细碎颚式破碎机关键部件的优化设计分析.doc

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1、青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书 摘 要目前，国内外使用的颚式破碎机种类很多, 复摆颚式破碎机结构简单，质量较轻，构件较少，结构更紧凑，生产率高，操作和维修方便等优点，所以在物料破碎作业中运用最广泛的还是复摆颚式破机。根据本毕业设计的要求我设计了复摆颚式破碎机PE2501200（E：颚；P：破；2501200：进料口宽度长度），其工作原理是：电机驱动皮带，通过皮带轮带动偏心轴旋转。动颚与偏心轴相连，当偏心轴旋转时，动颚随之上下往复运动。当动颚向上运动时，肘板与动颚夹角变大，肘板推使动颚向前运动而靠近定颚，致使物料被挤压碾碎。当动颚向下运动时，肘板与动颚夹角变小，通过拉杆与弹簧装置，动颚离

2、开定颚，物料被排卸出去。随着偏心轴不断旋转，动颚作往复循环运动，物料不断被破碎排卸，而达到连续生产目的。关键词：颚式破碎机，工作原理，动颚ABSTRACTAt present, domestic and international use of many different types of jaw crusher,Jaw Crusher simple structure, the quality of light, fewer components, more compact structure, high productivity, easy operation and maintenan

3、ce, etc., so the material crushing operation is the most widely used Jaw Crusher.This graduation project mainly is for meets the production need。 According to the above asked me to design a Jaw Crusher PE250x400（E stands for Jaw;P stands for Crusher; 250x1200 stands for the discharge ports width and

4、 length）, its working principle is: the motor drive belt, pulley driven by the eccentric axis. Moving jaw and the eccentric shaft, when the eccentric shaft rotates, moving up and down reciprocating motion along the jaw. When the moving jaw moves upward, the angle between toggle plate and moving jaw

5、becomes larger, fixed jaw bracket bringing forward movement close to the scale, causing the material to be extruded crushed. When the moving jaw moves down, the angle between toggle plate and moving jaw decreases, through the rod and spring mechanism, moving the fixed jaw to leave, the material is r

6、anked discharge out. With the constant rotation of eccentric shaft, moving the jaw back and forth cycle of movement, constantly being broken disposing of the material, to achieve the purpose of continuous prod.Key words：Jaw Crusher，Working principle，Jaw crushers moving jaw目录摘要ABSTRACT：目录第1章 绪论11.1引言

7、11.2颚式破碎机的特点和现状21.2.1复摆鄂式破碎机的特点21.2.2复摆鄂式破碎机的现状与发展41.3国内外复摆鄂式破碎机的进展6 第2章 总体设计过程92.1基本结构和工作原理92.1.1基本结构92.1.2工作原理92.2结构参数112.2.1啮角112.2.2两颚板的布置方式122.2.3啮角对生产率、破碎腔高度的影响122.2.4动颚水平行程132.2.5传动角132.2.6偏心距E132.3工作参数132.3.1主轴转速132.3.2功率计算152.4破碎腔设计15第3章 颚式破碎机的运动学和动力学分析173.1概述173.2 铰链四杆机构173.2.1 运动分析173.2.2

8、 力分析193.2.3 程序设计233.2.4 运算结果29结论32参考文献33致谢34附件136附件24847第1章 绪论1.1引言从第一台鄂式破碎机问世以来，至今已有140余年的历史。在此过程中，其结构得到不断的完善，而鄂式破碎机的结构简单，安全可靠，石料可供破碎机械来进在基本建设工程中，需要大量的，各种不同粒径的砂、石作为生产之用。在没行加工，来满足工程的需要。所以在生产中广泛的应用。而工程上应用最广泛的是复摆鄂式破碎机，国产的鄂式破碎机数量最多的也是复摆鄂式破碎机。破碎机是将开采所得的天然的石料按一定尺寸进行破碎加工的。复摆鄂式破碎机结构简单、制造容易、工作可靠、使用维修方便等优点，所

9、有在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业使用非常广泛。80年代以来，我国对复摆鄂式破碎机的研究和产品开发取得了较大的发展。在充分吸收国外产品特点的基础上，结合国情研制开发了许多新型、高效的设备。上海建设路桥机械设备有限公司率先对复摆鄂式破碎机进行了重大的改进，即通过降低动鄂的悬挂高度，改善动鄂的运动轨迹，减小破碎腔的啮角，增大破碎比，增大了动鄂的水平行程，提高生产能力等，大大改善了机器性能，完成了产品的更新换代。复摆鄂式破碎机主要是由两块鄂板（活动鄂板和固定鄂板）组成。活动鄂板对固定鄂板周期性的往复运动，时而靠近，时而分开，由此使装在二鄂板间的石块受到挤压、劈裂和弯曲作用而破碎。复摆鄂式破碎机的

