钢筋调直切断机的设计

河北科技师范学院本科生毕业设计摘要伴随着建筑业的发展，建筑机械成为现代工业与民用建筑施工与生产过程中不可缺少的设备。建筑生产与施工过程实现机械化、自动化、降低施工现场人员的劳动强度、提高劳动生产率以及降低生产施工成本，为建筑业的发展奠定了坚实的基础。由于建筑机械能够为建筑业提供必要的技术设备，因此成为衡量建筑业生产力水平的一个重要标志，并且为确保工程质量、降低工程造价、提高经济效益、社会效益与加快工程建设速度提供了重要的手段。因此，对建筑机械的设计和研究具有十分重要的意义。本文对钢筋调直切断机的设计进行了比较系统的研究，对钢筋调直切断机进行了分类和综合的介绍；对钢筋调直切断机的控制系统进行了概述；对钢筋调直切断机的工作原理进行了系统的分析；对钢筋调直切断机的功率计算与分配、受力分析、结构设计、主要零部件设计与选择等进行了详细的介绍。结合实际生产的需要，对产品总体结构和工作性能进行了优化设计，达到了比较完善的设计要求，最后对钢筋调直切断机进行了总体调试。本次设计的钢筋调直切断机为电机驱动下切剪刀式钢筋调直切断机，用于调直直径为14mm以下的盘圆钢筋或冷拔钢筋。并且根据需要长度进行自动调直和切断，调直过程中将钢筋表面氧化皮、铁锈和污物除掉。充分发挥了其良好的机动性，体积小，操作简单，效率高等特点，在提高施工速度，保证施工质量的同时，降低了人工与材料的成本，减轻了劳动强度，提高了劳动生产率。关键词：钢筋；调直；切断；劳动强度；生产率AbstractAlong with the development of the construction industry, construction machinery is the indispensable equipment in modern industrial and the production process of civil buildings. Building production and the construction process aimed at achieving mechanization and automation, reducing the labor intensity of construction workers, improving labor productivity and reducing the cost of the construction, all of these laid a solid foundation for the development of the construction industry. As construction machinery has the ability of providing the necessary technical equipment for the construction industry, it has become the important sign to measure the level of productivity, and provides important means to ensure project quality, lower construction costs, enhance economic efficiency, social benefits and speeding up the pace of construction. Therefore, it has great significance for the design of construction machinery and the study of it.In this paper ,the author make a brief investigation on the design of straightening and cutting reinforced machine, and make a brief introduction about the classification of it; summarizing the control system of straightening of