《机械原理课程设计》
设计计算说明书
设计题目： 蜂窝煤成型机的设计 设 计 者： 杨绍琼 学 号： ２００５１０２３ 专业班级：机械工程及自动化 ４ 班 指导教师： 李克旺 完成日期： 2007 年11月30日
天津理工大学机械工程学院
目 录
一 设计目的和设计题目
1.1 设计目的…………………………………………………………1 1.2 设计题目：蜂窝煤成型机………………………………………1 1.2.1 蜂窝煤成型机工作原理 ……………………………………2 1.2.2 原始数据 ……………………………………………………2 1.2.3 设计任务 ……………………………………………………2
二 执行机构运动方案设计
2.1功能分解与工艺动作分解 ………………………………………3 2.1.1 功能分解 ………………………………………………………3 2.1.2工艺动作过程分解 …………………………………………3 2.2 方案选择与分析 …………………………………………………4 2.2.1. 概念设计 …………………………………………………… 4 2.2.2. 方案选择 ……………………………………………………4 2.2.3. 方案组合优化选择……………………………………………8 2.3 机械系统方案设计运动简图……………………………………16 2.4执行机构设计…………………………………………………… 17 2.5 机构运动循环图…………………………………………………18
三 传动系统方案设计
3.1传动方案设计…………………………………………………… 19 3.2电动机的选择…………………………………………………… 20 3.3传动装置的总传动比和各级传动比分配……………………… 21 3.4传动装置的运动和动力参数设计计算………………………… 21 3. 4．1 传动系统带传动和减速器型号的计算和选择…………… 21 3. 4．2传动装置的运动和动力参数计算………………………… 22
四 设计小结………………………………………………………………24 五 参考文献………………………………………………………………27 一 设计目的和设计题目
1.1设计目的
机械原理课程设计是我们第一次较全面的机械设计的初步训练，是一个重要的实践性教学环节。
设计的目的在于，进一步巩固并灵活运用所学相关知识；培养应用所学过的知识，独立解决工程实际问题的能力，使对机械系统运动方案设计(机构运动简图设计)有一个完整的概念，并培养具有初步的机构选型、组合和确定运动方案的能力，提高我们进行创造性设计、运算、绘图、表达、运用计算机和技术资料诸方面的能力，以及利用现代设计方法解决工程问题的能力，以得到一次较完整的设计方法的基本训练。
机械原理课程设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个构件的尺寸等进行构思、分析和计算，是机械产品设计的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明，可以提高我们的创新意识和能力。为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计。
1.2 设计题目：蜂窝煤成型机
说明：蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤生产厂的主要生产设备，它将煤粉加入工作盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。 滑梁卸煤杆冲头扫屑刷工作盘ⅠⅣⅢ 图一：蜂窝煤成型机设计原理示意图 1.2.1 蜂窝煤成型机工作原理 滑梁作往复直线运动，带动冲头和卸煤杆完成压实成型和蜂窝煤脱模动
作。工作盘上有五个模孔，Ⅰ为上料工位，Ⅲ为冲压工位，Ⅳ为卸料工位，工作盘间歇转动，以完成上料、冲压、脱模的转换。扫屑刷在冲头和卸煤杆退出工作盘后，在冲头和卸煤杆下扫过，以清除其上的积屑。此外，还有型煤运出的输送带部分。
1.2.2 原始数据
上料及输送机构较为简单，本题目主要考虑三个机构的设计： ① 冲压和脱模机构 ②工作盘的间歇转动机构 ③扫屑机构
已知条件 工作机输入功率（KW） 生产率 （块/min） 方 案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3.3 3.1 3.4 3.2 3.5 3.3 3.4 3.2 3.2 3.0 12 12 15 15 16 16 18 18 20 20 型煤尺寸：Φ×h=100mm×75mm
粉煤高度与型煤高度之比（压缩比）：2∶1，即工作盘高度H=2h=150mm 工作条件：载荷有轻微冲击，一班制 使用期限：十年，大修期为三年 生产批量：小批量生产（少于十台） 转速允许误差：±5%
1.2.3 设计任务
1．执行部分机构设计
（1） 分析冲头、工作盘和扫屑机构的方案
（2） 拟定执行机构方案，画出总体机构方案示意图 （3） 画出执行机构运动循环图
（4） 执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，并标明主要尺寸 （5） 画出执行机构运动简图 （6） 对执行机构进行运动分析
2．传动装置设计
（1） 选择电动机
（2） 计算总传动比，并分配传动比 （3） 计算各轴的运动和动力参数
3．编写课程设计说明书
二、执行部分机构运动方案设计
2.1功能分解与工艺动作分解
2．1．1 功能分解
如图一所示为冲头、卸煤杆、扫屑刷、工作盘的相互位置情况。实际上冲头与卸煤杆都与上下移动的滑梁连成一体，当滑梁下冲时冲头将煤粉压成蜂窝煤， 卸煤杆将已压成的蜂窝煤脱模。
在滑梁上升过程中扫屑刷将刷除冲头和卸煤杆上粘附的煤粉。
工作盘盘上均布了模筒，转盘的间歇运动使加料后的模筒进入加压位置Ⅲ、成型后的模筒进入脱模位置Ⅳ、空的模筒进入加料位置Ⅰ；
为改善蜂窝煤成型机的质量，希望在冲压后有一短暂的保压时间； 冲煤饼时冲头压力较大，最大可达20000N，其压力变化近似认为在冲程的一半进入冲压，压力呈线性变化，由零值至最大值。因此，希望冲压机构具有增力功能，以减小机器的速度波动和减小原动机的功率。另外机械运动方案应力求简单。
2．1．2工艺动作过程分解
根据上述分析，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：这一动作可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，在冲头行程的二分之一进行冲压成型； 3）脱模：要求卸料盘上下往复移动，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、卸料盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除； 5）工作盘间歇运动：以完成冲压、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，暂时不予考虑，脱模和冲压可以用一个机构完成。因此，蜂窝煤成型机运动方案设计重点考虑冲压和脱模机构、扫屑机构和模筒转盘间歇转动机构这三个机构的选型和设计问题。
2.2 方案选择与分析
2.2.1. 概念设计
根据以上功能分析，应用概念设计的方法，经过机构系统搜索，可得“形态学矩阵”的组合分类表，如表1所示。
蜂窝煤成型机设计计算说明书
