤桿在壓頭下面往復(fù)掃過(guò)，又不能與其它構(gòu)件相碰撞掃煤桿的長(zhǎng)度要保證能在壓頭下面掃過(guò)，由總體高度來(lái)考慮，固定凸輪采用斜面形狀。5. 帶輪、齒輪的設(shè)計(jì) 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我明白了嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)心是做機(jī)械設(shè)計(jì)的必要態(tài)度，要想做好一件事，就必須一絲不茍、態(tài)度認(rèn)真。俗話說(shuō)：“失之毫厘，謬之千里。”在機(jī)械設(shè)計(jì)上尤其應(yīng)該注意。還讓我知道了一個(gè)整體的機(jī)器需要怎樣更合理地去對(duì)它里面的各結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)裝配，這是我以前了解甚少的知識(shí)。雖然我還有的東西不是很懂，但畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成卻給我的四年大學(xué)生活畫(huà)上了一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)！ 參考文獻(xiàn) [1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）[M].北京：高等教育出版社2006.5 [2]劉鴻文.材料力學(xué)第4版[M].高等教育出版社，2004.12 [3]黃大宇，梅瑛. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].吉林大學(xué)出版社，2006.12 [4]王連明.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1996.2 [5]牛永生.李力，吳隆等.機(jī)械制造技術(shù)[M].西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.1 [6]趙則祥.公差配合與質(zhì)量控制[M].河南大學(xué)出版社，1999.3 [7]大連理工大學(xué)工程教研室.機(jī)械制圖[M].高等教育出版社，2003.8 [8]申永勝.機(jī)械原理教程（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.12 [9]王愛(ài)珍.工程材料及成形技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.10 [10]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）：常用設(shè)計(jì)資料[S].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1. 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