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: .doc(296800) .doc .doc .doc .doc A3.dwg A3.dwg A3.dwg A3.dwg A3.dwg A1.dwg A2.dwg .dwg A2.dwg A2.dwg A3.dwg A0.dwg 1 11 豸豸 1)24mm17mm鷳 2)庸涼 3)405017mm2527mm涼 4)2831152030 5)崦32 6)豸豸飬 漤 12 14mm15/ 13 綯, 2 塢綯, , 2.1 MPa,142MPa mm 河 北 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书学 院： 机械电子工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名: 闫立业 学 号: 020501120 设计(论文)题目： 卧式钢筋切断机的设计 起 迄 日 期: 2006年3月13日-6月23日 设计(论文) 地点: 河北科技大学 指 导 教 师: 雒运强（副教授） 专 业 负 责 人: 郑惠萍（教授） 任务书下达日期: 2006年3月 6 日毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过本毕业设计课题使学生基本掌握机械结构设计和计算的基本方法和步骤，掌握建筑钢筋切断机的结构特点和使用方法并了解其现状。培养学生综合运用所学过的基本理论知识和专业知识及专业技能的能力，使学生的专业能力和综合素质进一步得到提高。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 设计一台卧式钢筋切断机，最大切断钢筋直径14mm，切断次数15次/分；1 调研，搜集资料，翻译相关英文科技资料；2 编写开题报告；3 设计钢筋切断机的传动方式并绘制其传动原理图；4 设计钢筋切断机的结构并绘制其装配图；5 绘制主要零部件的部装图和零件图；6 编写设计计算说明书一份； 7.答辩。 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等：1 翻译相关英文科技资料5000汉字以上；2 毕业设计中的全部文件资料符合学校规定的格式和要求；3 绘制的图纸数量合零号图4张以上；4 设计计算说明书要在1.5万汉字以上； 5. 以上所有资料刻录光盘一张； 6. 课题成果属河北科技大学所有。4主要参考文献：1 苏翼林主编.材料力学（第3版）.天津：天津大学出版社，20012 孙桓 陈作模主编.机械原理（第6版）.北京：高等教育出版社，20013 李继庆 陈作模主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，19994 梁崇高等著.平面连杆机构的计算设计.北京：高等教育出版社，19935 刘政昆编著.间歇运动机构.大连：大连理工大学出版社，19916 伏尔默J等著.连杆机构.石则昌等译.北京：机械工业出版社，19907 王慰椿.机械基础与建筑机械.南京：东南大学出版社，19908 高蕊.钢筋切断机刀片合理侧隙的保证方法.建筑机械化，1997年第4期37-38页 9 王平，张强，许世辉.钢筋调直切断机的顶刀与连切J.建筑机械,1997年第5期47-48页10 宜亚丽.钢筋矫直切断机剪切机构研究分析.机械，2004年第10期14-16页5本毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工 作 内 容2006年 3月13日4月8日 4月9日4月15日 4月16日5月10日 5月11日6月1日 6月2日6月10日 6月11日6月14日 6月15日6月20日6月21日6月23日搜集、整理、熟悉分析、翻译相关资料，写出开题报告；设计钢筋切断机的传动方式并绘制传动原理图；设计钢筋切断机的结构并绘制其装配图；绘制钢筋切断机的主要部装图和零件图；编制设计计算说明书；修改完善；论文答辩；其它。所在专业审查意见：负责人： 年月日学院意见：主管院长： 年月日 本科毕业设计说明书（论文） 第 29 页 共 29 页1 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。1)国外切断机偏心轴的偏心距较大，如日本立式切断机偏心距24mm，而国内一般为17mm看似省料、齿轮结构偏小些，但给用户带来麻烦，不易管理因为在由切大料到切小料时，不是换刀垫就是换刀片，有时还需要转换角度。2)国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺过硬，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器3)国内切断机刀片设计不合理，单螺栓固定，刀片厚度够薄，40型和50型刀片厚度均为17mm；而国外都是双螺栓固定，2527mm厚，因此国外刀片在受力及寿命等综合性能方面都较国内优良。4)国内切断机每分钟切断次数少国内一般为2831次，国外要高出1520次，最高高出30次，工作效率较高。