卧式钢筋切断机结构设计——毕业论文

毕业设计（论文）题 目卧式钢筋切断机结构设计 系 （院）机电工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级 级 班学生姓名学 号指导教师 职 称 年 月 日滨州学院本科毕业设计（论文）卧式钢筋切断机结构设计摘 要钢筋切断机是钢筋加工制造中不可或缺的设备之一，其主要作用于房屋建筑、桥梁、隧道和大型水利等工程中对钢筋定长的切断。本设计主要针对建筑上的卧式钢筋切断机。卧式钢筋切断机的工作原理：电动机先由一级三角带传动，再经二级齿轮减速以后，带动曲轴旋转，使执行机构作往复式直线运动，从而使固定刀片与活动刀片相交错从而达到切断钢筋的目的。首先通过切断机的整体结构示意图，直观的展现出所设计切断机的具体结构与工作状态。然后对切断机进行整体结构设计，选择材料以及对各个部件的计算选择。根据切断机的工作环境选择电动机，校核齿轮轴的强度刚度，选择合适的传动系统，并设计其主要参数，以及对各个主要传动部件进行受力分析与校核，计算出符合强度要求的构件。同时应用Solid works创建卧式钢筋切断机的三维模型，更加直观地展现其整体结构与特点。利用Solid works中的Simulation插件对关键零件划分网格并进行有限元分析，测出其危险点和危险截面的应变、位移参数，对所选零件进行强度校核。关键词：切断机，卧式，钢筋，曲柄滑块机构iThe Design of Horizontal Reinforcing Steel Cutting MachineAbstractReinforcing steel cutting machine is one of the indispensable equipment in the manufacture and manufacture of steel bars. Its main function lies in the construction of the building and the bridge, as well as the tunnel and the large water conservancy project. The design is as a horizontal steel cutting machine in the building. Horizontal steel cutting machine works: its motor by a V-belt drive and two gears after the slowdown, driving the crankshaft rotation, so that the crankshaft to promote the connecting rod and the slider and the slider in the base of the slide for reciprocating Linear motion, so that the fixed blade and the movable blade staggered to achieve the purpose of cutting the steel.First of all, through the overall structure of the cutting machine diagram, intuitive display of the design of the specific structure of the cutting machine and working conditions. And then the overall structure of the cutting machine design, selection of materials and the calculation of the various components of choice. According to the working environment of the cutting machine, select the motor, check the strength and rigidity of the gear shaft, select the appropriate transmission system, and design the main parameters, as well as the main load-bearing parts of the force analysis and