臥式鋼筋切斷機設(shè)計

1、臥式鋼筋切斷機設(shè)計摘 要：本課題設(shè)計建筑上的臥式鋼筋切斷機的工作原理是：采用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復(fù)直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。根據(jù)電機的工作環(huán)境選擇電動機類型，采用臥式安裝，防護式電機，鼠籠式三相異步電動機。選擇三級減速，先是一級帶減速，再兩級齒輪減速。一級帶傳動，它具有緩沖、吸振、運行平穩(wěn)、噪聲小、合過載保護等優(yōu)點，并安裝張緊輪。兩級齒輪減速，齒輪傳動可用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。動力由電動機輸出,通過減速系統(tǒng)傳

2、動,把動力輸入到執(zhí)行機構(gòu)。由于傳動系統(tǒng)作 的是回轉(zhuǎn)運動,而鋼筋切斷機的執(zhí)行機構(gòu)需要的直線往復(fù)運動,為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機構(gòu),盤行凸輪移動滾子從動件機構(gòu),齒輪齒條機構(gòu)。本課題采用曲柄滑塊機構(gòu)作為本機械的執(zhí)行機構(gòu) 。關(guān)鍵詞：切斷 建筑 鋼筋 齒輪 曲柄滑塊 steel cutting machinesdesigning Abstract： This article introduces a kind of architectural steel cutting machines. Its operating principles are: It use electric m

3、otors level belt transmission and secondary gear transmission to slowdown. Then, it drives the crank rotate, The crank connected to slide block and moving blades in the blades and the fixed blade shear and cut steel. According to the working environment choice the type of electric motors, using hori

4、zontal installation, protection of the electrical, squirrel-cage three-phase asynchronous motor. Option three slowdown,first level belt slowdown, followed by the secondary gear deceleration. First level with the introduction of automated, because it has a buffer, absorb shock and operate smoothly, s

5、mall noise, and can protect the over loading. Then introduce a secondary gear deceleration slowdown, because gear transmission can be used to transmit arbitrary space between the two axis movement and momentum, and the scope of power, transmission efficient transmission accurately, long using life,

6、such as safe and reliable character. Power output by electric motors through slow down transmission system to import power to the executive body. As the system make rotation movement, The steel cutting machine needs ,in order to achieve this transformation, we can use c slider-crank institutions or

7、gear and rack. I decided to consider realistic conditions using slider-crank as the executing machinery.Keywordsslider-crank 目 錄第1章 引言.1 1.1 概述.1 1.2 題目的選取.1 1.3 鋼筋切斷機的原理.1第2章 電機選擇.22.1 切斷鋼筋需用力計算.22.2 功率計算.3第3章 傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計.53.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算.5分配傳動比.5 3.1.2 計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù). 53.2 帶傳動設(shè)計.6帶型的確定.6帶輪基準(zhǔn)直徑.6帶速的確定.6中心距

8、、帶長及包角的確定.6確定帶的根數(shù).7張緊力. 7作用在軸上的載荷.7帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖.73.3 齒輪傳動設(shè)計.8第一級齒輪傳動設(shè)計.8第二級齒輪傳動設(shè)計.123.4 軸的校核.15一軸的校核.15三軸的校核.193.5 平鍵的校核.223.6 軸承的校核.23初選軸承型號.23壽命計算.24第4章 總結(jié).27參考文獻.28致謝.29第1章 引言11 概述鋼筋切斷機是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設(shè)備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點，因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在

9、國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。國內(nèi)外切斷機的對比：由于切斷機技術(shù)含量低、易仿造、利潤不高等原因，所以廠家?guī)资陙砘揪S持現(xiàn)狀，發(fā)展不快，與國外同行相比具體有以下幾方面差距。全球經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展為建筑行業(yè)，特別是為建筑機械的發(fā)展提供了一個廣闊的發(fā)展空間，為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個展示自己的舞臺。面對競爭日益激烈的我國建筑機械市場，加強企業(yè)的經(jīng)營管理，加大科技投入，重視新技術(shù)、新產(chǎn)品的研究開發(fā)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品售后服務(wù)水平，積極、主動走向市場，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足用戶的需求，盡快縮短與國外先進企業(yè)的差距，無疑是我國鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。12 題目的選取本次畢業(yè)設(shè)計的任

10、務(wù)是臥式鋼筋切斷機的設(shè)計。要求切斷鋼筋的最大直徑50mm，切斷速度為26次/分。在設(shè)計中通過計算和考慮實際情況選則合適的結(jié)構(gòu)及參數(shù)，從而達到設(shè)計要求，同時盡可能的降低成本，這也是一個綜合運用所學(xué)專業(yè)知識的過程。畢業(yè)設(shè)計是對三年大學(xué)所學(xué)知識的一個總結(jié)，也是走上工作崗位前的一次模擬訓(xùn)練。13 鋼筋切斷機的工作原理工作原理：采用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復(fù)直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。第2章 電機選擇 傳動方案簡述：選擇三級減速，先是一級帶減速，再兩級齒輪減速。首先采用一級帶傳動，因為它具有緩沖、吸振、運行平