10、机器重量较轻，结构简单（一件连杆、一块肘板、一根心轴和一对轴承），生产效率较高（比同规格的简摆鄂式破碎机生产效率高20%30%）。复摆鄂式破碎机适合破碎中硬度石料。在工程中，多用他做中、细碎设备，破碎比比较大，其比值可达。随着机械工业的进步，近年来，复摆鄂式破碎机正朝着大型化发展。所以，一个合理的传动装置可以使复摆鄂式破碎机运行的更加顺利，合理有效。动鄂的优化可使磨损大大的降低，冲击、噪声、振动都相应的减少，也减少工作人员的劳动强度，提高生产的质量，降低制造成本和缩短生产周期。不过，复摆鄂式破碎机也有它的缺点,具体如下：破碎机出口扬尘非常严重，从破碎机出来的块状和粉末状物料直冲矿石输送皮带，部

11、分物料飞溅或滚淌到地面上，地面堆积厚厚一层物料，部分粉状物料飞扬在空中，给生产带来了很大的不便。较多的粉尘而直接影响安全生产和员工的健康，因此要采用相应的防尘设施是破碎机一个重大而不可忽略的问题。现代的设计应以人为本，面对服务对象，面向市场、面对循环经济、面对矿产资源利用的大趋势，面对环保、搞全性能、全生命的设计。所以做好复摆鄂式破碎机的设计,让它更好的为生产服务,提高生产效率。随着我国国民经济的快速发展，矿产资源的综合利用技术与其产业迅猛前进，到1999年我国已建成10 879座国有大中型矿山和22 7854个乡镇集体企业，全国矿石采掘总量超过50亿吨，矿业总产值为4000亿元。传统的颚式破

12、碎机由于具有结构简单、工作可靠、制造容易、维修方便、价格低廉、适用性强等优点,所以在工业上得到广泛应用。其缺点是非连续性破碎、效率较低,破碎比较小,给矿不均匀引起颚板磨损不均匀等。针对其缺点,各国都在以下几方面加以改进:优化结构与运动轨迹改进破碎腔型,以增大破碎比,提高破碎效率,减少磨损,降低能耗,现已普遍应用高深破碎腔和较小啮角;改进了动颚悬挂方式和衬板的支承方式,改善了破碎机性能;颚板采用了新的耐磨材料,降低了磨损消耗;提高了自动化水平(可自动调节、过载保护、自动润滑等。1.2 颚式破碎机的特点和现状1.2.1 复摆鄂式破碎机的特点复摆颚式破碎机的机构属于四杆机构中曲柄摇杆机构的应用,曲柄

13、为主动件。颚式破碎机以结构简单、性能可靠、维修方便在物料粉碎行业广泛应用。复摆鄂式破碎机的动鄂，是直接悬挂在偏心轴上的，是曲柄连杆机构，没有单独的连杆。由于动鄂是由偏心轴的偏心直接带动，所以活动鄂板可同时做垂直和水平的复杂摆动，鄂板上各点的摆动轨迹是由顶部的接近圆形连续变化到下部的椭圆形，越到下部的椭圆形越扁，动鄂的水平行程则由下往上越来越大的变化着，因此对石块不但能起压碎、劈碎，还能起辗碎作用。由于偏心轴的转向是逆时针方向，动鄂上各点的运动方向都有利于促进排料，因此破碎效果好，破碎率较高、产品粒度均匀且多呈立方体。复摆鄂式破碎机和简摆鄂式破碎机相比较，复摆鄂式破碎机的机器重量较轻，结构简单（

14、少了一件连杆、一块肘板、一根心轴和一对轴承），生产效率较高（比同规格的简摆鄂式破碎机生产效率高20%30%）等优点。但复摆鄂式破碎机的鄂板垂直行程大，石料对鄂板的磨削作用严重，磨削较快，且能量消耗也大，工作时易产生较多的粉尘。在工程上应用较为广泛的是复摆鄂式破碎机。国产的鄂式破碎机数量最多的也是复摆鄂式破碎机。复摆鄂式破碎机主要由机架、鄂板、侧护板、主轴、飞轮、肘板和调整机构等组成。机架即机座，实际上是个上下开口的四方斗，主要用作支承偏心轴和承受破碎物料的反作用力，因此要求具有足够强度，一般采用铸钢整体铸造，规格小的可用优质铸铁代替。大型破碎机的机架由分段铸成后再用螺栓装配在一起，铸造工艺较为