verification to calculate the meet the requirements of the components The At the same time the use of Solid works to draw horizontal steel cutting machine three-dimensional model, more intuitive to show its overall structure and characteristics. And the key parts of the grid for the finite element analysis, measured the dangerous points and dangerous cross-section of the strain, displacement parameters, and reasonable parameters to compare to see if the selected parts are qualified.Keywords: cutting machine, horizontal, steel, crank slider mechanismii目 录第一章 绪论1第二章 整体设计思路方案及电机的选择42.1 整体方案示意图42.2 整体方案确定42.3 电机的选择52.4 切断钢筋需用力计算52.5 功率计算5第三章 传动机构设计73.1 基本传动数据计算73.1.1 分配传动比73.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数73.2 带传动设计83.2.1 带型的确定83.2.2 带轮基准直径83.2.3 带速的确定83.2.4 中心矩、带长及包角的确定83.2.5 确定带的根数93.2.6 张紧力93.2.7 作用在轴上的载荷93.2.8 带轮结构与尺寸零件图103.3 齿轮传动设计103.3.1 第一级齿轮传动设计103.3.2 第二级齿轮传动设计143.4 轴的校核17I3.4.1 一轴的校核173.4.2 三轴的校核223.5 键的校核263.5.1 键的选择263.5.2验算挤压强度273.6 轴承的校核273.6.1 初选轴承型号273.6.2寿命计算27第四章 整体三维建模与有限元分析304.1 整体三维建模304.2 齿轮轴的有限元分析314.2 动刀片有限元分析36结论40参考文献41谢 辞43II第一章 绪论 钢筋切断机是钢筋加工制造中不可或缺的设备之一，其主要作用的地方在于房屋建筑、桥梁、隧道和大型水利等工程中对钢筋定长的切断。卧式钢筋切断机与其它的切断设备相比具有的特点：工作可靠、重量轻、耗能少、高效率。因此，小型轧钢厂和机械加工等近些年来逐渐广泛采用卧式钢筋切断机，其在国民经济建设的很多领域中充当了不可或缺的角色1。 国内外钢筋切断机的对比：切断机因为技术含量较低、易被仿造、利润不高等原因，所以国内切断机的发展近些年来基本维持着现状，发展较慢，相比与国外同行的差距具有以下的几个方面。 1)国内的钢筋切断机偏心轴的偏心距与国外相比普遍较小，而我国切断机的偏心距一般为17mm感觉省料，且其齿轮结构偏小些，但是会给用户带来许多麻烦，在管理和使用上造成不便因为在改变切断机的用途时，不但刀片和刀垫有时都需要更换，而且有时角度还需要转换2。2)国外的切断机的机架结构都是钢板焊接性的，且切断机的零部件加工精度和粗糙度都较好，尤其是热处理的工艺。故国内的切断机在承受载荷、磨损、过疲劳失效等方面的性能都低于国外。3)国内的切断机都是单螺栓固定，且切断机刀片的厚度也相对较薄，例40型和50型刀片，它们的厚度一般都为17mm，还有刀片设计也不是很合理;相比国外切断机的双螺栓固定，刀片设计和刀片厚度等方面的国内切断机远远达不到国外的水平，所以国外切断机的刀片在寿命以及受力等综合性能方面都较为优良3。4)国内的切断机工作效率较低，因为其在相比于国外的切断机在单位时间内切断的次数要低出1520次，最大达到30次。5)国外的钢筋切断机的结构一般采用半开式，切断机的零部件润滑方式一般分为2种，一是油脂润滑，二是手工加稀油润滑。切断机其中的轴承、齿轮、曲轴轴径采用的是第一种，而切断机的冲切刀座和连杆瓦以及转体处采用的是第二种润滑方式4。国内的切断机型结构有3种，分为全开、全闭、半开半闭，润滑方式有2种，一是稀油润滑，二是集中飞溅润滑。6)国内的切断机整机性能、外观质量实在是不尽人意。造成这样结果的原因，一是国内的生产厂家没有形成规模性生产，虽然国内厂家生产历史悠久，但其设备老化，在技术设备上投入较少，自动化水平也普遍较低。