卧式钢筋切断机设计——毕业设计.pdf

卧式钢筋切断机设计 摘要 此次课题设计主要是建筑上广泛使用的卧式钢筋切断机， 它主要的工作原理是： 应用 电动机经一级三角带传动， 二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块以及 动刀片在切断机机座的滑道中作往复直线运动,因此使活动刀片和固定刀片相错而切断钢 筋。 与此同时应根据电机的工作环境选择电动机类型，采用卧式安装方式，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，再采用两级齿轮减速。一级带 传动具有缓冲、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 减速的主要优点是齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的动力和运动， 并且具有功率范围 大，传动比准确，传动效率高，使用寿命长，工作安全可靠等一系列特点。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：建筑 切断齿轮 钢筋 曲柄滑 卧式钢筋切断机设计 Abstract The article introduces a kind of architectural lie type steel cutting machines. Its operating principles are: It use electric motors level triangle belt transmission and secondary gear transmission to slowdown. Then, it drives the crank rotate, The crank connected to slide block and moving blades in the slippery way make the back and forth straight line sport, makes the moving blades and the fixed blade shear and cut steel. According to the working environment choice the type of electric motors, using horizontalinstallation,protectionoftheelectrical,squirrel-cagethree-phase asynchronous motor. Option three slowdown, first level belt slowdown, followed by the secondary gear deceleration. First level with the introduction of automated, because it has a buffer, absorb shock and operate smoothly, small noise, and can protect the over loading. Then introduce a secondary gear deceleration slowdown, because gear transmission can be used to transmit arbitrary space between the two axis movement and momentum, and the scope of power, transmission efficient transmission accurately, long using life, such as safe and reliable character. Power output by electric motors through slow down transmission system to import power to the executive body. As the system make rotation movement, The steel cutting machine needs the back and forth straight line sport ,in order to achieve this transformation, we can use c slider-crankinstitutions or gear and rack. I decided to consider realistic conditions using slider-crank as the executing machinery. Key words：cuttingarchitecturalreinforcing steel dargearslider-crank 卧式钢筋切断机设计 目目录录 中文摘要.1 英文摘要.2 引言引言3 1.1概述1 1.2题目的选取1 1.3钢筋切断机的原理1 第第 2 2 章章电机选择2 2.1切断钢筋需用力计算2 2.2功率计算3 第第 3 3 章章传动结构设计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 第一级齿轮传动设计8 3.3.第二级齿轮传动设计.12 3.4 轴的校核15 3.4.一轴的校核.15 3.4.三轴的校核.19 3.5 平键的校核.22 3.6轴承的校核 .23 3.6.初选轴承型号.23 3.6.寿命计算.24 第 4 章总结27 参考文献.28 致谢29 卧式钢筋切断机设计 卧式钢筋切断机设计 1 引言 11概述 钢筋切断机是钢筋在加工的过程中必不可少的设备，它主要用于房屋建筑、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，主要 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选题 本次毕业设计的任务是卧式钢筋切断机的设计。 要求所要切断钢筋的最大直径 15mm， 切断速度为 16 次/分。 