畢業(yè)設(shè)計-立式鋼筋彎曲機的設(shè)計

1引言自上大學以來，設(shè)計就是必不可少的一部分，特別是對于我們這些學機械專業(yè)的學生來說。其目的就在于使學生通過實習設(shè)計獲得基本生產(chǎn)的感性認識，理論聯(lián)系實踐，擴大我們的知識面，鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力，同時也是學生接觸社會，了解產(chǎn)業(yè)情況，了解國情的一個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學校到社會的轉(zhuǎn)變。畢業(yè)設(shè)計則是大學里面最重要的一次設(shè)計，是對大學四年來所學知識的一個總結(jié)，也是我們走上工作崗位之前的最后一次設(shè)計，它能非常及時的鞏固我們大學所學的知識。本次的畢業(yè)設(shè)計題目是立式鋼筋彎曲機的設(shè)計。通過做這次畢業(yè)設(shè)計使學生基本掌握機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和機械傳動設(shè)計的基本方法和步驟，掌握建筑鋼筋彎曲機的工作原理和結(jié)構(gòu)特點及使用方法并了解其現(xiàn)狀。培養(yǎng)學生綜合運用所學過的基本理論知識和專業(yè)知識及專業(yè)技能解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生接觸社會、了解社會和獲取有用信息的能力，使學生的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)進一步得到提高。具體設(shè)計要求為：（1）技術(shù)參數(shù)彎曲鋼筋直徑1?10mm，彎曲次數(shù)22次/分；（2）其他要求原理正確，結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟實用，易于調(diào)整和維護。經(jīng)過設(shè)計之前的實習、調(diào)研，理解并掌握了鋼筋彎曲機的結(jié)構(gòu)原理。鋼筋彎曲主要在一個圓盤上來實現(xiàn)的。工作盤的中心孔中插入心軸，同時工作盤上開有許多孔，以便成型軸的插入。當工作盤轉(zhuǎn)動時，心軸和工作軸都在轉(zhuǎn)動，由于心軸在圓心上，圓盤雖在轉(zhuǎn)動，但其位置卻并未移動。此時，工作軸就可以繞其心軸做圓弧運動。此時，將所要彎曲的鋼筋查如工作軸和心周中就可以將鋼筋彎曲成型了。而圓盤的轉(zhuǎn)動主要由電機來控制，為其提供動力來源。電機經(jīng)過減速裝置帶動其工作圓盤轉(zhuǎn)動。減速裝置一般為三級減速，經(jīng)過一級帶輪和二級齒輪減速，然后通過連桿、齒條等機構(gòu)帶動圓盤轉(zhuǎn)動。在實習中我們看到立式鋼筋彎曲機的結(jié)構(gòu)和其工作情況。立式鋼筋彎曲機上有兩個工作圓盤，它們可以同時工作，這樣兩個工人就可以在同一時間同一臺機器上完成不同角度，或不同粗細程度的鋼筋彎曲工作，從而節(jié)省了個人勞動時間，提高了生產(chǎn)效率。在實習期間，工人師傅還向我們介紹了彎曲機的具體使用方法和其注意事項，同時，也講到了現(xiàn)在國內(nèi)通常使用的彎曲機的不足之處，這對我的設(shè)計有一定的啟發(fā)。1題目的選取隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也發(fā)展迅速，越來越多的建筑材料被需求，鋼筋就是建筑工程中大量使用的一種材料，它在建筑行業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。因此，鋼筋加工是鋼筋混泥土施工中的一個重要組成部分。為了適應建筑工程中的不同的需求，把已切斷的鋼筋彎曲成所需要的尺寸形狀是鋼筋加工中一道很重要的工序。鋼筋彎曲速度快，彎曲精度高，效率高對工程質(zhì)量的提高起著至關(guān)重要的作用。目前，建筑工地上常用的彎曲鋼筋成型的方法主要有兩種：（1）手工彎曲。（2）機械彎曲。兩中相比較，前者設(shè)備簡單，操作容易，但工作效率低，而且是手動彎曲，這樣彎曲精度不高。不適合大批量生產(chǎn)。后者彎曲容易，而且減輕了工人的勞動強度，提高了工作效率，適合于大批量生產(chǎn)?，F(xiàn)在已經(jīng)逐步代替了手工彎曲。這次設(shè)計采用的是機械彎曲形式，而且取雙工位，兩個工人可以在同一時間，同一機器上完成不同的工作，而且互不干涉。這樣提高了工作效率，節(jié)省了個人的勞動時間。2鋼筋彎曲機的工作原理鋼筋彎曲機的具體工作原理為：電動機提供的動力，經(jīng)過帶輪，齒輪減速機構(gòu)傳遞給工作圓盤，帶動其工作盤轉(zhuǎn)動。鋼筋的彎曲就主要在其工作圓盤上來實現(xiàn)的。工作盤的中心孔中插入心軸，同時工作盤上開有許多孔，以便成型軸的插入。當工作盤轉(zhuǎn)動時，心軸和工作軸都在轉(zhuǎn)動，由于心軸在圓心上，圓盤雖在轉(zhuǎn)動，但其位置卻并未移動。此時，工作軸就可以繞其心軸做圓弧運動。此時將鋼筋插入工作圓盤中的心軸和成型軸之間就可以將鋼筋彎曲成型了。當彎曲不同直徑的鋼筋時，只需將工作圓盤上的心軸和成型軸更換即可。例如，當彎曲細鋼筋時，心軸和成型軸都換成粗直徑的軸套即可，但注意軸套的大小要合適。當彎曲粗直徑的鋼筋時，心軸換成細直徑的，成型軸換成稍細直徑的，更換時要考慮鋼筋彎曲的角度和最小鋼筋直徑。3電動機的選擇因為鋼筋彎曲機系一般普通機械。因此選用一般交流異步電動機。它的特點是外型小、重量輕、效率高、使用方便，運行可靠且易于維修檢測。J02型系列電動機系一般用途封閉冷式三相鼠籠型異步電動機，能防止塵，鐵屑或其他雜物浸入電機內(nèi)部，適用于塵土多，水土飛濺的場所。