蜂窝煤成型机说明书.doc

装订位置 计 算 及 说 明结 论一、设计题目 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，为上料工位，为冲压工位，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。 工作原理图： 二、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：冲压和脱模机构、工作盘的间歇转动机构、扫屑机构。已知条件方案12345678工作机输入功率（KW）4.54.34.03.53.22.92.72.4生产率（块/min）6055504540383530型煤尺寸：h=100mm75mm粉煤高度与型煤高度之比（压缩比）：21，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）动力来源：电力，三相交流（220V/380V）转速允许误差：5% 装订位置 计 算 及 说 明结 论三、执行部分机构方案设计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冲头:上下往复运动可以用来往复运动的机构有：对心曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块机构，移动从动件凸轮机构，六杆机构。工作盘：间歇旋转机构可以用来间隙运动的机构有：棘轮机构，槽轮机构，不完全齿轮机构，圆柱凸轮机构。扫屑机构：往复移动变平面运动 可以用附加滑块摇杆机构，固定移动凸轮移动从动件机构。（2） 拟定执行机构方案，画出总体机构方案示意参考现有的机器，考虑到使用的可行性和合理性，初拟下面三种方案方案一 主体机构采用偏心曲柄滑块机构，间歇转动机构采用槽轮机构，扫煤机构采用固定移动凸轮移动从动件机构方案二 主体机构采用对心曲柄滑块机构，间歇转动机构采用不完全机构齿轮，扫屑机构采用附加滑块摇杆机构方案三 主体机构采用六杆机构，间歇转动机构采用轮齿式棘轮机构，扫屑结构采用固定移动凸轮移动从动件机构 方案比较 偏心曲柄摇杆机构结构简单.合理，且可避免机构运动 时的急回运动； 槽轮机构结构比较简单，工作可靠，齿入齿出比较平稳，有柔性冲击，但槽轮在工作盘上不好布置，所占空间比较大。不完全齿轮机构齿入齿出时冲击较大，设计计算比较复杂，但动停比不受结构限制，尺寸较紧凑，便于布置；轮齿式棘轮机构结构简单，工作可靠，从动棘轮的转角容易实现有级调节。常用于低速、轻载下实现间歇运动，但开始和终止转动时有刚性冲击，工作中有冲击和噪声，棘齿易磨损，在高速下尤其严重。 执行机构运动循环图圆周式 圆周式 装订位置 计 算 及 说 明结 论 直角坐标式：四执行机构尺寸设计，画出总体机构方案图，并标明主要尺寸 装订位置 计 算 及 说 明结 论 五 传动装置设计初定电机转速及传动装置方案 初定电机型号额定功率Ped(KW)满载转速(r/Min)中心高H（mm）外形尺寸轴伸尺寸 1440 132 初定传动装置方案 初步确定用二级圆柱齿轮减速器； 由于减速器所减的速度还不符合要求，所以在减速器外要加一对齿轮 继续减速。 计算总传动比，并分配传动比传动装置的总传动比为装订位置 计 算 及 说 明结 论 式中：-电动机满载转速，r/min； -工作机的转速，r/min。 减速器外的减速齿轮的传动比为2.3。 则减速器的传动比 减速器中高速级的传动比是低速级的（1.21.4）倍； 取高速级的传动比等于低速级传动比的1.30倍。圆柱齿轮的传动比 。 （1P169/表13-2） 式中：-高速级传动比 -低速级传动比 可求得 =4.3，=3.3 传动比误差：计算各轴的运动和动力参数 计算输入功率（KW）电机轴 轴 轴 轴 工作机输入轴 装订位置 计 算 及 说 明结 论 计算转速（r/min）电机轴 轴 轴 轴 工作机输入轴 计算转矩（） 电机轴 轴 II轴III轴工作机输入轴装订位置 计 算 及 说 明结 论列入各轴的运动和动力参数轴号输入功率（KW）转速（r/Min）输入转矩（N. mm）电机轴IIIIII工作机输入六 传动件的设计计算高速级齿轮的设计选材料，定热处理 小齿轮：40Cr 调质，280HBS； 大齿轮：45 调质，240HBS。 