二是没有形成相关完整的整套质量保证体系，对外观质量要求较低，生产工艺也是一成不变。而国外厂家肯投入在技术设备上较多资金，且成规模性生产，有完整的质量保证加工体系，尤其是对外观质量的要求更是一丝不苟。所以国外切断机的外观有着科学合理的色泽搭配，整机光洁美观，性能较优。总览建筑用钢筋切断机，我国的总体水平相比于国际还是存在较大差距。主要体现在：产品的技术含量低，规模性生产较少，自动化水平和生产效率低。且众多钢筋产品直线度低，调直速度低，表面划伤严重。导致这种局面产生的主要原因是国内还没有真正形成的建筑用钢筋切断机市场，且切断机市场尚处在由地域以及价格等因素占据主导的过渡阶段，而且还远未进入真正的市场竞争阶段。除此之外，国内的生产企业大多都是处在一种小而全或者小而不全的状态中，在这种情况下生产企业很难投入较多资金形成强大的技术，而且企业之间的抄袭现象较严重，导致生产企业的产品很难拥有自主知识产权，故领军式的企业尚没有出现5。建筑用新级钢筋的出现以及它的推广使用使从事钢筋切断机的生产企业的发展空间得到了显著地提高。所以，众多企业为此投入大量资金，争相研制开发适用于新级钢筋要求的切断机。锤击式切断机构被广泛采用在调直模式和曲线辊式调直钢筋切断机中，但是它多年来一直存在一个老大难问题，那就是连切的问题。长时间以来，众多厂商和用户投入大量的资金和人力，试图解决这个问题，但一直没有完全解决。然而随着“锤击式冲压及切断设备的零连切装置”专利技术的研制与应用，不仅使连切问题得到了完全的解决，而且使其整体性能良好，符合新老客户以及生产企业的要求，得到了他们的一致好评。仅此一项设备改造就为创新开发企业开拓了众多市场。新型对辊式钢筋切断机采用了剪式切断机构，它的使用不但使冷热轧带肋钢筋表面的伤明显的降低，而且让钢筋的调制速度得到了显著的提高，它的直线度3mm/m，长度误差2mm，和国外先进产品相比也毫不逊色。调制模式+对辊式复合式钢筋切断机，它不仅钢筋调直度效果较好，而且较易控制，也充分发挥了对辊式调直机的优势，使调制速度和调直钢筋的范围都得到了显著地提高。在钢筋切断机的控制方式上，众多生产企业都舍弃了传统的电气控制，因为其对维护人员要求较高，且控制精度低，易发生故障。故众多企业纷纷采用先进的PLC控制方式，PLC控制方式的采用，不仅使控制单元得到了简化，且使整机的运行更加可靠、稳定，也降低了对维护人员的要求，让维护更简单方便。而且PLC控制方式的采用，大大提高了我国的建筑用钢筋切断机的整体水平，也大大缩短了我国与国际上先进产品的差距。众多生产企业在面对着庞大的钢筋切断机市场的同时也面临着严峻的挑战。多少年来，因为受多种因素的影响，众多生产企业的钢筋产品14钢筋走向市场都是以盘条的形式。近些年来，有少数生产企业看准了后续加工流程中的诱人前景，且已经开始购入单机。等到这些生产企业完成并实现对以往生产线的优化改进，使从前盘条形式的钢筋产品改变为直条形式走向市场，必定会对钢筋切断机市场和切断机生产企业造成巨大的冲击。所以，广大切断机生产企业应该得重视这个问题。 综上所述，随着我国经济建设的高速发展，建筑行业和建筑机械行业的发展也有了一个宏大的发展空间，且众多生产钢筋切断机的企业也有了一个充分展示自己的舞台。面对着竞争日趋激烈的建筑机械市场，我国广大的切断机生产企业若想尽快的缩短与国外先进企业的差距，找到自己的生存与发展之路，需对企业的经营加强管理，重视产品的质量和产后售后的服务，需坚持不懈的对产品的科技创新加大投入，且要与时俱进，加强与国外先进企业的交流，使我国的产品可以走向市场走向全世界。第二章 整体设计思路方案及电机的选择2.1 整体方案示意图 本次设计的卧式钢筋切断机的整体方案图，如图2-1：1- 电机 2-小带轮 3-大带轮 4-一轴连轴齿轮 5-二轴大齿轮 6-二轴连轴齿轮 7-曲轴大齿轮 8-曲轴 9-连杆 10-活动刀座 11-固定刀座 12-飞轮 13-二轴 14-一轴图2-1整体方案示意图2.2 整体方案确定减速系统选择的是三级减速，它的工作原理是先一级带减速再两级齿轮减速。采用一级带的原因是它具有噪声小、运行平稳、缓冲、吸震、合过再保护等优点。且安装张紧轮。选择两级齿轮减速的原因为：其具有众多优点，尤其是任意两轴间的运动和动力都可以由它在空间中传递，且具有传动效率高，工作可靠等特点8。由电动机输出动力,经减速系统传动,使动力输入到切断机的执行机构。因为切断机的执行机构需要作直线式往复运动，但传动系统作回转式运动，为了让这种转换实现,所以采用的是曲柄滑块机构。在设计中可供选择的执行结构曲柄的主要结构类型有四种：偏心轴式，偏心轮式，圆盘式，曲轴式。