北航七系机械学院机械原理大作业

机械原理课程机构设计

实验报告

题目：建筑垃圾破碎机的设计与分析小组成员与学号：

班级：

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建筑垃圾破碎机的设计与分析

摘要

本文简单介绍了建筑垃圾回收再利用的重要性，与工艺性，并自主设计了将颚式破碎机与反击式破碎机相结合的建筑垃圾破碎机。通过solidworks软件对设计机构进行建模，用adams进行仿真分析，验证所设计的机构均达到设计需要与可行性。

关键词：建筑垃圾破碎机、连杆机构、凸轮廓线设计

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目录

1．机构的引出 (4)

1.1 建筑垃圾及其回收利用价值 (4)

1.2颚式破碎机和反击式破碎机各自的利弊分析 (4)

1.3设计新的建筑垃圾破碎机 (6)

2．机构的结构、功能介绍及建模 (7)

2.1 机构设计简图及各部分功能 (7)

2.2尺寸设计及建模 (8)

2.2.1主动轮和各从动轮的传动比 (8)

2.2.2凸轮廓线设计与挡板行程 ................................... 错误！未定义书签。

3．机构的仿真分析 (12)

3.1颚式破碎机的急回特性 (12)

3.2颚式破碎机的传动角验证 (14)

3.3停歇运动导杆机构所带动的下挡板往复运动的间歇性 (14)

4．总结 (17)

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1． 机构的引出

1.1 建筑垃圾及其回收利用价值

二十一世纪是一个飞速发展的时代，随着城市人口的增加、新农村建设以及城市地铁的大规模扩建，建筑行业的新陈代谢全面加速，建筑垃圾的排放量也随之增加。然而，传统的方法处理建筑垃圾是将建筑垃圾运往乡村或郊外，露天堆放或掩埋。这样不仅破坏植被，降低土壤的生产能力，而且会让建筑垃圾中的有害物质渗入地下水层，污染环境，给人们的生活带来困扰。因此，如何实现建筑垃圾的高效、环保循环利用成为当今人们所面临的一个难题。

建筑垃圾的主要组成部分是废弃混凝土和砖块，而它们都是由水泥和天然砂石拌合而成的，这些都是砖块等建筑材料的重要组成部分。为了最大程度的利用建筑垃圾，首先应该解决的问题就是对其中的大块物料进行破碎，只有这样，破碎后的小快物料才能很好的还原天然砂石的性能，实现建筑垃圾的循环利用。

1.2颚式破碎机和反击式破碎机各自的利弊分析

目前应用较广的破碎机有颚式破碎机与反击式破碎机两种。

颚式破碎机的主体构造如图

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图 1 颚式破碎机的主体构造

其工作原理为：轮①通过皮带和电机上的主动轮相连，①的转动带动杆②进而带动构件③的摆动（构件③的上端和机架铰接）。构件③通过摆动将体积较大

的物体挤压破碎，当经破碎后的的物体体积小到可以通过构件③下端和机架之间的缝隙时，经下方排出。

通过仔细观察颚式破碎机的构造不难发现，颚式破碎机在工作时产生的粉尘较少，但同时它也有破碎不够彻底的缺点，如图2。如果有一个砖块按照如图2所示的方式通过颚式破碎机，则它就能不被破碎而完整的通过颚式破碎机的排料口，造成对建筑废料的破碎的不彻底。

图2

建筑所用的回收砂石颗粒的粒形越接近多棱体，所制造出来的建筑材料（如水泥板、砌砖等）的性能就越好。颚式破碎机的结构特点决定了经它破碎的建筑废料的粒形多数为不规则形状或者是片状，所以经颚式破碎机破碎后的建筑废料不能直接用于建筑再生产。仍需要进一步加工。

反击式破碎机核心结构如图3。建筑废料经进料口由重力的作用落在撞锤轮②上，撞锤轮逆时针旋转，将建筑废料撞到撞击板A上，经剧烈碰撞之后撞击板A又将建筑废料反弹回撞锤轮，撞锤轮接着又将建筑废料撞向板B，建筑废料弹回后又被撞锤轮撞向板C，最终又由重力的作用落入排料口，如此通过反复的剧烈撞击来实现破碎坚硬的料的目的。

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图 3 反击式破碎机核心结构

反击式破碎机对建筑垃圾的破碎较为彻底，同时对经破碎后的废料的粒形有很好的控制，经它破碎的废弃砖块、水泥板可直接用于建筑生产。但与此同时，反击式破碎机在工作时易产生大量的粉尘污染，同时当建筑废料的体积过大时，就不能在撞锤轮②撞击板A、B、C之间往复撞击，从而不能实现破碎效果。这说明反击式破碎机无论是从环保上还是从可破碎的建筑垃圾的体积上都有一定的局限性。

1.3设计新的建筑垃圾破碎机

将颚式破碎机作为反击式破碎机的进料口，对长条形及板状的建筑垃圾进行预处理，便可将大块垃圾破碎成大小均匀的碎块，通过进料口。同时利用颚式破碎机周期性运动实现进料口的开闭，起到抑制粉尘的作用。

设计凸轮使三块挡板按设计需要的规律运动，能够使垃圾在挡板与转子之间多次碰撞、研磨，可使破碎过程进行得更加充分。三块挡板的行程不同，可是碎料依次进入挡板与转子之间的空间，不会造成堵塞。

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2． 机构的结构、功能介绍及建模

2.1 机构设计简图及各部分功能

建筑垃圾破碎机的机构简图如图

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图 4 建筑垃圾破碎机的机构简图

1进料处理

主动轮通过皮带的传动将运动传递到了从动轮①，撞锤轮②和从动轮③上，使两个从动轮和撞锤轮都产生逆时针的转动。从动轮①的转动带动了连接于其上的导杆摆动进而带动了防尘板的摆动，使其初步对建筑垃圾进行挤压破碎，然后将初步处理过的垃圾送入下一级的破碎机中。

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2出料处理

被碾碎的垃圾在研磨板移开之后进入到出料处理箱，此时安装在处理箱顶部的喷水口喷出水雾对细化了的垃圾进行防尘处理。最后打开处理箱底部的挡板，垃圾在重力作用下被排出破碎机，至此就可得到细化非常彻底的建筑材料。

2.2尺寸设计及建模

2.2.1主动轮和各从动轮的传动比

机器中的主动轮与发动机连接，逆时针转动。他将带着从动轮①、撞锤轮②、从动轮③三者作顺时针转动。

由课本第五章轮系的相关知识可以推测出，皮带传动的轮子之间的角速度之比等于其轮子半径的反比。设主动轮的角速度为ω，半径设为r （主动轮有三层，如图6。因此此处的r 不是定值，而是对应三个值）；轮①、②、③的角速度分别设为ω1、ω1、ω3 ，半径分别设为r1、r2、r3（r1、r2、r3三者分别为定值）。

图 5 主动轮

故有：

312123,,,r r r r r r ωωωωωω===

上面三个式子所对应的r 值各不相同。由下面的这幅截图即可看出，