畢業(yè)論文-臥式鋼筋切斷機設(shè)計

1、全日制普通本科生畢業(yè)論文臥式鋼筋切斷機的設(shè)計the design of Horizontal reinforcing steel cutting machine學生姓名：學 號：年級專業(yè)及班級：2021級機械設(shè)計制造及其自動化指導老師及職稱：副教授2021年5月畢業(yè)論文設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導老師的指導下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要奉獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。同時，本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院

2、、指導教師共同擁有。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承當。 畢業(yè)論文設(shè)計作者簽名： 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言12 整體設(shè)計思路及方案42.1 設(shè)計思路42.2 整體方案確定43 電機選擇53.1 切斷鋼筋需用力計算53.2 功率計算54 傳動機構(gòu)設(shè)計64.1 根本傳動數(shù)據(jù)計算6 4.1.1 分配傳動比6 4.1.2 計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)64.2 帶傳動設(shè)計7 4.2.1 帶型確實定7 4.2.2 帶輪基準直徑7 4.2.3 帶速確實定7 4.2.4 中心矩、帶長及包角確實定7 4.2.5 確定帶的根數(shù)8 4.2.6 張緊力8 4.2.7 作用在軸上的載荷8 4.2.8

3、 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖84.3 齒輪設(shè)計9 4.3.1 第一級齒輪傳動設(shè)計9 4.3.2 第二級齒輪傳動設(shè)計 134.4 軸的校核16 4.4.1 一軸的校核16 4.4.2 三軸的校核204.5 鍵的校核24 4.5.1 鍵的選擇24 4.5.2 驗算擠壓強度254.6 軸承的校核25 4.6.1 初選軸承型號26 4.6.2 壽命的計算265 鋼筋切斷機的摩擦、磨損和潤滑28結(jié)束語28參考文獻29致謝29臥式鋼筋切斷機的設(shè)計作 者：鄺云翔指導老師：向 陽湖南農(nóng)業(yè)大學東方科技學院，長沙 410128摘 要：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

4、利等工程中對鋼筋的定長切斷。本設(shè)計為建筑上的臥式鋼筋切斷機，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直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。關(guān)鍵詞：切斷，建筑，鋼筋，齒輪The Design of Horizontal Reinforcing Steel Cutting MachineAuthor:Kuang YunxiangTutor:Xiang Yang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changs

5、ha 410128，china)Abstract:The steel cutting machine is one of the indispensable equipment for steel processing, it is the main term housing construction, bridges, tunnels, power plants, large-scale water conservancy project on the steel fixed-length cut off. The design for the building on a horizonta

6、l steel bar cutting machine, how it works: using the deceleration of the motor through a V-belt drive and two-gear drive, driven by the crankshaft rotation, crankshaft push rod so that the slider and moving blades in the base slide for reciprocating linear movement, with the wrong cut reinforced the

7、 activities blades and fixed blades.Keywords：Cut, construction, steel, gears1 前言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，在國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用1。國內(nèi)外切斷機的比照：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陙砀揪S持現(xiàn)狀，開展不快，與國外同行相比具體有以下幾方面差距。1)國外切斷機偏心軸

8、的偏心距較大，如日本立式切斷機偏心距24mm，而國內(nèi)一般為17mm看似省料、齒輪結(jié)構(gòu)偏小些，但給用戶帶來麻煩，不易管理因為在由切大料到切小料時，不是換刀墊就是換刀片，有時還需要轉(zhuǎn)換角度2。2)國外切斷機的機架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬，使切斷機在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機器3)國內(nèi)切斷機刀片設(shè)計不合理，單螺栓固定，刀片厚度夠薄，40型和50型刀片厚度均為17mm；而國外都是雙螺栓固定，2527mm厚，因此國外刀片在受力及壽命等綜合性能方面都較國內(nèi)優(yōu)良3。4)國內(nèi)切斷機每分鐘切斷次數(shù)少國內(nèi)一般為2831次，國外要高出1520次，最高高出30次，工