15、复杂。自制的小型鄂式破碎机可用4050毫米厚的钢板焊成，但其钢度不如铸钢好。鄂板包括活动鄂板和固定鄂板，各与鄂床组成活动鄂和固定鄂。鄂板用楔形铁块和螺栓固定在鄂床表面，保护鄂床不受磨损。固定鄂的鄂床就是机架，活动鄂的鄂床悬挂在偏心轴上，由于它直接承受对石料的挤压作用力，所以必需有足够的强度和刚度活动鄂床一般用铸铁或铸钢制造。鄂板直接和石块接触，除承受挤压和冲击力外，尚与石块强烈摩擦，因此要求用高强度且耐磨的材料制造。常用的是铸锰钢鄂板，其铸钢含锰量为1214%左右。若条件受限制时，可用白口铸铁代替，但容易磨损和折断，使用寿命不长。为了有效地破碎石料，鄂板表面常铸成波浪形和牙形，其齿峰角度一般为

16、90110，齿高和齿距视出料粒度和产量要求而定。齿形高齿距小，则出料粒度小，产量低，动力消耗大。一般齿高和齿距之比为1/21/3之间。由于复摆式的特点造成鄂板底部比上部磨损快，所以鄂板往往做成上下对称形状，以便磨损后能倒置安装，延长使用寿命。鄂式破碎机的优点是生产率高，结构简单可靠，破碎比较大（一般为68），外形尺寸较小，零件检查和更换较容易，操作维护简便，不用较高技术水平的工人就可嫩能够操作，应用范围广，与其他类型破碎机比较，不容易堵塞。因此工程中普遍采用它来破碎各种硬度92500公斤/厘米以下）的石料，常作粗碎中碎设备。一般用于破碎极限抗压强度不才超过2000公斤/厘米的石料时效果较好。其

17、缺点是不宜破碎片状石料，工作间歇、有空转冲程，需要很大的摆动体，增加非生产能量的消耗，破碎可塑性和潮湿的物料时，容易堵塞出料口。由于工作时产生很大的惯性力，机体摆动大，工作不平稳，冲击，振动及噪音较大。因此须安装在比机器自重大五倍以上的混凝图基础上，并须采取隔振措施。大型破碎机还应安装在埋设于基础上的刚梁上。鄂式破碎机的最大装料块度应比装料口宽度小1520%，即给料的最大石块不应超过装料口的0.85倍。当用鄂式破碎机破碎坚硬而光滑的大砾石时，砾石容易从装料口反跳出来，故破碎天然砾石的生产率不及破碎来才块石的生产率高。使用鄂式破碎机时，必须注意由于机器是在工作条件恶劣情况下运转的，除了必须严守操

18、作规程和维修保养制度外，还必须及时发现并修复被磨损的零部件，这是提高机器作业的重要措施。1.2.2 复摆鄂式破碎机的现状与发展颚式破碎机是由美国人布雷克发明的。自第一台颚式破碎机问世以来，至今已有 140余年的历史。在此过程中，其结构得到不断地完善。由于颚式破碎机结构简单、制造容易、工作可靠、使用维修方便等优点，所以在冶金、矿山、建材、化工、煤炭等行业使用非常广泛。为了改善颚式破碎机性能和提高工作效率，国内外曾研制过各种异型颚式破碎机。早年，德国和前苏联都曾研制过液压驱动的颚式破碎机。其特点是提高动颚摆动次数借以增加产量，同时能实现液压调整排料口、液压过载保护以及能负荷启动。原西德制造过冲击式

19、颚式破碎机，而原苏联也制造了振动颚式破碎机（也叫惯性颚式破碎机）。它们都靠动颚振动冲击破碎物料，借以提高破碎机性能。前者国内曾经试制过，由于某些原因没能继续研制。原东德曾制造过一种简摆双腔颚式破碎机，美国生产过复摆双腔颚式破碎机。国内北京某设计院以及湖南某大学都曾与工厂合作研制了双腔颚式破碎机。其特点是使间歇工作变成连续工作，借以提高破碎机工作效率。安徽某设计院曾发明一种双腔双动颚复摆颚式破碎机。它除了提高工作效率，同时又能降低破碎机负荷，使机重减轻很多。原苏联早年曾制造一种双动颚颚式破碎机。国内辽宁某学院与矿山合作开发了双动颚颚式破碎机。这种破碎机就是将原来两个破碎机去掉前墙对置后而成。为了