在本次毕业论文设计中通过计算和考虑实际情况来选择合适的结构及参数， 从而达到 设计要求，同时尽可能的降低设计成本，从而达到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和综合运用， 也是走上工作岗位前的一次模拟训 练。 13卧式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,二级齿轮传动减速,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。 卧式钢筋切断机设计 2 而按照钢筋切断机的剪切方式有大致可以分为二种形式：旋转式剪切，下移式剪切， 现在对它们的工作原理进行分别介绍。 卧式钢筋切断机设计 3 如图采用的是旋转式钢筋切断机剪切的工作原理,通常的情况下,该切断机的系统结构是 由牵引轮.定长开关.电磁铁.剪切装置.和承料架组成。 在钢筋通过俩切断齿轮中间的缝隙 时进入承料架并触动定长开关时，这样电磁铁就带动离合器飞轮轴与主动齿轮轴相连接， 主动齿轮旋转一周，切断齿轮将旋转三分之一周，与此同时切断钢筋。 不足之处：此类钢筋切断机采用的是牙嵌离合器进行联接，受工作原理的限制，速度不能 过大。 所以就导致钢筋前进的速度不能太大。 又由于切断齿轮转动惯量比较大容易造成连 切得现象。 下切实剪切系统的形式比较多， 按照刀具的驱动形式答题可以分为： 摆动式， 锤击式， 液压式。目前国内使用的均为锤击式。其工作原理为电机转动带动曲轴转动,进而捶头在 曲轴的作用下将做不停的高速上下运动.当钢筋前进到预算的长度时,钢筋触动到与倒台 相连定齿板,其将前移.当刀台移到锤头时,锤头将击打刀架,所以切刀将钢筋切断。 切断的 钢筋将落入承料架内。 卧式钢筋切断机设计 4 该钢筋切断机的剪切机构和定尺装置直接联系且无中间环节.所以此切割的精度就比 较高， 又该装置无离合器因此钢筋的前进的速度较高。 但在使用的过程中如果调整的不合 适，将造成钢筋的连切现象。 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 卧式钢筋切断机设计 5 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 为了保证钢筋能够被完全剪断，需要加剪切应力应超过材料本身的许应剪应力 。 即切断钢筋的条件为： A Q 查资料可知钢筋的许用剪应力为：143.5 MPa，取最大值 144MPa。又由于本切断机 切断的最大刚筋粗度为：14 max dmm。 那么该机器的最小切断力为： 4 2 max d Q 取切断机的切断力 Q=21900N。 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 ： 8 .690001. 020 60 215 X QP W 查表可知在传动过程中，带传动的效率为= 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99. 098. 0 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94. 1 72. 0 269. 0 Pkw 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 2.2kw，输出速度为 960 r/min。 卧式钢筋切断机设计 6 第第 3 3 章章传动结构设计传动结构设计 3.1 基本传动数据计算 3.1.1 减速器的分配传动比 电动机型号为 Y，满载转速为 960 r/min。 (1) 总传动比64 15 960 i (2) 分配传动装置的传动比 10 iii 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 i0=2，则减速 器的传动比为 32 2 64 0 1 i i i (3) 分配减速器的各级传动比 按展开式布置，查阅有关标准，取 i11=6.4，则 i22=5。 （注以下用 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 各轴的转速 轴min/ r480 2 960 0 1 n n n m 轴min/ r75 4 . 6 480 1 1 2 i n n 轴min/ r15 5 75 2 2 3 i n n 各轴的输入功率 轴kw068. 294. 02.2 011 pp 轴kw966. 198. 097. 0068. 2 1212 pp 轴kw869. 198. 097. 0966. 1 2323 pp 卧式钢筋切断机设计 7 各轴的输入转矩 电动机输出转矩 mN89.21 960 2 . 2 9550 d T 轴 mN15.4194 . 0 289.21 0101 iTT d 轴mN35.25098. 097. 04 . 615.41 12112 iTT 轴mN91.118998. 097. 0535.250 23223 iTT 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，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 KA=1.5 ，Pc=1.52.2=3.3kw。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。 3.2.2 带轮基准直径 查阅相关手册选取小带轮基准直径为 d1=100mm，则大带轮基准直径为 d2=2 100=200mm 3.2.3 带速的确定 s/m0 . 5 100060 96010014. 3 100060 1 nd v 3.2.4 中心矩、带长及包角的确定。 由式 0.7(d1+d2)a02(d1+d2)可知： 0.7(100+200)a02(100+200) 得210a0600 初步确定中心矩为 a0=400 根据相关公式初步计算带的基准长度： 卧式钢筋切断机设计 8 mm25.1277 4004 )100200( )200100( 2 4002 4 )( 2 2 2 0 2 21 210 ）（ a dd ddaLd 查表选取带的长度为 1250mm 计算实际中心矩： mm386 2 25.12771250 400 2 0 dd LL aa取 386mm 验算小带轮包角： 2 .1653 .57180 12 a dd 3.2.5 确定带的根数 la c kkpp p Z 11 查 表 知p1=0.97 p1=0.11ka=0.965 kl=0.93 则 40. 