9、作效率較高。5)國外機型一般采用半開式結(jié)構(gòu)，齒輪、軸承用油脂潤滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體處用手工加稀油潤滑4國內(nèi)機型結(jié)構(gòu)有全開、全閉、半開半閉3種，潤滑方式有集中稀油潤滑和飛濺潤滑2種。6)國內(nèi)切斷機外觀質(zhì)量、整機性能不盡人意；國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術(shù)設(shè)備上舍得投入，自動化生產(chǎn)水平較高，形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對外觀質(zhì)量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機光潔美觀。而國內(nèi)一些一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長，但沒有一家形成規(guī)模，加之設(shè)備老化，加工過程拼體力、經(jīng)驗，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗

10、糙、觀感較差?？v觀我國建筑用鋼筋切斷機的總體水平，與國際上先進產(chǎn)品相比還是比擬落后。主要表現(xiàn)在：企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低下。大局部產(chǎn)品調(diào)直速度較低，鋼筋的直線度不高，外表劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于，我國的建筑用鋼筋切斷機市場還沒有真正形成，還處在地域及價格因素占主導位置的過渡階段，尚未進入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散，且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài)，在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強大的技術(shù)投入在這種條件下，企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴重，很難找到擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領(lǐng)軍式的企業(yè)5。建筑用新級鋼筋的推廣使用為鋼筋切斷機的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的

11、開展空間。為此，許多企業(yè)投入大量資金，爭相開發(fā)、研制適合新!級鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋切斷機。在傳統(tǒng)的調(diào)直模式和曲線輥式調(diào)直切斷機中廣泛采用的錘擊式切斷機構(gòu)，長期以來一直存在連切的問題，被行業(yè)稱之為老大難問題。多少年來，許多生產(chǎn)企業(yè)和使用單位為此傷透了腦筋，想盡了各種方法，始終沒有徹底解決。隨著專利技術(shù)“錘擊式?jīng)_壓及切斷設(shè)備的零連切裝置的開發(fā)與應用，不僅徹底解決了錘擊式切斷機構(gòu)的連切問題，而且調(diào)直度好，長度誤差小，受到了新老戶、特別是廣闊鋼筋焊網(wǎng)企業(yè)的熱烈歡送。僅傳統(tǒng)設(shè)備改造一項就為開發(fā)企業(yè)帶來一大片市場。采用剪式切斷機構(gòu)的新型對輥式鋼筋切斷機的使用，不僅明顯地降低了對冷、熱軋帶肋鋼筋外表的

12、傷，也使得鋼筋的調(diào)直速度由過去的m/min， 提高到90-120m/min、150m/min，甚至到達180m/min以上，直線度3mm/m，長度誤差2mm，完全可以和國外產(chǎn)品媲美。復合式對輥+調(diào)直模式鋼筋切斷機，不僅保持了傳統(tǒng)產(chǎn)品調(diào)直模式調(diào)直度好的特點，同時也使對輥式調(diào)直機的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮，調(diào)直速度由過去的30-50m/min 提高到80m/min。調(diào)直鋼筋的范圍也由5-10mm提高到14mm，直線度4，定尺精度10mm。在電氣控制方面，眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)，竟相采用先進的PLC 式電腦控制，不僅使控制單元得到了簡化，整機的運行更加穩(wěn)定、可靠，維護更加簡單，更使我國建筑用鋼

13、筋切斷機的整體水平躍上一個新的臺階，極大地縮短了與國際上先進產(chǎn)品的差距。面對空前廣闊的鋼筋切斷機市場，廣闊生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。多年來，受運輸長度等多種因素影響，大型軋鋼企業(yè)生產(chǎn)的直徑小于14鋼筋都是以盤條形式走向市場。目前已有個別企業(yè)看準后續(xù)加工即鋼筋的調(diào)直與定尺切斷中的可觀利潤，開始購入單機。一旦這些企業(yè)實現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改良，將以往的盤條改為直條走向市場，勢必對現(xiàn)有的鋼筋切斷機市場，特別是對鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠慮，必有近憂，這是一個應該引起廣闊鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問題。綜上所述，我國經(jīng)濟建設(shè)的飛速開展為建筑行業(yè)，特別是為建筑機械的開展提供了一個廣闊

14、的開展空間，為廣闊生產(chǎn)企業(yè)提供一個展示自己的舞臺。面對競爭日益劇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)品售后效勞水平，積極、主動走向市場，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣闊用戶的需求，盡快縮短與國外先進企業(yè)的差距，無疑是我國廣闊鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)生存與開展的必由之路6。2 整體設(shè)計思路及方案2.1 設(shè)計思路本設(shè)計中的臥式鋼筋切斷機，由電動機經(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)7,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。如圖1：電機 2-小帶輪 3-大帶輪 4-一軸連軸齒輪