20、两动颚同步运转，在偏心轴一端增设一对开式齿轮。由于它的结构太复杂，近年又研制一种单轴倒悬挂的双动颚破碎机。国内上海某学院曾研制过此种颚式破碎机。这两种破碎机的特点，其动颚同步运转，使破碎机强制排料。这样，靠提高转数增加破碎机产量同时由于物料与动颚没有相对运动，减少衬板磨损延长使用寿命。近来又研制了单动颚倒悬挂颚式破碎机。早年，美国、英国、德国相继生产了 Kun-kan 简摆颚式破碎机。该机特点是，动颚悬挂高度很高并且前倾。连杆下行为工作行程、主轴承为半圆滑动颚轴承。山东招远黄金机械厂曾引进了这种破碎机，并在此基础上研制了 34 颚式破碎机。国外制造过一种肘板向上放置的颚式破碎机。国内有几家设计

21、院和制造厂生产了这种破碎机。它的特点是靠增大传动角改善动颚运动特性，提高破碎机性能。在国内该机有叫负支承、上斜式、上推式和上置式破碎机。笔者认为叫大传动角（包括倾斜式）破碎机更合适。 美国鹰破碎机公司制造一种倾斜式颚式破碎机。其传动角大约70度以上。它的最大特点是低矮，最适于井下或移动式破碎机上工作。北京矿冶研究总院与某厂合作生产了几个规格的这种破碎机，其中最大为9001200 颚式破碎机。国内山西某煤矿引进德国 WB8/26 颚式破碎机。该机置于皮带机上方，借助曲柄连杆机构驱动动颚压碎煤块。实践证明使用效果较好。以上各项异型破碎机的研制都取得了一定的效果并对国内破碎机行业的发展起到了一定的推

22、动和促进作用。但是，都没能得到大面积推广使用。国内绝大多数制造厂生产的和现场使用的都还是传统复摆颚式破碎机。就近两年国外机械设备展览会上展出的颚式破碎机来看，也都是传统颚式破碎机，没有异型颚式破碎机出现。国内各厂家所制造的颚式破碎机技术水平相差很悬殊，有少数厂家的产品基本接近世界先进水平，而大多数厂家的产品与世界先进水平相比差距较大。综上所述，改善国内颚式破碎机落后的状况，全面提高颚式破碎机技术水平，赶上世界先进水平，创造世界品牌的颚式破碎机是当务之急。保证颚式破碎机最佳性能的根本因素是动颚有最佳的运动特性。这个特性又是借助机构优化设计所得到的。因此，颚式破碎机机构优化设计是保证破碎机有最佳性

23、能的根本方法。上海建设路桥机械设备有限公司（简称上建）开发了颚式破碎机 软件，借助其中机构优化设计模块对各种规格的破碎机进行优化设计，得到了最佳的动颚运动特性。实践结果表明，破碎机性能有显著提高。该厂山宝牌颚式破碎机销往欧美各大洲以及东南亚各国，产品基本上达到世界先进水平。目前，计算机在国内各厂家已基本普及，但颚式破碎机机构优化设计尚未得到广泛应用。我相信，在上建实践结果的拉动下，各厂家会积极采用破碎机机构优化设计的好办法。国内颚式破碎机的机重普遍高于国外同规格的破碎机。减轻机重也是一个重要课题。颚式破碎机机架占整机重量很大比例（铸造机架占 50%、焊接机架占 30%）。国外颚式破碎机都是焊接

24、机架，甚至动颚也采用焊接结构。国内前几年掀起一股用铸造机架代替焊接机架的势头，这无疑是一种倒退行为。此外，铸钢是一种高能耗的工艺过程，从节约能源的角度也应大力发展焊接机架。颚式破碎机采用焊接机架才是长远发展的正确方向。另外，机架结构设计不合理也是使机重增加的重要原因。机架结构设计首先应以受力为依据，在满足强度、刚度的条件下，力求减轻重量。机架前壁载荷主要是由横向筋板所承受。一般情况下，破碎机都不需要加纵向筋板 1、2，如图 1所示。该机侧壁加强筋布置不合理，数量又太多，致使它的机重达)7.5t（同规格破碎机机重为5.5t）。当然，该机过重不完全是由这两个因素所造成。侧壁筋板位置和方向也应根据受