按齿面接触疲劳强度计算试算 （2P218/式10-21）式中： （2P192/式10-2） （2P193/表10-2） （2P194/图10-8） （2P195/表10-3） （2P196/表10-4）装订位置 计 算 及 说 明结 论 （2P205/表10-7） 初选 初定 （2P201/表10-6） 其中 （2P207/图10-19） （2P206/式10-13） （2P206/式10-12） （2P209/图10-21） （2P207/图10-19） （2P206/式10-13） （2P206/式10-12） （2P206/图10-21）装订位置 计 算 及 说 明结 论初定传动主要尺寸及参数齿数 模数、中心距和螺旋角 取标准 （7P114/表6-1） ， 取整修正 分度圆直径和齿宽 取整 圆周速度和精度等级 选择8级精度 （2P210/表10-8）精确计算齿面接触疲劳强度式中： （2P192/式10-2）装订位置 计 算 及 说 明结 论 （P193/表10-2） （P192/图10-8） （2P195/表10-3） （2P196/表10-4） 故上述齿轮主要尺寸和参数适用校核齿根弯曲疲劳强度 （2P216/式10-16） 求 式中 （2P195/表10-3） （2P198/图10-13） （2P200/10-5）装订位置 计 算 及 说 明结 论 （2P200/10-5） （2P217/图10-28） 斜齿轮的纵向重合度： （2P213） 故 求 计算式 （2P205/式10-12） （2P206/图10-18） （2P207/图10-20） （2P206/式10-12）故齿根弯曲疲劳强度足够。装订位置 计 算 及 说 明结 论高速级齿轮的传动比是传动比误差是：（二） 低速级齿轮的设计选材料，定热处理 小齿轮：40Cr 调质，280HBS； 大齿轮：45 调质，240HBS。 按齿面接触疲劳强度计算试算 （2P218/式10-21）式中： （2P192/式10-2） （2P193/表10-2） （2P194/图10-8） （2P195/表10-3） （2P196/表10-4） （2P205/表10-7） 初选 初定 （2P201/表10-6）装订位置 计 算 及 说 明结 论 其中 （2P207/图10-19） （2P206/式10-13） （2P206） （2P209/图10-21） （2P203/图10-19） （2P202/式10-13） （2P202） （2P206/图10-21）初定传动主要尺寸及参数齿数 模数、中心距和螺旋角 取标准 （7P114/表6-1） ， 取整装订位置 计 算 及 说 明结 论修正 分度圆直径和齿宽 取整 圆周速度和精度等级 选择8级精度 （2P210/表10-8）精确计算齿面接触疲劳强度式中： （2P192/式10-2） （2P190/表10-2） （2P192/图10-8） （2P195/表10-3） （2P196/表10-4） 装订位置 计 算 及 说 明结 论 故上述齿轮主要尺寸及参数适用。 校核齿根弯曲疲劳强度 求 式中 （2P195/表10-3） （2P198/图10-13） （2P200表10-5） （2P200表10-5） （2P217/图10-28）装订位置 计 算 及 说 明结 论斜齿轮的纵向重合度： （2P216）故 求 计算式 （2P205/式10-12） （2P206/图10-18） （2P207/图10-20） （2P206/式10-12）故齿根弯曲疲劳强度足够。低速级齿轮的传动比是传动比误差是： （三） 选择润滑由于高速级齿轮的速度大于2m/s，而低速级齿轮的速度小于2m/s。则选用油润滑。装订位置 计 算 及 说 明结 论七 轴的设计轴的设计（一） 初估最小轴径 选材料，定热处理 40cr 钢，调质。=70MPa （2P362/表15-1） 初算轴径 （2P370/式15-2） 取 考虑单键槽 取整 （二） 选择联轴器根据 （2P351/式14-1）=1.3 （2P351/表14-1查1P99 选LX3型弹性柱销联轴器得 密封圈处的轴径选用 32mm （三） 轴的结构设计 装订位置 计 算 及 说 明结 论根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足联轴器的轴向定位要求，A-B轴段右端需制出一定位轴肩，故取B-C 段的直径 ；为了保证联轴器不压在轴的端面上，故A-B段的长度应比L略短一些，取。初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受到径向力和轴向力的作用，故选用角接触轴承。