reinforced machine; analyzing the working principles of it; and the author give a detailed introduction about power calculation, stress analysis and so on. In the light of actual demands of the production, the author makes an optimization of product structure, reached a relatively sound design requirement, and made a final test on the straight of reinforcing bars t at last.The design of reinforced Straightening motor-driven machine for cutting scissors bar helicopters, Straightening for the diameter of 14 mm disk or drawing a round of reinforced steel bars. Furthermore, straightening and cutting automatically based on the requirements, reinforced direct oxidation of the surface skin; remove rust and dirt in the processing. Make full use of its good mobility, small size, simple operation and high efficiency. In the situation of improving the speed and ensure construction quality at the same time, reduced the manual and materials costs, reduced labor intensity and improved labor productivity.Keywords : Reinforced ；straightening；Cut；Labor intensity；Productivity第1章 前言21世纪是一个技术创新的时代，随着我国经济建设的高速发展，钢筋混凝土结构与设计概念得到不断创新，高性能材料的开发应用使预应力混凝土技术获得高速而广泛的发展，在钢筋混凝土中，钢筋是不可缺少的构架材料，而钢筋的加工和成型直接影响到钢筋混凝土结构的强度、造价、工程质量以及施工进度。所以，钢筋加工机械是建筑施工中不可缺少的机械设备。在土木工程中，钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土是主要的建筑构件，担当着极其重要的承载作用，其中混凝土承受压力，钢筋承担压力。钢筋混凝土构件的形状千差万别，从钢材生产厂家购置的各种类型钢筋，根据生产工艺与运输需要，送达施工现场时，其形状也是各异。为了满足工程的需要，必须先使用各种钢筋机械对钢筋进行预处理及加工。为了保证钢筋与混凝土的结合良好，必须对锈蚀的钢筋进行表面除锈、对不规则弯曲的钢筋进行拉伸于调直；为了节约钢材，降低成本，减少不必要的钢材浪费，可以采用钢筋的冷拔工艺处理，以提高钢筋的抗拉强度。在施工过程中，根据设计要求进行钢筋配制时，由于钢筋配制的部位不同，钢筋的形状、大小与粗细存在着极大差异，必须对钢筋进行弯曲、切断等等。随着社会与经济的高速发展，在土木工程与建筑施工中，不同类型的钢筋机械与设备的广泛应用，对提高工程质量、确保工程进度，发挥着重要作用。钢筋调直切断机械作为钢筋及预应力机械的一种类型，在土木与建筑工程建设中有重要应用，钢筋调直也是钢筋加工中的一项重要工序。通常钢筋调直切断机用于调直14mm以下的盘圆钢筋和冷拔钢筋，并且根据需要的长度进行自动调直和切断，在调直过程中将钢筋表面的氧化皮、铁锈和污物除掉。