15、5-二軸大齒輪 6-二軸連軸齒輪 7-曲軸大齒輪 8-曲軸 9-連桿 10-活動刀座 11-固定刀座 12-飛輪 13-二軸 14-一軸圖1整體方案示意圖Fig.1 The overall program diagram2.2 整體方案確定選擇三級減速，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、運行平穩(wěn)、噪聲小、合過載保護等優(yōu)點。并安裝張緊輪。然后采用兩級齒輪減速，因為它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，傳動比準確，使用壽命長，工作平安可靠等特點8。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

16、轉(zhuǎn)運動,而鋼筋切斷機的執(zhí)行機構(gòu)需要的直線往復運動,為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機構(gòu)。曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄的主要結(jié)構(gòu)型式又分為四種：圓盤式，偏心輪式，偏心軸式，曲軸式。通過考慮實際情況，我決定選擇曲軸式。同時，在曲軸處安裝一飛輪，用于儲存慣性能，使切斷過程順利進行。外殼的選擇，我采用全開式，原因有兩個方面。一 有利于散熱，同時方便在關(guān)鍵部位放潤滑油。二 價格廉價，制造簡單。從整體上來說，臥式鋼筋切斷機占地面積較大，但相對的高度較小。從結(jié)構(gòu)上說，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直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋

17、，有較好的急回特性，推程速度平穩(wěn)，急回速度較快。3 電機選擇根據(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，繞線型三相異步電動機9。3.1 切斷鋼筋需用力計算為了保證鋼筋的剪斷，剪應力應超過材料的許應剪應力10。即切斷鋼筋的條件為： 1查資料可知鋼筋的許用剪應力為：MPa,取最大值142MPa。由于本切斷機切斷的最大剛筋粗度為：mm。那么本機器的最小切斷力為： 取切斷機的Q=22000N。3.2 功率計算由圖可知，刀的速度小于曲軸處的線速度。那么切斷處的功率P：W 2 查表可知在傳動過程中11，帶傳動的效率為= 0.940.97； 二級齒輪減速器的效率為= 0.960.99； 滾動

18、軸承的傳動效率為= 0.940.98； 連桿傳動的效率為= 0.810.88；滑動軸承的效率為由以上可知總的傳動效率為: 由此可知所選電機功率最小應為 kw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Y112M-6，輸出功率為2.2kw，輸出速度為960 r/min。4 傳動機構(gòu)設(shè)計4.1 根本傳動數(shù)據(jù)計算4.1.1 分配傳動比電動機型號為Y，滿載轉(zhuǎn)速為960 r/min。a) 總傳動比 b) 分配傳動裝置的傳動比 3上式中i0、i1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更方便的獲得圓整地齒數(shù)12

19、。初步取i0 =2，那么減速器的傳動比為 c) 分配減速器的各級傳動比按展開式布置，查閱有關(guān)標準，取 i11=6.4，那么i22=5。注以下有i1代替i11，i2代替i224.1.2 計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)a) 各軸的轉(zhuǎn)速 軸 4 軸 5 軸 6b) 各軸的輸入功率 軸 7 軸 8 軸 9c) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動機輸出轉(zhuǎn)矩 軸 10 軸 11 軸 124.2 帶傳動設(shè)計4.2.1 帶型確實定由設(shè)計可知：V帶傳動的功率為2.2kw，小帶輪的轉(zhuǎn)速為960r/min，大帶輪的轉(zhuǎn)速為480r/min。查表可知 工況系數(shù)取 KA=1.5 ，Pc2.2=3.3kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應

20、得圖表選取A型V帶。4.2.2 帶輪基準直徑查閱相關(guān)手冊選取小帶輪基準直徑為d1=100mm，那么大帶輪基準直徑為d2=2100=200mm4.2.3 帶速確實定 134.2.4 中心矩、帶長及包角確實定由式： 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 14可知： 0.7(100+200)a02(100+200) 得 210a0600 初步確定中心矩為 a0=400 根據(jù)相關(guān)公式初步計算帶的基準長度： 查表選取帶的長度為1250mm計算實際中心矩： 15取386mm驗算小帶輪包角： 4.2.5 確定帶的根數(shù) 16 查表知 p1=0.97 p1 ka=0.965 kl=0.93 那么 取Z=44

