旋轉(zhuǎn)式蜂窩煤成型機(jī)設(shè)計【油壓式蜂窩煤成型機(jī)】,油壓式蜂窩煤成型機(jī),旋轉(zhuǎn)式蜂窩煤成型機(jī)設(shè)計【油壓式蜂窩煤成型機(jī)】,旋轉(zhuǎn),蜂窩煤,成型,設(shè)計,油壓
畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱意見表
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班級
1102
姓名
范建
題目
油壓式蜂窩煤成型機(jī)
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該生論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)畢業(yè)論文，能夠達(dá)到綜合訓(xùn)練目標(biāo)，題目有難度，工作量較大。論文結(jié)構(gòu)合理清晰、層次分明、結(jié)論具有邏輯性和科學(xué)性、文字表述通順，論文格式較為規(guī)范。能較好的運用技術(shù)用語和計量單位、格式、圖表、數(shù)據(jù)，計算過程全面豐富圖紙按規(guī)范進(jìn)行折疊。
同意參加答辯。
簽字： 年 月 日
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 油壓式蜂窩煤成型機(jī)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級： 1102班
學(xué)生姓名： 范建
指導(dǎo)教師： 邱國俊
論文提交日期：2015年６月1日
論文答辯日期：2015年６月5日
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)
1102班
學(xué)生：范建
畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：油壓式蜂窩煤成型機(jī)
畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容： 設(shè)計計算說明書一份；結(jié)構(gòu)及工作原理，主要參數(shù)選取，蜂窩煤的傳動系統(tǒng)計算。
畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：油壓式蜂窩煤成型機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計
起止時間：2015年3月6號至2015年6月5號
指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日
摘 要
在農(nóng)村因煤貴而過度開發(fā)利用薪柴，樹木、植被和生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，加劇了水土流失；過量消費農(nóng)作物秸稈，影響了秸稈還田，土壤有機(jī)質(zhì)下降。?煤炭作為農(nóng)村生產(chǎn)和生活能源的主體，在民用能源消費中占80％以上。由于燃燒方式落后，造成環(huán)境污染，在農(nóng)村推廣蜂窩煤，是節(jié)約能源、改善環(huán)境的有效措施之一。由于蜂窩煤造價低，比散煤使用方便，所以蜂窩煤機(jī)在農(nóng)村是有市場的。?
本課題研究的旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，分為機(jī)體、轉(zhuǎn)動、進(jìn)料、沖壓、輸送五部分，各部分相互配合，運轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)、平穩(wěn)。主要由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、沖壓脫模機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機(jī)構(gòu)組成。它將煤粉加入轉(zhuǎn)盤上的模筒內(nèi)，經(jīng)沖頭將蜂窩煤壓制成型；然后再用脫模盤將已成型的蜂窩煤壓下去而脫離模筒；最后將成型的蜂窩煤輸送出去。
關(guān)鍵詞： 蜂窩煤機(jī)； 機(jī)構(gòu)； 工作原理
Abstract
In the countryside due to over-exploitation of coal expensive and serious firewood, trees, vegetation and ecological damage, exacerbated by soil erosion; excess consumption of straw, affecting the straw, soil organic matter decline. And coal as the main energy of life of rural production, energy consumption in the residential accounts for more than 80%. Since the combustion backward, causing environmental pollution in rural areas to promote coal briquettes, it is to save energy, one of the effective measures to improve the environment. Since the briquettes low cost, easy to use than the bulk coal, briquettes so in the rural areas there is a market.
Simple rotary automatic briquette machine structure of the research, into the body, turn, feed, stamping, transmission of five parts, each part of each other, well-coordinated and smooth. Mainly consists of mechanical transmission, stamping ejection mechanism, mold tube turntable intermittent mechanism. It pulverized to a die cylinder on the turntable, the punch pressing briquettes; and then releasing the disc has been molded briquettes pressed down and out of the mold tube; and finally molded briquettes transfer out.