第2章 钢筋调直切断机的设计2.1 钢筋调直切断机的分类钢筋调直切断机按调直原理的不同分为孔摸式和斜辊式两种；按切断机构的不同分为下切剪刀式和旋转剪刀式两种；而下切剪刀式按切断控制装置的不同又可分为机械控制式与光电控制式。本次设计为机械控制式钢筋调直切断机，切断方式为下切剪刀式。2.2 钢筋调直切断机调直剪切原理下切剪刀式钢筋调直切断机调直剪切原理如图1-1所示：1-盘料架；2-调直筒；3-牵引轮；4-剪刀；5-定长装置；图1-1 调直剪切原理工作时，绕在旋转架1上的钢筋，由连续旋转着的牵引辊3拉过调直筒2，并在下切剪刀4中间通过，进入受料部。当调直钢筋端头顶动定长装置的直杆5后，切断剪刀便对钢筋进行切断动作，然后剪刀有恢复原位或固定不动。2.3 钢筋调直切断机的主要参数主要参数如下表1-1表1-1钢筋调直切断机的型号规格及技术要求参数名称数值调直切断钢筋直径（mm）48钢筋抗拉强度(MPa)650切断长度(mm)3006000牵引速度(m/min)40调直筒转速(r/min)2800送料、牵引辊直径(mm)90电机转速(r/min)1440功率（KW） 5.5外形尺寸：长(mm) 宽(mm) 高(mm)72505501220整机重量(kg)10002.4 钢筋调直切断机基本构造该钢筋调直切断机为下切剪刀式，基本构造如图2-2所示：1-电动机；2-调直筒；3-减速齿轮；4-减速齿轮；5-减速齿轮；6-圆锥齿轮；7-曲柄轴；8-锤头；9-压缩弹簧；10-定长拉杆；11-定长挡板；12-钢筋；13-滑动刀台；14-牵引轮；15-皮带传动机构图2-2钢筋调直切断机机构简图采用一台电动机作总动力装置，电动机轴端安装两个V带轮，分别驱动调直筒、牵引和切断机构。其牵引、切断机构传动如下：电动机启动后，经V带轮带动圆锥齿轮6旋转，通过另一圆锥齿轮使曲柄轴7旋转，在通过减速齿轮3、4、5带动一对同速反向回转齿轮，使牵引轮14转动，牵引钢筋12向前运动。曲柄轮7上的连杆使锤头8上、下运动，调直好的钢筋顶住与滑动刀台13相连的定长挡板11时，挡板带动定长拉杆10将刀台拉到锤头下面，刀台在锤头冲击下将钢筋切断。第3章 调直机构的设计3.1 调直方案带肋钢筋的调直方案要根据其本身特有的集合特性和机械特性来确定，带肋钢筋的表面有两条纵肋和数条相隔一定距离的横肋，两列纵肋对称布置，且横肋的倾斜方向相反，在生产实际中采用负公差轧制工艺，使得纵肋高度大于横肋高度。带肋刚就能的弯曲既有规律性又有随机性，规律性是指带肋钢筋不会在纵肋所在平面内发生弯曲；随机性是指钢筋钢筋的弯曲部分不确定，却在高速轧制过程中，热轧带肋钢筋本身发生扭转，使得钢筋的弯曲方向也不能确定。针对上述特点，采用如图1所示调直方案。如图3-1所示，带肋钢筋穿过导料辊后，先进水平调直装置，而后进入垂直调直装置，进行预调直处理，然后通过旋转调直，达到最终调直效果，最后，钢筋进入剪切装置和承料架。在水平和垂直调直装置中，采用一侧调正辊单独可调的辊式调直方式，因调直辊轴线与钢筋中心线垂直，故辊子与钢筋间为纯滚动。在旋转调直部分，采用1-1-2（3/3）辊系配置，转辊内装有6个倾斜布置的调直辊，与钢筋保持相适应的角度，构成4个低频弯曲单元，每个调直辊的偏心量可通过调整螺钉单独调整。调直过程中，斜辊随转毂高速公转的同时，斜毂绕本身轴线自转，钢筋从调直辊所形成的孔型中通过（钢筋被拉动而不转动），在前进过程中钢筋各断面受到多次弹塑性弯曲，最终消除各方向的弯曲，得到全性的调直效果。1-导料辊；2-水平调直；3-垂直调直；4-转毂；5-斜辊；6-带轮；7-牵引辊；8-钢筋；9-剪切装置；10-承料架 图3-1调直方案示意图3.2 调直原理3.2.1 水平、垂直调直原理钢筋的原始曲率沿长度方向往往是变化的，不仅是多值的，而且弯曲方向也不一样。如图3-2所示，设钢筋某截面的原始曲率半径r0，弯曲方向与水平方向的夹角，则在水平、垂直方向的分量为 （3-1）图3-2 钢筋变形分析假设采用三点调直，即要求钢筋在水平、垂直方向的反弯曲率满足下式： （3-2）式中-水平方向反弯曲率；-垂直方向反弯曲率；弹性弯曲弹复曲率极限值。在预调直装置中，通过水平、垂直调直，较小带肋钢筋在两方向的弯曲变形量，为下一步的精调做好准备。3.2.2 旋转调直 钢筋在转毂调直装置中得到全周性的调直效果。钢筋轴向纤维经受较大的弹塑性变形后，弹复能力逐渐趋于一致。