21、.2.6 張緊力 17 4.2.7 作用在軸上的載荷 184.2.8 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖圖2 帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖Fig.2 The structure and size of the pulley Figure4.3 齒輪傳動設(shè)計4.3.1 第一級齒輪傳動設(shè)計a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪：40Cr鋼調(diào)制13，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260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為20，那么大齒輪的齒數(shù)為206.4=1283) 齒數(shù)比即為傳動比 4) 選擇尺寬系數(shù)d和傳動精度等級情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學過的知識選取 d初估小齒輪直

22、徑d1=60mm，那么小齒輪的尺寬為b=d d160=36mm5) 齒輪圓周速度為： 參照手冊選精度等級為9級。6) 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1 19確定重合度系數(shù)Z、Y：由公式可知重合度為那么由手冊中相應公式可知： 20 21確定載荷系數(shù) KH 、KF確定使用系數(shù) KA：查閱手冊選取使用系數(shù)為KA確定動載系數(shù)Kv：查閱手冊選取動載系數(shù)Kv確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa： 22那么 23 24載荷系數(shù)KH、KF 確實定，由公式可知 25 26b) 齒面疲勞強度計算確定許用應力H 總工作時間th，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，那么： 應力循環(huán)次數(shù) N1、N2 壽命系

23、數(shù)14 Zn1、Zn2 ，查閱相關(guān)手冊選取Zn1=1.0、Zn2 接觸疲勞極限?。篽lim1=720MPa、hlim2=580MPa 平安系數(shù)?。篠h 許用應力 h1、h2 27 彈性系數(shù)ZE 查閱機械設(shè)計手冊可選取節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機械設(shè)計手冊可選取ZH求所需小齒輪直徑d1 與初估大小根本相符。確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù) 中心距a： 圓整中心矩取222mm 模數(shù)m：由中心矩a及初選齒數(shù)Z1 、Z2得： 28分度圓直徑d1,d2 29 確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=600.6=36mm 小齒輪尺寬取 b2=40mmc) 齒根抗彎疲勞強度驗算求許用彎曲應力 F 應力循環(huán)次數(shù)NF1、NF2 壽

24、命系數(shù)Yn1、Yn2 ，查閱相關(guān)手冊選取Yn1=1、Yn2=1 極限應力?。篎lim1=290MPa、Flim2=220MPa 尺寸系數(shù)Yx：查閱機械設(shè)計手冊選，取Yx 平安系數(shù)SF：參照表9-13，取SF 需用應力F1 、F2 由式9-20，許用彎曲應力 30 齒形系數(shù)YFa1、YFa2 由圖9-19，取 YFa1=2.56 YFa2應力修正系數(shù)Ysa1、Ysa2 由圖9-20，取 Ysa1=1.62 Ysa2校核齒根抗彎疲勞強度 由式9-17，齒根彎曲應力 314.3.2 第二級齒輪傳動設(shè)計a) 選材料、確定初步參數(shù)選材料 小齒輪：40Cr鋼調(diào)制15，平均取齒面硬度為260HBS 大齒輪：

25、45鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為28，那么大齒輪的齒數(shù)為285=140齒數(shù)比即為傳動比 選擇尺寬系數(shù)d和傳動精度等級情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學過的知識選取 d=2/3初估小齒輪直徑d1=84mm，那么小齒輪的尺寬為b=d d1=2/384=56mm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T116確定重合度系數(shù)Z、Y：由公式可知重合度為17那么由手冊中相應公式可知：確定載荷系數(shù) KH 、KF確定使用系數(shù) KA：查閱手冊選取使用系數(shù)為KA確定動載系數(shù)Kv：查閱手冊選取動載系數(shù)Kv確定齒間載荷分布系數(shù)18KHa、KFa：那么 載荷系數(shù)KH

