机构。并且可调程度困难，不易加工。 齿轮机构 齿轮齿条机构如图 7 所示传动准确、效率高、寿命长，但加工装配难；组合 机构结构较为复杂。 由于原始数据中生产效率为 30 次 ／分钟，属于低速范围，为改善冲压质 量，冲压后应有一段保压时间，即冲的时候速度较慢，但没冲回程的时候速度要 较快。为增大冲头压力，减小原动机功率，冲压机应具有增压功能。综上所述， 我选择偏置曲柄滑块机构。 （3）扫屑机构
1)功能分解 为实现蜂窝煤成型机的总功能， 将功能分解为： 加料功能、 冲压成型功能、 脱模功能、扫屑功能、工作盘简间歇转动功能、输送功能。 2)工艺动作过程 根据上述分析，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：要求脱模盘上下往复移动，将已冲压成型的煤饼压下去而脱离 模筒。通常能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、脱模盘向上移动过程中用扫屑刷将煤粉扫除； （5）工作盘间歇转动：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。
图 1 所示，进行进行蜂窝煤成型机的成型和送料机构的设计。具体任务是： （1）按工艺动作要求拟定运动循环图； （2）进行冲压脱模机构，扫屑机构， 模筒转盘间歇运动机构的选型。
工作原理及工艺动作过程：冲压式蜂窝煤成型机是我国城镇蜂窝煤（通 常又称煤饼，在圆柱形饼状煤中冲出若干通孔）生产厂的主要生产设备， 它将煤粉加入转盘上的模筒内，经冲头冲压成蜂窝煤。为实现蜂窝煤冲 压成型，冲压式蜂窝煤成型机一定得完成以下几个动作：煤粉加料；冲头将 蜂窝煤压制成型；清除冲头和出煤盘的积屑的扫屑 运动； 将在模筒内的 冲压后的蜂窝煤脱模；将冲压成型的蜂窝煤输送装箱。 原始数据: 生产效率 30 次 ／分钟，为改善冲压质量，冲压后应有一段 保压时间。为增大冲头压力，减小原动机功率，冲压机应具有增压功能。
蜂窝煤成型机的冲压机构为主机构， 以它的主动件的零位角为横坐标的起点 （即横坐标表示各执行构件位置） ，纵坐标表示各执行构件的位移起止位置。 表 1 和图 14 均表示冲压式蜂窝煤成型机三个执行机构的运动循环过程。 冲压过程分为冲程和回程。 带有模孔的转盘工作行程在冲头程后半段和冲程 前半段完成， 使间歇转动在冲压之前完成。扫屑运动在冲头回程后半段和冲程前 半段完成。
（1）加料机构 利用煤粉的重力打开料斗自动加料，加料的 过程要设计料斗的开关控制机构，以控制加料 的量。 根据设计的基本要求，当下面的间歇机构运转的时 候，需要停止加料，而在冲压过程中，需打开开 关进行送料。经过考虑，我选用凸轮机构来完成 这一动作。凸轮运作到远休止的时候，隔板挡住 送料口，停止下料；远休止结束时，冲压过程开 图 2 凸轮机构 始，下料口也同时开始下料。
根据以上分析及方案的选择绘制出蜂窝煤成型机机构运动简图如图 12 所示。
构件 4 上有个飞轮。 下面先算皮带轮的自由度， 将皮带 3 等效为摩擦轮， 则动力 通过构件 1 传到内摩擦轮 3，再 传到外摩擦轮 2 则自由度 F=3×3-2×3-2=1 蜂窝煤成型机机构运动简图中的局部自由度 F`=2(都由滚子引起)，则自由 度 F=3×12-2×14-1×5-2=1 自由度数等于原动件数，所以蜂窝煤成型机机构有确定的运动。
图 8 表示固定凸轮移动滚子机构利用滑梁上下移动使带有扫屑刷的移动从 从动件顶出而扫除冲头和脱模盘底的粉煤屑，并且通过弹簧使滚子回到初始状 态。 9 表示附加滑块摇杆机构，利用滑梁的上下移动使摇杆的扫屑刷摆动扫除 图 冲头和脱模盘底上的粉煤屑。该机构工作平稳，但尺寸较大，且有可能会出现死点位 置，这样就比较危险。图 10 表示固定凸轮移动滑块机构，与图 8 的原理相似， 但是滑动没有滚动灵活。因此，我选择固定凸轮移动滚子机构。 （4）工作盘间歇转动机构 间歇转动机构有棘轮、槽轮、不完全齿轮和凸轮式间歇齿轮。 棘轮可实现单向间歇运动、 机构简单、 制造方便、 运动可靠、 棘轮转角可调； 但冲击和噪声大、运动精度低，适用于低速轻载的场合，但我们工作盘不要太大 冲击，并且精度要求比较高，否则，会造成冲不到孔。所以排除。 槽轮机构（如图 11 所示）可将主动拨盘的等速回转运动转变为槽轮时动时