根據(jù)彎曲鋼筋的直徑范圍和彎曲力矩，最后確定選用的電機型號為J02-32-4。1.4傳動方案的選擇在各種建筑工程中，大量使用鋼筋彎曲機。近來國產(chǎn)鋼筋彎曲機的生產(chǎn)使用呈現(xiàn)快速增長的趨勢，其傳動方案主要有兩種，即“帶一兩級齒輪一蝸輪蝸桿傳動”及“帶一三級齒輪傳動”，其中以“帶一兩級齒輪一蝸輪蝸桿傳動”方案的彎曲機的生產(chǎn)、應用較為普遍，市場占有率高。隨著所需加工彎曲的鋼材尺寸逐漸加大，鋼材技術(shù)性能的不斷改良，在使用中發(fā)現(xiàn)有彎不動的情況或者電機發(fā)熱嚴重的現(xiàn)象。從理論上講，可以通過增加驅(qū)動電機的功率來解決此類問題，但這會增加產(chǎn)品的生產(chǎn)及使用成本，因此設(shè)計生產(chǎn)性價比優(yōu)良的鋼筋彎曲機一直是生產(chǎn)廠家努力的目標?，F(xiàn)行的鋼筋彎曲機主要有兩種傳動方案，一種為電機通過一級帶傳動、兩級齒輪傳動、一級蝸輪蝸桿傳動，簡稱蝸輪蝸桿傳動方案，如圖1所示。另一種為電機通過一級帶傳動、三級齒輪傳動，簡稱全齒輪傳動方案，如圖2所示。蝸輪蝸桿傳動彎曲機的市場占有率遠大于全齒輪傳動彎曲機。圖1.1蝸輪蝸桿傳動圖1.2全齒輪傳動兩者相比較：（1）采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機的傳動效率遠低于全齒輪傳動的鋼筋彎曲機，其使用過程中功率損失較大，這是機器對較大鋼筋彎不動或者電機發(fā)熱的主要原因。（2）采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機的傳動精度略高于全齒輪傳動鋼筋彎曲機。對于絕大多數(shù)手動操作的鋼筋彎曲機，其生產(chǎn)廠家設(shè)計生產(chǎn)時或者用戶選擇時應該優(yōu)先考慮采用全齒輪傳動。（3）對于少數(shù)采用全自動或者半自動操作的鋼筋彎曲機，為了提高彎曲機的停歇位置精度，簡化相關(guān)控制裝置，可考慮采用蝸輪蝸桿傳動。綜上所述在本次設(shè)計中，我決定采用全齒輪傳動方案，由于彎曲機的轉(zhuǎn)速為22次/min，因此采用三級減速就可以了，即電機經(jīng)過一級帶傳動和二級齒輪傳動。具體傳動情況見原理圖。5主參數(shù)的確定此次設(shè)計的鋼筋彎曲機采用三級傳動。第一級為皮帶傳動。第二、三級齒輪傳動。電動機經(jīng)過皮帶減速后，為了達到所要求的速度，可以參用標準的減速器。但這樣機器成本就會增加，因此采用自行設(shè)計的齒輪，由于機體較大，因此傳動比不必過多考慮結(jié)構(gòu)上的緊湊。5.1傳動比的分配電機型號為J02-32-4，載轉(zhuǎn)速為1430r/min，功率為3kw。a）總傳動比i=I"'?！?522b）分配傳動裝置的傳動比i="xii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)。初步取i0=4，則減速器的傳動比為i1=土=冬=16.250c）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i1=3.5，則i2=4.64。5.2計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)a）各軸的轉(zhuǎn)速I，II，III軸氣=九==357.5r/min0軸n=氏二篆75=102.14r/minL3.5n102.14軸n=—==22r/mini24.64b）各軸的輸入功率軸p=pxq=3x0.96=2.88kw軸p2=P1xn12=2.88x0.98x0.97=2.74kw軸P3=P2xn23=1.966x0.97x0.98=2.6kwc）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機輸出轉(zhuǎn)矩TOC\o"1-5"\h\z一…p2.88軸匕=9550xp=9550x^^=76.9N-m1p274軸T=9550xp=9550x----=255.5N-m1p2一60I軸T=9550xp=9550x-^-=694.5N-m1計算出的各軸運動參數(shù)如下表1.1表1.1各軸的運動參數(shù)軸名功率P(kw)轉(zhuǎn)矩T(Nm)轉(zhuǎn)速n(r/min)傳動比i電機軸329.814304I軸2.8876.9357.53.5II軸2.74255.5102.14.64III軸2.60694.5222結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算1帶輪的設(shè)計1.1功率的計算考慮到帶在工作時的工作條件不同，帶傳動的功率回有變化，按計算功率Pc設(shè)計：Pc=KAP式中：P——傳動的名義功率，KWKA——工作情況系數(shù)，詳見機械設(shè)計手冊。查表取Ka=0.7Pc=KAP=0.7X3=2.1KW1.2帶的選取在一般機械中，應用最廣的是V帶傳動。由于V帶的楔形增壓原理，結(jié)構(gòu)緊湊，且多已標準化并大批量生產(chǎn)，因此采用V帶傳動。根據(jù)傳動的功率大小決定選用普通V帶A系列，A系列帶的具體參數(shù)如下表2.1表2.1A型帶的具體參數(shù)型號bbphdA13118302.1.3帶輪基準直徑的確定一般來說，皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲應力就越大，為了提高帶的使用壽命，小帶輪的直徑不宜過小，要求大于許用最小帶輪直徑Dm.n即D]Ndmin，查閱相關(guān)手冊選取小帶輪基準直徑為D1=100mm，則大帶輪基準直徑為D2=400mm。