26、、KF 確實定，由公式可知c) 齒面疲勞強度計算1) 確定許用應力H 總工作時間th，假設(shè)該彎曲機的壽命為10年，每年工作300天，每天工作8個小時，那么： 應力循環(huán)次數(shù) N1、N2壽命系數(shù) Zn1、Zn2 ，查閱相關(guān)手冊選取Zn1=1.33、Zn2接觸疲勞極限19取：hlim1=760MPa、hlim2=760MPa平安系數(shù)?。篠h=1許用應力 h1、h2 彈性系數(shù)ZE 查閱機械設(shè)計手冊可選取節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機械設(shè)計手冊可選取ZH求所需小齒輪直徑d1 與初估大小根本相符。確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù) 中心距a： 圓整中心矩取252mm 模數(shù)m：由中心矩a及初選齒數(shù)Z1 、Z2得： 分度圓直

27、徑d1,d2 確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=842/3=56mm 小齒輪尺寬取 b2=60mmc) 齒根抗彎疲勞強度驗算1) 求許用彎曲應力 F 應力循環(huán)次數(shù)NF1、NF2 壽命系數(shù)Yn1、Yn2 ，查閱相關(guān)手冊選取Yn1=1、Yn2=1 極限應力?。篎lim1=290MPa、Flim2=230MPa 尺寸系數(shù)Yx：查閱機械設(shè)計手冊選，取Yx 平安系數(shù)SF：參照表9-13，取SF 需用應力F1 、F2 由式9-20，許用彎曲應力 齒形系數(shù)YFa1、YFa2 由圖9-19，取 YFa1=2.56 YFa2應力修正系數(shù)Ysa1、Ysa2 由圖9-20，取 Ysa1=1.62 Ysa2校核齒根抗彎

28、疲勞強度 由式9-17，齒根彎曲應力 4.4 軸的校核4.4.1 一軸的校核 軸直徑的設(shè)計式 32軸的剛度計算20a) 按當量彎矩法校核1) 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)矩圖和當量彎矩圖。圖3 軸的受力轉(zhuǎn)矩彎矩圖Fig.3 Axis force-torque moment diagram求作用在軸上的力21如表1，作圖如圖3-c表1 作用在軸上的力Table 1 The role of force in the axis垂直面Fv水平面Fh軸承1F2=12NF4=891N齒輪 2=N軸承3F1=476NF3=1570N帶輪41056N3 求作用在軸上的彎矩如表2，作出

29、彎矩圖如圖3-d、3-e表2 作用在軸上的彎矩Table 2 The role of the shaft of the moment垂直面Mv水平面Mh截面合成彎矩截面合成彎矩4作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3-f5作出當量彎矩圖如圖3-g，并確定可能的危險截面、如圖3-a。并算出危險截面的彎矩如表3。表3截面的彎矩Table 3 Cross-section of the moment截面截面6確定許用應力軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。7校核軸徑如表4表4 驗算軸徑Table 4 Checking shaft diameter截面截面結(jié)論：按當量彎

30、矩法校核，軸的強度足夠。b) 軸的剛度計算 33 34所以軸的剛度足夠4.4.2 三軸的校核 軸直徑的設(shè)計式 軸的剛度計算a) 按當量彎矩法校核設(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)矩圖和當量彎矩圖。 軸的受力簡圖如圖4-a圖4 軸的受力彎矩轉(zhuǎn)矩圖Fig.4 Axis force-moment torque diagram求作用在軸上的力如表5，并作圖如圖4-c表5 作用在軸上的力Table 5 The role of force in the axis垂直面Fv水平面Fh軸承1F3=1627NF1=8362N齒輪 =2381N軸承2F4=754NF3=12619N曲軸2184

31、8N3計算出彎矩如表6，并作圖如圖4-d、e表6 軸上的彎矩Table 6 Axis bending moment垂直面Mv水平面Mh截面合成彎矩截面合成彎矩4作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖4-f5作出當量彎矩圖如圖4-g，并確定可能的危險截面、和的彎矩如表7表7危險截面的彎矩Table 7 The moment of the dangerous section截面截面6確定許用應力軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa7校核軸徑如表8表8 校核軸徑Table 8 Check shaft diameter截面截面結(jié)論：按當量彎矩法校核，軸的強度足夠。 8)

32、軸的剛度計算 35所以軸的剛度足夠4.5 鍵的校核4.5.1 鍵的選擇 鍵的類型應根據(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)與長度L。鍵的橫截面尺寸bh 依軸的直徑d由標準中選取。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，并應符合標準規(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，應選用A型普通平鍵。由設(shè)計手冊查得：鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長 L=30mm平鍵聯(lián)接的失效形式有：對