3 93. 0965. 011. 097. 0 3 . 3 Z取 Z=4 3.2.6 张紧力 2 0 ) 1 5 . 2 (500qv kvZ p F c 查表q=0.10kg/m N1 .133024. 51 . 0) 1 965. 0 5 . 2 ( 4024. 5 3 . 3 500 2 0 F 3.2.7 作用在轴上的载荷 N9 .1055 2 2 .165 sin1 .13342 2 sin2 0 FZFq 3.2.8 带轮结构与尺寸 卧式钢筋切断机设计 9 图 3-2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 (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 206.4=128 卧式钢筋切断机设计 10 齿数比即为传动比4 . 6 20 128 i 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 d=0.6 初估小齿轮直径 d1=60mm，则小齿轮的尺宽为 b=dd1=0.660=36mm 齿轮圆周速度为： s/m5 . 1 100060 48060 100060 11 nd v参照手册选精度等级为 9 级。 计算小齿轮转矩 T1 mmN101 . 4 480 068. 2 1055. 91055. 9 46 1 6 1 n p T 确定重合度系数 Z、Y：由公式可知重合度为 695. 1 128 1 20 1 2 . 388. 1 则由手册中相应公式可知： 877. 0 3 695. 14 3 4 Z 692. 0 75. 0 25. 0 Y 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： mm/N100mm/N23.70 3660 101 . 485. 12 * *2 4 1 1 db TK b FK AtA 则3 . 1 877. 0 11 22 Z KHa45. 1 692. 0 11 Y KFa 载荷系数 KH、KF的确定，由公式可知 09. 33 . 115. 110. 185. 1 HVAH KKKKK 卧式钢筋切断机设计 11 42. 3 3 . 1 45. 1 09. 3 Ha Fa HF K K KK （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：h1200083005 h t 应力循环次数 N1、N2 8 6 . 66 . 66 . 6 6 . 6 3 1 1 111 101 3 . 04 . 05 . 07 . 02 . 0112000480160 60 h hi i i hv t t T T trnNN 7 8 1 22 1056. 1 4 . 6 101 u N NN v 寿命系数 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 MPa720 1 19. 1760 2lim 1 h nH h S Z MPa667 1 34. 1570 2lim 2 h nH h S Z 弹性系数 ZE查阅机械设计手册可选取MPa190 E Z 节点区域系数 ZH查阅机械设计手册可选取 ZH=2.5 求所需小齿轮直径 d1 mm34.55 720 877. 05 . 2190 4 . 61 14 . 6101 . 409. 32 12 3 4 3 2 1 1 h he d h ZZZ u uuTk d 卧式钢筋切断机设计 12 与初估大小基本相符。 确定中心距，模数等几何参数 中心距 a： 75.204 2 14 . 634.55 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 9223 17322 21 ZZ a m 分度圆直径 d1,d2 mm60203 11 mzdmm3841283 22 mzd 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=600.6=36mm 小齿轮尺宽取 b2=40mm 抗弯疲劳强度验算 求许用弯曲应力 F 应力循环次数 NF1、NF2 7 2 . 62 . 62 . 6 2 . 6 3 1 1 11 108 . 8 3 . 04 . 05 . 07 . 02 . 0112000480160 60 h hi i i hF t t T T trnN 7 7 1 2 102 . 2 4 108 . 8 u N N F F 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：参照表 9-13，取 SF=1.5 需用应力F1 、F2 由式（9-20） ，许用弯曲应力 MPa387 5 . 1 1129022 1lim 1 MPa S YY F xNF F MPa293 5 . 1 1122022 2lim 2 MPa S YY F xNF F 齿形系数 YFa1、YFa2由图 9-19，取 卧式钢筋切断机设计 13 YFa1=2.56YFa2=2.15 应力修正系数 Ysa1、Ysa2由图 9-20，取 Ysa1=1.62Ysa2=1.82 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17） ，齿根弯曲应力 1 4 11 1 1 1 MPa149 MPa692. 062. 156. 2 5 . 23660 101 . 442. 32 2 F saFa F F YYY mbd TK 2 11 22 12 MPa6 .140 62. 156. 2 82. 115. 2 149 F saFa saFa FF YY YY 3.3.2 第二级齿轮传动设计 选材料、确定其初步参数 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 285=140 齿数比即为传动比5 28 140 i 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 d=2/3 初估小齿轮直径 d1=84mm，则小齿轮的尺宽为 b=dd1=2/384=56mm 齿轮圆周速度为： s/055m. 0 100060 7584 100060 nd 11 参照手册选精度等级为 9 级。 