通过对切断机工作使用等实际情况的考虑，选择了曲轴式。并且，在曲轴出安装了一处飞轮机构，它的作用为储存惯性能，让切断过程进行通顺。外壳选择全开式，因为全开式外壳有利于散热，且在切断机的机构部位放润滑油时方便；还有全开式外壳价格便宜，制造简单。 卧式钢筋切断机从整体上来说，占地面积较大，相对的高度较小。从它的结构上来说，电动机先由一级三角带传动，再经二级齿轮减速以后，带动曲轴旋转，使执行机构作往复式直线运动，从而使固定刀片与活动刀片相交错从而达到切断钢筋的目的。它具有很好的急回特性和急回速度，且推程速度较平稳。2.3 电机的选择 由钢筋切断机的工作环境选择电动机的类型为：卧式安装，防护式电机，绕线型三相异步电动机9。2.4 切断钢筋需用力计算为了钢筋能够剪断，切断机的剪应力应大于材料的许应剪应力10。即切断钢筋的条件为： （2-1）查资料可知：MPa,取最大值142MPa。因为本切断机切断的最大钢筋粗度为：mm。则本机器的最小切断力为： 取切断机的切断力Q=22000N。2.5 功率计算由2-1图可知，曲轴处的线速度大于刀的速度。则切断处的功率P：W （2-2） 查表知在传动过程中11，带传动效率= 0.940.97； 二级齿轮减速器的效率为= 0.960.99； 滚动轴承的传动效率为= 0.940.98； 连杆传动的效率为= 0.810.88；滑动轴承的效率为由以上可知总的传动效率为: = 0.940.960.980.81=0.72由此可知所选电机功率最小应为 kw综合考虑各方面因素选取电机为：Y系列封闭式三相异步电动机，代号为Y112M-6，输出速度为960 r/min，输出功率为2.2kw。第三章 传动机构设计3.1 基本传动数据计算3.1.1 分配传动比 电动机型号为Y，满载转速为960 r/min。 a) 总传动比 b)分配传动装置的传动比 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，为了让V带传动的外廓尺寸合适，且方便得到圆整地齿数和圆整地传动比12。初步取i0 =2，则减速器的传动比为 c) 分配减速器的各级传动比 查阅有关资料和标准，按展开式布置，取 i11=6.4，则i22=5。（注以下有i1代替i11，i2代替i22）3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数a) 各轴的转速 轴 （3-1） 轴 （3-2） 轴 （3-3）b) 各轴的输入功率 轴 （3-4） 轴 （3-5） 轴 （3-6）c) 各轴的输入转矩 电动机输出转矩 轴 （3-7） 轴 （3-8） 轴 （3-9）3.2 带传动设计3.2.1 带型的确定 由设计可知：V带传动的功率为2.2kw，大小带轮的转速分别为480r/min、960r/min。查表可知 工况系数取 KA=1.5 ，Pc=1.52.2=3.3kw。由以上数值和小带轮的转速并查相应得图表得出选取A型V带。3.2.2 带轮基准直径查阅相关资料选取小带轮基准直径为d1=100mm，故大带轮基准直径为d2=2100=200mm3.2.3 带速的确定 （3-10）3.2.4 中心矩、带长及包角的确定 由式： 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) （3-11）可知： 0.7(100+200)a02(100+200) 得 210a0600 初步确定中心矩为 a0=400 初步计算带的基准长度： 查表选取带的长度为1250mm计算实际中心矩： （3-12）取386mm验算小带轮包角： 3.2.5 确定带的根数 （3-13） 查表知 p1=0.97 p1=0.11 ka=0.965 kl=0.93 则 取Z=43.2.6 张紧力 （3-14）查表 q=0.10kg/m 3.2.7 作用在轴上的载荷 （3-15）3.2.8 带轮结构与尺寸零件图图3-1 带轮的结构与尺寸图3.3 齿轮传动设计3.3.1 第一级齿轮传动设计a) 选材料、确定初步参数1) 选材料 小齿轮：40Cr钢调制13，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2) 初选齿数 初选小齿轮的齿数为20，故大齿轮的齿数为206.4=1283) 齿数比即为传动比 4) 选择尺宽系数d和传动精度等级情况，查阅相关手册和资料并由以前学过的知识选取 d=0.6初估小齿轮直径d1=60mm，则小齿轮的尺宽为b=d d1=0.660=36mm5) 齿轮圆周速度为： 参照手册选精度等级为9级。