25、力情况而定。图 2所示为英国某公司生产的大传动角（负支承）颚式破碎机机架简图。该机架侧壁布置有 1、2、 3三根筋板，筋板 1设置在主轴承侧面，筋板 3设置在主轴承后下方，这两块筋之间用筋板2连接起来构成一个“A”形框架。图3所示为该机受力分析。图中轴承所受最大力: 作用方向为 HA，正是图2侧壁加强筋1的方向。从而说明图2中侧壁筋板布置完全符合受力的要求。 动颚也是破碎机重量较大的零件，而且结构复杂颚结构设计也应以动颚受力为依据，在满足强度、刚要求的条件下，尽量减轻重量。根据动颚受力分析可，最大破碎力作用在动颚轴承偏上处，由此往上（头部）受力越来越小。原 250400,400600颚式破碎机

26、是目前尚有多家生产动颚结构刚好与其受力要求相反，即轴承附近处截面小，越向头部截面越大，而且相差太悬殊。结果导致动颚强度低而重量又很大。这两种破碎机都是在轴承偏上处被折断而损坏。此外，应加强机架、动颚有限元的研究，进行机架、动颚有限元优化设计，达到机架、动颚重量轻又有高度的可靠性。其它，还有破碎腔、破碎机动力平衡等等都可以借助计算机进行优化设计。总之，应采用现代的设计方法代替原有的常规设计方法。 再者，由于焊接、铸造、热处理工艺等因素也都会对破碎机产生影响。所以，我们应提高设计制造工艺等综合水平以及采用液压调整排料口和液压保险，逐步使国产颚式破碎机达到世界一流水平。1.3国内外复摆鄂式破碎机的进

27、展19世纪40年代,北美的采金热潮对颚式破碎机发展有重大的促进作用。19世纪中叶,多种类型的颚式破碎机被研制出来,并获得了广泛的应用。上个世纪末,全世界已有70多种不同结构的颚式破碎机取得了专利权。1858年,埃里.布雷克(El.Blake)取得了制造双肘板颚式破碎机的专利权。现在最常用的颚式破碎机是布雷克的颚式破碎机和更近代制造的单肘板颚式破碎机。颚式破碎机最大的弱点之一是它们在一个工作循环内只有一半时间进行工作。20世纪80年代中期,国外一些厂家已能生产各种大型颚式破碎机，例如美国Fuller Traylor公司生产的重型颚式破碎机，规格为1676mm2134mm，生产能力达1200t/h

28、；德国PWH公司生产的最大双肘板颚式破碎机的给料口为2600mm1800mm，生产能力达2000t/h；英国Babbitless公司生产的BCS系列颚式破碎机，其生产能力可达6000t/h。20世纪80年代以来，我国颚式破碎机的研制工作与改进工作取得了一定的成果。北京矿冶研究总院的破碎机专家王宏勋教授和他的学生丁培洪硕士引用了“动态啮角”的概念，开发出GXPE系列深腔颚式破碎机，当时在国内引起了一定程度的轰动。该机与同种规格的破碎机相比，在相同工况条件下，处理能力可提高，齿板寿命可提高倍。该机采用负支撑零悬挂，具有双曲面腔型。第二代GXPE250400破碎机在第一代的基础上进行了全面改进，增大

29、了破碎比，降低了产品粒度最大给料粒度为220mm，生产能力为，排料口调整范围为，给料抗压强度小于300MPa。PEY4060液压保险颚式破碎机，以液压缸为过载保护装置，正支撑、正悬挂、深破碎腔。该机最大给料粒度为340mm，排料口调整范围为，生产能力为。多灵沃森机械有限公司的戌吉华高级工程师集多年实践经验，设计了目前国内最大的12001500复摆颚式破碎机。 图1-1 某破碎机焊接机架 图1-2 大传动破碎机机架 图1-3 大传动破碎机示力图第2章 总体设计过程2.1基本结构和工作原理2.1.1基本结构： 鄂式破碎机的主体机构由机架、偏心轴、动鄂板、定鄂板、肘板共五个机构组成。另有其他辅助零件

30、，如固定齿板、衬板、挡罩、垫片、滑块、推力板、止动螺钉、锁紧装置。图2-1 复摆颚式破碎机结构示意图2.1.2工作原理带轮与偏心轴固联成一整体，他是运动和动力输入构件，即原动件，其余构件都是从动件。当带轮和偏心轴2绕轴线A转动时，驱使输出构件动鄂3做平面复杂运动，从而将矿石压碎。颚式破碎机的工作原理如图2-4所示，其由动颚板、定颚板、偏心轴及推力板组成。动颚板上部与偏心轴相连，下部由推力板支撑。偏心轴转动时，动颚板不仅对定颚板作往复摆动，同时还沿定颚板有很大幅度的上下运动。动颚板上各点的运动轨迹如图所示。动颚板上部的运动轨迹接近圆形，越向下水平运动幅度越小，运动轨迹也越呈椭圆形。图2-2 复摆