Keywords: briquette machine; institutions; works
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論
目 錄
第一章緒論 1
1.1 設(shè)計的目的和意義 1
1.2 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3 本設(shè)計主要內(nèi)容 1
第二章旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的工作原理和工藝動作分解 2
2.1 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的結(jié)構(gòu)分析 3
2.2 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的工作原理 3
2.3 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的工藝動作分解 3
2.4 本章小結(jié) 4
第三章旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型 4
3.1 常用機(jī)構(gòu)的類型及特點 5
3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型 5
3.2.1 根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖 5
3.2.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型 6
3.2.3 機(jī)械運動方案的選定和評價 6
3.3 畫出機(jī)械運動方案簡圖 7
3.4 本章小結(jié) 8
第四章旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計與校核 8
4.1 槽輪機(jī)構(gòu)計算 9
4.1.1 槽數(shù)的選擇 9
4.1.2 中心距 9
4.1.3 圓銷半徑 9
4.1.4 槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角的計算 9
4.1.5 槽間角的計算 9
4.1.6 主動件圓銷中心半徑的計算 9
4.1.7 與的比值 9
4.1.8 槽輪外圓半徑的計算 10
4.1.9 槽輪槽深的計算 10
4.1.10 槽輪厚度的設(shè)計 10
4.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算校核 10
4.2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計 10
4.2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的校核 11
4.3 掃屑凸輪機(jī)構(gòu)計算 11
4.4 齒輪的設(shè)計與校核 11
4.4.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 11
4.4.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 12
4.4.3 按齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計 15
4.4.4 幾何尺寸計算 16
4.5 直錐齒輪的設(shè)計 16
4.6 軸的校核 17
4.6.1 軸強(qiáng)度的校核 17
4.6.2 軸的彎扭合成強(qiáng)度的校核 17
4.6.3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 19
第五章電動機(jī)的選擇及運動動力參數(shù)的計算 21
5.1 電動機(jī)的確定 22
5.1.1 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 22
5.1.2 電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的確定 22
5.1.3 所選電動機(jī)的型號及尺寸 23
5.2 傳動比的分配 24
5.3 運動和動力參數(shù)計算 24
5.3.1 軸的轉(zhuǎn)速計算 24
5.3.2 軸的功率計算 25
5.3.3 軸的轉(zhuǎn)矩計算 25
5.4 本章小結(jié) 25
第六章帶傳動設(shè)計 26
6.1 帶的選擇 27
6.1.1 其他部件的設(shè)計與選型 28
6.2 模筒轉(zhuǎn)盤設(shè)計 29
6.3 箱體的設(shè)計 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論
第一章緒論
1.1設(shè)計的目的和意義
在我國蜂窩煤以其節(jié)能、易燃、火力猛、燃燒時間長、減少環(huán)境污染等優(yōu)點倍受青睞。是一種清潔、高效的燃料，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、鑄造等工業(yè)領(lǐng)域。隨著我國人民環(huán)保意識的不斷加強(qiáng)，大氣污染綜合治理日益深入，蜂窩煤的使用與人們的日常工作、生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。
在城鎮(zhèn)農(nóng)村對蜂窩煤的需求量較大。采用旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)可以高效、快速地加工蜂窩煤。并且采用多工位工作方式，使加料、沖壓、起模三個工步同時在轉(zhuǎn)盤工作臺上實現(xiàn)，有利于提高生產(chǎn)效率，是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠的主要生產(chǎn)設(shè)備。
1.2旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
目前我國蜂窩煤的生產(chǎn)工藝主要采用粉煤添加粘結(jié)劑和一些輔料低壓成型，以往的研究主要集中在成型工藝和粘結(jié)劑方面，對成型機(jī)械的研究開發(fā)甚少。事實上，成型機(jī)械是蜂窩煤生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。
目前制造的基本上全是立柱傳動自動化蜂窩煤機(jī)，可是這樣的產(chǎn)品缺點太多，比如，聲音特別大，安全性能超級不好。由于液壓傳動式蜂窩煤成型機(jī)生產(chǎn)上受到限制，所以易于生產(chǎn)，功能優(yōu)異，使用方便的旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)就得以大量的使用。
1.3本設(shè)計主要內(nèi)容
本設(shè)計主要內(nèi)容：
1、根據(jù)機(jī)械的工作要求，進(jìn)行機(jī)械運動方案的設(shè)計；
2、對旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)中的機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)、沖壓脫模機(jī)構(gòu)、模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機(jī)構(gòu)進(jìn)行選型、
3、傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計、
4、旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計?！ ?
