毕业设计（论文）-卧式钢筋切断机的设计（全套图纸三维）.pdf

1 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 2015 届届 机械工程及自动化机械工程及自动化 专业专业 题题 目：目： 卧式钢筋切断机的设计卧式钢筋切断机的设计 子子 题：题： 学生姓名：学生姓名： 班级学号：班级学号： 指导教师：指导教师： 职职 称：称： 所在系（教研室）：所在系（教研室）： 机电与信息工程系机电与信息工程系 下达日期：下达日期：2014 年年 7 月月 4 日日 完成日期：完成日期：2015 年年 6 月月 12 日日 摘 要 在全球经济发展的大环境之下，我国各个行业在受到其他国家先进技术冲击的同时， 与国外品牌企业的沟通交流的机会也变的越来越多。卧式钢筋切断机行业通过行业展会、 科研合作等多种途径， 不断的提高了自身实力和核心竞争力， 缩小与发达国家之间的差距。 在新的市场需求的驱动下， 卧式钢筋切断机的更新和优化升级更加迫切。 国内卧式钢筋切 断机设备生产企业充分挖掘市场潜力，大力发展大型经济高效型的卧式钢筋切断机械设 备，在人工切断过渡到机械设备自动切断钢筋的演变中发挥着积极作用。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 一般生产大型卧式钢筋切断机设备的企业对设备安全指数上都有严格的要求。 各企业 在生产设备时， 都充分考虑到设备在运行中可能会出现的种种问题， 从而减少设备因为振 动或者操作不当而引起的噪音大、 污染重等现象。 国内卧式钢筋切断机设备的研发及制造 要与全球号召的高效经济、安全稳定主题保持一致。加大卧式钢筋切断机设备新型节能、 高效卧式钢筋切断机的研发及生产是行业发展的大趋势， 同时也迎合了国内基础建设发展 的需求。 卧式钢筋切断机的发展与人类社会的进步和科学技术的水平密切相关。 随着科学 技术的发展，各学科间相互渗透，各行业间相互交流，广泛使用新结构、新材料、新工艺， 目前卧式钢筋切断机正向着大型、高效、可靠、节能、降耗和自动化方向发展。本次设计 的钢筋切断机切断钢筋直径为32mm，抗拉强度 335Mpa，两刀刃的最大开口距 37mm；最 小开口距 5mm，每分钟切断 15 次，结构简单，操作方便，性能稳定；随着科技的发展,钢 筋切断机设备在性能，成本，工艺上面将会有更进一步的提高。 关键词：机械工业；卧式钢筋切断机；切断；高效 Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompressedneceengththdirectionprocedurework.The inverted pendulum is a typical high order system, with multi variable, non- linear, strong- coupling, fleet and absolutely instable. It is rep resentative as an ideal model to prove new control theory and techniques. During the control pr ocess, pendulum can effectively reflect many key problems such as equanimity, robust, follow- up and track, therefore.This paper studies a control method of double inverted pendulum . First of all, the mathematical model of the double inverted pendulum is established, then make a cont rol design to double inverted pendulum on the mathematical model, and determine the system p erformance index weightmatrix , by using genetic algorithm in order to attain the system state f eedback control matrix. Finally, the simulation of the system is made by . After several test matr ix value the results are not satisfactory response, then we optimize matrix by using Genetic Alg orithm. Simulation results show.The system response can meet the design requirements 32 after Genetic Algorithm 335Mpa. Small twisted paper 37 machine for ordinary home, not only can be used for 5 meat, can also be used with crushed 15 meter, crushed ice, spices and otherfood, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structuredesign. Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop； Fout degrees of freedom. 目 录 摘要 . 2 Abstract . 3 第一章 绪论 . 4 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 . 5 1.2 卧式钢筋切断机的发展现状 . 6 第二章 卧式钢筋切断机总体结构的设计 . 7 2.1 卧式钢筋切断机的总体方案图 . 8 2.2 卧式钢筋切断机的工作原理 . 9 2.3 机械传动部分的设计计算 . 10 2.3.1 电机的选型计算 . 11 2.3.2V 带传动的设计计算 . 11 2.3.3 齿轮传动的设计计算 . 12 2.3.4 轴承的选择 . 13 第三章 各主要零部件强度的校核 . 