5)国外机型一般采用半开式结构，齿轮、轴承用油脂润滑，曲轴轴径、连杆瓦、冲切刀座、转体处用手工加稀油润滑国内机型结构有全开、全闭、半开半闭3种，润滑方式有集中稀油润滑和飞溅润滑2种。6)国内切断机外观质量、整机性能不尽人意；国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角，整机光洁美观。而国内一些一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、经验，生产工艺几十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。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。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。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、合过载保护等优点，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为：MPa,取最大值142MPa。由于本切断机切断的最大刚筋粗度为：mm。则本机器的最小切断力为： 取切断机的Q=22000N。2.2 功率计算由图可知，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= 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。3. 传动结构设计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更方便的获得圆整地齿数。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按展开式布置，查阅有关标准，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 轴 轴 b) 各轴的输入功率 轴 轴 轴c) 各轴的输入转矩 电动机输出转矩 轴 轴 轴 3.2 带传动设计3.2.1 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=2100=200mm3.2.3 带速的确定：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： 查表选取带的长度为1250mm计算实际中心矩： 取386mm验算小带轮包角： 3.2.5 确定带的根数： 查表知 p1=0.97 p1=0.11 ka=0.965 kl=0.93 则 取Z=43.2.6 张紧力 查表 q=0.10kg/m 3.2.7 作用在轴上的载荷： 3.2.8 带轮结构与尺寸见零件图图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，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20，则大齿轮的齿数为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，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=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T17) 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：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：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，假设该切断机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作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=1.0、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 2) 弹性系数ZE 查阅机械设计手册可选取3) 节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取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： 分度圆直径d1,d2 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：参照表9-13，取SF=1.5 需用应力F1 、F2 由式（9-20），许用弯曲应力 2) 齿形系数YFa1、YFa2 由图9-19，取 YFa1=2.56 YFa2=2.153) 应力修正系数Ysa1、Ysa2 由图9-20，取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17），齿根弯曲应力 