1
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的工作原理和工藝動作分解
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沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的工作原理和工藝動作分解
第二章旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的工作原理和工藝動作分解
2.1旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的結(jié)構(gòu)分析
如圖2.1所示為傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖，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(dāng)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，由于轉(zhuǎn)盤不間斷的往復(fù)運轉(zhuǎn)，所以加料磨盤進(jìn)入指定位置，繼而模筒成型后到達(dá)了指定位置，空模筒完全到達(dá)加料的地方。
2.2旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的工作原理 圖2.1 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖
旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)是我國城鎮(zhèn)蜂窩煤生產(chǎn)廠
的重要的裝置。在轉(zhuǎn)盤上的模筒中，沖頭沖壓煤粉形成了蜂窩煤。
要想成功的沖壓出蜂窩煤，該機(jī)器一定要進(jìn)行下面這些步驟：
1、煤粉加料；
2、沖頭將蜂窩煤壓制成型；
3、將在模筒內(nèi)的沖壓后的蜂窩煤脫模；
4、將沖壓成型的蜂窩煤輸送裝箱。
2.3旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的工藝動作分解
從上面可以看出，該機(jī)器必須進(jìn)行的五個動作包括
：
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：沖頭應(yīng)該來回不間斷的運動；在沖頭運動中間完成成型沖壓；
3、脫模：將脫磨盤與沖頭固定在滑梁上后，讓其在來回不間斷運動的過程中將已成模型的煤餅沖下去，然后脫離模筒；
4、掃屑：必須在裝置運行過程中，用掃帚把煤粉清理干凈；
5、模筒重復(fù)工作：使模筒重復(fù)上述運轉(zhuǎn)；
6、運材料：煤餅落成后，即可送出使用。。
在上述的過程中，前兩個操作方便些，后面的四個步驟用同一系統(tǒng)完成。
因此，我們在制造和設(shè)計這些沖壓設(shè)備時，重點應(yīng)該放在脫模系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、掃屑系統(tǒng)以及間歇式轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。
2.4本章小結(jié)
經(jīng)過分析蜂窩煤機(jī)的構(gòu)造，旋轉(zhuǎn)式蜂窩煤機(jī)主要由沖擊煤粉和脫離磨盤、掃清煤屑和模盤往復(fù)不斷運動裝置來形成的。所以在煤粉形成過程中加入煤粉、沖擊煤粉以及脫離模盤可以一起來進(jìn)行。
3
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型
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第三章 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型
3.1常用機(jī)構(gòu)的類型及特點
1、齒輪傳動的類型及特點
我們都知道，齒輪轉(zhuǎn)動是最常使用的轉(zhuǎn)運方式，我們用它可以傳達(dá)我們想要傳達(dá)的力量和動作。它的優(yōu)點有很多，比如：轉(zhuǎn)運正確率高，構(gòu)造簡單，可以傳遞較遠(yuǎn)距離，易于維修等等。
在我們這個結(jié)構(gòu)中，我們選用的是直齒圓錐和斜齒圓柱這兩種來傳動。因為直齒類的構(gòu)造簡單，容易操作；而斜齒類的它在運轉(zhuǎn)中很穩(wěn)定，準(zhǔn)確性比較高。
2、間歇運動機(jī)構(gòu)的類型及特點
機(jī)械的運動，通常都包括運轉(zhuǎn)和停止兩個階段。在這里，實現(xiàn)機(jī)械從運轉(zhuǎn)狀態(tài)到停止?fàn)顟B(tài)的構(gòu)造就叫做間歇運動機(jī)構(gòu)，它可以實現(xiàn)機(jī)械運轉(zhuǎn)與停止的循環(huán)轉(zhuǎn)換。這個機(jī)構(gòu)可以包括很多小的機(jī)構(gòu)，比如槽輪、完全齒輪、不完全齒輪等等這些機(jī)構(gòu)。
在我們的設(shè)計中，由于槽輪機(jī)構(gòu)的操作簡易、功能齊全以及運轉(zhuǎn)穩(wěn)定等優(yōu)點，我們采用了槽輪機(jī)構(gòu)，將它用于運轉(zhuǎn)速度不是很高的裝置中是完全可行的。
3.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型
3.2.1根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖
為了保證該蜂窩煤機(jī)的轉(zhuǎn)運，對其循環(huán)運動圖中各機(jī)構(gòu)的分布，轉(zhuǎn)載和調(diào)配我們應(yīng)該注意：沖擊煤粉和脫離模盤裝置應(yīng)先于掃屑裝置以及模盤循環(huán)系統(tǒng)。
圖3.1 運動循環(huán)圖
我們以沖壓煤粉的裝置為主心骨，讓其主要部件的零位角為橫向的零點，讓其他運轉(zhuǎn)部件的運行相對位置為縱向的零點。
圖3.1所示為旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)三個執(zhí)行機(jī)