15 3.1 偏心轴强度的校核计算 . 16 3.2 齿轮强度的校核计算 . 17 3.3 轴承强度的校核计算 . 17 第四章 卧式钢筋切断机中主要零件的三维建模 . 20 4.1 电机的三维建模 . 22 4.2 偏心轴的三维建模 . 22 4.3 V 带轮的三维建模 . 23 4.4 连杆的三维建模 . 25 4.5 动刀刃的三维建模 . 23 4.6 卧式钢筋切断机的三维建模 . 25 第五章 三维软件设计总结 . 28 第六章 卧式钢筋切断机中重要零件的有限元应力应变分析 . 28 结论 . 30 致谢 . 31 参考文献 . 32 第一章绪论 1.1 课题的来源与研究的目的和意义 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消 费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机 械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有 很大的和直接的影响。 机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术 水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点 之一。 机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产 的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制 和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种 服务的机械、 研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、 研制和提供各种机械武器。 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有： 建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体 力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、 传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和 计算的机械原理和机械零件学； 研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学 和非金属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械 产品，以适应当前和将来的需要。机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现； 生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定 劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的 控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程 的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直 至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会经济状况的 影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业 的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、 修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备， 以保证机械产品在长期使用中的 可靠性和经济性。机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、 操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在 长期使用中的可靠性和经济性。研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产 生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工 程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个 不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等； 按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机 械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过 程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互 相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用 和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械 工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分 的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃 机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶 轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是 热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属 于核动力装置等等。