各条轴向纤维在全长范围上都经过数次以上的由小到大，再由大到小的拉压变形。这种变形反复次数越多，弹复能力越接近一致，调直质量越好。3.3 力学参数计算3.3.1 调直辊所承受的调直力水平调直过程中，在调直辊的作用下，钢筋的受力状况如图3所示，首尾辊的压下量为零，其余各辊处钢筋断面的弯矩分配方案为 （3-3）Ms-钢筋弹塑性弯矩极限值；Mt-钢筋弹性弯矩极限值；h -调正辊数量；i调正辊序号，i=2，3，.，h-1。图3-3 水平调直调直力分析则得各辊的调直力为同理，在垂直调直部分，可以得到相同的分析结果。在旋转调直部分，对于1-1-2（3/3）辊系配置，按图3-4的受力模型就行简化，调直辊受力为集中力，考虑到第5、6辊起固端和导向作用，在第5辊力作用点出发生弹塑性弯曲，钢筋在辊系中产生4次弯曲。图3-4 1-1-2（3/3）辊系受力模型对于带肋钢筋其塑弯比系数为,第一个调直辊所受弯矩为，则受力为由三弯矩方程可求得对于转毂式斜辊调直机压下量既不需过大，也不需有严格的递减规律，因此的取值不必保持差别。即同理，第三个调直辊所受力为而对于第6调直辊其中对于转毂式斜辊调直，辊身长度L,接触区长度为J。一般情况下，L与J的近似关系为 （3-4）第5个调直辊，主要考虑其固端力的影响，固端力为Fx5为则可得得转毂调直力为3.3.2 调直功率N2 水平、垂直调直装置中，调正辊为被动驱动，因此在下面的计算中，只对转毂调直功率进行计算。转毂式斜辊调直机调直功率可分为克服塑性变形所需功率与克服摩擦所需功率两部分组成。克服塑性变形所需功率包括两部分：钢筋低频弯曲塑性变形所需功率Ns，旋转弯曲的塑性变形功率Nxs；克服摩擦所需功率包括两部分：调直辊摩擦功率Nm1，转毂轴承摩擦功率Nm2。（1） 钢筋低频弯曲塑性变形所需功率Ns由于调直辊的交错布置及调直辊均有一定的压下量，使得钢筋在前进过程中要受多次的反弯。调直辊的数量越多，反弯次数越多，这个弯曲次数属于低频弯曲次数。同时调直辊随转毂旋转而转动，钢筋的弯曲变成全圆周性的旋转弯曲，它属于高频弯曲。钢筋低频弯曲塑性变形所需功率Ns为 （3-11）式中us-金属材料低频弯曲的塑性变形能。其中式中-金属材料的屈服强度；R被调直钢筋半径；-金属材料的弹曲比系数；（2） 旋转弯曲的塑性变形功率Ns在钢筋发生低频弯曲的同时，调直辊随转毂旋转而绕自身轴线转动，钢筋的弯曲变成全圆周性的旋转弯曲，它属于高频弯曲。转毂式斜辊调直机的调直辊较细，而调直辊的倾斜角较大，调直辊与被调直钢筋的接触长度较短，则在功率计算时，不考虑其等效接触区，按式（12）计算其功率。 （3-12）式中uxs-金属材料高频弯曲的塑性变形能。（3） 调直辊摩擦功率Nm1调直辊与钢筋自建只要是滚动摩擦，同时调直辊两端轴承也存在摩擦消耗，摩擦功率等于两种摩擦功率之和，如式（13）所示： （3-13）（4） 转毂轴承摩擦功率Nm2一般球轴承比滚子轴承的摩擦力矩小，摩擦功率小，本设计中，同时考虑到转速较高、轴向载荷较大，转毂轴承进口一端采用深沟球轴承，出口端采用成对的角 球轴承配置方案。转毂轴承摩擦功率为Nm2，由式（14）求得： （3-14）式中-皮带张力； Q-转毂自重； Db-转毂轴头直径； -转毂轴承摩擦系数。转毂驱动总功率为 （3-15）式中 -皮带传动效率。3.3 结论此设计调直速度达60m/min，调直后的钢筋直线度误差小于1mm/m，钢筋表面无可见划伤，完全满足工程实际要求，具有非常广泛的应用前景，本文提出的力能参数计算方法能满足工程实际需要。第4章 减速部分主要计算图4-1 总传动图4.1 生产率和功率计算 4.1.1 生产率计算 （4-1）式中 D-牵引轮直径（mm）N-牵引轮转速（r/min）-每米钢筋重量（kg）K-滑动系数，一般取K=0.950.98带入相应数据得：4.1.2 功率计算，选择电动机调直部分：调直筒所需的功率： （4-2）式中 调直筒的扭矩： （4-3）式中 带入相应数据，得：牵引部分： 钢筋牵引功率： （4-4）式中 牵引轮压紧力： （4-5）式中 切断部分：钢筋剪切功率： （4-6）式中 带入相应数据，经计算得：钢筋切断力P： （4-7）式中 d-钢筋直径，mm-材料抗剪极限强度，带入相应数据得：钢筋切断机动刀片的冲程数n： (r/min) （4-8）式中 -电动机转速，r/mini-机械总传动比带入相应数据得： (r/min)作用在偏心轮轴的扭矩M： （4-9）式中 -偏心距，mm偏心轮半径与滑块运动方向所成之角L-连杆长度，mm偏心轮轴径的半径，mm-偏心轮半径，mm滑块销半径，mm-滑动摩擦系数，=0.100.15带入相应数据得：驱动功率N： （4-10）式中 -作用在偏心轮轴的扭矩，N mm-钢筋切断次数，1/min-传动系统总效率带入相应数据得：=总功率： 考虑到摩擦损耗等因素，选电动机型号为，功率为5.5KW，转速为1440r/min.4.2 第一组皮带传动机构的设计设计的原始条件为：传动的工作条件，传递的功率P，主、从动轮的转速、（传动比i），传动对外廓尺寸的要求。设计内容：确定带的型号、长度、根数； 传动中心距； 带轮基准直径及结构尺寸； 计算初拉力， 带对轴的压力设计的步骤和方法4.2.1 确定设计功率考虑载荷性质和每天运转的时间等因素，设计功率要求要比传递的功率略大，即： （3-11）式中 P-传递的额定功率，（KW）-工作情况系数，=1.24.141.2=4.97(KW)4.2.2 初选带的型号根据设计功率和主动轮转速=1440r/mim。选定带的型号为A型。4.2.3 确定带轮的基准直径和（1）选择，由，查表得 =280（mm）（2）验算带速V，带速太高则离心力大，减小带与带轮间的压力易打滑，带速太低，要求传递的圆周力大，使带根速过多，故V应在525mm/s之内。 （4-12）（3）计算从动轮基准直径： =i =138.57（mm） （4-13）取标准值=140（mm）4.2.4 确定中心距a和带的基准长度 一般取 （4-14）计算相应于的带基准长度：根据初定的查表，选取接近值的基准长度=1600（mm）实际中心距： （4-15）4.2.5 验算小轮包角 （4-16）4.2.6 计算带的根数 取Z=2 （4-17）式中 -包角系数，考虑包角与实验条件不符（）时对传动能力的影响 -长度系数，考虑带长与实验条件不符时对传动能力的影响 -实验条件下，单根V带所能传递的功率 -单根V带传递功率的增量考虑传动比时，带在大轮上的弯曲应力小，故在寿命相同的条件下，可增大传递的功率，其计算式为： （4-18）式中 -弯曲影响系数， -传动比系数 =1.124.2.7 计算带作用在轴上的载荷Q为设计轴和轴承，应计算出V带对轴的压力Q： （4-19）式中 Z-带的根数 -单根V带的初拉力N （4-20） （4-21）4.3 第二组皮带传动机构的设计48设计的原始条件为：传动的工作条件，传递的功率P，主、从动轮的转速、（传动比i），传动对外廓尺寸的要求。设计内容：确定带的型号、长度、根数； 传动中心距； 带轮基准直径及结构尺寸； 计算初拉力， 带对轴的压力4.3.1 确定设计功率考虑载荷性质和每天运转的时间等因素，设计功率要求要比传递的功率略大，即： （4-22）式中 P-传递的额定功率，KW-工作情况系数，=1.21.361.2=1.632(KW)4.3.2 初选带的型号根据设计功率和主动轮转速=1440r/mim。选定带的型号为A型。4.3.3 确定带轮的基准直径和（1）选择，由，查表得 =140mm（2）验算带速V，带速太高则离心力大，减小带与带轮间的压力易打滑，带速太低，要求传递的圆周力大，使带根速过多，故V应在525mm/s之内。 （4-23）（3）计算从动轮基准直径： =i =280（mm） （4-24）取标准值=280mm4.3.4 确定中心距a和带的基准长度一般取 （4-25）计算相应于的带基准长度：根据初定的查表，选取接近值的基准长度=1400（mm）实际中心距： （4-26）4.3.5 验算小轮包角 （4-27）4.3.6 计算带的根数 取Z=2 （4-28）式中 -包角系数，考虑包角与实验条件不符（）时对传动能力的影响 -长度系数，考虑带长与实验条件不符时对传动能力的影响 -实验条件下，单根V带所能传递的功率 -单根V带传递功率的增量考虑传动比时，带在大轮上的弯曲应力小，故在寿命相同的条件下，可增大传递的功率，其计算式为： （4-29）式中 -弯曲影响系数， -传动比系数 =1.124.3.7 计算带作用在轴上的载荷Q为设计轴和轴承，应计算出V带对轴的压力Q： （4-30）式中 Z-带的根数 -单根V带的初拉力N 4.3.8 主动带轮设计轴伸直径d=38mm, 长度L=80mm，故主动带轮轴孔直径应取，毂长应小于80mm.