構(gòu)的運轉(zhuǎn)圖形。沖壓煤粉和脫離模盤必須完成去時和來時兩個行程，而模盤在沖壓煤粉的回來行程的二分之一段和去時行程的前二分之一完成，這樣保證往復(fù)循環(huán)運動在煤粉成型之前運轉(zhuǎn)，掃除煤屑要在煤粉成型后二分之一以及運轉(zhuǎn)過程的前二分之一掃完。
3.2.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型
1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣
結(jié)合前面所分析的結(jié)構(gòu)裝配思路，我們直接應(yīng)用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣來表達(dá)我們的主要構(gòu)思 。完成以后的表如下：
表3-1 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)
固定移動凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)
模筒轉(zhuǎn)盤間歇運動機(jī)構(gòu)
槽輪機(jī)構(gòu)
不完全齒輪機(jī)構(gòu)
凸輪式間歇運動機(jī)構(gòu)
圖3.2 a所示為附加滑塊搖桿機(jī)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3.2 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。 圖3.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動
2、 機(jī)械運動方案的選定和評價
3、 圖3.2 附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)
根據(jù)表3.1所示的三個執(zhí)行機(jī)構(gòu)形
態(tài)學(xué)矩陣，可以求出旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)的機(jī)械運動方案數(shù)為：
N=3×2×3＝18
我們綜合考慮了三方面的因素：題設(shè)的要求、各裝置的協(xié)調(diào)性以及盡可能簡易化，總結(jié)出了下面兩種符合設(shè)想的最佳構(gòu)思：
方案Ⅰ：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)為固定凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)。
方案Ⅱ：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)。
兩個方案的主要區(qū)別在于：
方案Ⅰ中使用的滑塊裝置成為能源動力，本裝置有點在于結(jié)構(gòu)單一，方便生產(chǎn)和安裝。缺點是能源動力太差，保壓時效不好。方案Ⅱ中接納的是多桿增力裝置，此裝置最大的有點在于動力足，保壓時效長，有很好的穩(wěn)定性，然而結(jié)構(gòu)繁雜，不便于制造和安裝。
方案Ⅰ的設(shè)備是槽輪組成，好的是構(gòu)造簡單，然而運行速度是雜亂的。但是方案Ⅱ的設(shè)備是不全面齒輪機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)的有點為穩(wěn)定性較好，速度統(tǒng)一。然后模筒運動時頭部不運轉(zhuǎn)，差不多是靜止的，因而設(shè)備對運轉(zhuǎn)速度沒有特別多的要求，所以槽輪結(jié)構(gòu)即可。
方案Ⅰ中的掃屑機(jī)構(gòu)是固定凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)非常簡單，易于設(shè)計。而方案Ⅱ中采用的是附加滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。該機(jī)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(jī)構(gòu)對運動的要求不是太高，故用凸輪移動從動件機(jī)構(gòu)便能滿足要求。
根據(jù)以上的陳述，為了我們的結(jié)構(gòu)方便，好去設(shè)計和生產(chǎn)，本來設(shè)計的機(jī)構(gòu)就是成型設(shè)備，所以能選單一的結(jié)構(gòu)。因此選方案Ⅰ，就是動力設(shè)備時曲柄機(jī)構(gòu)，模筒成為槽輪結(jié)構(gòu)，清灰結(jié)構(gòu)為凸輪從動結(jié)構(gòu)。
3.3畫出機(jī)械運動方案簡圖
根據(jù)選擇的結(jié)構(gòu)指揮結(jié)構(gòu)的形體和機(jī)械動力方案，描繪沖壓式蜂窩煤的動力示意圖 。里面的幾個指揮結(jié)構(gòu)部分亦可稱作為設(shè)備動力系統(tǒng)圖示。如圖4.1示，里面包含構(gòu)件動力方案，幾個指揮構(gòu)件組成。假如把加料裝置安裝上去，這樣就可以把設(shè)備動力配置圖表達(dá)的一清二楚了。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分是由帶傳動帶動斜齒圓柱齒輪傳動再由直齒圓錐齒輪換向并帶動槽輪機(jī)構(gòu)完成間歇運動。
3.4本章小結(jié)
根據(jù)機(jī)構(gòu)選型的基本原則、常用機(jī)構(gòu)的類型、特點及工藝 動作順序等對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了選型，根據(jù)形態(tài)學(xué)矩陣， 圖4.1 總體結(jié)構(gòu)方案圖
最終確定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械運動方案為方案Ⅰ，就是動力機(jī)構(gòu)是滑塊，槽輪結(jié)構(gòu)作為模筒轉(zhuǎn)向盤，清灰裝置是凸輪從動構(gòu)件。
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)構(gòu)設(shè)計與校核