19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院 校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19 世纪下半叶才逐 渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长， 机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋势在 20 世纪中 期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。由于机械工程的知识总量 已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。但是过度的专业化 造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并 且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的 适应能力很差。封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作 时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始，又出现 了综合的趋势。 人们更多地注意了基础理论， 拓宽专业领域， 合并分化过细的专业。 械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的 机械产品。 在未来的时代， 新产品的研制将以降低资源消耗， 发展洁净的再生能源， 治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。 机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的 工作，而且完成得更快、更好。现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机 械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。人类现在已能上游天空和宇宙，下潜 大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。新兴的电子计算机硬、软件科学使人 类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。这一新的发展已 经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。人 类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工 作，从而更促进手的功能。手的实践反过来又促进人脑的智慧。在人类的整个进化 过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。 人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工 智能的硬件还需要利用机械制造出来。过去，各种机械离不开人的操作和控制，其 反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制， 人工智能将会消除了 这个限制。计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更 高的层次上开始新的一轮大发展。19 世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在 欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19 世 纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。进入 20 世纪，随着机械工程技术的发展和知 识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。这种分解的趋 势在 20 世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。 由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必 不可少的。但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大 规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整 体的进步， 对外界条件变化的适应能力很差。 封闭性专业的专家们掌握的知识过狭， 考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业 领域，合并分化过细的专业。综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合 理的和必经的过程。不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合 知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有 力集体。综合与专业是多层次的。在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的 工程技术中也同样有综合和专业问题。在人类的全部知识中，包括社会科学、自然 科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。 1.2 卧式钢筋切断机的发展现状 当今社会，随着机械工业的蓬勃发展，各行各业的机械设备也在不断地 更新，不断地完善，卧式钢筋切断机同样在发展着，近年来随着我国房产经 济的迅猛发展，建筑行业也随之呈现出前所未有的喜人景象，作为建筑中需 求量较大的钢筋它的需求量也是猛增， 因而有利的拉动了钢筋切断机的市场 需求。 钢筋切断机是钢筋加工生产中必不可少的设备之一，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，与其他切断 设备相比，钢筋切断机具有重量轻，耗能少，工作可靠，效率高等特点，在 机械加工和小型轧钢厂等都被广泛使用， 在国民经济建设的各个领域都发挥 了重要的作用。 