11、穩(wěn)、噪聲小、和過載保護等優(yōu)點，并安裝張緊輪。然后采用兩級齒輪減速，因為齒輪傳動可用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。動力由電動機輸出,通過減速系統(tǒng)傳動,把動力輸入到執(zhí)行機構(gòu)。由于傳動系統(tǒng)作的是回轉(zhuǎn)運動,而鋼筋切斷機的執(zhí)行機構(gòu)需要的直線往復(fù)運動,為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機構(gòu),盤行凸輪移動滾子從動件機構(gòu),齒輪齒條機構(gòu)?？紤]現(xiàn)實條件，我決定采用曲柄滑塊機構(gòu)作為本機械的執(zhí)行機構(gòu)。2.1切斷鋼筋需用力計算為了保證鋼筋的剪斷，剪應(yīng)力應(yīng)超過材料的許應(yīng)剪應(yīng)力。即切斷鋼筋的條件為： 查資料可知鋼筋的許用剪應(yīng)力為：，取最大值142

12、MPa。由于本切斷機切斷的最大剛筋粗度為：。則本機器的最小切斷力為：2.2 功率計算刀的速度小于曲軸處的線速度。則切斷處的功率： 查表可知在傳動過程中，帶傳動的效率為； 二級齒輪減速器的效率為； 滾動軸承的傳動效率為；連桿傳動的效率為 ；滑動軸承的效率為。由以上可知總的傳動效率為:所需電機功率為： 式中：實際電機功率，； 安全系數(shù)； 整機效率； 滑動形成次數(shù)； 形成利用系數(shù)，手動。查手冊并根據(jù)電機的工作環(huán)境和性質(zhì)選取電機為：Y系列封閉式三相異步電動機，代號為Y2-100L-2-3kw，輸出功率為3kw，輸出速度為1450r/min。第3章 傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算3.1.1 分配傳

13、動比電動機型號為Y，滿載轉(zhuǎn)速為1450r/min。(1) 總傳動比 (2) 分配傳動裝置的傳動比 上式中分別為帶傳動與減速器（兩級齒輪減速）的傳動比，為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大，同時使減速器的傳動比圓整以便的獲得圓整的齒數(shù)。初步取，則減速器的傳動比為 (3) 分配減速器的各級傳動比按展開式布置，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取，則。（注以下用代替，代替）3.1.2 計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù) 各軸的轉(zhuǎn)速 軸 軸 軸 各軸的輸入功率 軸 軸 軸 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機輸出轉(zhuǎn)矩 軸 軸 軸 3.2 帶傳動設(shè)計3.2.1 帶型的確定由設(shè)計可知：V帶傳動的功率為3kw，小帶輪的轉(zhuǎn)速為1450r/min，大帶輪的

14、轉(zhuǎn)速為725r/min。查表可知 工況系數(shù)取 =1.5 ，=1.5×3=4.5kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應(yīng)得圖表選取A型V帶。，。3.2.2 帶輪基準(zhǔn)直徑查閱相關(guān)手冊選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為d1=100mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑為=2×100=200mm3.2.3 帶速的確定 3.2.4 中心矩、帶長及包角的確定。由式 可知： 得 初步確定中心矩為 根據(jù)相關(guān)公式初步計算帶的基準(zhǔn)長度： 查表選取帶的長度為1250mm計算實際中心矩： 取386mm驗算小帶輪包角： 3.2.5 確定帶的根數(shù) 查表知 則 取Z=43.2.6 張緊力 查表 =0.10kg/m3.2.7 作用在軸上

15、的載荷 3.2.8 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖圖3-2 帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖3.3 齒輪傳動設(shè)計3.3.1 第一級齒輪傳動設(shè)計(1) 選材料、確定初步參數(shù) 選材料 小齒輪：40Cr鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為260HBS 大齒輪：45鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為260HBS 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為20，則大齒輪的齒數(shù)為20×5.2=104齒數(shù)比即為傳動比 選擇尺寬系數(shù)和傳動精度等級情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識選取 初估小齒輪直徑d1=60mm，則小齒輪的尺寬為 齒輪圓周速度為： 參照手冊選精度等級為9級。計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1確定重合度系數(shù)、：由公式可知重合度為則由手冊中相應(yīng)公式可知：確