第四章 旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計與校核
4.1槽輪機(jī)構(gòu)計算
4.1.1槽數(shù)的選擇
綜上所述，3個工位應(yīng)該有幾個工作臺（一個工位為沖壓頭的沖壓，一個為托模工作，另一個為加料工作的工位）。因此，可選定槽輪機(jī)構(gòu)的槽數(shù)為4
4.1.2中心距
根據(jù)設(shè)備要求和所有的系統(tǒng)公差，中心距應(yīng)該定為a=200mm。
4.1.3圓銷半徑
根據(jù)中心距以及大概結(jié)構(gòu)尺寸選定r=20mm。
4.1.4槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角的計算
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊（新版）》表13.6-5計算：
4.1.5槽間角的計算
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊（新版）》表13.6-5計算：
4.1.6主動件圓銷中心半徑的計算
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊（新版）》表13.6-5計算：
4.1.7與的比值
4.1.8槽輪外圓半徑的計算
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊（新版）》表13.6-5計算：
4.1.9槽輪槽深的計算
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊（新版）》表13.6-5計算：對槽深進(jìn)行取整，取。
4.1.10槽輪厚度的設(shè)計
根據(jù)槽輪的半徑以及整體尺寸，選定槽輪主動輪以及從動輪的厚度均為20mm
4.1.11運動系數(shù)的計算
（）
4.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計與計算校核
4.2.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計中要求沖壓式蜂窩煤成型機(jī)的工作沖頭的行程為300mm。因此，曲柄滑塊的曲柄的回轉(zhuǎn)半徑應(yīng)為：R=300/2=150mm
根據(jù)設(shè)計的規(guī)定動力裝置必須配備，我們要把連桿長度弄長，也及曲柄滑塊的連桿系數(shù)λ=R/L（L為連桿長度）要盡量小點。初取λ=0.175，滿足了上述要求，這樣我們才能獲得規(guī)定的工作動力強(qiáng)度，只有這樣，保壓時間才能滿足，設(shè)計的才能完整。
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。
4.2.2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的校核
在校對部分，設(shè)計必須滿足結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為45#鋼，壓力強(qiáng)度為650MPa。，設(shè)備在平常就是個人操作的形式，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)計中的沖壓式成型機(jī)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。對連桿作受力分析，其受到拉力是工作頭工作的時候，及工作行程的后半段，其收受到的拉力F大約為工作阻力，即F≈1000N。b =F/S
由： S=πR2
=3.14×(15×10-3)2
=0.0007065m2
得：b =F/S
=1000/0.0007065
=1.41Mpa
故連桿的強(qiáng)度滿足工作要求。
4.3掃屑凸輪機(jī)構(gòu)計算
因為設(shè)備的尺寸規(guī)定比較松，然而應(yīng)該有可調(diào)性的尺寸 變動，必須補(bǔ)充一點，我們必須要讓這個系統(tǒng)能正常運作，所以，凸輪結(jié)構(gòu)應(yīng)該是向下滑的那種，設(shè)計要求上凸輪的下滑距離比滑梁的距離要大。因此s大于r300mm，具體按結(jié)構(gòu)情況來設(shè)計。
4.4齒輪的設(shè)計與校核
4.4.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)
1、傳動方案可選用斜齒圓柱齒輪傳動。
2、因為設(shè)備的尺寸和安全性能要求簡便，齒輪用8級精度即可。
3、所設(shè)計的齒輪可選用便于制造且價格便宜的材料，由[1]P191機(jī)械設(shè)計表10—1選?。盒↓X輪材料為40Cr，=280；大齒輪材料為45號鋼，＝240。—＝40，合適。
4、選z1＝25;選z2＝uz1=120。
根據(jù)設(shè)備強(qiáng)度和疲勞的要求，然后畫出齒輪結(jié)構(gòu)圖。
4.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計
由強(qiáng)度計算公式總表查得設(shè)計公式為：
1、確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值
試選Kt＝1．3
Tt的計算
圖4.1 運動原理圖
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
γ=90°-α-β
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
由[1]P205表10—7選取d=1（兩支撐相對于小齒輪做非對稱布置）
由[1]P201表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)為ZE=189.8MPa
由[1]P209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
計算接觸疲勞應(yīng)力
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1
= KHN1·lim1/S=0.9×600/1=540 MPa.