我国的钢筋切断机主要有四个大的种类：卧式：卧式钢筋切断机属于 机械传动，其结构简单，使用方便；立式：立式钢筋切断机用于钢筋加工 生产线上固定使用；电动液压式：电动液压式钢筋切断机主要由电动机、 液压传动系统、操纵装置、定动刀片等组成；手动液压式：手动液压钢筋 切断机的液压系统由活塞、柱塞、液压缸、压杆、拔销、复位弹簧、贮油桶 及放、吸油阀等元件组成。 纵观我国钢筋切断机的总体水平，与国际上先进的产品来说还是比较落 后的，主要原因是；生产规模小，产品技术含量低，生产的效率低下。在我 国钢筋切断机的发展空间是很广阔的，因此，我国钢筋切断机行业要抓住机 遇，加大科技投入，重视技术创新与新产品的研究与开发，提高产品质量与 售后服务水平，积极主动走向市场，使之缩短与国外先进企业的差距。 第二章 卧式钢筋切断机总体结构的设计 2.1 卧式钢筋切断机的总体方案图 本次设计的卧式钢筋切断机采取的方案是：选择三级减速，先是一级带减速，然后 是两级齿轮减速。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。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，决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。如 果使用人工切断不但劳动强度大、效率低、定位精度低，而且满足不了大批量生产 要求。所以使用一个专用的卧式钢筋切断机以成为发展趋势。具体方案布局图如下： 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。如果使用人工装配不但劳动 强度大、效率低、定位精度低，而且满足不了大批量生产要求。所以使用一个专用 的卧式钢筋切断机以成为发展趋势。 2.2 卧式钢筋切断机的工作原理 本次所设计的卧式钢筋切断机的工作原理为：采用电动机通过带动三角带传动 和二级齿轮传动减速后,带动偏心轴旋转, 偏心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。 本次设计的钢筋 切断机切断钢筋直径为32mm，抗拉强度 335Mpa，两刀刃的最大开口距 37mm；最小开口 距 5mm，每分钟切断 15 次，结构简单，操作方便，性能稳定。 2.3 机械传动部分的设计计算 2.3.1 电机的选型计算 已知整个卧式钢筋切断机中机架及其他所有零件的重量，我们取总重量为 20Kg，其 中忽略带传动和齿轮传动的传动效率，计算所需要的电机功率，从而来选择电动机，具体 的电机设计计算如下: mm s G = mg = 200 10 = 2000N V = 1 - 2m/min = 16.6 - 33.3/ 具体的电机设计计算如下: 1、确定运行时间 本次设计加速时间 01 (t - t ) 60 = Vl l Vl负载速度（m/min） 有速度可知每秒上升 50mm， 0.033 1.2=1.2 360 = ls 电机转速 电机 = Vl n PB 2 400 /min 0.005 电机 = Vl nr PB 3.负载转矩 0.3 10 200 0.005 1.73 . 220.9 = B gMP TLN m 式中： 4.电机转矩 启动转矩 1 2()2636.9(0.00032) 1.25 . 6060 1.2 + = S NM JMJLJM TN m t 必须转矩 ()2.36.=+=TMTLTS SN m S 为安全系数，这里取 1.0。 根据以上得出数据，我们选用电机型号为 160BL-A，此无电机厂家为机电产品。根据 电机的特性曲线以及参数表如下： 根 据 计 算 和 特 性 曲 线 以 及 电 机 基 本 参 数 表 ， 我 们 选 用 电 机 型 号 为 160BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为 1.5KW，额定转矩为 7.62N.m，最大转矩为 9N.m， 额定转速为 3000r/min。电机大致图如下： 外形尺寸 315x175，电机输出轴径为 24mm。 2.3.2 V 带传动的设计计算 1）设计功率 d P A K 工况系数，查 B1 表 8122 ，取 A K 1.2 P传递的功率 2）选定带型 根据 d p 和 1 n 查 B1 图 812 选取普通 V 带 B 型， 1 n 小带轮转速，为 1440r/min 3）传动比 = 0 i1.76 2 n i n1 min/818018 76 . 1 1440 r= 4）小带轮基准直径 1 d d （mm） 由 B1 表 8112 和表 8114 选定 1 d d 100mm min d d75r/min 5）大带轮基准直径 2 d d （mm） cm d di d d15010076 . 1 12 = 由 B3 表 87 得 2 d d=150mm 6）带速验算 smvsm nd v d /3025/54 . 7 100060 1440100 100060 max 1 1 = = = 7）初定轴间距 0 a （mm） mm d d d da190) 21 ( 2 0 =+= 8）所需带的基准长度 0 d L （mm） 0 2 0 4 )( )( 2 2 12 210 a dd ddaL dd ddd += 2804 80 280 2 2802 2 + 650mm 依 B1 表 818 取 d L900mm，即带型为 A900 9）实际轴间距 a mm d L d L aa177 2 886900 280 2 0 0 += + 10）小带轮包角 1 oo 3 . 57180 12 1 = a dd dd = oo 3 . 57 287 80 180 = o 164 11）单根 V 带的基本额定功率 1 p 根据带型号、 1 d d 和 1 n 普通 V 带查 B1 表 8127（c） 取 0.37kw 12） 1i 时单根 V 带型额定功率增量 1 P 根据带型号、 1 n 和i查 B1 表 8127（c） 取 0.15kw 13）V 带的根数 Z Z =39 . 3 87 . 0 96 . 0 )15 . 0 32. 1 ( 8 . 4 ) 11 ( = + = + L k a kpp d P a k小带轮包角修正系数查 B1 表 8123,取 0.96 L k 带长修正系数查 B1 表 818，取 0.87 14） 单根 V 带的预紧力 0 F 2 0 ) 1 5 . 2 (500mv Zv P k F d a += = 2 54 . 7 1 . 0 54 . 7 4 8 . 4 ) 1 96 . 0 5 . 