6) 计算小齿轮转矩T1 （3-16）7) 确定重合度系数Z、Y：由公式可知重合度为则由手册中相应公式可知： （3-17） （3-18）8) 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KA=1.85确定动载系数Kv：查阅手册选取动载系数Kv=1.10确定齿间载荷分布系数KHa、KFa：（3-19）则 （3-20） （3-21）载荷系数KH、KF 的确定，由公式可知 （3-22） （3-23）b) 齿面疲劳强度计算1) 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，且每年工作300天，每天工作时间为8个小时，则： 应力循环次数 N1、N2 寿命系数14 Zn1、Zn2 ，查阅相关手册选取Zn1=1.0、Zn2=1.15 接触疲劳极限取：hlim1=720MPa、hlim2=580MPa 安全系数取：Sh=1.0 许用应力 h1、h2 （3-24） 2) 弹性系数ZE ：选取3) 节点区域系数ZH：选取ZH=2.54) 求所需小齿轮直径d1 与初估大小基本相符。5) 确定中心距，模数等几何参数 中心距a： 圆整中心矩取222mm 模数m：由中心矩a及初选齿数Z1 、Z2得： （3-25）分度圆直径d1,d2 （3-26） 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=600.6=36mm 小齿轮尺宽取 b2=40mmc) 齿根抗弯疲劳强度验算1) 求许用弯曲应力 F 应力循环次数NF1、NF2 寿命系数Yn1、Yn2 ，查阅相关手册选取Yn1=1、Yn2=1 极限应力取：Flim1=290MPa、Flim2=220MPa 尺寸系数Yx：查阅机械设计手册选，取Yx=1.5 安全系数SF：参照有关资料，取SF=1.5 需用应力F1 、F2 ，许用弯曲应力 （3-27） 2) 齿形系数YFa1、YFa2 ，取 YFa1=2.56 YFa2=2.153) 应力修正系数Ysa1、Ysa2 ，取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齿根抗弯疲劳强度 ，齿根弯曲应力 （3-28）3.3.2 第二级齿轮传动设计a) 选材料、确定初步参数1) 选材料 小齿轮：40Cr钢调制15，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2) 初选齿数 取小齿轮的齿数为28，则大齿轮的齿数为285=1403) 齿数比即为传动比 4) 选择尺宽系数d和传动精度等级情况，查阅相关资料并由学过的知识选取 d=2/3初估小齿轮直径d1=84mm，则小齿轮的尺宽为b=d d1=2/384=56mm齿轮圆周速度为： 参照手册选精度等级为9级。5) 计算小齿轮转矩T1166) 确定重合度系数Z、Y：由公式可知重合度为17则由手册中相应公式可知：7) 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KA=1.85确定动载系数Kv：查阅手册选取动载系数Kv=1.0确定齿间载荷分布系数18KHa、KFa：则 载荷系数KH、KF 的确定，由公式可知b) 齿面疲劳强度计算1) 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，每年需工作300天，每天工作时间为8个小时，则： 应力循环次数 N1、N2寿命系数 Zn1、Zn2 ，查阅相关手册选取Zn1=1.33、Zn2=1.48接触疲劳极限19取：hlim1=760MPa、hlim2=760MPa安全系数取：Sh=1许用应力 h1、h2 2) 弹性系数ZE ：选取3) 节点区域系数ZH：选取ZH=2.54) 求所需小齿轮直径d1 与初估大小基本相符。5) 确定中心距，模数等几何参数 中心距a： 圆整中心矩取252mm 模数m：由中心矩a及初选齿数Z1 、Z2得： 分度圆直径d1,d2 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=842/3=56mm 小齿轮尺宽取 b2=60mmc) 齿根抗弯疲劳强度验算1) 求许用弯曲应力 F 应力循环次数NF1、NF2 寿命系数Yn1、Yn2 ，查阅相关手册选取Yn1=1、Yn2=1 极限应力取：Flim1=290MPa、Flim2=230MPa 尺寸系数Yx：查阅机械设计手册选，取Yx=1.5 安全系数SF：参照有关资料，取SF=1.5 需用应力F1 、F2 ，许用弯曲应力 2) 齿形系数YFa1、YFa2 ，取 YFa1=2.56 YFa2=2.153) 应力修正系数Ysa1、Ysa2 ，取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齿根抗弯疲劳强度，得齿根弯曲应力 3.4 轴的校核3.4.1 一轴的校核轴直径的设计式 （3-29）轴的刚度计算20a) 按当量弯矩法校核1) 设计轴系结构，确定轴的结构和受力。