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，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，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=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T16) 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：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KHa、KFa：则 载荷系数KH、KF 的确定，由公式可知c) 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，每年工作300天，每天工作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接触疲劳极限取：hlim1=760MPa、hlim2=760MPa安全系数取：Sh=1许用应力 h1、h2 2) 弹性系数ZE 查阅机械设计手册可选取3) 节点区域系数ZH查阅机械设计手册可选取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：参照表9-13，取SF=1.5 需用应力F1 、F2 由式（9-20），许用弯曲应力 2) 齿形系数YFa1、YFa2 由图9-19，取 YFa1=2.56 YFa2=2.153) 应力修正系数Ysa1、Ysa2 由图9-20，取 Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17），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 轴的刚度计算a) 按当量弯矩法校核1) 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2 轴的受力转矩弯矩图2) 求作用在轴上的力如表1，作图如图2-c表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2，作出弯矩图如图2-d、2-e表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）作出转弯矩图如图2-f5）作出当量弯矩图如图2-g，并确定可能的危险截面、如图2-a。并算出危险截面的弯矩如表3。表3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，=60MPa。7）校核轴径如表4表4 验算轴径截面截面结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。b) 轴的刚度计算所以轴的刚度足够3.4.2 三轴的校核 轴直径的设计式 轴的刚度计算a) 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-a图3 轴的受力弯矩转矩图2） 求作用在轴上的力如表5，并作图如图3-c表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6，并作图如图3-d、e表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-f5）作出当量弯矩图如图3-g，并确定可能的危险截面、和的弯矩如表7表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8表8 校核轴径截面截面结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。b) 轴的刚度计算所以轴的刚度足够3.5 键的校核3.5.1. 平键的强度校核. a) 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 b=16mm 键高 h=10mm 键长 L=30mmb) 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 式中 传递的转矩 轴的直径 键与轮毂的接触高度(mm)，一般取 键的接触长度(mm).圆头平键 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 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=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： 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 查表得： 的界限值 查表知 故 故 则： 式中. (轻度冲击的运转)由于 ，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。