2 (500+ =134（N） mV 带每米长的质量（kg/m）查 B1 表 8124，取 0.1k/gm 15）作用在轴上的力 F )(106182sin41342 2 sin2 1 0 NZFF= = o )(159282sin41343 2 sin3 1 0max NZFF= = o max F考虑新带初预紧力为正常预紧力的 1.5 倍 带轮的结构和尺寸 带轮应既有足够的强度，又应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免由 于铸造而产生过大的应力。 轮槽工作表面应光滑（表面粗糙度mRa2 . 3=）以减轻带的磨损。 带轮的材料为 HT200。查 B1 表 8110 得基准宽度制 V 带轮轮槽尺寸，根据带轮 的基准直径查 B1，带轮的零件图如下图所示： 2.3.3 齿轮传动的设计计算 1材料选用原则 选材的基本原则是材料在能满足零件使用性能的前提下，具有较好的工艺性和经济 性。 材料的使用性能是指机械零件在正常工作条件下应具备的力学、物理、化学等性能， 是保证该零件可靠性的基础。对一般机械零件来说，选材时主要考虑的是其力学性能；而 对于非金属材料制成的零件，还应该考虑其工作环境对零件性能的影响。 零件按力学性能选材时，首先应正确分析其工作条件、形状尺寸及应力状态，结合该 类零件出现的主要失效形式， 找出其在实际使用中的主要和次要的失效抗力指标， 以此作 为选材的依据。 2齿轮模数的确定 参考同类产品：选取小齿轮材料为 45#钢，齿面淬火，淬火硬度为 HRC4550；齿轮 1 材料为 45#钢， 表面淬火， 淬火硬度 BRC4855。 初选 z1=100, 则 z2=i2100=2100=200, z3=i3z3=3.623=83, 为减小传动的尺寸，齿轮和齿轮一均为硬齿面，其目的是使大齿 轮和中间齿轮使用寿命相当。 模数大小需由弯曲疲劳强度确定。 由于第二对齿轮传动承载较大， 就按第二对齿轮传 动初步计算。 按弯曲强度，m 3 2 2 2 2 aA SF d YY Z KT 1P201 式（10- 5） 式中，取载荷系数 K=1.325 ，z2=100，转矩 T2=6338 Nw 齿宽系数 d =0.51 齿轮、齿轮 1 许用弯曲应力： 2 F =637MPa， 3 F =396MPa 齿形系数：Y 2a F =2.69 ， Y 3a F =2.21 应力修正系数：Y 2 sa =1.58 ， Y 3 sa =1.77 以上数据均查自1P200 2 F Y 2a2 F Y a S = 637 58 . 1 69. 2 3 F Y 3a3 F Y a S = 396 77. 121. 2 就按二者中的大值 3 F Y 3a3 F Y a S 计算，将诸值代入式，得 M 3 2 2 2 33 2 2 aa SF Fd YY Z KT = 3 2 3 77. 121. 2 3962351. 0 106338325. 12 =8.5mm 圆整，取 m=8mm。 3接触强度和弯曲强度的验算 一、验算接触强度 （） 齿数和精度等级：z1=100，z2=23,z3=83, 圆周速度 v=5 m/min，8 极精度 （）使用系数 KA=1 （）动载系数 K 1V =1.0，K 2V =1.02 （）齿向载荷分配系数 K 1 =1.21，K 2 =1.13 （）齿宽系数 1d =0.78， 2d =0.51 以上 25 数据均查自1P193- 205 （）载荷系数 K：K1=KA.K 1V .K 1 .K 1 =111.11.21=1.33 K2=KA.K 2V .K 2 .K 2 =11.021.151.13=1.325 （）总工作时间 设计每日工作 8 个小时，一年 300 天，使用寿命 8 年，使用期限 内工作时间占 20% th=830080.2=3840h （）工作应力循环次数 小齿轮为主动轮，每转一周，小齿轮同侧啮合一次；中间 轮同一侧齿面也啮合一次。因此，接触应力按脉动循环变化 N1=60rn1th=60116.983840=3.910 6 N2=N1/i2=3.910 6 /1.2=3.2610 6 N3=N2/i3=3.2610 6 /3.6=0.910 6 （）弹性系数 Z 1E =189.8 a MP ，Z 2E =188.9 a MP （10）节点区域系数 Z 1H =2.22，Z 2H =2.5 （11）接触疲劳极限 1limH =1280 aMP ， 2limH =1370 aMP ， 3limH =950 aMP （12）接触安全系数 S 1H =S 2H =1 （13）接触寿命系数 KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3 以上 913 数据均查自1P201210 （14）许用接触应力 1H = H NH S Z 1 1lim = 1 15. 11280 =1472 aMP 2H = H NH S Z 2 2lim = 1 25 . 1 1370 =1713 aMP 3H = H NH S Z 3 3lim = 1 3 . 1950 =1235 aMP （15）齿宽 b1=b2=b3=100mm （16）验算 1 H =Z 1 E .Z 1 H2 2 3 1 d 11 U 1U d 2 1 + TK =189.82.5 2 . 1 12 . 1 15278. 0 39.755333. 12 3 + =1453 aMP 1H =1472 aMP 2H =Z 2E .Z 2H 3 3 3 2 d 22 U 1U d 2 2 + TK =188.92.5 6 . 3 16 . 3 18451. 0 84.8881325. 12 3 + =1224 aMP 3H =1235 aMP 经计算知，大小齿轮均满足接触强度要求。 二、验算弯曲强度 齿形系数 Y a F Y 1a F =2.85，Y 2a F =2.69，Y 3a F =2.21 应力修正系数 Y a S Y 1a S =1.54，Y 2a S =1.575，Y 3 Sa =1.775 弯曲疲劳极限 lim F 1lim F 600 aMP ， 2lim F 650 aMP ， 3lim F 450 aMP 弯曲安全系数 SF SF=1.0 应力循环次数 N 小齿轮为主动轮。每转一周，小齿轮同一侧啮合一次，弯曲应力按 脉动循环变化；中间同一侧齿面口啮合一次，弯曲应力按对称循环变化。 