基于AutoCAD的矿石破碎机机构平面性原理设计

熊世磊 王启慧 刘小龙

摘要    本文通过曲柄摇杆机构对矿石破碎机机构进行了分析，利用AutoCAD 2016的平面绘图功能对设计出的破碎机构进行了比较准确的绘制，达到了较好的设计效果。同时对机构上某一位置进行了速度和加速度分析，利用AutoCAD 2016绘图中的几何约束和绘图功能进行了分析，得到了较好的运动分析结果。

关键词    矿石破碎机机构;AutoCAD 2016;曲柄摇杆机构;几何约束

中图分类号    TD451         文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）23-0147-02                                                                                     開放科学（资源服务）标识码（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

在当今的社会中，破碎机的使用范围较为广泛。采矿、冶金、原料利用和废料回收再利用等都需要破碎机进行加工处理。在矿石粉碎方面，通过破碎机的破碎功能，可以实现矿石破碎化，从而满足需求。随着工业的快速发展，对大型废料的重回收利用也越来越普遍，破碎机可以实现大型废料的破碎。因此，研究破碎机的机构具有重要的意义。

1    设计要求

1.1    矿石破碎机机构设计

本机构是将大块矿石破碎成小块物料的机械，大块矿石从上口不断进入，被破碎的小块矿石不断从下口排出。动板运动时作往复摆动，为了有较好的破碎效果，上口部摆动幅度应大于下口部;为了挫动和排放料室中的物料，动板还要有上、下的分运动[1]。

如图1、图2所示，为了不使物料被挤出破碎室，动板工作部分长度L=700 mm左右，上口最小宽度B=300 mm左右，出料口调节范围为15～103 mm，动板上移时为喂料空行程，下移时为挤碎工作行程，要求空行程急回，K=1.25。同时，要求取一点分析C点和F点的速度、加速度情况，使平面性设计结果可靠[2]。

1.2    方案选择

破碎机动板既要有挤压运动，又要有上下挫动。曲柄摇杆机构中连杆的运动能满足这一要求，故选择曲柄摇杆机构作为破碎机机构，如图2所示，该机构的连杆BC即为破碎机动板。

2    设计原理

通过对设计要求分析，作出以下数学原理性推导过程。

如图3所示，以任意点A为圆心、半径为100 mm画圆，即得出曲柄AC为100 mm，取连杆BC长度为500 mm，依据∠C1AC2=20°，构造2次共线的位置。利用AutoCAD 2016三点画圆的功能，通过C1、C2、A三点画圆，如图所示的圆O1所示，即∠C1O1C2=40°（圆心角为圆周角的2倍），取C1和C2的中点，连接中点和O1，在该线段上找出曲柄DC为200 mm左右的D位置，以D为圆心、半径200 mm左右为半径画圆。分别以C1、C2为圆心、半径分别为20 mm和102.14 mm画圆，找出两圆的公切线，该公切线为定板。

3    对C点和F点进行速度和加速度分析

在机械原理课程中，寻求速度的求解一般有3种方法：解析法、相对运动图解法和实验法。解析法步骤复杂，但结果比较准确，在精密计算中比较适宜使用。实验法对实物的要求比较高，实验条件如果控制不当，就难以得到理想的、准确的结果，而且实验总会避免不了一些误差。相对运动图解法清晰，易观察，但是结果的准确度不高。本文中利用AutoCAD 2016中的几何约束和普通绘图的功能进行相对运动图解法分析，提高了结果的准确度。

3.1    利用相对运动图解法对C点和F点进行速度分析

如图4所示，任取如图所示一点B的位置，命名为BK，同时找出CK的位置，利用AutoCAD 2016绘制速度多变形进行速度分析。

4    校核验证

根据设计要求，如图3所示，动板工作长度满足700 mm左右，最大进料距离为302.14 mm，满足300 mm左右的需求，出料口调节范围为14.2～102.14 mm，满足出料要求。通过对速度和加速度的分析，使运动分析更加可靠，从而更具体地说明了运动情况[3-4]。

5    方案的优点和缺点

5.1    优点

选取曲柄摇杆机构作为破碎机构，不仅能够实现设计要求，更加简易便捷地解决了破碎问题。而且利用AutoCAD-2016的绘图功能和几何约束，实现了对相对运动图解的速度和加速度的分析，是一个较好的新思路。

5.2    缺点

破碎机构运用到不同场合需要考虑不同方面的影响，例如温度、湿度、破碎材料的硬度等，这是此次设计中没有考虑到的内容。

6    参考文献

[1] 郑文纬，吴克坚.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2] 机械设计手册联合编写组.机械设计手册[M].北京：化学工业部出版社，1987.

[3] 马永梅.某型号破碎机中平面连杆机构关键数值分析及控制装置研究[D].上海：上海海洋大学，2013.

[4] 曹龙华，蒋希成.平面连杆机构综合[M].北京：高等教育出版社，1991.