大主动带轮结构为辐板式带轮，小主动带轮结构为实心式带轮，轮槽尺寸及轮宽等按表计算得：小带轮：基准宽度10mm，顶宽b=13mm； 基准线上槽深5mm； 基准线下槽深12mm； 槽间距 mm; 第一槽对称面至端面的距离mm; 最小轮缘厚； 带轮宽 z轮槽数；外径； 轮槽角； 极限偏差mm；当B1.5时，L=B=35mm，为轴的直径；大带轮：基准宽度10mm，顶宽b=13mm； 基准线上槽深5mm； 基准线下槽深12mm； 槽间距 mm; 第一槽对称面至端面的距离mm; 最小轮缘厚； 带轮宽 z轮槽数；外径： 轮槽角； 极限偏差mm； 4.4 直齿轮设计在闭式传动中，轮齿折断和点蚀均可能发生，设计时先按齿面接触疲劳强度确定传动主要参数，再验算齿根弯曲疲劳强度。小齿轮齿数应大于17齿，以避免根切现象而影响齿根弯曲强度，一般取=1840，=i。为防止轮齿早期损坏，应尽量互为质数。当分度圆直径确定时，在满足齿根弯曲强度的前提下，适当减少模数以增加齿数，有利于提高重合度。对传递动力的齿轮传动，模数应大于2mm（至少1.5mm）,齿数比(传动比)i不宜过大,以小于5为佳,以防止两齿轮直径相差过大及轮齿工作负担相差过大。增大齿宽b时，轮齿的工作应力和都将减少，有利于提高轮齿承载能力，但b过大易造成载荷沿齿宽分布不均匀。对于制造安装精度要求高，轴和支承刚度大，齿轮相对于轴承是对称布置时，可取稍大些，0.81.4。非对称布置时0.61.2；悬臂布置及开式传动中0.30.4。在硬度HB350的硬齿面传动中，还应下降50%。一级减数直齿轮设计已知一级传递功率，小齿轮转速=720r/min,传动比i=2.7,每天1班，预期寿命10年。4.4.1 确定齿轮传动精度等级根据使用情况和估计速度m/s,则选用8级精度的齿轮。选择材料：小齿轮选用45号钢，调质处理，；大齿轮选用45号钢 ，正火处理，；按国家标准，分度圆上的压力角；对于正常齿，齿顶高系数，顶隙系数计算许用应力 （4-31）主动轮和从动轮齿面硬度为230HBS和170HBS，并查图得，=570Mpa,=520Mpa,查图得，=1.0，=1.14, =1.0,=1.0,=1.0,=0.92,=1.0。 （4-32） （4-33）4.4.2 按齿面接触疲劳强度确定中心距小齿轮转距： （4-34）初取，取，查表， （4-35）确定中心距：（4-36）取a=155mm估计模数：m=(0.0070.02)a=(0.0070.02)155=1.0853.1mm,取m=3mm.各轮齿数： （4-37） 取 实际传动比 （4-38）传动比误差 许用分度圆直径： （4-39）验算圆周速度 ,选择8级精度的齿轮合适。4.4.3 验算齿面接触疲劳强度因电机驱动，载荷平稳，查表，由于速度v=3.17m/s,8级精度齿轮 ，查图得 ，轴上轴承不对称分布，且，查图得 ，齿宽b=。取b=54mm,。查表得载荷系数 （4-40）计算端面和纵向重合度： （4-41） （4-42）由查图得，取u=2.7 （4-43）=158MP 安全。验算齿根弯曲疲劳强度根据材料热处理，查图 ，查图 ，则计算出许用应力 （4-44） （4-45）由图得，验算弯曲疲劳强度 （4-46） （4-47） 安全。4.4.4 齿轮主要参数和几何尺寸mmmmmmmmmmmm同理 当3轴4轴间传动比=2.5时，齿轮主要参数和几何尺寸mmmmmmmmmmmmmm轴4和轴5间的传动比=1，齿轮主要参数和几何尺寸mmmmmmmmmmmmmmmm4.5 锥齿轮的设计初定齿数比u=1.计算两锥齿轮，参照传动示意展开图锥齿轮材料采用45号钢加工制造，采用大圆角留磨滚刀加工，齿面渗碳淬火磨齿，并采用齿面强化喷丸工艺，以提高接触与弯曲强度。锥齿轮63，精度6Cgb11365-89。（ 喷丸强化工艺,此技术提供一种通过利用喷丸强化工艺在齿轮表面形成压缩残余应力来提高齿轮的疲劳强度的方法。此技术的方法是在利用高压空气向齿轮表面投射大量的喷丸时向与连接作为喷射对象的齿轮齿的齿根圆与渐开线的交点及与上述喷射对象的齿轮齿相邻的齿轮齿的齿顶圆与渐开线的交点的直线平行的方向，更具体地讲，是向与该直线成0至15角的方向投射。）轴交角。