N1=60rn1th=60116.983840=3.910 6 N2=N1/i2=3.910 6 /1.2=3.2610 6 N3=N2/i3=3.2610 6 /3.6=0.910 6 弯曲寿命系数 KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15 许用弯曲应力F 1F = F FNF S K11lim = 1 9 . 0600 =540 aMP 2F = F FNF S K22lim = 1 0 . 1650 =650 aMP 3F = F FNF S K33lim = 1 15 . 1 450 =518 aMP 验算： 428 19878 . 0 54 . 1 85 . 2 528933 . 1 22 232 1 3 1111 1= = Zm YYTK d SaFa F aMP 1F 413 54 . 1 85 . 2 575 . 1 69 . 2 428 YY YY Sa1Fa1 Sa22Fa 1F2= = =左F aMP 2F 483 238100 575 . 1 69 . 2 6338325 . 1 22 2 2 2222 2= = Mbd YYTKSaFa F 右 aMP 2F 447 575 . 1 69 . 2 775 . 1 21 . 2 483 2YY YY SaFa2 Sa33Fa 2F3= = =右F aMP 3F 经计算知：大小齿轮均满足弯曲强度要求，且具有高的可靠性。 2.3.4 轴承的选择 轴承的选择并不是只考虑轴径一个因素，还要考虑到轴承的性能，一般要考虑到其寿 命、可靠度（指该轴承达到或超过规定寿命的概率）、静载荷、动载荷、额定寿命、基本 额定寿命、基本额定载荷等等很多因素。最主要的是允许空间、载荷的大小和方向、轴承 工作转速、旋转精度、轴承的刚性（一般磙子轴承的刚性大于球轴承）、轴向游动、安装 和拆卸。因为在本设计的轴上径向载荷大，轴向载荷小，而且存在轴或壳体变形大以及安 装对中性差的问题，所以选用深沟球轴承，因为深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时 承受少量的双轴向载荷，而圆锥磙子轴承有打的锥角可承受大的径、轴向联合载荷。所以 选用深沟球轴承，根据d=30mm,由参考资料2P7356 表7278深沟球（GB/T288-1994）， 选用6206深沟球轴承。 第四章 卧式钢筋切断机中主要零件的三维建模 3.1 偏心轴强度的校核计算 偏心轴是组成机械的重要零件之一， 它是安装各种传动零件， 使之绕其轴线转动传动 转矩或回转运动， 并通过轴承与机座相联接。 轴与其上的零件组成一个组合体轴系部件， 在轴的设计中不能只考虑轴本身，必须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。 由于控制风门开合所用的轴即传递扭矩又承受弯矩，所以我所设计的阶梯轴为转轴， 轴的初步设计是根据扭转强度，校核弯曲强度，由于轴的材料很多，主要根据轴的使用条 件，对轴的强度、刚度、和其他机械性能等的要求，采用热处理方式，同时考虑制造加工 工艺并力求经济合理， 通过设计计算来选择轴的材料， 选用最常见的 Q235A 钢作为轴的材 料,且其需用切应力为 40MPa。 轴与其上的零件组合成一个组合体， 在轴的设计中不能只考虑轴本身， 必须和轴系零 部件的整个结构密切联系起来。 轴的结构设计是在初算轴径的基础上进行的。 为满足轴上 零件的定位、紧固要求和便于轴的加工和轴上零件的装拆，通常将轴设计成阶梯轴。轴的 结构设计的任务是合理确定阶梯轴的形状和全部结构尺寸。 轴的材料选用 Q235A 钢， 为保 证其力学性能，进行调质或正火处理。 轴的计算内容： （以下设计内容参照 机械设计课程设计 P24-30 及 机械设计 P310-319） 1、初步计算轴的直径 按 照 扭 转 强 度 估 算 轴 的 最 小 直 径 ， 写 成 设 计 公 式 ， 轴 的 最 小 直 径 6 3 3 min 9.55 10 0.2 Pp dc nn = mm，查表 16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入设计公式得 min d =35.26mm。考虑到轴上有键槽以及其他因素的影响，应适当增加轴径以补偿键槽对轴 强度的削弱。取轴的直径 d 为 40mm，即最右端装带轮处的直径为 40mm。装有密封元件和 滚动轴承处的直径，应与密封元件和轴承的内孔径尺寸保持一致。轴上两个支点的轴承， 应尽量采用相同的型号，便于轴承座孔的加工。相临轴段的直径不同形成轴肩。当轴肩用 于轴上零件定位和承受轴向力时，应具有一定的高度，轴肩处的直径差一般取 510mm， 这里轴肩出的直径差选择 5mm，然后协调各段轴的长度，考虑到要装轴承座和机构的合理 性，还有螺钉等的长度及其他各方面的因素，初步确定轴的各段长度。 3.2 齿轮强度的校核计算 1）验算接触强度 （）齿数和精度等级：z1=19，z2=23,z3=83, 圆周速度 v=5 m/min，8 极精度 （）使用系数 KA=1 （）动载系数 K 1V =1.0，K 2V =1.02 （）齿向载荷分配系数 K 1 =1.21，K 2 =1.13 （）齿宽系数 1d =0.78， 2d =0.51 以上 25 数据均查自1P193-205 （）载荷系数 K：K1=KA.K 1V .K 1 .K 1 =111.11.21=1.33 K2=KA.K 2V .K 2 .K 2 =11.021.151.13=1.325 （）总工作时间 设计每日工作 8 个小时，一年 300 天，使用寿命 8 年，使用期限内工 作时间占 20% th=830080.2=3840h （）工作应力循环次数 小齿轮为主动轮，每转一周，小齿轮同侧啮合一次；中间轮同 一侧齿面也啮合一次。因此，接触应力按脉动循环变化 N1=60rn1th=60116.983840=3.910 6 N2=N1/i2=3.910 6 /1.2=3.2610 6 N3=N2/i3=3.2610 6 /3.6=0.910 6 （）弹性系数 Z 1E =189.8 a MP ，Z 2E =188.9 a MP （10）节点区域系数 Z 1H =2.22，Z 2H =2.5 （11）接触疲劳极限 1limH =1280 aMP ， 2limH =1370 aMP ， 3limH =950 aMP （12）接触安全系数 S 1H =S 2H =1 （13）接触寿命系数 KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3 以上 913 数据均查自1P201210 （14）许用接触