基于AutoCAD的礦石破碎機(jī)機(jī)構(gòu)平面性原理設(shè)計(jì)

熊世磊 王啟慧 劉小龍

摘要 ? ?本文通過曲柄搖桿機(jī)構(gòu)對(duì)礦石破碎機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析，利用AutoCAD 2016的平面繪圖功能對(duì)設(shè)計(jì)出的破碎機(jī)構(gòu)進(jìn)行了比較準(zhǔn)確的繪制，達(dá)到了較好的設(shè)計(jì)效果。同時(shí)對(duì)機(jī)構(gòu)上某一位置進(jìn)行了速度和加速度分析，利用AutoCAD 2016繪圖中的幾何約束和繪圖功能進(jìn)行了分析，得到了較好的運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果。

關(guān)鍵詞 ? ?礦石破碎機(jī)機(jī)構(gòu);AutoCAD 2016;曲柄搖桿機(jī)構(gòu);幾何約束

中圖分類號(hào) ? ?TD451 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2019）23-0147-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract ? ?In this paper，the ore crusher mechanism was analyzed by crank rocker mechanism，and the planar drawing function of AutoCAD 2016 was used to draw the crusher mechanism more accurately，which achieved better design effect.At the same time，the velocity and acceleration of a certain position on the mechanism were analyzed，and the geometric constraints and drawing functions of AutoCAD 2016 were used to analyze，and a better result of motion analysis was obtained.

Key words ? ?ore crusher mechanism;AutoCAD 2016;crank rocker mechanism;geometric constraint

在當(dāng)今的社會(huì)中，破碎機(jī)的使用范圍較為廣泛。采礦、冶金、原料利用和廢料回收再利用等都需要破碎機(jī)進(jìn)行加工處理。在礦石粉碎方面，通過破碎機(jī)的破碎功能，可以實(shí)現(xiàn)礦石破碎化，從而滿足需求。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)大型廢料的重回收利用也越來越普遍，破碎機(jī)可以實(shí)現(xiàn)大型廢料的破碎。因此，研究破碎機(jī)的機(jī)構(gòu)具有重要的意義。

1 ? ?設(shè)計(jì)要求

1.1 ? ?礦石破碎機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

本機(jī)構(gòu)是將大塊礦石破碎成小塊物料的機(jī)械，大塊礦石從上口不斷進(jìn)入，被破碎的小塊礦石不斷從下口排出。動(dòng)板運(yùn)動(dòng)時(shí)作往復(fù)擺動(dòng)，為了有較好的破碎效果，上口部擺動(dòng)幅度應(yīng)大于下口部;為了挫動(dòng)和排放料室中的物料，動(dòng)板還要有上、下的分運(yùn)動(dòng)[1]。

如圖1、圖2所示，為了不使物料被擠出破碎室，動(dòng)板工作部分長(zhǎng)度L=700 mm左右，上口最小寬度B=300 mm左右，出料口調(diào)節(jié)范圍為15～103 mm，動(dòng)板上移時(shí)為喂料空行程，下移時(shí)為擠碎工作行程，要求空行程急回，K=1.25。同時(shí)，要求取一點(diǎn)分析C點(diǎn)和F點(diǎn)的速度、加速度情況，使平面性設(shè)計(jì)結(jié)果可靠[2]。

1.2 ? ?方案選擇

破碎機(jī)動(dòng)板既要有擠壓運(yùn)動(dòng)，又要有上下挫動(dòng)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中連桿的運(yùn)動(dòng)能滿足這一要求，故選擇曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為破碎機(jī)機(jī)構(gòu)，如圖2所示，該機(jī)構(gòu)的連桿BC即為破碎機(jī)動(dòng)板。

2 ? ?設(shè)計(jì)原理

通過對(duì)設(shè)計(jì)要求分析，作出以下數(shù)學(xué)原理性推導(dǎo)過程。

如圖3所示，以任意點(diǎn)A為圓心、半徑為100 mm畫圓，即得出曲柄AC為100 mm，取連桿BC長(zhǎng)度為500 mm，依據(jù)∠C1AC2=20°，構(gòu)造2次共線的位置。利用AutoCAD 2016三點(diǎn)畫圓的功能，通過C1、C2、A三點(diǎn)畫圓，如圖所示的圓O1所示，即∠C1O1C2=40°（圓心角為圓周角的2倍），取C1和C2的中點(diǎn)，連接中點(diǎn)和O1，在該線段上找出曲柄DC為200 mm左右的D位置，以D為圓心、半徑200 mm左右為半徑畫圓。分別以C1、C2為圓心、半徑分別為20 mm和102.14 mm畫圓，找出兩圓的公切線，該公切線為定板。

3 ? ?對(duì)C點(diǎn)和F點(diǎn)進(jìn)行速度和加速度分析

在機(jī)械原理課程中，尋求速度的求解一般有3種方法：解析法、相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法和實(shí)驗(yàn)法。解析法步驟復(fù)雜，但結(jié)果比較準(zhǔn)確，在精密計(jì)算中比較適宜使用。實(shí)驗(yàn)法對(duì)實(shí)物的要求比較高，實(shí)驗(yàn)條件如果控制不當(dāng)，就難以得到理想的、準(zhǔn)確的結(jié)果，而且實(shí)驗(yàn)總會(huì)避免不了一些誤差。相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法清晰，易觀察，但是結(jié)果的準(zhǔn)確度不高。本文中利用AutoCAD 2016中的幾何約束和普通繪圖的功能進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法分析，提高了結(jié)果的準(zhǔn)確度。

3.1 ? ?利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)C點(diǎn)和F點(diǎn)進(jìn)行速度分析

如圖4所示，任取如圖所示一點(diǎn)B的位置，命名為BK，同時(shí)找出CK的位置，利用AutoCAD 2016繪制速度多變形進(jìn)行速度分析。

4 ? ?校核驗(yàn)證

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，如圖3所示，動(dòng)板工作長(zhǎng)度滿足700 mm左右，最大進(jìn)料距離為302.14 mm，滿足300 mm左右的需求，出料口調(diào)節(jié)范圍為14.2～102.14 mm，滿足出料要求。通過對(duì)速度和加速度的分析，使運(yùn)動(dòng)分析更加可靠，從而更具體地說明了運(yùn)動(dòng)情況[3-4]。

5 ? ?方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

5.1 ? ?優(yōu)點(diǎn)

選取曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為破碎機(jī)構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求，更加簡(jiǎn)易便捷地解決了破碎問題。而且利用AutoCAD-2016的繪圖功能和幾何約束，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解的速度和加速度的分析，是一個(gè)較好的新思路。

5.2 ? ?缺點(diǎn)

破碎機(jī)構(gòu)運(yùn)用到不同場(chǎng)合需要考慮不同方面的影響，例如溫度、濕度、破碎材料的硬度等，這是此次設(shè)計(jì)中沒有考慮到的內(nèi)容。

6 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 鄭文緯，吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)部出版社，1987.

[3] 馬永梅.某型號(hào)破碎機(jī)中平面連桿機(jī)構(gòu)關(guān)鍵數(shù)值分析及控制裝置研究[D].上海：上海海洋大學(xué)，2013.

[4] 曹龍華，蔣希成.平面連桿機(jī)構(gòu)綜合[M].北京：高等教育出版社，1991.