e) 计算轴承寿命 f) 极限转速计算 由式 查得：载荷系数 载荷分布系数 故 计算结果表明，选用的10000K型圆柱孔调心轴承能满足要求。4 钢筋切断机的摩擦、磨损和润滑摩擦是不可避免的自然现象，摩擦得结果造成机器的能量损耗、效率降低、温度升高、出现噪声、性能下降的问题。摩擦必然会造成磨损，在实际应用中有许多零件都 因磨损过渡而报废。润滑则是改善摩擦、减缓磨损的有效方法。切断机中的摩擦主要是轴承的摩擦，而磨损包括滑动摩擦和滚动摩擦。轴承就是滚动摩擦，其摩擦力较小损耗也较小。摩擦得结果势必会造成磨损，而影响磨损的因素也有很多，主要有载荷大小、材料匹配、润滑状况、工作温度等。为减少磨损需要从这些方面入手，采取各种有效方法，减少磨损。减少磨损的主要方法有：1.润滑。2.注意选择材料，按照基本磨损形式正确选择材料是提高机械和零件耐磨性的关键之一。3.提高加工精度和表面质量也可以减少磨损。4.合理的结构设计，正确合理的结构设计是减少磨损和提高耐磨性的有效途径。5.正确使用和维护。 结束语本次设计的是一种结构比较简明实用的钢筋切断装置，该装置的特点是价格低廉，节省空间，维修方便。该切断机是采用电动机经一级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。并用型钢焊接了钢架，使其结构尽可能的简单。在设计中，我尽可能的采用通用部件，从而使设计周期缩短，成本降低。设计过程中，我主要考虑了机器的性能以及经济性，在保证其完成工作要求的前提下，尽可能的提高其性价比。这是我第一次搞这样的综合性的设计，所以设计中难免会出现一些漏洞或不足之处，如一些结构的设计，标准件的选用或一些经济性上的构思可能有欠妥当，造成一些不必要的浪费，敬请各位老师给予批评和指正。通过这次设计，使我的综合考虑问题的能力得到了提高，而且通过综合的运用机械知识，使自己的专业水平得到了很大的进步。够已经能初步的将理论知识运用到实践中去，为以后的工作打下良好的基础。致谢毕业设计是大学学习的最后一站，它与以往的课程设计不同。课程设计主要是针对某一门课程或几门课程进行的综合练习，而毕业设计是综合性的，它反映了学生对所学各门专业知识运用能力。通过毕业设计的锻炼，使我们运用专业知识的能力得到了进一步提高，知识得到了巩固，使我们对设备的整体设计思想有了更进一步的认识，通过对卧式钢筋切断机的设计，我们运用了各门专业课程，再一次夯实了我们的知识。本次毕业设计实在雒运强老师的悉心指导下完成的，由付其凤老师审核，对此我们表示衷心的感谢。由于我们水平有限，设计中难免有不足，欢迎各位老师指正批评。参 考 文 献 1 苏翼林主编.材料力学（第3版）.天津：天津大学出版社，20012 孙桓，陈作模主编.机械原理（第6版）.北京：高等教育出版社，20013 李继庆，陈作模主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，19994 梁崇高等著.平面连杆机构的计算设计.北京：高等教育出版社，19935 刘政昆编著.间歇运动机构.大连：大连理工大学出版社，19916 伏尔默J等著.连杆机构.石则昌等译.北京：机械工业出版社，19907 田野编写.我国钢筋调直切断机的现状及发展.建筑机械化，2005年第1期23页8 王慰椿.机械基础与建筑机械.南京：东南大学出版社，19909 高蕊.钢筋切断机切断过程分析及最大冲切力的计算.建筑机械，1995第2期24-25页10 何德誉.曲柄压力机.北京：清华大学出版社，198711 车仁炜，陆念力 王树春.一种新型钢筋切断机的设计研究.机械传动，2004年第2期48-49页12 高蕊.钢筋切断机刀片合理侧隙的保证方法.建筑机械化，1997年第4期37-38页 13 王平，张强，许世辉.钢筋调直切断机的顶刀与连切J.建筑机械,1997年第5期47-48页14 宜亚丽.钢筋矫直切断机剪切机构研究分析.机械，2004年第10期14-16页15 孟进礼，卫青珍.对钢筋切断机发展的几点看法.建筑机械化，2000年第2期14-15页16 Trans.ASME.77(2),1955 毕业设计（论文）开题报告 河 北 科 技 大 学毕业设计(论文)开题报告 题 目： 卧式钢筋切断机的设计 学生姓名： 闫立业 学 号： 020501120 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 雒运强（副教授） 2006年4月16日1 文献综述随着我国经济建设的迅猛发展，建筑市场呈现出前所未有的喜人景象。钢筋在建筑上应用非常广泛，它可以用作预制构件，钢筋混凝土和箍筋等。为此，需要钢筋切断机按所要求的钢筋的规格的长度将其切断。目前建筑工地使用的钢筋切断机虽能完成切断动作，但其执行机构没有考虑到对切刀运动规律和动力特性的要求，切刀工作过程中产生的冲击很大，切断效率较低。因此，有必要将现存的钢筋切断机加以改进，重新设计，以获得动态性能较好的钢筋切断机。1.1 钢筋切断机的种类和特点经过几十年的发展，我国的建筑用钢筋切断机市场现已基本形成。目前，市场上生产和销售的钢筋切断机种类很多，根据设备组成的各工作机构特点可以按6 种方法进行分类，见表1 表钢筋调直切断机的分类：形式特点调直方式调直模式钢筋调直效果好，比较容易控制。