2.1.4帶速的確定^_n?《?n_3.14x100x1430_7^/sV~60x100060x10005S2.1.5中心矩、帶長及包角的確定由式0.7(d]+d2)<a0<2(d]+d2)可知：0.7(100+400)<a0<2(100+400)得350〈a0〈1000中心距過小，將降低帶的壽命，中心距過大會引起帶的震動。則初取a0=500根據(jù)相關(guān)公式初步計算帶的基準長度：L_2a+E(d+d)+以1—d2)2_2x500+匹(100+400)+(400一100)2_1830mmd02124a024x500查表選取帶的長度為1800mm計算實際中心矩:a_a+—d

0取485mm1800-1830

——a_a+—d

0取485mm2驗算小帶輪包角:d—d_―a_180—-2一1x57.3。_144.6。a2.12.1.6確定帶的根數(shù)Z-NiN0k1k2式中令N0式中令N0=1.87N.=3k1=0.7k2=0.943Z__3.6澆4根1.5x0.7x0.8式中N0——單根帶所傳遞的功率N.——電動機功率k1——工作狀況系數(shù)k2——包角影響系數(shù)2.1.7單根普通V帶輪預緊力F_500p(25—1)+mv20vZk查表m=0.102kg/mF_500x^^(^5—1)+0.102x152_56.71N03x150.942.1.8有效圓周力15F=1000擋=1000x2.1=140N

v152齒輪的設(shè)計2.2.1第一級齒輪傳動設(shè)計（1,11軸）a）選材料、確定初步參數(shù)1）選材料小齒輪：40Cr鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為280HBS大齒輪：45鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為280HBS2）初選齒數(shù)取小齒輪的齒數(shù)為18,則大齒輪的齒數(shù)為18X3.5=633）齒數(shù)比即為傳動比i=63=3.5184）選擇尺寬系數(shù)Vd和傳動精度等級情況，參i=63=3.5照相關(guān)手冊查相關(guān)于冊取甲d=0.48初估小齒輪直徑d1=100mm，則小齒輪的尺寬為：b=vdxd1=0.48X100=48mm5）齒輪圓周速度為：v=nxdxn=nx100x357.5=187ni/sTOC\o"1-5"\h\zV=60x〔Oo060x1000.mS參照機械手冊選齒輪精度等級為8級6）計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1T=9.55x106xp=9.55x106x-^=1.925x104N-mm1%357.5確定重合度系數(shù)Z￡、Y￡:由公式可知重合度為(11\￡=1.88-3.2x一+—=1.65"1863)則由手冊中相應公式可知:彳飛寸=W=0.8850.75Y=0.25+=0.7￡1.658）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=1.6確定動載系數(shù)Kv：查閱手冊選取動載系數(shù)Kv=1.17確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa:KHa2x1.6x1.925xKHa2x1.6x1.925x10448x100=12.83N/mm<100N/mm1_1云_0.8772=1.2KFa1_1Y—0.692￡=1.2載荷系數(shù)KH、kf的確定，由公式可知Kh=Ka-K"K-K如=1.6x1.170x1.16x1.2=2.60K=K矛F(xiàn)a=2.6xI'。=2.60fh匕1.20b）齒面疲勞強度計算1）確定許用應力［oh］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，則：、=5x300x8=12000h應力循環(huán)次數(shù)NpN2N、=N、=60rnth/I:1=11h=60x1x715x12000x116.6x0.2+0.76.6x0.5+0.46.6x0.37=6.74x1086.74x1086.5=1.16x107壽命系數(shù)Zn1、Zn2，查閱相關(guān)手冊選取Zn1=1.0、Zn2=1接觸疲勞極限?。篛hlim1=290MPa、Ohlim2=220MPa安全系數(shù)?。篠h=1.0尺寸系數(shù)YX取YX=1許用應力［Oh1］、［。h2］O]=2OmZn1Yx=2x290x1x1=580MPa6.74x1086.5=1.16x107hiSh

