毕业设计（论文）卧式钢筋切断机设计

卧式钢筋切断机设计摘要本课题设计建筑上的卧式钢筋切断机的工作原理是采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。根据电机的工作环境选择电动机类型，采用卧式安装，防护式电机，鼠笼式三相异步电动机。选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。一级带传动，它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、合过载保护等优点，并安装张紧轮。两级齿轮减速，齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。动力由电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。由于传动系统作的是回转运动,而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,为了实现这种转换,可以采用曲柄滑块机构,盘行凸轮移动滚子从动件机构,齿轮齿条机构。本课题采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。关键词切断建筑钢筋齿轮曲柄滑块LIETYPESTEELCUTTINGMACHINESDESIGNINGABSTRACTTHISARTICLEINTRODUCESAKINDOFARCHITECTURALLIETYPESTEELCUTTINGMACHINESITSOPERATINGPRINCIPLESAREITUSEELECTRICMOTORSLEVELTRIANGLEBELTTRANSMISSIONANDSECONDARYGEARTRANSMISSIONTOSLOWDOWNTHEN,ITDRIVESTHECRANKROTATE,THECRANKCONNECTEDTOSLIDEBLOCKANDMOVINGBLADESINTHESLIPPERYWAYMAKETHEBACKANDFORTHSTRAIGHTLINESPORT,MAKESTHEMOVINGBLADESANDTHEFIXEDBLADESHEARANDCUTSTEELACCORDINGTOTHEWORKINGENVIRONMENTCHOICETHETYPEOFELECTRICMOTORS,USINGHORIZONTALINSTALLATION,PROTECTIONOFTHEELECTRICAL,SQUIRRELCAGETHREEPHASEASYNCHRONOUSMOTOROPTIONTHREESLOWDOWN,FIRSTLEVELBELTSLOWDOWN,FOLLOWEDBYTHESECONDARYGEARDECELERATIONFIRSTLEVELWITHTHEINTRODUCTIONOFAUTOMATED,BECAUSEITHASABUFFER,ABSORBSHOCKANDOPERATESMOOTHLY,SMALLNOISE,ANDCANPROTECTTHEOVERLOADINGTHENINTRODUCEASECONDARYGEARDECELERATIONSLOWDOWN,BECAUSEGEARTRANSMISSIONCANBEUSEDTOTRANSMITARBITRARYSPACEBETWEENTHETWOAXISMOVEMENTANDMOMENTUM,ANDTHESCOPEOFPOWER,TRANSMISSIONEFFICIENTTRANSMISSIONACCURATELY,LONGUSINGLIFE,SUCHASSAFEANDRELIABLECHARACTERPOWEROUTPUTBYELECTRICMOTORSTHROUGHSLOWDOWNTRANSMISSIONSYSTEMTOIMPORTPOWERTOTHEEXECUTIVEBODYASTHESYSTEMMAKEROTATIONMOVEMENT,THESTEELCUTTINGMACHINENEEDSTHEBACKANDFORTHSTRAIGHTLINESPORT,INORDERTOACHIEVETHISTRANSFORMATION,WECANUSECSLIDERCRANKINSTITUTIONSORGEARANDRACKIDECIDEDTOCONSIDERREALISTICCONDITIONSUSINGSLIDERCRANKASTHEEXECUTINGMACHINERYKEYWORDSCUTTINGARCHITECTURALREINFORCINGSTEELDARGEARSLIDERCRANK目录第1章引言111概述112题目的选取113钢筋切断机的原理1第2章电机选择221切断钢筋需用力计算222功率计算3第3章传动结构设计531基本传动数据计算5311分配传动比5312计算机构各轴的运动及动力参数532带传动设计6321带型的确定6322带轮基准直径6323带速的确定6324中心距、带长及包角的确定6325确定带的根数7326张紧力7327作用在轴上的载荷7328带轮结构与尺寸见零件图733齿轮传动设计8331第一级齿轮传动设计8332第二级齿轮传动设计1234轴的校核15341一轴的校核15342三轴的校核1935平键的校核2236轴承的校核23361初选轴承型号23362寿命计算24第4章总结27参考文献28致谢29第1章引言11概述钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用语房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断。钢筋切断机与其他切断设备相比，具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被机械加工和小型轧钢厂等广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。