= KHN2lim2/S =0.95×550=522.5 MPa
===531.25 MPa
2、計算
（1)計算小齒輪分度圓直徑d1t代入[ó]中較小的值
=
=69.57mm
（2）計算圓周速度
=2.65m/s
（3）計算齒寬b及模數(shù)mt
1×69.57mm=69.57mm
mt===2.8126mm
h=2.25mt=2.25×2.8126=6.34
（4)計算齒寬與齒高之比b/h
b/h=69.57/6.34=10.97
（5） 計算載荷系數(shù)
根據(jù)V =2.75米/秒，由[1] P194圖10-8理查德動載系數(shù)=的Kv1.057級精度。斜齒輪，在[1] P195表10-3理查德KHa1= KFa2= 1，在[1] P193表10-2理查德利用系數(shù)KA =1，非對稱地配置的[1] P196表10-4理查德7精密齒輪相對于當(dāng)由內(nèi)插KHB=1.3124所獲得的差，由B / H=10.97，KHB=1.3124，查圖10-13的支撐是KFB= 1.3負(fù)載因數(shù)。
（6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑
=(K/Kt)1/3=69.57×(1.37802/1.3)1/3=70.93
（7)計算模數(shù)
m===2.955mm
4.4.3按齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計
由[1]P216式10-17得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為：
mn≥
1、確定計算參數(shù)
（1）由[1]P208圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=500Mpa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE2=380MPa。
（2）由[1]P206圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88。
（3）計算彎曲疲勞許用應(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 MPa
（4）計算載荷系數(shù)K：
K=KAKvKFaKFB=1×1.12×1×1.35=1.512
（5）查取齒形系數(shù)：
由[1]P200表10-5可查得YFa1=2.72,YFa2=2.21
（8）查取應(yīng)力校正系數(shù)
由[1]P200表10-5知 YSa1=1.58,YSa2=1.764
（9)計算大小齒輪的YFaYSa/[F],并加以比較。
YFa1YSa1/=0.01379
YFa2YSa2/=0.01636
大齒輪的數(shù)值較大
2、模數(shù)mn設(shè)計計算
mn≥=2.24mm
結(jié)果顯示，因為疲勞強(qiáng)度大于承載強(qiáng)度很多，所以我們應(yīng)該取m的大小主要決定于結(jié)構(gòu)的承載能力， 但是結(jié)構(gòu)的承載能力和抗疲勞能力，與齒輪有緊密的聯(lián)系，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應(yīng)該確定d1=72mm,d2=360mm
4.4.4幾何尺寸計算
1、計算中心距a=（d1+d2）/2=216mm
2、計算齒輪寬度 1×72=72mm，取B1=B2=72mm。
4.5直錐齒輪的設(shè)計
在此設(shè)備中，前面的結(jié)構(gòu)掌控方向的作用，將水平方向與豎直方向的旋轉(zhuǎn)運動調(diào)換，這樣的話，我們的設(shè)備中的槽輪就能起到阻礙運動的作用，以及該傳動鏈中的摩擦力
由于運動被驅(qū)動繩輪間歇旋轉(zhuǎn)表，下面推力球表軸承支承，較少受到摩擦和各機(jī)構(gòu)產(chǎn)生阻力較小電阻工作時，因此，直齒錐齒輪的設(shè)計不傳遞的主要驅(qū)動力，實力雄厚，以滿足工作的需要。
綜上所述，不再對傘齒輪詳細(xì)設(shè)計，只多，以確定他們的主要尺寸，其它尺寸可根據(jù)具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。
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)。
4.6軸的校核
4.6.1軸強(qiáng)度的校核
本設(shè)計中主要受力的軸為大齒輪上的軸，固應(yīng)對此軸進(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：
圖4.2 軸強(qiáng)度校核圖
先對軸的最小軸徑進(jìn)行校核。由前面可以知道，大齒輪所受到的最大扭矩為T=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]。故軸的軸徑滿足使用的抗扭要求。
4.6.2軸的彎扭合成強(qiáng)度的校核