16、定載荷系數(shù) 、確定使用系數(shù) ：查閱手冊選取使用系數(shù)為=1.85確定動載系數(shù)：查閱手冊選取動載系數(shù)=1.10確定齒間載荷分布系數(shù)、：則 載荷系數(shù)、 的確定，由公式可知（2）齒面疲勞強度計算確定許用應(yīng)力 總工作時間，假設(shè)該切斷機的壽命為10年，每年工作300天，每天工作8個小時，則： 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 、 壽命系數(shù) 、 ，查閱相關(guān)手冊選取=1.0、=1.15 接觸疲勞極限?。骸踩禂?shù)?。?1.0 許用應(yīng)力 、 彈性系數(shù)查閱機械設(shè)計手冊可選取 節(jié)點區(qū)域系數(shù)查閱機械設(shè)計手冊可選取=2.5 求所需小齒輪直徑 與初估大小基本相符。 中心距： 圓整中心矩取222mm 模數(shù)m：由中心矩及初選齒數(shù) 、得： 取標(biāo)準(zhǔn)

17、模數(shù)分度圓直徑, 確定尺寬：取大齒輪尺寬為 小齒輪尺寬取 抗彎疲勞強度驗算 求許用彎曲應(yīng)力 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、 壽命系數(shù)、，查閱相關(guān)手冊選取=1、=1 極限應(yīng)力?。?、 尺寸系數(shù)：查閱機械設(shè)計手冊選，取=1.5 安全系數(shù)：參照表9-13，取=1.5 需用應(yīng)力 、 由式（9-20），許用彎曲應(yīng)力 齒形系數(shù)、 由圖9-19，取 =2.56 =2.15應(yīng)力修正系數(shù)、 由圖9-20，取 =1.62 =1.82校核齒根抗彎疲勞強度 由式（9-17），齒根彎曲應(yīng)力 3.3.2 第二級齒輪傳動設(shè)計 選材料、確定初步參數(shù) 選材料 小齒輪：40Cr鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為260HBS 大齒輪：45鋼調(diào)制，平均取齒面硬

18、度為260HBS 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為28，則大齒輪的齒數(shù)為28×5=140 齒數(shù)比即為傳動比 選擇尺寬系數(shù)和傳動精度等級情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識選取 =2/3初估小齒輪直徑=84mm，則小齒輪的尺寬為齒輪圓周速度為： 參照手冊選精度等級為9級。 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩 確定重合度系數(shù)、：由公式可知重合度為則由手冊中相應(yīng)公式可知： 確定載荷系數(shù) 、確定使用系數(shù)：查閱手冊選取使用系數(shù)為=1.85確定動載系數(shù)：查閱手冊選取動載系數(shù)=1.0確定齒間載荷分布系數(shù)、：則 載荷系數(shù)、 的確定，由公式可知 齒面疲勞強度計算 確定許用應(yīng)力 總工作時間，假設(shè)該彎曲機的壽命為10年，每年工作

19、300天，每天工作8個小時，則： 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 、 壽命系數(shù) 、 ，查閱相關(guān)手冊選取=1.33、=1.48接觸疲勞極限?。?、安全系數(shù)?。涸S用應(yīng)力 、 彈性系數(shù) 查閱機械設(shè)計手冊可選取節(jié)點區(qū)域系數(shù)查閱機械設(shè)計手冊可選取求所需小齒輪直徑 與初估大小基本相符。確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù) 中心距： 圓整中心矩取252mm 模數(shù)m：由中心矩及初選齒數(shù)、得： 分度圓直徑, 確定尺寬：取大齒輪尺寬為 小齒輪尺寬取 齒根抗彎疲勞強度驗算 求許用彎曲應(yīng)力 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、 壽命系數(shù)、 ，查閱相關(guān)手冊選取、 極限應(yīng)力?。?、 尺寸系數(shù)：查閱機械設(shè)計手冊選，取 安全系數(shù)：參照表9-13，取 需用應(yīng)力、 由式（9-20）

20、，許用彎曲應(yīng)力 齒形系數(shù)、由圖9-19，取 應(yīng)力修正系數(shù)、 由圖9-20，取 校核齒根抗彎疲勞強度 由式（9-17），齒根彎曲應(yīng)力 3.4 軸的校核3.4.1 一軸的校核 軸直徑的設(shè)計式 按當(dāng)量彎矩法校核軸的強度設(shè)計軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。圖3-1 軸的受力轉(zhuǎn)矩、彎矩圖求作用在軸上的力如表3-1，作圖如圖3-1c 表3-1 作用在軸上的力垂直面（）水平面（）軸承1齒輪 2軸承3帶輪4 求作用在軸上的彎矩如表3-2，作出彎矩圖如圖3-2d、3-2e表3-2 作用在軸上的彎矩垂直面（）水平面（）截面好像少負(fù)號合成彎矩截面合成彎矩作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3-2f。