但调直速度低，被加工钢筋表面有划伤，工作噪声较大；适合各种光圆钢筋。曲线辊式调直速度较快，钢筋调直效果好，且易控制。但被加工钢筋表面划伤较重，工作噪声较大；适合各种光圆钢筋和对钢筋表面划伤要求不高的场合。对辊式调直速度快，被加工钢筋表面有划伤轻微，工作噪声小；钢筋调直效果一般，控制要求较高。适合各种钢筋，特别适合冷、热轧带肋钢筋。调直模式+ 对辊复合式钢筋调直效果比较好，比较容易控制。调直速度高于曲线辊式，低于对辊式。被加工钢筋表面有划伤。工作噪声比较小；适合各种钢筋。切断方式锤击切断方式适用中、小直径钢筋，工作噪声连续、较大。易出现连切现象，定尺误差最小。适用于中、低速度的钢筋调直机和对定尺精度要求较高的场合。飞剪切断方式适用大、中直径钢筋，工作噪声较大，不连续。定尺精度不高，但没有连切现象。适用于高速钢筋调直机。液压切断方式适用大、中直径钢筋，工作噪声小。没有连切现象。适用于速度不太高的钢筋调直机。落料方式支撑柱式结构简单，工作噪声小。适用于小直径光圆钢筋，且钢筋调直度较高的场合。翻板式结构较复杂，工作噪声较大，适用大、中直径钢筋。撤板式结构较复杂，工作噪声较大，适用大、中直径钢筋。敞口式结构简单，工作噪声较小，适用于大、中直径钢筋，且钢筋调直较好的场合。定尺方式机械式定尺误差小，易控制。噪声较大，寿命短。适用于对定尺误差要求较高，速度要求不高的场合。机电式定尺误差稍大，噪声较小，寿命长。适用于对定尺误差要求较低，调直速度要求较高的场合控制方式普通电气控制线路复杂，对维护人员要求较高。控制精度低，易发生故障，初期调试麻烦。控制线路简单，对维护人员要求不高。控制精度较高，运行比较稳定，初期调试简单。上料方式开卷式设备复杂，放线速度快、钢筋不扭转，特别适合于高速工作状态。非开卷式设备单一，适于调直速度不太高的工作场合。放线时钢筋自然扭转。 根据工作环境及任务要求，我初步选定锤击式切断方式、PLC控制电动机。1.2 我国钢筋切断机的发展方向纵观我国建筑用钢筋切断机的总体水平，与国际上先进产品相比还是比较落后。主要表现在：企业生产规模小，产品的技术含量低，生产效率低下。大部分产品调直速度较低，钢筋的直线度不高，表面划伤较重。造成这种局面的主要原因在于，我国的建筑用钢筋切断机市场还没有真正形成，还处在地域及价格因素占主导位置的过渡阶段，尚未进入真正的市场竞争阶段。生产企业多而零散，且大都处在一种小而全、小而不全的状态，在这些生产企业中很难形成强大的技术投入在这种条件下，企业之间相互抄袭现象严重，很难找到拥有自主知识产权的产品，尚没有出现可以称得上领军式的企业。建筑用新级钢筋的推广使用为钢筋切断机的生产企业提供了广阔的发展空间。为此，许多企业投入大量资金，争相开发、研制适合新!级钢筋要求的高速、大直径钢筋切断机。在传统的调直模式和曲线辊式调直切断机中广泛采用的锤击式切断机构，长期以来一直存在连切的问题，被行业称之为老大难问题。多少年来，许多生产企业和使用单位为此伤透了脑筋，想尽了各种办法，始终没有彻底解决。随着专利技术“锤击式冲压及切断设备的零连切装置”的开发与应用，不仅彻底解决了锤击式切断机构的连切问题，而且调直度好，长度误差小，受到了新老户、特别是广大钢筋焊网企业的热烈欢迎。仅传统设备改造一项就为开发企业带来一大片市场。采用剪式切断机构的新型对辊式钢筋切断机的使用，不仅明显地降低了对冷、热轧带肋钢筋表面的伤，也使得钢筋的调直速度由过去的m/min， 提高到90-120m/min、150m/min，甚至达到180m/min以上，直线度3mm/m，长度误差2mm，完全可以和国外产品媲美。复合式（对辊+调直模式）钢筋切断机，不仅保持了传统产品（调直模式）调直度好的特点，同时也使对辊式调直机的优势得到了充分发挥，调直速度由过去的30-50m/min 提高到80m/min。调直钢筋的范围也由5-10mm提高到14mm，直线度4，定尺精度10mm。在电气控制方面，众多企业纷纷淘汰传统的电气控制技术，竟相采用先进的PLC 式电脑控制，不仅使控制单元得到了简化，整机的运行更加稳定、可靠，维护更加简单，更使我国建筑用钢筋切断机的整体水平跃上一个新的台阶，极大地缩短了与国际上先进产品的差距。面对空前广阔的钢筋切断机市场，广大生产企业也面临严峻的挑战。多年来，受运输长度等多种因素影响，大型轧钢企业生产的直径小于14钢筋都是以盘条形式走向市场。目前已有个别企业看准后续加工（即钢筋的调直与定尺切断）中的可观利润，开始购入单机。一旦这些企业实现并完成对现有生产线的改进，将以往的盘条改为直条走向市场，势必对现有的钢筋切断机市场，特别是对钢筋切断机生产企业形成巨大的冲击。人无远虑，必有近忧，这是一个应该引起广大钢筋切断机生产企业十分重视的大问题。综上所述，我国经济建设的飞速发展为建筑行业，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广大用户的需求，尽快缩短与国外先进企业的差距，无疑是我国广大钢筋切断机生产企业生存与发展的必由之路。 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径2.1 这次我要做地题目是卧式钢筋切断机，本次设计的基本要求a用手工将不同规格的钢筋按送至刀口，将其切断；以后再次送入，作下次截断。 