计算小齿轮转矩 T1 mmN105 . 2 75 966. 1 1055. 9 n p 1055. 9T 56 1 6 1 确定重合度系数 Z、Y：由公式可知重合度为 74. 1 140 1 28 1 2 . 388. 1 卧式钢筋切断机设计 14 则由手册中相应公式可知： 868. 0 3 74. 14 3 4 Z 681. 0 75. 0 25. 0 Y 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 KHa、KFa： mm/N100mm/N6 .196 5684 105 . 285. 122 5 1 1 db TK b FK AtA 则33. 1 864. 0 11 22 Z KHa47. 1 681. 0 11 Y KFa 载荷系数 KH、KF的确定，由公式可知 2.8333. 115. 10 . 185. 1 HVAH KKKKK 13. 3 33. 1 47. 1 83. 2 Ha Fa HF K K KK 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：h1200083005 h t 应力循环次数 N1、N2 7 6 . 66 . 66 . 6 6 . 6 3 1 1 111 1035. 1 3 . 04 . 05 . 07 . 02 . 011200075160 60 h hi i i hv t t T T trnNN 6 7 1 22 107 . 2 5 1035. 1 u N NN v 寿命系数 Zn1、Zn2，查阅相关手册选取 Zn1=1.33、Zn2=1.48 卧式钢筋切断机设计 15 接触疲劳极限取：hlim1=760MPa、hlim2=760MPa 安全系数取：Sh=1 许用应力 h1、h2 MPa8 .1010 1 33. 1760 2lim 1 h nH h S Z MPa8 .1124 1 48. 1760 2lim 2 h nH h S Z 弹性系数 ZE查阅机械设计手册可选取MPa190 E Z 节点区域系数 ZH查阅机械设计手册可选取 ZH=2.5 求所需小齿轮直径 d1 mm0 .70 8 .1124 868. 05 . 2190 53/2 1583. 2105 . 22 12 3 2 5 3 2 1 1 h he d h ZZZ u uTk d 与初估大小基本相符。 确定中心距，模数等几何参数 中心距 a： 210 2 150 .70 a圆整中心矩取 252mm 模数 m：由中心矩 a 及初选齿数 Z1、Z2得： 3 14028 25222 21 ZZ a m 分度圆直径 d1,d2 mm84283 11 mzdmm4201403 22 mzd 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=842/3=56mm 小齿轮尺宽取 b2=60mm 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、NF2 卧式钢筋切断机设计 16 7 2 . 62 . 62 . 6 2 . 6 3 1 1 11 1035. 1 3 . 04 . 05 . 07 . 02 . 011200075160 60 h hi i i hF t t T T trnN 6 7 1 2 107 . 2 5 1035. 1 u N N F F 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：参照表 9-13，取 SF=1.5 需用应力F1 、F2 由式（9-20） ，许用弯曲应力 MPa387 5 . 1 1129022 1lim 1 MPa S YY F xNF F MPa307 5 . 1 1123022 2lim 2 MPa S YY F xNF F 齿形系数 YFa1、YFa2由图 9-19，取 应力修正系数 Ysa1、Ysa2由图 9-20，取 Ysa1=1.62Ysa2=1.82 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17） ，齿根弯曲应力 1 5 11 1 1 1 MPa313 MPa681. 062. 156. 2 35684 105 . 213. 32 2 F saFa F F YYY mbd TK 2 11 22 12 MPa297MPa 62. 156. 2 82. 115. 2 313 F saFa saFa FF YY YY 3.4轴的校核 3.4.1一轴的校核 轴直径的设计式 卧式钢筋切断机设计 17 89mm.17 480 2.068 110 n P C n2 . 0 P1055. 9 33 3 T 6 d 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。 卧式钢筋切断机设计 18 图 3-1轴的受力转矩、弯矩图 求作用在轴上的力如表 3-1，作图如图 3-1c 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 Bv F=1367N498NFAH 轴承 3F1=476NF3=1570N 带轮 4 0Fv BH F1056N 求作用在轴上的弯矩如表 3-2，作出弯矩图如图 3-2d、3-2e 表 3-2 作用在轴上的弯矩 垂直面（Mv）水平面（Mh） 截面 1308N.mm109-Ft 1 v M-97119109 1 cH FMN.mm 合成弯矩 97128N.mmN.mm971191308 22 M 卧式钢筋切断机设计 19 截面 105348N.mm31312204498 v M 15N.mm2041367- 313891 H M 合成弯矩 105363N.mmN.mm15105348 22 M 作出转弯矩图如图 3-2f 作出当量弯矩图如图 3-2g，并确定可能的危险截面、如图 3-2a。并算出危 险截面的弯矩如表 3-3。 表 3-3 截面的弯矩 截面 105431N.mmTM 2 2 e M 截面 106160N.mmTM 2 2 e M 确定许用应力 已知轴材料为 45 钢调质， 查表得 b =650MPa。 