第一響應(yīng)應(yīng)力分析軸，曲軸左齒輪的連接，右通過錐齒輪和滑輪連接到半頭的工作的行程之前，可視為無負(fù)荷，然后越過滑輪身體抵抗力小可以忽略不計。
而當(dāng)工作頭與煤接觸的時候開始，工作頭將受到工作阻力，此時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，齒輪受到最大的向上的拉力，而此時，軸不受到扭矩（錐齒輪傳遞過來的扭矩不考慮）。
根據(jù)上面的分析可知，假定曲柄轉(zhuǎn)到最低端，此時軸只在豎直平面內(nèi)受力。
ΣFy=FN+FNV2-FNV1 ； M=60FNV1-460FNV2。
聯(lián)立以上兩式，其中FN=1000N
解得：FNV1=1150N；FNV2=150N。
現(xiàn)將計算出的數(shù)據(jù)列入下表：
表4-1 彎扭合成強(qiáng)度校核
載荷
水平方向
豎直方向
支反力
無
FNV1=1150N FNV2=150N
彎矩
無
MV=60000 N·mm
總彎矩
M=60000 N·mm
扭矩
T=131000 N·mm
根據(jù)上表做出該軸的載荷分析圖，如下圖：
圖4.3 軸載荷分析
然后根據(jù)[1]P373式（15-5）計算軸的應(yīng)力：σca=由于軸為單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6。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。
4.6.3精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
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,因 r/d=0.25,D/d=1.5，經(jīng)插值后可查得=2.0, =1.31.材料敏性系數(shù)為=0.82，=0.85。故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為：
1.82
1.26
尺寸系數(shù)εó=0.67，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)=0.82，軸按磨削加工，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，綜合系數(shù)值為
=2.80
=1.26
又碳素鋼特性系數(shù)=0.1，=0.05。
于是計算安全系數(shù)值S
=40.92
17.71
=16.25>S=1.5
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=60000N·mm，截面Ⅰ上的扭矩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，過盈配合處的值，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，得綜合系數(shù)值為：
3.25
2.62
于是計算安全系數(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)計中因無大的瞬時過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。
21
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 電動機(jī)的選擇及運動動力參數(shù)的計算
第五章電動機(jī)的選擇及運動動力參數(shù)的計算
5.1電動機(jī)的確定
5.1.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇
Y系列（IP44）電動機(jī)應(yīng)用廣泛，第一它具備防塵能力和自動清潔能力，用在沒有高要求的設(shè)備上，想操作機(jī)、絞肉機(jī)、傳動機(jī)以及農(nóng)業(yè)設(shè)備等。
本產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)和設(shè)計的概念上講本生是比較簡單的，因為他們的工作效率比較低，使用范圍較小，可以根據(jù)平常的手動式設(shè)備進(jìn)行參照。
5.1.2電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速的確定
1、電動機(jī)功率的確定
（1）相關(guān)參數(shù)計算
旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)主要由沖壓機(jī)構(gòu)，模筒轉(zhuǎn)盤消耗功率。模筒轉(zhuǎn)盤材料是45#，其密度為7.85g/cm3，轉(zhuǎn)動時的摩擦系數(shù)為0.15。模筒轉(zhuǎn)盤直徑d=500mm，厚h=100mm。沖壓時沖頭行程為L=300mm，所受的最大工作壓力為F=1000N。旋轉(zhuǎn)式自動蜂窩煤機(jī)生產(chǎn)能力為30次/min，即每完成一次生產(chǎn)需要2s。則：
