钢筋切断机仿真设计[三维PROE]【11张CAD图纸和说明书】

摘  要：钢筋切断机是一种广泛应用于机械制造、建筑等行业中的重要工具，随着科技的进步和加工要求的不断提高，现有的钢筋切断机己逐渐不能适应用户的新需求，目前钢筋切断机还有待于进一步全面深入的研究。降低成本、增加新功能、提高自动化水平等将成为钢筋切断机今后发展的方向。
 针对钢筋切断机设计和生产的现状，进行了生产加工状况、常见故障及关键问题的
调查，然后使用有限元及虚拟样机技术对钢筋切断机三维模型进行结构静力学分析、动力学分析，进而提出改进方案。
  借助先进的Pro/E, ANSYS和ADAMS软件联合仿真，建立了钢筋切断机模型，并实现了其运动仿真，通过对箱体模烈做有限元分析，提出了改进方案并证明了改进方案的可行。利用LS-DYNA仿真钢筋切断机剪切钢筋的动态过程.

关键词：钢筋切断机 建筑    齿轮 

 type steel cutting machines’designing
 
 
Abstract：The Reinforcing Steel Cutter is an important instrument used widely in the machinery manufactures and construction industries. With technologies being improved and more requires asked, users aren't content with the existing Reinforcing Steel Cutter. It needs further and deeply researching now Its directions will be reducing cost, adding new features and improving the automation level.
 Aim at the design and production status of the Reinforcing Steel Cutter, Study the common faults and key issues. Next, propose improvement scheme by analyzing static structure and dynamics of three-dimensional model of the Reinforcing Steel Cutter with the FEM technology and VP technology.
  Co-simulation by virtue of the advanced softwares Pro/E, ANSYS and ADAMS, establish a model of the steel cutting machine and achieve its motion simulation. Present improvement schemes and prove their feasibility through doing finite element analysis on the case model.
Keywords ：  Reinforcing Steel Cutter  architectural     gear  

目  录
1. 引言.....................................................................................................................................1
  1.1  概述....................................................................................................................................1
  1.2  题目的选取........................................................................................................................1
  1.3  钢筋切断机的原理............................................................................................................1
2. 电机选择............................................................................................................................2
2.1  切断钢筋需用力计算........................................................................................................2
2.2  功率计算............................................................................................................................3
3. 传动结构设计..................................................................................................................5
3.1  基本传动数据计算............................................................................................................5
 3.1.1分配传动比......................................................................................................................5
 3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数 ......................................................................... 5
3.2  带传动设计........................................................................................................................6
 3.2.1带型的确定......................................................................................................................6
 3.2.2带轮基准直径..................................................................................................................6
 3.2.3带速的确定......................................................................................................................6
 3.2.4中心距、带长及包角的确定..........................................................................................6
 3.2.5确定带的根数..................................................................................................................7
 3.2.6张紧力............................................................................................................................. 7
 3.2.7作用在轴上的载荷..........................................................................................................7
 3.2.8带轮结构与尺寸见零件图..............................................................................................7
3.3  齿轮传动设计....................................................................................................................8
 3.3.1第一级齿轮传动设计......................................................................................................8
 3.3.2第二级齿轮传动设计.....................................................................................................12
3.4  轴的校核...........................................................................................................................15
 3.4.1一轴的校核.....................................................................................................................15
 3.4.2三轴的校核.....................................................................................................................19
3.5  平键的校核.......................................................................................................................22
3.6  轴承的校核..........................................................................................................................23
 3.6.1初选轴承型号.................................................................................................................23
 3.6.2寿命计算.........................................................................................................................24
4.模型的建立及其运动仿真...........................................................................................27
  4.1 Pro/E简介........................................................................................................................27
4.1.1基于特征.....................................................................................................................27
4.1.2参数化设计.................................................................................................................27
 4.2基本结构............................................................................................................................27
  4.3钢筋切断机模型的建立....................................................................................................28
  4.3.1箱体模型的建立...........................................................................................................28
4.3.2齿轮及齿轮轴模型的建立............................................................................................28
4.3.3其他零部件模型的建立................................................................................................30
4.4虚拟装配..............................................................................................................................36
 4.4.1模块化的虚拟装配........................................................................................................36
  4.4.2装配过程中出现的常见问题及解决方法...................................................................36
4.5运动仿真..............................................................................................................................37
 4.5.1建立运动机构仿真的一般步骤.......................................................................................38
 4.5.2钢筋切断机运动仿真实现................................................................................................38
 4.5.3保存结果............................................................................................................................40
4.6本章小结................................................................................................................................41
5.   总结................................................................................................................................42
参考文献..................................................................................................................................43
致谢............................................................................................................................................44
1. 引言
1．1  概述
钢筋切断机是一种建筑机械，是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于房建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断。相对而言其本身具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此，近年来逐步被建筑工地和小型轧钢厂等单位广泛采用，在国民经济建设中发挥了重要的作用。
  改革开放三十年，我国的国计民生得到了长足的发展，建筑业和制造业规模都不断地扩大，但在个别方面我们和西方发达国家依然有不小的差距。制造业是国民经济的基础行业，也是高新技术发展的支撑，随着经济全球化的不断推进、机械制造业的飞速发展，新的技术变革悄然兴起。近年来，一些传统的设计、生产方法受到了挑战，传统生产方式仅依靠二维图纸先生产出样品，经反复试验、改进，然后才‘投入批量生产的方法逐渐被现代设计生产模式取代。随着现代科技的发展，计算机辅助设计己经渗透到机械发展的各个行业中，该项技术的介入，也大大加快了机械行业的发展，而且计算机辅助设计已成为该领域的一个研究热点，与计算机辅助制造、计算机辅助工艺设计在行业中共同发挥着很大的作用。
近年来，计算机辅助设计、训一算机辅助制造等技术在很多领域得到了深入的展，但由于钢筋切断机生产厂家规模不大，结构简单，技术含量低等原因，三维建模、虚拟样机技术、有限元分析等先进的计算机辅助技术很少用到钢筋切断机的设计生产过程中。本文充分利用成熟的计算机仿真技术对钢筋切断机的箱体、剪切机构及减速机构计算分析，将使钢筋切断机的质量、寿命得到提高，并降低成本及提高其可靠性。
1．2  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。其主要参数为：
切断钢筋直径(mm)： 60    
钢筋抗拉强度(MPa)： 450
两刀刃的最大开口距(mm)： 65;  最小开口距(mm)：  13
剪切次数(次／分)： 27／58;     总速比：   50.6／l07
曲轴偏心距(mm)： 26;         连杆长度 (mm)：     300
电机功率(kW)／电压(v)／转速(r／min)： 7.5／380／2900
外形尺寸：  1500*660* 915
整机重量(kg) <900
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。毕业设计是对四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。
1．3  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。

2. 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。
2.1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：
查资料可知钢筋的许用剪应力最大值为450MPa。由于本切断机切断的最大刚筋粗度为：d=60mm。
则本机器的最小切断力为：
取切断机的切断力Q=56000N。
2.2 功率计算
刀的速度小于曲轴处的线速度。则切断处的功率P：W
    查表可知在传动过程中，带传动的效率为η= 0.94~0.97； 二级齿轮减速器的效率为η= 0.96~0.99； 滚动轴承的传动效率为η= 0.94~0.98； 连杆传动的效率为η= 0.81~0.88；滑动轴承的效率为
由以上可知总的传动效率为:
η= 0.94×0.96×0.98×0.81=0.72
由此可知所选电机功率最小应为 kw
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Y112M-6，输出功率为7.5kw，输出速度为2900r/min。