33、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外表被壓潰。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 鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取 鍵的接觸長度(mm).圓頭平鍵 許用擠壓應力) 鍵的工作長度 擠壓面高度 轉(zhuǎn)矩 許用擠壓應力，查表， 那么 擠壓應力 36 所以 此鍵是平安的。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22。國家標準規(guī)定，鍵用抗拉強度不低于的鋼制造，如 45鋼 Q275 等。4.6 軸承的校核滾動軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標準件。滾動軸承的類型

34、、尺寸和公差等級均已制訂有國家標準，在機械設(shè)計中只需根據(jù)工作條件選擇適宜的軸承類型、尺寸和公差等級等，并進行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。4.6.1 初選軸承型號 試選10000K軸承，查GB/T281-1994，查得10000K軸承的性能參數(shù)為： C=14617N Co=162850N (脂潤滑) a) 計算軸承內(nèi)部軸向力. 查表得10000K軸承的內(nèi)部軸向力 那么： 37b) 計算外加軸向載荷 c) 計算軸承的軸向載荷 因為 故 軸承1 軸承2 d) 當量動載荷計算 由式 38 查表得： 的界限值 查表知 故 故 那么： 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

35、軸承2進行壽命計算。e) 計算軸承壽命 f) 極限轉(zhuǎn)速計算 由式 39 查得：載荷系數(shù) 載荷分布系數(shù) 故 計算結(jié)果說明，選用的10000K型調(diào)心球軸承能滿足要求。5 鋼筋切斷機的摩擦、磨損和潤滑摩擦是不可防止的自然現(xiàn)象，摩擦得結(jié)果造成機器的能量損耗、效率降低、溫度升高、出現(xiàn)噪聲、性能下降的問題。摩擦必然會造成磨損，在實際應用中有許多零件都 因磨損過渡而報廢。潤滑那么是改善摩擦、減緩磨損的有效方法。切斷機中的摩擦主要是軸承的摩擦，而磨損包括滑動摩擦和滾動摩擦。軸承就是滾動摩擦，其摩擦力較小損耗也較小。摩擦得結(jié)果勢必會造成磨損，而影響磨損的因素也有很多，主要有載荷大小、材料匹配、潤滑狀況、工作溫度

36、等。為減少磨損需要從這些方面入手，采取各種有效方法，減少磨損。減少磨損的主要方法有：1.潤滑。2.注意選擇材料，按照根本磨損形式正確選擇材料是提高機械和零件耐磨性的關(guān)鍵之一。3.提高加工精度和外表質(zhì)量也可以減少磨損。4.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，正確合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是減少磨損和提高耐磨性的有效途徑。5.正確使用和維護。 結(jié)束語設(shè)計終于接近了尾聲，通過這次設(shè)計，我對所學知識進行了一次回憶，學習和設(shè)計能力都有了一定的提高，同時，在設(shè)計中碰到了種種問題，也讓我有了深層次的回憶，使我對以前所學的知識有了一個更深的感悟，同時也對自己的缺乏有了新的認識。本次設(shè)計的是一種結(jié)構(gòu)比擬簡明實用的鋼筋切斷裝置，該裝置的特點是價

37、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),曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。并用型鋼焊接了鋼架，使其結(jié)構(gòu)盡可能的簡單。在設(shè)計中，我盡可能的采用通用部件，從而使設(shè)計周期縮短，本錢降低。設(shè)計過程中，我主要考慮了機器的性能以及經(jīng)濟性，在保證其完成工作要求的前提下，盡可能的提高其性價比。這是我第一次搞這樣的綜合性的設(shè)計，所以設(shè)計中難免會出現(xiàn)一些漏洞或缺乏之處，如一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計，標準件的選用或一些經(jīng)濟性上的構(gòu)思可能有欠妥當，造成一些不必要的浪費，由于經(jīng)驗的缺乏，對實際工作過程的控制不夠，機構(gòu)僅僅限于設(shè)計階段，未考慮實際工作時會出現(xiàn)的各種問題，從而本設(shè)計還有很大的改善空間，加上其它方面的原因，使得本次設(shè)計還有很大的改善空間。另外，本設(shè)計機構(gòu)的市場價值還沒有通過實際的考驗。參考文獻1 車仁煒等.一種新型鋼筋切斷機的設(shè)計研究J.機械傳動，2004，54：48-