国内外切断机的对比由于切断机技术含量低、易仿造、利润不高等原因，所以厂家几十年来基本维持现状，发展不快，与国外同行相比具体有以下几方面差距。全球经济建设的快速发展为建筑行业，特别是为建筑机械的发展提供了一个广阔的发展空间，为广大生产企业提供一个展示自己的舞台。面对竞争日益激烈的我国建筑机械市场，加强企业的经营管理，加大科技投入，重视新技术、新产品的研究开发，提高产品质量和产品售后服务水平，积极、主动走向市场，使企业的产品不断地满足用户的需求，尽快缩短与国外先进企业的差距，无疑是我国钢筋切断机生产企业生存与发展的必由之路。12题目的选取本次毕业设计的任务是卧式钢筋切断机的设计。要求切断钢筋的最大直径14MM，切断速度为15次/分。在设计中通过计算和考虑实际情况选则合适的结构及参数，从而达到设计要求，同时尽可能的降低成本，这也是一个综合运用所学专业知识的过程。毕业设计是对三年大学所学知识的一个总结，也是走上工作岗位前的一次模拟训练。13钢筋切断机的工作原理工作原理采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。第2章电机选择传动方案简述选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。首先采用一级带传动，因为它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、和过载保护等优点，并安装张紧轮。然后采用两级齿轮减速，因为齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。动力由电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。由于传动系统作的是回转运动,而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,为了实现这种转换,可以采用曲柄滑块机构,盘行凸轮移动滚子从动件机构,齿轮齿条机构。考虑现实条件，我决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。21切断钢筋需用力计算为了保证钢筋的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力。即切断钢筋的条件为AQ查资料可知钢筋的许用剪应力为1428MPA，取最大值142MPA。由于本切断机切断的最大刚筋粗度为14MAXDMM。则本机器的最小切断力为42AXQ取切断机的切断力Q22000N。22功率计算刀的速度小于曲轴处的线速度。则切断处的功率P8690126015XQW查表可知在传动过程中，带传动的效率为094097；二级齿轮减速器的效率为096099；滚动轴承的传动效率为094098；连杆传动的效率为081088；滑动轴承的效率为908由以上可知总的传动效率为094096098081072由此可知所选电机功率最小应为9417206PKW查手册并根据电机的工作环境和性质选取电机为Y系列封闭式三相异步电动机，代号为Y112M6，输出功率为22KW，输出速度为960R/MIN。第3章传动结构设计31基本传动数据计算311分配传动比电动机型号为Y，满载转速为960R/MIN。1总传动比641590I2分配传动装置的传动比10I上式中I0、I1分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，为使V带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便的获得圆整的齿数。初步取I02，则减速器的传动比为326401I3分配减速器的各级传动比按展开式布置，查阅有关标准，取I1164，则I225。（注以下用I1代替I11，I2代替I22）312计算机构各轴的运动及动力参数各轴的转速轴MIN/R48029601NM轴I/R7512I轴IN/R23IN各轴的输入功率轴KW068294011P轴91722轴33各轴的输入转矩电动机输出转矩MN89216095DT轴N15401I轴M320987654122轴333IT32带传动设计321带型的确定由设计可知V带传动的功率为22KW，小带轮的转速为960R/MIN，大带轮的转速为480R/MIN。查表可知工况系数取KA15，PC152233KW。根据以上数值及小带轮的转速查相应得图表选取A型V带。322带轮基准直径查阅相关手册选取小带轮基准直径为D1100MM，则大带轮基准直径为D22100200MM323带速的确定S/M05160943160NDV324中心矩、带长及包角的确定。由式07D1D2A02D1D2可知07100200A02100200得210A0600初步确定中心矩为A0400根据相关公式初步计算带的基准长度M2517402102422021210）（ADDALD查表选取带的长度为1250MM计算实际中心矩M38625170420DLA取386MM验算小带轮包角1653718012AD325确定带的根数LACKPZ1查表知P1097P1011KA0965KL093则40396509703取Z4326张紧力2015QVKVZPFC查表Q010KG/MN13024519605430327作用在轴上的载荷91052SIN132SIN20FZQ328带轮结构与尺寸见零件图图32带轮的结构与尺寸图33齿轮传动设计331第一级齿轮传动设计1选材料、确定初步参数选材料小齿轮40CR钢调制，平均取齿面硬度为260HBS大齿轮45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS初选齿数取小齿轮的齿数为20，则大齿轮的齿数为2064128齿数比即为传动比462018I选择尺宽系数D和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取D06初估小齿轮直径D160MM，则小齿轮的尺宽为BDD1066036MM齿轮圆周速度为S/M510648106NV参照手册选精度等级为9级。