b运动要求i）在切断过程中，要求切断速度尽可能小，速度尽可能均匀，以保证切削质量，减少冲击。ii）保证切刀行程H。iii) 切刀空行程中速度尽可能快，以提高效率。vi) 保证切刀的每分钟切断次数（生产率）。c动力要求：切刀能产生足够的冲力克服工作阻力，要有较好的传动性能。2.2 我的设计的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。如图1：图1传动简图2.2.1 电机的选择 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，绕线型三相异步电动机。2.2.2 传动方式的选择选择三级减速，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、合过载保护等优点。并安装张紧轮。然后采用两级齿轮减速，因为它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。2.2.3 执行机构的选择动力由电动机输出,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。三种方案优缺点分析： 曲柄滑块机构,实现直线往复运动比较容易,通过改变不同长度比的杆件搭配就可以控制滑块的行程及速度 齿轮齿条机构,传动平稳,速度均匀,但是它的输出运动为单向的,在一个工作周期内只有通过改变齿轮的转动方向才能实现往复,不适合本题的要求. 盘行凸轮移动滚子从动件机构,通过计算出移动滚子从动件的位移S和转动角R的关系S(R),由S(R)计算出凸轮廓线,然后制造出相应形状的凸轮,可以比较精确的实现执行机构的动力学要求.但是,正如上述分析,凸轮制造比较麻烦,除非特殊需要,否则在一般条件下,不宜使用这种方案.综合上述分析,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。曲柄的主要结构型式又分为四种：圆盘式，偏心轮式，偏心轴式，曲轴式。通过考虑实际情况，我决定选择曲轴式。同时，在曲轴处安装一飞轮，用于储存惯性能。使切断过程顺利进行。2.2.4 外壳的选择我采用全开式，原因有两个方面。一 有利于散热，同时方便在关键部位放润滑油。二 价格便宜，制造简单。2.3 方案的优缺点的分析从整体上来说，卧式钢筋切断机占地面积较大，但相对的高度较小。从结构上说，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，有较好的急回特性，推程速度平稳，急回速度较快。参考文献 1 苏翼林主编.材料力学（第3版）.天津：天津大学出版社，20012 孙桓，陈作模主编.机械原理（第6版）.北京：高等教育出版社，20013 李继庆，陈作模主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，19994 梁崇高等著.平面连杆机构的计算设计.北京：高等教育出版社，19935 刘政昆编著.间歇运动机构.大连：大连理工大学出版社，19916 伏尔默J等著.连杆机构.石则昌等译.北京：机械工业出版社，19907 田野编写.我国钢筋调直切断机的现状及发展.建筑机械化，2005年第1期23页8 王慰椿.机械基础与建筑机械.南京：东南大学出版社，19909 高蕊.钢筋切断机切断过程分析及最大冲切力的计算.建筑机械，1995第2期24-25页10 何德誉.曲柄压力机.北京：清华大学出版社，198711 车仁炜，陆念力 王树春.一种新型钢筋切断机的设计研究.机械传动，2004年第2期48-49页12 高蕊.钢筋切断机刀片合理侧隙的保证方法.建筑机械化，1997年第4期37-38页 13 王平，张强，许世辉.钢筋调直切断机的顶刀与连切J.建筑机械,1997年第5期47-48页14 宜亚丽.钢筋矫直切断机剪切机构研究分析.机械，2004年第10期14-16页15 孟进礼，卫青珍.对钢筋切断机发展的几点看法.建筑机械化，2000年第2期14-15页指导教师意见：1.对“文献综述”的评语： 该同学搜集到的文献资料具有很强的针对性，特别是对文献中的结构和形式分析较为具体全面，为下面所设计的钢筋切断机的选型和方案制定打下了基础。2.对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：本课题有一定的深度，所设计的内容包括了皮带传动、齿轮传动、曲柄连杆机构等。要求对机架的结构设计采用焊接结构，需要学生有一定的想象力。本课题适合于机械类学生的毕业设计，可以使学生得到综合的训练。本课题有一定的难度和工作量要求，经过学生努力后可以按时完成本设计。 指导教师： 2006年 月 日所在专业审查意见： 负 责 人： 年 月 日河 北 科 技 大 学毕业设计说明书(论文)学生姓名： 闫立业 学 号： 020501120 学 院： 机械电子工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 卧式钢筋切断机的设计 指导教师： 雒运强（副教授） 评阅教师： 付其凤（副教授） 2006年6月 毕业设计说明书（论文）中文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