2）求作用在轴上的力21如表3-1。表3-1 作用在轴上的力垂直面（Fv）水平面（Fh）轴承1F2=12NF4=891N齿轮 2=N轴承3F1=476NF3=1570N带轮41056N3） 求作用在轴上的弯矩如表3-2。表3-2 作用在轴上的弯矩垂直面（Mv）水平面（Mh）截面N.mm合成弯矩截面合成弯矩4）算出危险截面的弯矩如表3-3。表3-3截面的弯矩截面截面5）确定许用应力 已知轴材料为45钢调质，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。6）校核轴径如表3-4表3-4 验算轴径截面截面结论：根据以上的结算结果，轴的强度是符合要求的。b) 轴的刚度计算 （3-30） （3-31）所以轴的刚度足够。3.4.2 三轴的校核 轴直径的设计式 轴的刚度计算，按当量弯矩法校核。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。1） 轴的受力简图如图3-2图3-2 轴的受力弯矩转矩图2）求作用在轴上的力如表3-5，并作图如图3-2c表3-5 作用在轴上的力垂直面（Fv）水平面（Fh）轴承1F3=1627NF1=8362N齿轮 =2381N轴承2F4=754NF3=12619N曲轴21848N3）计算出弯矩如表3-6，并作图如图3-2d、3-2e表3-6 轴上的弯矩垂直面（Mv）水平面（Mh）截面N.mm合成弯矩截面合成弯矩4）作出转弯矩图如图3-2f5）作出当量弯矩图如图3-2g所示，并确定可能的危险截面、和的弯矩如下表3-7所示表3-7危险截面的弯矩截面截面6）确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa7）校核轴径如表3-8表3-8 校核轴径截面截面结论：根据以上计算结果，轴的强度符合要求。 8) 轴的刚度计算 （3-32）所以轴的刚度足够。3.5 键的校核3.5.1 键的选择 综合考虑各种因素查设计手册得，选取键为A型普通键，且键的主要尺寸即：键宽 b=16mm 键高 h=10mm 键长 L=30mm3.5.2验算挤压强度在工程设计中，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 式中 传递的转矩 ， 轴的直径， 键与轮毂的接触高度mm，一般取 键的工作长度mm， 许用挤压应力) 键的工作长度 挤压面高度 转矩 许用挤压应力，查表， 则 挤压应力 （3-33） 所以 此键是安全的。3.6 轴承的校核3.6.1 初选轴承型号 初选10000K轴承，查相关资料得其性能参数为： C=14617N Co=162850N (脂润滑)3.6.2寿命计算 a) 计算轴承内部轴向力 查表得10000K轴承的内部轴向力 则： （3-34）b) 计算外加轴向载荷 c) 计算轴承的轴向载荷 因为 故 轴承1 轴承2 d) 当量动载荷计算 由式： （3-35） 查表得：的界限值 查表知： 故 故 则： 式中. (轻度冲击的运转) 由于 ，故只对轴承2进行寿命计算。e) 计算轴承寿命 f) 极限转速计算 由式： （3-36） 查得：载荷系数 载荷分布系数 故 由计算结果知，选用的轴承能够满足工作要求。第四章 整体三维建模与有限元分析4.1 整体三维建模根据整机参数尺寸，运用Soildworks对卧式钢筋切断机机进行整机三维建模，如下图4-1所示：1-电机 2-小带轮 3-大带轮 4-曲轴 5-齿轮 6-连轴齿轮 7-连杆 8-活动刀座图4-1 三维样机图整机原理如下：由电动机输出动力,经减速系统传动，使动力输入到切断机的执行机构，使切断机的执行机构作直线式往复运动，从而使固定刀片与活动刀片相交错来达到切断钢筋的结果。4.2 齿轮轴的有限元分析本机通过Soildworks2014并查阅参考文献23，进行整机进行三维实体建模，对关键零部件进行有限元分析，本次设计主要对切断机两个部件进行有限元分析：齿轮轴、动刀片。接着对重要部件施加合理载荷以及约束，接着网格划分，最后有限元分析得出零部件云图，分析完成。利用静力分析对齿轮轴进行静力学分析：（1）通过Soildworks2014进行三维实体建模，如图4-2所示。