2)3)&02。hUmZn2Yx=2X220X1X1=440MPaS^1齒形系數(shù)YFa1YFa2由機械設(shè)計圖9-19取YFa1=2.9丫血=2.24)5)6)彈性系數(shù)Z查閱機械設(shè)計手冊可選取z=190、M瓦EE節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機械設(shè)計手冊可選取Zh=2.5求所需小齒輪直徑d12kTuu+2)3)4)5)6)彈性系數(shù)Z查閱機械設(shè)計手冊可選取z=190、M瓦EE節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機械設(shè)計手冊可選取Zh=2.5求所需小齒輪直徑d12kTuu+1(ZZ,，Z'〔可J2x3.09x4.1x104x(6.5+1)f190x\1x6.5=97.34mmx2.5x0.877、V580/與初估大小基本相符。c）齒根抗彎疲勞強度驗算1）求許用彎曲應力［。F］①應力循環(huán)次數(shù)nf1、nF26.2商J+VT）t1hN=60mt23i=1'1h=60x1x480x12000x砍2x0.2+0.76.2x0.5+0.46.2x0.3)=8.8x107=2.2x107壽命系數(shù)Yn1、Yn2，查閱相關(guān)手冊選取Yn1=1、Yn2=1極限應力?。?。Flim1=290MPa、。Flim2=220MPa尺寸系數(shù)Yx：查閱機械設(shè)計手冊選，取Yx=1.5安全系數(shù)SF:參照表9-13，取Sf=1.5需用應力［。F1］、［。F2］由式（9-20），許用彎曲應力2x290x1x115MPa=387MPa2x2x2201x115MPa29MPa2）齒形系數(shù)YFai、丫「32由圖9-19，取YFa1=2-56YFa2=2-153）應力修正系數(shù)Ysa「Ysa2由圖9-20，取Ysa1=1.62Ysa2=1.824）校核齒根抗彎疲勞強度由式（9-17）,齒根彎曲應力bdmFa1sa1ex2.56x1.62x0.692MPa_2x3.42x4.1x10460x36x3.5=132MPa＜、]°=°Fa2sa2=149x~=1406MP*7]F2F1YF]Y]2.56x1.62F22x2.56x1.62x0.692MPaa）選材料、確定初步參數(shù)1）選材料小齒輪：40Cr鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為280HBS大齒輪：45鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為280HBS2）初選齒數(shù)取小齒輪的齒數(shù)為17,則大齒輪的齒數(shù)為17X4.64=783）齒數(shù)比即為傳動比i=78=4.617八4.6-4.644）驗算傳動比誤差.?x100%=0.8%<5%符合要求4.645）選擇尺寬系數(shù)甲d和傳動精度等級情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)所計算的數(shù)據(jù)選取甲d=0.375初估小齒輪直徑d1=70mm,則小齒輪的尺寬為b=甲d*d1=0.375X70=26.25mm齒輪圓周速度為：卜兀眼x七=脂70x102」4=0.375m/s60x100060x1000參照機械設(shè)計手冊選齒輪精度等級為8級6）計算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1

TOC\o"1-5"\h\zp274T=9.55x106x2=9.55x106x=2.6x10sN-mmini102.47)確定重合度系數(shù)Z￡、Y￡:由公式可知重合度為(11\￡=1.88-3.2x一+―=1.65"1778)則由手冊中相應公式可知:彳=\；了=彳=\；了=4-：.65=0.868166Y=0.25+——=0.702￡￡8）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=1.6確定動載系數(shù)Kv：查閱手冊選取動載系數(shù)Kv=1.7確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa:KF=2x氣xT1=2x1.6x1.83x105=318.7N/mm>100N/mmbbxd170x26.25則Kh=則Kh=1.2Kf=1.2載荷系數(shù)kh、kf的確定，由公式可知=七-K^-K§?K^=1.6x1.7x1.18x1.2=2.65K=KM=2.65x12=2.65FHK1.2b）齒面疲勞強度計算1）確定許用應力［。h]①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，天工作81）確定許用應力［。h]①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，②應力循環(huán)次數(shù)N］、N2