P1=
=(0.52-0.0562-4×0.12)×3.142×0.1×7850×10×0.15×0.5×30/(4×4×60)
=7.5KW
（2）計算電動機(jī)功率
工作機(jī)功率：Pd= PW /ηa
ηa----由電動機(jī)至工作軸的傳動總效率
機(jī)械傳動總效率：ηa =η帶×η軸承3×η齒輪2×η聯(lián)
= 0.96××0.97×0.95×0.96=0.82
查表可得：
對于V帶傳動: η帶 =0.96
對于8級精度的一般齒輪傳動：η齒輪=0.97
對于一對滾動軸承：η軸承 =0.99
對于彈性聯(lián)軸器：η聯(lián)軸器=0.99
電動機(jī)工作時需要功率：
Pd= PW /ηa=2.8/0.868=3.226 KW
2、 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定
查各種傳動的合理傳動比范圍值得：
V帶傳動常用傳動比范圍為 i帶=2～4，單級圓柱齒輪傳動比范圍為i齒=3～5，則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為
nd=i帶 ×i齒2×
=(2～4)( 3～5)2 ×
=（18 ～100 ）×
=(18～100)×18
=324～1800 r/min
電動機(jī)需要的同步轉(zhuǎn)速：
nd=（4~42）×120=480~5040
5.1.3所選電動機(jī)的型號及尺寸
查參考文獻(xiàn)[2]：表12-1、12-2、12-3，所選電動機(jī)型號及尺寸如表4.1所示。
表5.1 電動機(jī)的型號及尺寸
電機(jī)
型號
電機(jī)
容量
電機(jī)轉(zhuǎn)速
電機(jī)中
心高H
長×寬
×高
軸伸尺寸
（D×E）
同步轉(zhuǎn)速
滿載轉(zhuǎn)速
Y160L—8
7.5kw
750
720
160mm
645×490×385
42×110
5.2傳動比的分配
傳動系統(tǒng)總傳動比
傳動裝置的總傳動比 i總= n滿/ nW =720/30=24
傳動裝置中圓錐齒輪只起換向作用，取傳動比
n=6
機(jī)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
根據(jù)傳動比范圍值取 （2~3）。
5.3運動和動力參數(shù)計算
5.3.1軸的轉(zhuǎn)速計算
=720
=360
=120
=120
=30
5.3.2軸的功率計算
P1=4.82kw
P2=4.82×0.96=4.63kw
P3=4.63×0.99×0.97=4.45kw
P4=4.45×0.99×0.95=4.19kw
P5 =4.19×0.99×0.96=3.98kw
5.3.3軸的轉(zhuǎn)矩計算
M1=9.55×106 =6.4×104 N·mm
M2 =9.55×106=1.2×105 N·mm
M3 =9.55×106=3.5×105 N·mm
M4=9.55×106 =3.3×105 N·mm
M5 =9.55×106 =1.3×106 N·mm
表5.2 軸的轉(zhuǎn)矩計算
軸號
功率（kw）
轉(zhuǎn)速（r/min）
扭矩（N·mm）
傳動比
效率
電機(jī)軸
4.82
720
6.4×104
2
3
1
1
0.96
0.96
0.94
0.95
Ⅰ軸
4.63
360
1.2×105
Ⅱ軸
4.45
120
3.5×105
Ⅲ軸
4.19
120
3.3×105
Ⅳ軸
3.98
30
1.3×106
5.4本章小結(jié)
本章完成了傳動系統(tǒng)方案的設(shè)計，根據(jù)電動機(jī)的特點對電動機(jī)的類型進(jìn)行了選擇，確定采用Y160L-8型電動機(jī)，容量為7.5kw，轉(zhuǎn)速為720r/min。經(jīng)過傳動比分配，確定了=2，=3。并對各軸的運動和動力參數(shù)進(jìn)行了計算。
25
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 電動機(jī)的選擇及運動動力參數(shù)的計算
15
沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第六章 帶傳動設(shè)計
31
第6章 帶傳動設(shè)計
6.1 帶的選擇
1）確定計算功率Pca
由[1]P156表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.2，故
Pca=KAP=1.2×11=13.2KW
2）選擇帶的型號
由Pca及主動輪轉(zhuǎn)速n1，由《機(jī)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(zhǔn)直徑dd并驗算帶速v。
(1)由《機(jī)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(zhǔn)直徑d1=160mm
(2)驗算帶速v。
V===6.11m/s
因為5m/s
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