图4-2 齿轮轴三维建模（2）接着选择新算例，选择静应力分析板块。（3）由前文可知，材料选择为45#钢，齿轮轴材料参数如表4-2所示。属性数值单位材料:45#钢模型类型:线性弹性同向性默认失败准则:最大应力N/ 屈服强度:2.82685e+008张力强度:4.25e+008N/弹性模量:2.05e+011N/泊松比:0.29不适用质量密度:7858kg/抗剪模量:8e+010N/热扩张系数:1.2e-005/Kelvin材料尼阻比率不适用 表4-2 齿轮轴材料参数（4） 负载与夹具。夹具为固定几何体，载荷作用在轴承座处、中间轴部位上，如图4-3所示；再进行网格划分，对齿轮轴整部结构进行网格细化。图4-4所示。图4-3 齿轮轴载荷施加图图4-4网格划分图（5） 最后进行算例分析，得到应力、位移、应变图。如图4-5、4-6、4-7所示。图4-5 齿轮轴应力图图4-6 齿轮轴位移图图4-7 齿轮轴应变图（6）经过分析，三幅位移、应变、应力云图4-5、4-6、4-7可知：1）查看齿轮轴应力图，可知齿轮轴第二节点颜色为绿色，可以得出此处受力最大，约为,小于屈服力2.36902e+008，符合设计要求。2）查看齿轮轴位移图，可知齿轮轴第一节点受力最大，颜色为红色，最大值约为5.528e-002mm（5.528mm），符合要求。3）查看齿轮轴应变图，可知齿轮轴第二节点受力最大，颜色最深，约为2.989e-004（2.989），符合要求。结合以上参数分析得出结论，齿轮轴符合要求。4.2 动刀片有限元分析（1）通过Soildworks2014进行三维实体建模，如图4-8所示。图4-8 动刀片三维建模（2）接着选择新算例，选择静应力分析板块。（3）由前文可知，材料选择为45#钢，齿轮轴材料参数如表4-8所示。属性数值单位材料:45#钢模型类型:线性弹性同向性默认失败准则:最大应力N/ 屈服强度:2.82685e+008张力强度:4.25e+008N/弹性模量:2.05e+011N/泊松比:0.29不适用质量密度:7858kg/抗剪模量:8e+010N/热扩张系数:1.2e-005/Kelvin材料尼阻比率不适用 表4-8 齿轮轴材料参数（4） 负载与夹具。夹具为固定几何体，载荷作用在动刀片面上，如图4-9所示；再进行网格划，对动刀片整部结构进行网格细化。图4-10所示。图4-9 动刀片载荷施加图图4-10 动刀片网格划分图（5） 最后进行算例分析，得到应力图、位移图、应变图。如图4-11、4-12、4-13所示。图4-11 应力图图4-12 位移图图4-13 应变图（6）经过分析，三幅位移、应变、应力云图4-11、4-12、4-13可知：1）查看动刀片应力图，可知动刀片上侧面颜色为红色，可以得出此处受力最大，约为,小于屈服力7.143e+003，符合设计要求。2）查看动刀片位移图，可知动刀片正面受力最大，颜色为红色，最大值约为1.313e-006mm（1.313mm），符合要求。3）查看动刀片应变图，可知动刀片上侧面受力最大，颜色最深，约为2.261e-008（2.261），符合要求。结合以上参数分析得出结论，动刀片符合要求。结论 通过对卧式钢筋切断机的分析设计，对如今市场上的切断机的种类和发展状况进行分析，同时分析了各种不同切断机的特点，对常用的切断机有了简单的了解。根据卧式钢筋切断机的工作环境，确定所设计的切断机的整体结构参数，完成对切断机主要结构的校核分析，确定符合要求的设计方案。对切断机的主要受力结构进行分析校核，计算其强度和刚度条件，分析在受到载荷后各构件的变形以及极限。主要分析了动刀片和齿轮轴的受力极限和危险点，应用Solid works对其进行划分网格，然后有限元分析构件受力后产生的位移，以及应力状态，得到构件的算例信息和安全条件。确定符合要求的传动系统，对于主要的执行结构选择与校核计算；选择简单有效实用的曲柄滑块。通过完成对双柱式机械举升机的设计，主要获得一下几点收获：首先熟悉了常用切断机的应用与发展，知道了各种切断机的工作环境，以及其功能优点与缺陷。在对切断机的减速系统、整体结构、传动方式等了解后，对比各部分的特点，选择符合要求的各部分结构，然后得出卧式钢筋切断机完整的设计方案。根据切断机的工作对象，以及在工作时的受力要求，确定其整体结构的设计。所设计切断机机由减速系统、执行机构、传动系统三部分组成，通过借鉴已有的设计方案，加入自己设计思路，对切断机机的各个部分设计分析。因为切断机机主要是用于切断的机械，所以选择重要的部件，对其在工作情况下进行校核分析。按照其工作时受到一定的载荷后，对于执行机构的主要部件强度、刚度进行验算，以确保切断机在工作时安全有效。 参考文献1 车仁炜等.一种新