计算小齿轮转矩T1MN1048625959161NPT确定重合度系数Z、Y由公式可知重合度为6951280381则由手册中相应公式可知736954Z207250Y确定载荷系数KH、KF确定使用系数KA查阅手册选取使用系数为KA185确定动载系数KV查阅手册选取动载系数KV110确定齿间载荷分布系数KHA、KFAM/N10/23703601485221DBTFATA则7022ZKHA4569YFA载荷系数KH、KF的确定，由公式可知0315081VA4235093HAFF（2）齿面疲劳强度计算确定许用应力H总工作时间TH，假设该切断机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则H120835HT应力循环次数N1、N2866663110304570046HIIIHVTTTRN7812156UNV寿命系数ZN1、ZN2，查阅相关手册选取ZN110、ZN2115接触疲劳极限取HLIM1720MPA、HLIM2580MPA安全系数取SH10许用应力H1、H2MPA7201962LIM1HNHHSZ3452LI2HNH弹性系数ZE查阅机械设计手册可选取PA190EZ节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH25求所需小齿轮直径D1M34572085194610923211HEDHUTK与初估大小基本相符。确定中心距，模数等几何参数中心距A7520416345圆整中心矩取222MM模数M由中心矩A及初选齿数Z1、Z2得3921Z分度圆直径D1,D2M6031ZM384122ZD确定尺宽取大齿轮尺宽为B1600636MM小齿轮尺宽取B240MM抗弯疲劳强度验算求许用弯曲应力F应力循环次数NF1、NF27262626263110830457046HIIIHFTTTRN77121UNF寿命系数YN1、YN2，查阅相关手册选取YN11、YN21极限应力取FLIM1290MPA、FLIM2220MPA尺寸系数YX查阅机械设计手册选，取YX15安全系数SF参照表913，取SF15需用应力F1、F2由式（920），许用弯曲应力MPA3875129021LIM1SYFXNF292LI2FXF齿形系数YFA1、YFA2由图919，取YFA1256YFA2215应力修正系数YSA1、YSA2由图920，取YSA1162YSA2182校核齿根抗弯疲劳强度由式（917），齿根弯曲应力1411MPA49MPA6920523602FSAFFMBDTK21212MPA6140256849FSAFFY332第二级齿轮传动设计选材料、确定初步参数选材料小齿轮40CR钢调制，平均取齿面硬度为260HBS大齿轮45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS初选齿数取小齿轮的齿数为28，则大齿轮的齿数为285140齿数比即为传动比528140I选择尺宽系数D和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取D2/3初估小齿轮直径D184MM，则小齿轮的尺宽为BDD12/38456MM齿轮圆周速度为S/05M160784160N参照手册选精度等级为9级。计算小齿轮转矩T1MN1052796159NP59T161确定重合度系数Z、Y由公式可知重合度为4102831则由手册中相应公式可知683744Z10520Y确定载荷系数KH、KF确定使用系数KA查阅手册选取使用系数为KA185确定动载系数KV查阅手册选取动载系数KV10确定齿间载荷分布系数KHA、KFAM/N10/619568402121DBTKFATA则36022ZHA478YKFA载荷系数KH、KF的确定，由公式可知2315081VA34732HAFF齿面疲劳强度计算确定许用应力H总工作时间TH，假设该弯曲机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则H120835应力循环次数N1、N2766663110353045706HIIIHVTTTRN67121253UNV寿命系数ZN1、ZN2，查阅相关手册选取ZN1133、ZN2148接触疲劳极限取HLIM1760MPA、HLIM2760MPA安全系数取SH1许用应力H1、H2MPA8103762LIM1HNHHSZ242LI2HNH弹性系数ZE查阅机械设计手册可选取PA190EZ节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取ZH25求所需小齿轮直径D1M078124605953/281323211HEDHZUTK与初估大小基本相符。确定中心距，模数等几何参数中心距A210507圆整中心矩取252MM模数M由中心矩A及初选齿数Z1、Z2得340281Z分度圆直径D1,D231MZM420132MZD确定尺宽取大齿轮尺宽为B1842/356MM小齿轮尺宽取B260MM齿根抗弯疲劳强度验算求许用弯曲应力F应力循环次数NF1、NF2726262626311053045706HIIIHFTTTRN6712153UNF寿命系数YN1、YN2，查阅相关手册选取YN11、YN21极限应力取FLIM1290MPA、FLIM2230MPA尺寸系数YX查阅机械设计手册选，取YX15安全系数SF参照表913，取SF15需用应力F1、F2由式（920），许用弯曲应力MPA3875129021LIM1SYFXNFMPA3075123022LIMSYFXNF齿形系数YFA1、YFA2由图919，取应力修正系数YSA1、YSA2由图920，取YSA1162YSA2182校核齿根抗弯疲劳强度由式（917），齿根弯曲应力1511MPA3MPA6810268402FSAFFMBDTK2122A9762153FSAFY34轴的校核341一轴的校核轴直径的设计式89M1740261NPC20159333T6D按当量弯矩法校核轴的强度设计轴系结构，确定轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。