停的间歇运动，并具有结构相对比较简单、外观尺寸小、 机械效率高，以及能较平稳的、 间歇地进行转位等优点，但存在柔性冲击的缺点，故常用于速度不太高的场合。 刚好我们速度要求不高。 不完全齿轮机构结构相对比较简单，制造容易，工作可靠，动停时间比可在较大范围 内变化，但在从动轮的运动始末有刚性冲击，适合于低速、轻载的场合。不完全 齿轮多用于多工位自动机和半自动及工作台的间歇转位、计数机构。 凸轮式间歇齿轮动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装 置，定位精度高，结构紧密相连；但加工成本高，装配与调整的要求。 依照我们所作的冲压式蜂窝煤成型机运转速度较慢，30 次／分钟、三工位转 盘可知，其转速很低大概 10 转／ 分钟，所以对凸轮式间歇齿轮就 显得大材小用了，同时凸轮式间 歇齿轮机构要求凸轮的加工精度 很高，在某些特定的程度上也提高了成 本，所以将其排除。 槽轮机构和不完全齿轮相 比，两者的结构都最简单，而 且工作可靠。虽然不完全齿轮的 从动轮停歇的次数和每次停歇的 时间，以及每次转动的转角等的 选择范围相对槽轮来说比较大； 而槽轮在设计合理的前提下，拔销进入和退出啮 合时，运动较为平稳。 综上所述，我选择槽轮机构作为间歇机构。 （5）输送机构 利用脱模盘在冲压时，吧蜂窝煤从模筒中压出，并通过斜槽滑到传送带上。 为达到这一要求，把模筒转盘设计为两层。上层为三工位模筒转盘，下层为上层 同大小的托盘， 并不随间歇机构转动。并且在脱模工位上有一个与模筒大小一样 的圆孔，便于蜂窝煤从孔中落到斜槽上。
电动机带动摩擦轮转动，通过皮带将动力传到构件 4，再通过减速箱减速， 通过齿轮啮合将动力传到构件 5，通过杆件 6 将一部分动力传到构件 13，使完成 偏置双曲柄滑块的冲压及脱模的过程，并同时通过构件 11 完成扫屑的功能，另 一部分动力通过杆件 7，首先经过槽轮机构，实现工作台的间歇运动，然后通过 盘型槽凸轮机构， 实现进料的间歇运动，最后通过皮带传输将脱模的煤块输送出 来。
由设计要求可知，式转盘为三工位式， 为了尽最大可能避免槽轮在开始转动时发生冲击， 但 应使拨盘上的圆销在进槽和出槽时的瞬时速度方向沿着槽轮径向槽的方向， 槽轮 转动时将有较大的振动和冲击。所以一般取 Z=4~8，所以我选择 Z=6。 运动系数 k＝td /t ＝2α /(2π ）= (π －2φ )/(2π ） ＝π －(2π /z)/(2π )＝1/2－1/z =1/3 由于设计的基本要求蜂窝煤成型机的生产能 力：30 次/min，所以主动件的运动周 期 T=2s，拨盘的角速度 w1=2π /2=3.14rad/s,进而得知槽轮在一周期 内的运动时间 t1=k*T=2× 1/3=0.667s，停歇时间 t2=T-t1=1.333s。 取 中 心 距 a =300mm ， 圆 销 半 径
由于凸轮机构在这需要水平放置，当杆件运动到最远端时，无法利用重力让 其自动下落，回到初始状态，所以我选用盘型槽凸轮机构，如图 2 所示。 （2）冲压成型、脱模机构
冲压机构有对心曲柄滑块机构，偏置曲柄滑块机构，平面六杆机构，凸轮机 构和齿轮机构。
对心曲柄滑块机构如图 3 所示和偏置曲柄滑块机构如图 4 所示相比，偏置曲 柄滑块机构具有急回特性，这样做才能够缩短空回程的时间，以提高生产效率。并且 曲柄长度或距增大时，急回特性越显著。滑块通过惯性具有增压的功能。 平面六杆机构如图 5 所示中用作变速运动的构件的惯性力及惯性力矩难以 完全平衡，并且该机构难以实现任意的运动规律，设计方法及计算都很复杂。 运动的时候会出现死点现象，需要加上飞轮等结构来冲过死点。
运动规律为等加速等减速运动。根据下图 a 画出图 b，得出凸轮的外轮廓如图 b 所示。因为凸轮机构与槽轮机构的拨盘固连，所以角速度 w=3.14rad/s。
表 1 冲压式蜂窝煤成型机运动循环表 主动件转角分配 冲头和脱模盘机构 主动件转角分配 模筒转盘机构 扫屑刷机构 下料机构 0°－90° 工作行程 扫屑运动 关闭 0°－180° 工作行程 90°－270° 停止 回程 开启 180°－360° 回程 270°－360° 工作行程 扫屑运动 关闭
根据设计的基本要求，凸轮运动要求滑块在间歇运动的时候停止运动，并堵住下料 口，停止下料；间歇转盘停止时，打开下料口。因为转盘运动时间占整个时间的 1/3，所以 凸轮远端 休止角为 120 °。设 进程运动 角 0 =120°回 程运动角