31、鄂式破碎机结构图图2-3 复摆颚式破碎机机构运动简图图2-4 复摆鄂式破碎机运动轨迹示意图2.2 结构参数2.2.1啮角设计破碎机时，原料最大颗粒的尺寸为已知。为保证原料最大颗粒能顺利地进入破碎腔中，则给料口尺寸为：B=（1.1-1.25），式中-原料最大颗粒尺寸。国内颚式破碎机规格尺寸已标准化，因此，根据已知按上式求得B值后，再按破碎机标准选取破碎机规格尺寸，即破碎机给料口宽度B和长度L。对非标准设计，按上式确定给料口宽度之后，其给料口长度可根据用户对破碎机生产率的要求确定。颚式破碎机动颚板与固定颚板之间的夹角叫啮角。在动颚压紧物料时，保证动颚板有效地咬住物料而不向上滑动和考虑提高生产率的关

32、系，实际上颚式破碎机啮角为：。破碎机排料口有一个范围由到和平均值b=(+)/2,对应排料口尺寸就有进料口尺寸和以及B=(+)/2，本设计中动颚处于死点位置，此时排料口b值为平均值并有下列关系：，式中 B=给料口尺寸，b=排料口尺寸。因此在本设计中作者选择啮角为。2.2.2 两颚板的布置方式破碎机定、动颚板的布置方式，可归纳为三种：动颚板相对垂直方向倾斜一个角而定颚板垂直； 定、动颚板分别倾斜为和角；定颚板倾斜角而动颚板垂直。在破碎机规格尺寸L、排料口尺寸b、动颚行程S和动颚摆动次数n相同的条件下，生产率与成反比。对图4-1a、c两种破碎机啮角为，则生产率与成反比。当时，则，更甚者是（），故后者

33、设计更合理，而且更为有利。但是，从动颚运动学方面来看，当时，会受到动颚运动特性的约束，其综合影响结果，并不一定有利。因此，一般常采用的方案。若固定颚板装响设曲线形衬板，其倾角为左右较合适。2.2.3 啮角对生产率、破碎腔高度的影响啮角与破碎机生产率的关系： 令为常数，则从知，啮角减小，机器生产率增加；反之生产率减少。根据Gieskieing和Gauldie的试验，可得实际影响生产率的数据。由此可知，啮角与破碎腔高度、生产率都成反比。从提高生产率观点，希望有较小的啮角。从降低破碎腔高度的观点，希望有较大的啮角。表2-5啮角与生产率的关系啮角252423222120Gieskieing的生产率1.

34、031.061.091.121.151.18Gauldie的生产率1.051.101.151.211.271.342.2.4 动颚水平行程动颚水平行程对破碎机生产率和破碎力都有影响，排料口水平行程较小时，会降低生产率，但又不能太大，否则，在排料口处的物料，由于产生过压实现象而使破碎力急剧增大，导致过载而机件损坏。因此动颚在排料口处的水平行程为：，式中-最小排料口尺寸。一般常用（B为给料口尺寸，单位为mm）,求动颚排料口水平行程。因此2.2.5传动角传动角对动颚运动轨迹、传动效率等都有影响，当偏心距一定时，随传动角增加而动颚行程比增大加剧衬板的磨损。增加传动角，会提高传动效率，当增加过多，又导致

35、功耗增加。若传动角小，传动效率低，沿肘板方向的力分解为垂直肘座上导致的分力增加易使导轨损坏，故传动角一般为：在此设计中作者选择。2.2.6偏心距E偏心距对破碎机生产率和传动功率都有影响。在其它条件相同的情况下，增大偏心距可使动颚行程增加而提高生产率，但也因此增加功率消耗。在传统设计中，偏心距是由动颚行程通过画机构图来初步确定的。在这个破碎机的设计中作者根据机构图选择了。2.3 工作参数2.3.1主轴转速 如图所示，b为公称排料口，为动鄂下端点水平行程，为排料层的平均啮角。ABB1A1为腔内物料的压缩破碎棱柱体，ABB2A2为排料棱柱体。破碎机的主轴转速n是根据在一个运动循环的排料时间内，压缩破