图31轴的受力转矩、弯矩图求作用在轴上的力如表31，作图如图31C表31作用在轴上的力垂直面（FV）水平面（FH）轴承1F212NF4891N齿轮2BVF367N498NFAH轴承3F1476NF31570N带轮40FVBHF1056N求作用在轴上的弯矩如表32，作出弯矩图如图32D、32E表32作用在轴上的弯矩垂直面（MV）水平面（MH）1308NM9FT1VM97101CHFMNMM合成弯矩截面97128M7220534N10498V15NM204367389H合成弯矩截面105M5103482M作出转弯矩图如图32F作出当量弯矩图如图32G，并确定可能的危险截面、如图32A。并算出危险截面的弯矩如表33。表33截面的弯矩截面10543NMTM22E截面6确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得B650MPA。用插入法查表得B01025MPA，B160MPA。5901260校核轴径如表34表34验算轴径截面M6210M3BED截面4831BE结论按当量弯矩法校核，轴的强度足够。轴的刚度计算717141029086523357IPIIPINIPIILTIILTG23I4P1D508I42P36I4P3D1270I4P8693I45PD2I46P5103I47PD682I4P85012164829520834671695270483650739所以轴的刚度足够342三轴的校核轴直径的设计式549M1860NPC20159333T6D按当量弯矩法校核轴的强度设计轴系结构，确定轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。轴的受力简图如图33A图33轴的受力弯矩转矩图1）求作用在轴上的力如表35，并作图如图33C表35作用在轴上的力垂直面（FV）水平面（FH）轴承1F31627NF18362N齿轮BVF2381N867NFAH轴承2F4754NF312619N曲轴0VBH21848N计算出弯矩如表36，并作图如图33D表36轴上的弯矩垂直面（MV）水平面（MH）M314825N9FP1VM1680479351CHFMNMM合成弯矩截面M640N60722189V5317H合成弯矩截面60315467272M作出转弯矩图如图33F作出当量弯矩图如图33G，并确定可能的危险截面、和的弯矩如表7表37危险截面的弯矩截面M1640NTM22E截面3确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得B650MPA。用插入法查表得B01025MPA，B160MPA5901260校核轴径如表38表38校核轴径截面M846910M3BED截面0531BE结论按当量弯矩法校核，轴的强度足够。轴的刚度计算717141029086523357IPIIPINIPIILTIILTG0所以轴的刚度足够35键的校核351平键的强度校核键的选择键的类型应根据键联接的结构使用要求和工作状况来选择。选择时应考虑传递转拒的大小，联接的对中性要求，是否要求轴向固定，联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离长短，以及键在轴上的位置等。键的主要尺寸为其横截面尺寸键宽B键高H与长度L。键的横截面尺寸BH依轴的直径D由标准中选取。键的长度L一般可按轮毂的长度选定，即键长略短于轮毂长度，并应符合标准规定的长度系列。故根据以上所提出的以及该机工作时的要求，故选用A型普通平键。由设计手册查得键宽B16MM键高H10MM键长L30MM验算挤压强度平键联接的失效形式有对普通平键联接而言，其失效形式为键，轴，轮毂三者中较弱的工作表面被压溃。工程设计中，假定压力沿键长和键高均匀分布，可按平均挤压应力进行挤压强度或耐磨性的条件计算，即静联接PPKLDT2式中传递的转矩MND轴的直径K键与轮毂的接触高度MM，一般取2HKL键的接触长度MM圆头平键BLLP许用挤压应力MPA键的工作长度M1425BLL挤压面高度10HK转矩NPT659N091587966许用挤压应力，查表，MPA0P则挤压应力PA60243159626APKLT所以此键是安全的。附键的材料因为压溃和磨损是键联接的主要失效形式，所以键的材料要求有足够的硬度。国家标准规定，键用抗拉强度不低于MPA60的钢制造，如45钢Q275等。36轴承的校核滚动轴承是又专业工厂生产的标准件。滚动轴承的类型、尺寸和公差等级均已制订有国家标准，在机械设计中只需根据工作条件选择合适的轴承类型、尺寸和公差等级等，并进行轴承的组合结构设计。361初选轴承型号试选10000K轴承，查GB2811994，查得10000K轴承的性能参数为C14617NCO162850N190MIN脂润滑362寿命计算计算轴承内部轴向力查表得10000K轴承的内部轴向力2/YFRS65032815COS670COSYN12470481503922RF则9028121YRS计算外加轴向载荷XF计算轴承的轴向载荷因为21S故轴承1N902811SAF轴承221当量动载荷计算由式ARPPYFXFF查表得A的界限值42051TGE90152382RF701248RA查表知EFRA9/1故390COS4011YXEFRA71故390422Y则N90590283124211ARPPFXFF137221ARPPYF式中PF轻度冲击的运转由于21PF，且轴承1、2采用型号、尺寸相同的轴承，谷只对轴承2进行寿命计算。N032P计算轴承寿命H4501