N=N=60rnt23i=1T)6N=N=60rnt23i=1=60x1x110x12000x=1.35x1071.35x107=60x1x110x12000x=1.35x1071.35x1075=2.7x106③壽命系數(shù)Zn1、Zn2，查閱相關(guān)手冊選取Zn1=1.33、Zn2=1.48接觸疲勞極限?。?。成m1=760MPa、。hlim2=760MPa安全系數(shù)?。篠h=1許用應力［。h1］、【°h2］t]=°HlimZn2=760乂133=1010.8MPah1Sh1L]°Z760x1.48°_1=Hlimn2=―.=1124.8MPah2S1h2)3)4)彈性系數(shù)ze查閱機械設(shè)計手冊可選取ze=19^MPa節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機械設(shè)計手冊可選取Zh=2.5求所需小齒輪直徑d1}2kTu+1(ZZZ-3廠?了]-°r2x2.2x105x2.83x(4+1)f190x2.2x0.868)卜x\2/3x4=68.5mm與初估大小基本相符。c）齒根抗彎疲勞強度驗算1）求許用彎曲應力［°F］①應力循環(huán)次數(shù)nf1、nF2fT*t一I+l=60x1x110x12000x(16.2N=60rnt2F11hi=1x0.2+0.76.2x0.5+0.46.2x0.3=1.287x107

=2.7x2)3)4)彈性系數(shù)ze查閱機械設(shè)計手冊可選取ze=19^MPa節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH查閱機械設(shè)計手冊可選取Zh=2.5求所需小齒輪直徑d1}2kTu+1(ZZZ-3廠?了]-°r2x2.2x105x2.83x(4+1)f190x2.2x0.868)卜x\2/3x4=68.5mm與初估大小基本相符。c）齒根抗彎疲勞強度驗算1）求許用彎曲應力［°F］①應力循環(huán)次數(shù)nf1、nF2fT*t一I+l=60x1x110x12000x(16.2N=60rnt2F11hi=1x0.2+0.76.2x0.5+0.46.2x0.3=1.287x1071.52)齒形系數(shù)YFa1、YFa2由圖9-19，取YFa1=2.56YFa2=2」53)應力修正系數(shù)3)應力修正系數(shù)Ysa1、Ysa2由圖9-20，取Ysa1=1.62Ysa2=1.824)校核齒根抗彎疲勞強度由式（9-17），齒根彎曲應力4)b=2￡XYYYF1bdmFa1sa1e2x3.13x2.5x105x2.56x1.62x0.681MPa84x56x4=328MPa<bf11b=bYFa2Ysa2=313x215x182MPa=268MPa<b]

f2f1yY2.46x1.62f22.3軸的設(shè)計計算2.3.1I軸的設(shè)計（1）齒輪受力2T2x76900切向力口——==2441N切向力Ft=d18x3.51徑向力Fr=tanFr=2441xtan20=888N皮帶輪受力重力FaB=205200(2)作軸受力簡圖(1)在水平面幗Fia=102H1426(2)在垂直面嵋G=mg=pvg=380N32490(4)眥彎好(垂直)Mi223721L1699998547(5)咨成彎?圖Mn105148(6)鍬3.85x10000(3)求水平軸承反力FBH1426x94-200x374.5=205N195+94(4)求垂直面軸承反力FBH=1426-205-200=1021NFBVFBV289519x94+380x374.5=661NFbv=519+380-661=238N(5)求水平面彎矩Mih=1021x94=95974N-mmMih=1021x289-1426x195=16999N-mm求垂直面彎矩Mi=238x94=22372N-mmMiiv=-380x85.5=-32490N-mm求合成彎矩Mi=<959742+223722=98547N-mmMii=』169992+324902=105148N?mm(8)求轉(zhuǎn)矩T=38500N?mm求當量彎矩M]=JM[2+(aT)2=^985472+(0.59x38500)2=145889N?mmM廣寸M[2+(a〈)2=《(1.5148)2+(0.59x38500)2=181261N?mm確定許用應力已知軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由表2-1得5b=65QMPa用查入法由表12-3查得[5[5]=102.5MPa0b[5]=6MPa-1ba=1b=6°=0.59MPa50b102.5校核軸的軸徑I截面d=3,0][ei]=28.97mm<35mm-1bII截面d=瑚=31mm<35mmii30.1沽]1b結(jié)論：按當量彎矩法校核，軸的強度足夠。3.2II軸的設(shè)計(1)齒輪受力對于齒輪I切向力=1356N2T_2x18300=1356NFt=d—1801徑向力Fr=tanFr=1356xtan20=494N對齒輪II切向2T=2x18300=5083nFt=d172徑向Fr=tanFr=5083xtan20=1850N(2)作軸受力簡圖(3)在垂直醐史力H8031850|4941553(4)在水平硼彎娜319870115596二B求水平軸承反力(3)292Fb廣-13566216-5083x145二1521NFB^=5083-1356-1521=2206N(4)求垂直面軸承反力292(4)求垂直面軸承反力292F=1850x145-494善*53NBVF=1850-553-494=803NBV292(5)求水平面彎矩M舊=22066145=319870N-mmM舊=1521x76=115596N-mm求垂直面彎矩Mi=803x145=319870N-mmM=553x76=42028N-mmIIV求合成彎矩Mi=^3198702+1164352=340402N-mmMii="1155962+420282=122999N-mm求轉(zhuǎn)矩T=183000N?mm求當量彎矩Mi=Wj2+")2=(985472+(0.59x38500)2=163665N?mmMh=JM[2+(aT)2=J(1.5148)2+(0.59x38500)2=181261N?mm確定許用應力已知軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由表2-1得5b=650MPa用查入法由表12-3查得[5[5]=102.5MPa0b[5]=6MPa-1ba=1b=6°=0.59MPa50b102.5（11）校核軸的軸徑I截面II截面II截面結(jié)論：按當量彎矩法校核，軸的強度足夠。2.3.3III軸的設(shè)計(1)齒輪受力切向力2T-2*竺迎=4823N288徑向力Fr=tanFr=4823xtan20=1755N73.5(2妹在水平面上受力24114823(2)作軸受力簡圖(1)琳(4球在水平面上的穹瓶國求水平軸承反力FFBH4823x287=2411.5N287x2(4)求垂直面軸承反力FBH4823-2411.5=2441.5NFBV1755x287=FBV287x2FBV=1775—877.5=877.5N(5)求水平面彎矩MIH(MIH(6)求垂直面彎矩M=0N?mm=8411.5x287=692100.5N-mmMMIIVM=0N?mm=877.5x287=51842.5N-mm(7)求合成彎矩MiiM=0N?Mii專'692100.52+251842.52=811358N?mm(8)求轉(zhuǎn)矩T=694500N?mm(9)求當量彎矩MI=JM,2+(aT)2=J(0.59x694500)2=409755N?mm?mmMII=JM[2+叫)2=^(811358)2+(0.59x694500)2=1218462NMiii=^M^2+(aT)2=J(0.59x694500)2=409755N?mm(10?mm已知軸的材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由表2-1得5廣650MPa用查入法由表12-3查得[5]=102.5MPa0b