用插入法查表得 b0 =102.5MPa， b1 =60MPa。 59. 0 5 .102 60 0 1 校核轴径如表 3-4 表 3-4 验算轴径 截面 mm6626mm 1 . 0 M 3 1b e d 截面 mm4826mm 1 . 0 M 3 1b e d 结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。 轴的刚度计算 7 1 7 1 4 1 0 2 .19 101 . 8 165 273 .573 .57 i pi ii i pi ii n i pi ii I LT I LT I LT G 251200 32 I 4 1 p1 d 卧式钢筋切断机设计 20 530888 32 I 4 2 p2 d 834362 32 I 4 3 p3 d 1271700 32 I 4 4 p4 d 1861896 32 I 4 5 p5 d 834362 32 I 4 6 p6 d 251200 32 I 4 7 p7 d 164812 32 I 4 8 p8 d 5 . 012. 0 164812 95 251200 59 834362 27 1861896 157 1271700 40 834362 53 520888 27 251200 30 2 .19 0 所以轴的刚度足够 3.4.2三轴的校核 轴直径的设计式 54.9mm 15 1.869 110 n P C n2 . 0 P1055. 9 33 3 T 6 d 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 3-3a 卧式钢筋切断机设计 21 卧式钢筋切断机设计 22 图 3-3轴的受力弯矩转矩图 卧式钢筋切断机设计 23 1）求作用在轴上的力如表 3-5，并作图如图 3-3c 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 Bv F=2381N867NFAH 轴承 2F4=754NF3=12619N 曲轴 0Fv BH F21848N 计算出弯矩如表 3-6，并作图如图 3-3d 表 3-6 轴上的弯矩 垂直面（Mv）水平面（Mh） 截 面 .mm-314824.5N193.5-Fp 1 v M1618047193.5 1 cH FMN.mm 合成弯矩 m1640000N.mN.mm1618047314824.5 22 M 截 面 189272N.mm v MN.mm5 .3154675 H M 合成弯矩 m3160000N.mN.mm3154675.5189272 22 M 作出转弯矩图如图 3-3f 作出当量弯矩图如图 3-3 g，并确定可能的危险截面、和的弯矩 如表 7 表 3-7 危险截面的弯矩 截面 m1640000N.mTM 2 2 e M 截面 m3160000N.mTM 2 2 e M 确定许用应力 卧式钢筋切断机设计 24 已知轴材料为 45 钢调质， 查表得 b =650MPa。 用插入法查表得 b0 =102.5MPa， b1 =60MPa 59. 0 5 .102 60 0 1 校核轴径如表 3-8 表 3-8 校核轴径 截面 mm8464.89mm 1 . 0 M 3 1b e d 截面 mm9080.58mm 1 . 0 M 3 1b e d 结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。 轴的刚度计算 7 1 7 1 4 1 0 2 .19 101 . 8 165 273 .573 .57 i pi ii i pi ii n i pi ii I LT I LT I LT G 5 . 0000. 0 0 所以轴的刚度足够 3.5键的校核 3.5.1. 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： 卧式钢筋切断机设计 25 键宽 b=16mm键高 h=10mm键长 L=30mm 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 pp kld T 2 式中 T传递的转矩)mmN( d 轴的直径)mm( k 键与轮毂的接触高度(mm)，一般取 2 h k l 键的接触长度(mm).圆头平键bLl p 许用挤压应力)MPa() 键的工作长度mm11mm)1425(bLl 挤压面高度mm5 2 10 2 h k 转矩 n p T 6 1055. 9mN1019. 1 15 87. 1 1055. 9 66 许用挤压应力，查表，MPa60 p 则 挤压应力 MPa60MPa62.43 11596 1019. 122 6 ap MP kl T 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MPa600的钢制造，如 45 钢 Q275 等。 3.6 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 卧式钢筋切断机设计 26 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。 3.6.1 初选轴承型号 试选 10000K 轴承，查 GB281-1994，查得 10000K 轴承的性能参数为： C=14617NCo=162850N1900 min n(脂润滑) 3.6.2 切断机寿命计算 第一步计算轴承内部轴向力. 首先查表得 10000K 轴承的内部轴向力可知:)2/( YFF Rs 65. 0 323815cos67. 0cos67. 0Y N12247041888115084 N1050233592098689 22 22 2 1 R R F F 则： N90208)2( N90788)2( 12 11 YFF YFF RS RS 计算外加轴向载荷 0 X F 计算轴承的轴向载荷 因为 21 SS FF 故 轴承 1N90208 11 SA FF 轴承 2N90208 21 SA FF 当量动载荷计算 由式)( aRpP YFXFfF 卧式钢筋切断机设计 27 查表得： RA FF的界限值42. 05 . 1tge 90. 0 105023 90208 2