36、碎棱柱体的上层面（AA1）按自由落体下落至破碎腔外的高度h计算确定的。而该排料层高度h与下端点水平行程及排料层啮角有关。即排料层上层面AA1降至下层面并不，正好把排料层的物料全部排出所需的时间来计算主轴的转速。对于排料时间有不同的意见：一种认为排料时间t应考虑破碎机构的急回特性，即排料时间与机构的行程速比系数有关。这一观点未注意到动鄂下端点排料起始点与终止点并不一定与机构的两极限位置相对应。另一种认为排料时间t应按t=15/n计算，即排料时间对应于主轴的四分之一转，这种假定与实际情况相差甚大。根据笔者对破碎过程的实测分析，得到排料过程对应的曲柄转角不小于180的结论，认为排料时间按主轴半转计算

37、比较符合实际情况。排料时间t为：t=30/n。排料层完全排出下落的高度h为：h=/tan=gt令 g=9800mm/s，=200 得：式中 n-主轴转速（r/min)； -动鄂下端点水平行程（mm）； -排料层平均啮角（）；2-6排料口处排料示意图由式可见，主轴转速与排料层啮角和动鄂下端点水平行程有关。该式是机构设计和机型评价的重要公式之一。代入参数 得 n=3302.3.2 生产率计算生产率是指在一定的给料粒度和排料粒度条件下，单位时间破碎机所处理的物料量（kg/h或）。它是破碎机重要的性能指标之一。动鄂摆一次，从破碎腔派出的棱柱体截面积为：将和代入得：由此可得每小时破碎机的生产率：代入数据

38、，求得=10482.3.3 功率计算见颚式破碎机教材有公式式中 -计算功率放大器（KW）；-最大破碎力（N）；-动颚诸点水平行程平均值（mm）；-破碎腔平均齿角 （）；-机械总效率，由表可知，。-等效破碎系数 已知有=585KN取 ，=330，,所以代入数据得P=9.1KN。2.4 破碎腔设计破碎机的破碎腔是由动、定颚齿板及机架侧壁组成的空间。其腔型是由给、排料口尺寸（已标准化），破碎腔啮角，动、定颚齿板布置方式，衬板纵向剖面形状及齿板的齿形等确定的。破碎腔的腔型直接影响破碎机主要经济技术指标，如生产率、比能耗、产品粒度组成、粒形和衬板使用寿命等。随着破碎机不断的发展，特别是近年来提出“多碎少

39、磨”增大破碎机破碎比和提高产品质量的情况下，不论是设计新型破碎机，还是对现有老破碎机挖潜、改造、设计最佳破碎腔都是很有意义的工作。现有破碎机的排料口处生产率普遍偏小，为了改善这种情况，提高破碎机的生产率，所以采用曲线型破碎腔。采用曲线型破碎腔时，生产率沿破碎腔高度变化曲线。因此，可采用变啮角设计破碎腔，且啮角值从排料口到给料口时逐渐加大的，但必须保证给料口啮角值小于极限啮角值。在特别情况下，由于颚式破碎机动颚中下部有一处动颚运动特征的行程比最大，以及物料里含中等块度比较多，故动颚中部磨损很厉害。针对这种情况，颚的破碎机将动颚衬板制成圆弧曲线。总之，设计破碎腔时，要力求满足。增加产量、针对衬板磨

40、损规律，尽量延长衬板使用寿命、合理确定破碎腔高度，减轻重量。第3章 颚式破碎机的运动学和动力学分析3.1概述随着生产的发展，机械的载荷和速度不断提高，各种实际应用对平面连杆机构提出了各种更高的要求，也包括了动力学和机构方面的要求。如何设计出同时满足这些要求的平面连杆机构，长期以来一直是平面连杆机构研究中的一个重要课题。对机构运动特性的研究最早是采用图解法来分析机构的运动特性。图解法的优点是形象直观、做法一般较为简便，但精度不高、费时较多。对于高速机械和精密机械中的机构，用图解法做运动分析往往不能满足高精度的要求，图解法对于复杂机构是无能为力的。采用图解法对机构进行类型综合或尺寸综合的工作量更大

41、，甚至无法做到。因此采用图解法对机构进行运动分析是一种简洁快速的办法。第一步是建立未知的方程式，然后将位置方程式对时间求一次和二次导数，就分别获得了机构的速度和加速度方程。通过求解位移方程、速度方程和加速度方程，可得到所需要的位移、速度和加速度。机构的运动分析和动力分析是研究机械性能的重要组成部分，通过机构的运动和动力分析，可以了解已有机构的运动性能和动力性能，便于合理、有效地使用各种现有机械，或根据机构性能为某些机械提供改进设计所需的相关数据，以便在改型时参考。设计新的机械时，进行机构的运动分析和动力分析，是设计师在设计过程中检查机构是否符合设计要求的必要步骤。通过分析，得到满足使用要求的数