[5]=6MPa-1b(11)校核軸的軸徑I截面II截面diia=1b=6°=0.59MPa%102.5di-1b結(jié)論：按當量彎矩法校核，2.3.4軸的剛度計算(1)I軸的剛度計算57.3￡TLGi=1kIP1IP3IP5IP7M0Hei]=50mm<60mmM蜥=58mm<65mm0.1梧J-1b軸的強度足夠。nd4—=25120032nd4一=83436232nd4—=186189632nd4一=2512003257.3X27165￡?=19.2

i=1pi8.1X104IP2IP4IP6IP8nd4￡TiLiIi=1pi=52088832nd4—=127170032nd46=83436232nd4—=16481232157275995)++_-——+—+———+~-——+~——+V25120052088883436212717001861896834362251200164812)=0.12<0.5中0=19.2(30275340所以軸的剛度足夠(2)11軸的剛度計算57.3￡TL57.3x27165￡T——i_i=—i—卜=19.2Gi=11pi&1X104i=1TL廠pi￡TLii=1piIP1nd4—=25120032IP2nd42-=52088832IP3nd4一=83436232IP4nd4—卜=127170032IP5nd4一=186189632IP6nd4—=83436232IP7nd4=25120032IP8nd4—=16481232157275995)+++++++V25120052088883436212717001861896834362251200164812)=0.12<0.5中0=19.2(30275340所以軸的剛度足夠(3)III軸的剛度計算57.3￡TL虧i=1廠57.3x27165￡￡￡i=1pi8.1X104,=19疚牛I

i=1piIP1IP3IP5IP7nd41=25120032nd4一=83436232nd4一=186189632nd4=25120032IP2IP4IP6IP8nd42=52088832nd4—=127170032nd4一=83436232nd4一=16481232157275995)_++_-—-+—+———+_-—-+_+V25120052088883436212717001861896834362251200164812)=0.042<0.5中0=19.230275340根據(jù)機器性能，軸承主要承受徑向力作用，所以選定軸承時首先要考慮它的徑向載荷。深溝球軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標準件。深溝球軸承的類型、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。2.4軸承的選取2.4.1I軸軸承的計算（1）試選60000K軸承，查GB281-1994，查得10000K軸承的性能參數(shù)為:C=21658NCo=14798Nnmin=9000(脂潤滑)計算軸承內(nèi)部軸向力.查表得60000K軸承的內(nèi)部軸向力F=Fr/(2Y)Y=0.67cosa=0.67xcos15。38'32''=0.65FR1FR2=i.'986892+359202=105023N=11150842+FR1FR2則:R1F=F/(2Y)=1048N

F：=F/(2Y)=R1（3）計算外加軸向載荷Fx=0（4）當量動載荷計算由式F=f(XF+由式F=f(XF+YF)PpRa查表得:FFA'R的界限值e=1.5tga=0.42F90208—V==0.90F105023R2冬=0.77122470F冬=0.77122470查表知/Fr=0.90>e=0.4Y=0.4cosa=0.391

=0.77=0.4Y=0.4cosa=0.391=0.77>e則：F=f(XF+YF)TOC\o"1-5"\h\zP1P1R11A=1.2x(0.4x105023+0.39x90208)=90500NF=f(XF+YF)PP2R22A2=1.2x(0.4x122470+0.39x90208)=101003N式中.fp=1.2（輕度沖擊的運轉(zhuǎn)）由于F<F，且軸承1、2采用型號、尺寸相同的軸承，故只對軸承1P1P2進行壽命計算。=FP2=101003N（5）計算軸承壽命=FP2=101003N（5）計算軸承壽命Lh10106C、()e60〃Fp106,21658、g:x()360x251048=205738h>1000h（6）極限轉(zhuǎn)速計算由式n=ffnlimmasC/=21658/=20