B-C段和C-D段有一非定位轴肩，所以。则可得轴承 的型号是7208AC， 。 知 由于两个轴承的一端用端盖固定，另一端用挡油板固定，则挡油板的另一端 采用轴肩定位。由手册上查得7208AC型轴承的定位轴肩高度，因此，取。取齿轮距箱体内壁的距离为10mm，轴承的位置应距箱体内壁一段距离，取为 5mm。联轴器的内端距离端盖的外壁为15mm，且算得箱体的内壁到端盖的外 壁的距离是55mm，则可得。取挡油板的宽度为13mm，则可得。 由计算可得内壁间的距离为161mm，则。2. 轴上的零件的周向定位 齿轮采用齿轮轴。 联轴器采用平键联接。由查手册得平键截面 同时为了保证联轴器与轴的配合有良好的对中性，故选择联轴器与轴的配合为 H7/r6。轴设计（一） 初估最小轴径 选材料，定热处理 45钢，调质。=60MPa （2P362/表15-1装订位置 计 算 及 说 明结 论初算轴径 （2P370/式15-2） 取 考虑单键槽 取整 （二） 轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受到径向力和轴向力的作用，故选用角接触轴承。由于第二根轴的轴承要比第一根的大，且A-B段和B-C段有一非定位轴肩，所以。则可得轴承的型号是7209AC，。知。由于两个轴承的一端用端盖固定，另一端用挡油板或轴套固定，则挡油板的另端采用轴肩定位。由手册上查得7209AC型轴承的定位轴肩高度，因此，取装订位置 计 算 及 说 明结 论齿数为35的齿轮，其齿宽为72mm，一端由定位轴肩定位，另一端由挡油板 定位；可得，且。另外可知道。 齿数为116的齿轮，其齿宽为50mm，一端由定位轴肩定位，另一端由轴套 定位；一端轴的直径是。另外可知道。齿数为35的齿轮一边离箱体内壁的距离为8mm，容易得到， 。轴上的零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用平键联接。由查手册得平键截面。 同时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮与轴的配合为 H7/r6。 轴的设计 （一） 初估最小轴径 选材料，定热处理 45钢，调质。=60MPa （2P362/表15-1） 初算轴径 （2P3670/式15-2） 取 考虑单键槽 取整 （二） 选择联轴器根据 装订位置 计 算 及 说 明结 论 （2P351/式14-1）=1.3 （2P351/表14-1查1P99 选HL3型弹性柱销联轴器得 密封圈处的轴径选用 45mm （1P85/表7-12）（三） 轴的结构设计 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足联轴器的轴向定位要求，B-C轴段右端需制出一定位轴肩，故取BC段的直径 ；为了保证联轴器不压在轴的端面上，故A-B的长度应比L略短一些，取。初步选择滚动轴承。因为轴承要同时受到径向力和轴向力的作用，故选用角接触轴承。D-E段有一非定位轴肩，所以。则可得轴承的型号是7210AC，。 知。由于两个轴承的一端用端盖固定，另一端用轴套固定或是用定位轴肩固定，则轴套的另一端采用轴肩定位。由手册上查得7210AC型轴承的定位轴肩高度,因此，取装订位置 计 算 及 说 明结 论齿数为116的齿轮，其齿宽为72mm，一端由定位轴肩定位，另一端由轴套 定位；可得，且。另外可知道。取齿轮距箱体内壁的距离为12mm，轴承的位置应距箱体内壁一段距离，取为 5mm。联轴器的内端距离端盖的外壁为15mm，则可得， ，。、轴上的零件的周向定位 齿轮与轴的周向定位采用平键联接。由查手册得平键截面。 同时为了保证齿轮与轴的配合有良好的对中性，故选择齿轮与轴的配合为 H7/r6。（四）轴的强度校核 求跨距： 求弯矩M求水平面支反力和弯矩装订位置 计 算 及 说 明结 论 求垂直面支反力和弯矩 求合成弯矩 作扭矩图T 求当量弯矩 校核危险截面强度 最大处： 所以安全。装订位置 计 算 及 说 明结 论(八)滚动轴承的设计计算 1、 求作用在轴承上的径向力通过对轴的强度校核可知 求得 2、求载荷 派生轴向力 3、求当量动载荷 （2P321/表13-5） 装订位置 计 算 及 说 明结 论取=1.5 (2 P321/表13-6） 则滚动轴承的寿命是： （2 P312/式13-5） 式中：对于球轴承，。 （2 P319） 7210AC的Cr= 40.8KN。 （1P74）九)键的设计计算 轴径为62mm的轴段，选圆头普通平键 轴径为38mm的轴段，选圆头普通平键 普通平键联结的强度条件为： （2P103/式6-1） 轴的直径是62mm的轴： 轴的直径是35mm的轴： 式中： - 键的工作长度 （2P103/表6-1） - 键的直径- 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力 （2P104/表6-2） 所以，键联结的强度安全。装订位置 计 算 及 说 明结 论十、设计小结 经过这次课程设计，让我真正第一次接近我们专业的工作。总观这次的设计，给我的感觉是很烦琐，做设计必须要每步小心，要找到每步的依据，不能凭空想象。 现在总结一下自己在一个月时间里，完成设计的一些得失。 首先谈谈自己的收获。这次的设计，使我接近了工程师的工作，知道了设计的艰辛。在设计的过程中，有许多细小的地方很容易被忽视。这就要求我在设计的时候要全身心的投入，每一步要小心的求证；在求证无误的情况下，再进行下面的设计。这次的设计的过程中，我做了很多返工的工作。原因我觉得有以下几个方面：第一，在设计前，资料阅读得不够多，对一些要求不是很明确，致使多次做无用功；第二，在设计过程中，对一些细节没有深究，有时也不是认真的对待，没有去找寻其依据，总认为是理所当然。经过这次的设计，会使我在今后的设计或是在工作中做什么事都要认真仔细。尤其是在设计中，要作到什么都要凭依据。 其次是说说自己对课程设计的观点。这次的课程设计我觉得在时间上有点仓促。第一，在开始的时候，有点不知道要做些什么，有点盲目。可以说在这段时间里，浪费了比较多的时间。第二，在后期的工作中，返工的次数比较多，在这方面浪费的时间也比较多。总的说，执行机构设计的时间相对比较少，可以说在还没完全完成的情况下就开始设计减速器了；设计减速器的时间相对的较多。 最后总结一下，这次的课程设计，使我更加的了解机械设计，让我重温了过去所学的知识。让我知道了一些所设课程的使用。这次的课程设计为我今后的设计打下基础。装订位置 计 算 及 说 明结 论十一、参考文献1、 吴宗泽 罗圣国 主编.机械设计课程设计手册（第三版） 北京：高等教育出版社，20062、 濮良贵 纪名刚 主编 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 编著 .机械设计（第八版） 北京：高等教育出版社，20023、 龚溎义主编 哈尔滨工业大学 龚溎义 潘沛霖 陈秀 严国良编 机械设计课程设计图册（附机械设计作业图例）（第三版） 北京：高等教育出版社，2006 4、 现代机械传动手册编辑委员会 编.现代机械传动手册 北京：机械工业出版社，1995 5、 陈榕林 陆同理 主编.新编机械工程师手册 北京：中国轻工业出版社，1994 6、 甘永立 主编.几何量公差与检测 上海：上海科学技术出版社，2007 7、 Ye Zhonghe Lan Zhanghui M.R. Smith 主编.MECHANISMS AND MACHINE THEORY（机械原理） 北京：高等教育出版社，2001 8、 黄茂林 秦 伟 主编.机械原理 北京：机械工业出版社，2002 装订位置 计 算 及 说 明结 论十二.附录一、 计算各个齿轮的各个参数计算过程中所有的参数都参照3P741、 齿数，模数，分度圆直径 齿宽，所在的轴径； ， ， 2、 齿数，模数，分度圆直径 齿宽，所在的轴径； ， ， 附录：二、 计算各个齿轮的各个参数计算过程中所有的参数都参照1P163表11-63、 齿数，模数 ，分度圆直径 齿宽，所在的轴径； ， ， 4、 齿数，模数，分度圆直径 齿宽，所在的轴径； ， ， 装订位置 计 算 及 说 明结 论二、计算传动件中的啮合参数 零件图的齿轮中1、法向齿高 法向齿厚 （6P193式10-1） 式中 -分度圆弦齿厚之半的对应中心角，； -齿轮齿顶圆半径； -齿轮的模数、齿数、标准压力角、变位系数。 其中： ； ；带入数据可求得： ； 。 2、公法线平均长度公差 齿厚极限偏差参考值为HL 圆柱齿轮的为 齿厚上偏差为 齿厚下偏差为 公法线平均长度上偏差 公法线平均长度下偏差 其中 （1P133/表10-7） 十三、切刀的运动分析图 YC - 切刀的位移 VCY/100- 切刀在Y方向上的速度的1/00 ACY/10 0- 切刀在Y方向上的加速度的1/100