21、作出當(dāng)量彎矩圖如圖3-2g，并確定可能的危險截面、如圖3-2a。并算出危險截面的彎矩如表3-3。表3-3截面的彎矩截面截面確定許用應(yīng)力已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得。用插入法查表得，。校核軸徑如表3-4表3-4 驗算軸徑截面截面結(jié)論：按當(dāng)量彎矩法校核，軸的強度足夠。 軸的剛度計算 所以軸的剛度足夠。3.4.2 三軸的校核 軸直徑的設(shè)計式 按當(dāng)量彎矩法校核軸的強度設(shè)計軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。 軸的受力簡圖如圖3-3a圖3-3 軸的受力彎矩轉(zhuǎn)矩圖1） 求作用在軸上的力如表3-5，并作圖如圖3-3c表3-5 作用在軸上的力垂直面（）水平面（）軸承1齒輪 軸

22、承2曲軸計算出彎矩如表3-6，并作圖如圖3-3d表3-6 軸上的彎矩垂直面（）水平面（）截面合成彎矩截面合成彎矩作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3-3f作出當(dāng)量彎矩圖如圖3-3g，并確定可能的危險截面、和的彎矩如表7表3-7危險截面的彎矩截面 截面 確定許用應(yīng)力已知軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得。用插入法查表得，校核軸徑如表3-8表3-8 校核軸徑截面 截面 結(jié)論：按當(dāng)量彎矩法校核，軸的強度足夠。 軸的剛度計算 所以軸的剛度足夠3.5 鍵的校核3.5.1. 平鍵的強度校核 鍵的選擇 鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)使用要求和工作狀況來選擇。選擇時應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)拒的大小，聯(lián)接的對中性要求，是否要求軸向固定，聯(lián)接于軸上的零件

23、是否需要沿軸滑動及滑動距離長短，以及鍵在軸上的位置等。鍵的主要尺寸為其橫截面尺寸(鍵寬b 鍵高h(yuǎn))與長度L。鍵的橫截面尺寸b×h 依軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長度L一般可按輪轂的長度選定，即鍵長略短于輪轂長度，并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。故根據(jù)以上所提出的以及該機工作時的要求，故選用A型普通平鍵。由設(shè)計手冊查得：鍵寬 鍵高 鍵長 驗算擠壓強度平鍵聯(lián)接的失效形式有：對普通平鍵聯(lián)接而言，其失效形式為鍵，軸，輪轂三者中較弱的工作表面被壓潰。工程設(shè)計中，假定壓力沿鍵長和鍵高均勻分布，可按平均擠壓應(yīng)力進行擠壓強度或耐磨性的條件計算，即：靜聯(lián)接 式中 傳遞的轉(zhuǎn)矩 軸的直徑（mm） 鍵與輪轂的接

24、觸高度(mm)，一般取 鍵的接觸長度(mm)。圓頭平鍵 許用擠壓應(yīng)力 鍵的工作長度 擠壓面高度 轉(zhuǎn)矩 許用擠壓應(yīng)力，查表， 則擠壓應(yīng)力 所以 此鍵是安全的。附：鍵的材料：因為壓潰和磨損是鍵聯(lián)接的主要失效形式，所以鍵的材料要求有足夠的硬度。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍵用抗拉強度不低于的鋼制造，如 45鋼 Q275 等。3.6 軸承的校核 滾動軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。滾動軸承的類型、尺寸和公差等級均已制訂有國家標(biāo)準(zhǔn)，在機械設(shè)計中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型、尺寸和公差等級等，并進行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。3.6.1 初選軸承型號 試選10000K軸承，查GB281-1994，查得10000K軸承的性能

25、參數(shù)為： C=14617N Co=162850N (脂潤滑)3.6.2壽命計算 計算軸承內(nèi)部軸向力. 查表得10000K軸承的內(nèi)部軸向力 則： 應(yīng)該是2吧 計算外加軸向載荷 計算軸承的軸向載荷 因為 故 軸承1 軸承2 應(yīng)該是A2吧 當(dāng)量動載荷計算 由式 查表得： 的界限值 查表知 故 故 則： 式中： (輕度沖擊的運轉(zhuǎn))由于 ，且軸承1、2采用型號、尺寸相同的軸承，谷只對軸承2進行壽命計算。 計算軸承壽命 極限轉(zhuǎn)速計算 由式 查得：載荷系數(shù) 載荷分布系數(shù) 故 計算結(jié)果表明，選用的10000型圓柱孔調(diào)心軸承能滿足要求?？?結(jié)本次設(shè)計的是一種結(jié)構(gòu)比較簡明實用的鋼筋切斷裝置，該裝置的特點是價格低廉，節(jié)省空間，維修方便。該切斷機是采用電動機經(jīng)一級帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