/F=/1048=20Pp=arctgF/F=arctg0=0°查得：載荷系數(shù)f1

=9000.>查得：載荷系數(shù)f1，-min計算結(jié)果表明，選用的60000K型深溝球軸承能滿足要求。2.4.2II軸軸承的計算（1）試選60000K軸承，查GB281-1994，查得10000K軸承的性能參數(shù)為:C=25088NCo=17738Nnm^=8000（脂潤滑）（2）計算軸承內(nèi)部軸向力.查表得60000K軸承的內(nèi)部軸向力F=Fr/(2Y)Y=0.67cosa=0.67xcos15°38'32''=0.65F=、''22062+8032二2348N1,W&E=161酒則:s】FS2F=F,/(2s】FS2=f'」QY)=692N（3）計算外加軸向載荷Fx=0（4）當量動載荷計算由式=fp(XFr+YFJ查表得:的界限值e=1.5tga=0.42查表知F/FA]R1F_ArFR2F查表得:的界限值e=1.5tga=0.42查表知F/FA]R1F_ArFR2F90208八”==0.77F122470R2=0.90>e竺四二0.90105023AF「>'故X2=0.4Y2=0.39則：F=f(XF+YF)PpiRiA=1.2x(0.4x105023+0.39x90208)=90500NF=f(XF+YF)P1P2R22A2=1.2x(0.4x122470+0.39x90208)=101003N式中.f=1.2（輕度沖擊的運轉(zhuǎn)）由于F<F，且軸承1、2采用型號、尺寸相同的軸承，故只對軸承1P1P2進行壽命計算。Fp=Fp=101003N（5）計算軸承壽命Lh10106C、()e60〃Fp106,21658嚴:x()360x25Lh10=142173h>1000h（6）極限轉(zhuǎn)速計算由式n=ffnlimmas12Cfp=21658/=.‘‘1048=10.7=arctgF/F=arctgCfp=21658/=.‘‘1048=10.7查得：載荷系數(shù)f=0.981

n=0.9&來900'=7840rmin>n計算結(jié)果表明，選用的60000K型深溝球軸承能滿足要求。2.4.3III軸軸承的計算（1）根據(jù)機器的性能，軸承主要承受徑向力，所以選用深溝球軸承。試選60000K軸承，查GB281-1994，查得60000K軸承的性能參數(shù)為：C=40180NCo=30870Nn^^^5600(脂潤滑)計算軸承內(nèi)部軸向力.查表得60000K軸承的內(nèi)部軸向力F=Fr/(2Y)Y=0.67cosa=0.67xcos15。38'32''=0.65F=t‘22062+8032=2566N1,七十頑F二詢彖則:F=F,/(2Y)=1048N

fS=FJ(2Y)=692N（3）當量動載荷計算由式F=f(XF+YF)PpRa查表得：FJFr的界限值e查表得：FJFr的界限值e=1.5tga=0.42FAFR2竺四=0.90105023F90208八”

—Ar==0.77F122470R2查表知故FJF=0.90查表知故FJF=0.90>eR1X1=0.4Y=0.4cosa=0.391故X2=0.4Y2=0.39則：TOC\o"1-5"\h\zF=f(XF+YF)

P[p1R11A]=1.2X(0.4X105023+0.39x90208)=90500NF=f(XF+YF)P1P2R22A2=1.2x(0.4x122470+0.39x90208)=101003N式中.fp=1.2（輕度沖擊的運轉(zhuǎn)）由于F<F，且軸承1、2采用型號、尺寸相同的軸承，故只對軸承1弓P2進行壽命計算。Fp=Fp=101003N（4）計算軸承壽命Lh10106Lh10——(——)e60〃Fp1062165810:X()360x251048=142173h>1000h（5）極限轉(zhuǎn)速計算由式n=ffnlimmas12Cf=2糜1048=10.7'P=arctgF/F=arctg0=0°查得：載荷系數(shù)f=0.991載荷分布系數(shù)f=1n=0.9儀x5^rmCin=5544"min計算結(jié)果表明，選用的60000K型深溝球軸承能滿足要求。5鍵的校核2.5.1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①與長度L。鍵的橫截面尺寸bXh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，故選用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=30mm2.5.2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，可按平均擠壓應力進行擠壓強度或耐磨性的條件計算，即：靜聯(lián)接c2Tc8V[5]pkldp式中T傳遞的轉(zhuǎn)矩(N-mm)d軸的直徑(mm)k鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取kwh2l鍵的接觸長度(mm).圓頭平鍵l-L-b[5]許用擠壓應力(MPa))p鍵的工作長度l=L-b-（25一14）mm=11mm擠壓面高度