42、据，才能说明设计达到了要求。如果数据存在不足，可以进行修改。由此看来，机构的运动分析和动力分析是必要的也是非常重要的。编程的任务是最终求得机构在一个工作循环内各构件的位移、速度和加速度的变化规律并用线图表示出来。解析法有很多，比较常用的有负数矢量法、矩阵法以及杆组法。在对机构做动力静力分析时，需要对机构作运动分析以确定在所要求位置时各构件的角加速度和质心加速度，再求出各构件的惯性力，并把惯性力视为加于构件上的外力，然后再根据各基本杆组列出一系列力平衡矢量方程。分析的顺序一般是由外力全部已知的构件组开始，逐步推算到未知平衡力作用的构件。3.2铰链四杆机构3.2.1运动分析已知各构件尺寸以及原动件

43、的AB角位移和等角速度，求构件2和构件3角位移和，角速度和，角加速度和。1.图3-1力分析(一)建立数学模型如图所示建立直角坐标系，机构的封闭矢量方程可写为；将上式分别向x、y轴投影，得到 此方程要求求解两个未知角度、。2. 位置分析为消去，将左端含有的项移到等式右边，得到：然后分别将两边平方并相加，可得经整理得：式中：A= B= C=令，则因,式（3-5）化为二次方程，解得：本表达式是两个解，如图所示，当B、C、D为顺时针排列时，取“-”号计算，当B、C、D为逆时针排列时，取“+”号计算。一般在式中引入一个符号M，使其成为此时，当B、C、D为顺时针排列时，M=-1；当B、C、D为逆时针排列时

44、，M=+1。由此，构件2的角位移可以求得3.速度分析对时间t求导，可得：整理得： 4.加速度分析将式3-6对时间求导可得：联立求解，得到两个未知加速度:3.2.2 力分析设图3-1所示的曲柄摇杆机构中，已知各构件的尺寸和质心的位置，各构件的质量、和转动惯量、，原动件AB的方位角和匀角速度以及构件3的工作阻力矩，求各运动副中的反力和原动件上的平衡力矩。1. 惯性力和惯性力矩的计算(1) 各构件的质心坐标构件1的质心坐标为 构件2的质心坐标为 构件3的质心坐标为 2. 各质心的加速度构件1质心的加速度为： 构件2质心的加速度为：构件3质心的加速度为：图3-2力分析(二)图3-3力分析(三)图3-4

45、力分析(四)图 3-5力分析(五)构件的质心加速度和构件的角加速度可以确定其惯性力和惯性力矩由图所示的四杆机构的受力分析可知，该机构有四个运动副，每个动副反力可分解为x、y方向的两个分力，另外还有一个待求的平衡力矩9个未知量，需列出9个方程式求解。构件1受惯性力、构件2和构件4对它的作用力以及平衡力矩。对其质心点取矩，根据，,，写出平衡方程如下，同理，构件2的平衡方程如下，同理，构件3的平衡方程如下，求解上述9个方程式可以求解出各运动副反力和平衡力矩等9个未知量，以上9个方程式均为线性方程式，将这9个方程式写出矩阵形式： 式中，C为系数矩阵，为未知力矩阵，D为已知力矩阵,D=,D=3.2.3

46、程序设计已知曲柄摇杆机构各构件的尺寸为:=9.8mm, =840mm, =360mm, =660mm,曲柄1以匀角速度=55rad/s逆时针回转。假设各杆的质心都处于构件的中点处，各构件的质量为：=5kg，=475kg，=85kg,各构件的转动惯量分别为：=0.56kg,1.25,0.59,构件3的工作阻力为=1200Nm，方向顺时针，不考虑其他构件的外力及外力矩及摩擦力。（1）求构件2和3的角位移及角加速度；（2）求各转动副中的反力及平衡力矩。%crank_rocker_mainclear;l1=9.8;l2=840;l3=360;l4=660;las1=4.9;lbs2=420;lds3=180; omega1=55;alpha1=0;hd=pi/180;du=180/pi;m1=5;m2=475;m3=85;g=9.81;Js1=0.56;Js2=1.25;Js3=0.59;Mr=1200;m=-1;for n1=1:360theta1=(n1-1)*hd;aa=2*l1*l3*sin(theta1);bb=2*l3*(l1*cos(theta1)-l4);cc=l2*l2-l1*l1-l3*l3-l4*l4+2*l1*l4*cos(theta1);theta3(n1)=2*atan(aa+m*sqrt(aa*aa+bb*b