2=1022=102=5mm轉(zhuǎn)矩T=9.55x106P.-n=9.55x106xL87,.j5=1.19x106N-m許用擠壓應力，查表，[5]p=60MPa則擠壓應力5=2T=2x1.19x106MP=43.62MPa<60MPapakl96x5x11a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。國家標準規(guī)定，鍵用抗拉強度不低于600MPa的鋼制造，如45鋼Q275等。3關(guān)于機器使用的幾點說明1關(guān)于彎曲角度的調(diào)整在第三軸的兩端分別有兩個圓盤，上面分部著三個圓孔，三個圓孔的中心距分別是r1=47.1，r2=70.65,r3=94.2，通過連接銷與不同軸孔相連，可以調(diào)整工作盤的旋轉(zhuǎn)角度，當工作盤上與r1=47.1孔相連時，工作盤可以轉(zhuǎn)的角度為7.xx360。=90。24x5x兀同理當r2=70.65同理當r2=94.270.65x2x360同理當r2=70.65同理當r2=94.270.65x2x360。=135。24x5x兀x360。=180。24x5x兀在連桿上有絲杠，通過調(diào)整絲杠，便可以調(diào)整工作盤的起始位置，從而達到不同角度的彎曲。例如：想彎曲60。的角度，可以使圓柱銷與r1=47.1的圓孔相連，此時，工作盤的形成為90。，調(diào)整絲杠使成型軸恰好輕輕壓住鋼筋，然后倒轉(zhuǎn)，使工作盤轉(zhuǎn)過30。，這樣工作時有30。的空行程。轉(zhuǎn)過30。時恰好壓住鋼筋，然后開始工作，再轉(zhuǎn)60。則鋼筋彎曲60。。同理，可以調(diào)整偏心輪和絲杠，就可以彎曲不同的角度。2使用的注意事項（1）使用前，應對鋼筋彎曲機進行全面檢查，并進行空載試運轉(zhuǎn)。（2）機身應有接地，電源不允許直接接在按鈕上，應另裝開關(guān)箱。（3）不準在運轉(zhuǎn)中更換中心軸、成型軸或擋鐵軸。嚴禁在運轉(zhuǎn)過程中加油或擦抹機床。（4）鋼筋的放置要和擋鐵軸、工作盤旋轉(zhuǎn)方向配合，不要放反。（5）不直的鋼筋，禁止在彎曲機上彎曲，以防發(fā)生事故。（6）彎曲鋼筋時，嚴禁超過本機規(guī)定的鋼筋直徑、根數(shù)及機械轉(zhuǎn)速。（7）嚴禁在彎曲鋼筋的作業(yè)半徑內(nèi)和機身不設(shè)固定銷的一側(cè)站人。彎曲好的半成品應堆放整齊。3鋼筋彎曲機的摩擦、磨損和潤滑機械零件工作時廣泛存在著摩擦，摩擦是不可避免的自然現(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，由于磨損而失效的零件約占失效零件總量的80%左右。據(jù)估計，世界上工業(yè)能源的三分之一是由于克服摩擦而消耗掉的。潤滑則是降低摩擦和減少磨損的最有效最常用的方法。彎曲機中的摩擦包括齒輪嚙合處的摩擦，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.定期潤滑。2.注意選擇材料，按照基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.提高加工精度和表面質(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。潤滑是減少摩擦和磨損的最常用、最有效的方法。它還能帶走摩擦產(chǎn)生的熱量，并有防銹、減振和密封等作用。潤滑的方法主要有浸油潤滑、噴油潤滑、和噴霧潤滑，齒輪的轉(zhuǎn)速不同，所采用的的潤滑方法也有所不同。對于本次設(shè)計的鋼筋彎曲機可采用浸油潤滑。結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，同時也意味著我的大學生涯的結(jié)束，在這即將離別的時刻，我感到對老師和同學們深深的眷戀。本次設(shè)計是整個大學學習的總結(jié)和深化過程。在大學學習中，我們系統(tǒng)的學習了與機械相關(guān)的基礎(chǔ)課和專業(yè)課，并在金工實習和到洛陽第一拖拉機廠的實習中，掌握了一定的生產(chǎn)實踐能力，加深了對以往所學知識的理解。而這次的畢業(yè)設(shè)計，不僅鞏固了我的實踐能力，進一步加深了對所學知識的理解，更重要的是使我對如何進行嚴謹?shù)臋C械設(shè)計有了很大的認識。在進行設(shè)計過程中，我對設(shè)計的認識有了一定的改變，時效同樣的功能，我原以為結(jié)構(gòu)越復雜，越巧妙，越能體現(xiàn)我們的設(shè)計能力，通過成本核算，我發(fā)現(xiàn)成本會提高幾倍，還給加工，維護帶來不便，嚴重降低市場競爭力，而同樣簡單的結(jié)構(gòu)會好得多。在設(shè)計方案的提出方面，我們總是過多的考慮了理論因素，認為理論上實現(xiàn)的就可以了，而忽略了結(jié)構(gòu)工藝性，而使設(shè)計失敗。在以后的設(shè)計中，我一定要吸取設(shè)計的經(jīng)驗教訓，