由电动机驱动，工作载荷略有轻微冲击，锥齿轮1悬臂支承，锥齿轮2两端支承，传递转矩： ，转速720r/min。 （4-48）1基本参数：2初步设计： （4-49）式中 K-载荷系数，取1.5 u-齿数比，取1 -齿轮的许用接触应力 -估计时的安全系数，取1.1 -试验齿轮的接触疲劳极限估算的结果： = 几何尺寸： 齿数比： 齿数 =25；=25 （4-50）=4 m模数大端分度圆直径： （4-51）分锥角： （4-52） （4-53） 外锥距： （4-54）齿宽：=0.250.33取=0.3 （4-55）（重载荷3.03.5）平均分度圆直径： （4-56）中锥距： （4-57）平均模数： （4-58）齿距：P=3.144=12.56mm （4-59）齿宽系数：=0.3节锥角： 高度变位系数： （4-60）齿顶高： （4-61） 齿根高： （4-62）顶隙： （4-63）齿顶角： （4-64）齿根角： （4-65）齿宽中点分度圆直径： （4-66） 齿宽中点螺旋角：大端齿顶圆直径： （4-67）大端齿根圆直径： （4-68）顶锥角： （4-69）根锥角： （4-70）安装距：A，根据结构而定。冠顶距：轴线交角 （4-71）当 （4-72）轮冠距： （4-73）锥齿轮强度校核计算：接触强度校核 （4-74）式中 分度圆的切向力 N 使用系数动载荷系数载荷分布系数载荷分配系数节点区域系数弹性系数重合度、螺旋角系数锥齿轮系数计算结果： 许用接触应力 （4-75）式中 试验齿轮接触疲劳极限寿命系数润滑油膜影响系数最小安全系数尺寸系数工作硬化系数计算结果 通过弯曲强度校核 （4-76）式中 复合齿形系数重合度和螺旋角系数 其余项同前，并且计算结果： 许用弯曲应力： （4-77）式中 齿根基本强度寿命系数相对齿根圆角敏感系数相对齿根表面状况系数尺寸系数最小安全系数计算结果 通过4.6 轴的设计与强度校核4.6.1 轴的设计与强度校核轴的结构设计如4.2如图4-2轴的结构图图4-3 轴的弯矩图求出齿轮受力输出轴转矩： （4-78）齿轮圆周力： （4-79）齿轮轴向力： （4-80）齿轮径向力： （4-81）支反力： XOY面 （垂直面） （4-82）XOZ面（水平面） （4-83）XOY面上的弯矩： （4-84）XOZ面上的弯矩： （4-85）合成弯矩： （4-86）当量弯矩： （4-87）取危险截面按当量弯矩验算直径。危险截面取左轴承处（载荷最大）及安装带轮处（轴径最小且载荷较大、有键槽）。右轴承部位验算 （4-88）d=45mm35mm,合格。安装带轮部位验算 （4-89）d=30mm20mm,合格。该轴段有键槽，计算轴径加大4%，d=30201.04=20.8，合格综上计算结果，该轴强度足够。4.6.2 轴的设计与强度校核轴的结构设计 图4-4轴的结构图图4-5 轴的弯矩图求出齿轮受力输出轴转矩： （4-90）圆柱齿轮齿轮圆周： （4-91）齿轮径向力： （4-92）标准直齿圆锥齿轮齿轮圆周力： （4-93）齿轮轴向力： （4-94）齿轮轴向力: （4-95） 支反力 XOY面 （垂直面） （4-96）XOZ面（水平面） （4-97）XOY面上的弯矩： （4-98）XOZ面上的弯矩： （4-99）合成弯矩： （4-100）当量弯矩： （4-101）取危险截面按当量弯矩验算直径。危险截面取右轴承处（载荷最大）、安装圆柱齿轮处、安装锥齿轮处及安装偏心轮处。右轴承处验算 （4-102）d=35mm29.8mm,合格。安装圆柱齿轮处验算 （4-103）d=40mm28.4mm,合格。该轴段有键槽，计算轴径加大4%，d=4028.41.04=29.5mm,合格。安装锥齿轮处验算 （4-104）d=35mm18mm,合格。该轴段有键槽，计算轴径加大4%，d=35181.04=18.72mm,合格。安装偏心轮处 （4-105）d=25mm17mm,合格。该轴段有键槽，计算轴径加大4%，d=25171.04=17.68mm，合格。综上计算结果，该轴强度足够。第5章 剪切机构的设计目前大多数调直机均采用机械定尺长控制，若钢筋超过一定长度，其切断误差将超过标准，且钢筋直径越小，其越差越严重，必须实施二次切断，导致劳动生产率低下。特捏是低压供电系统广泛使用的水泥电线杆，由于定长误差的存在，是拉直成型时各根钢筋受力不一，致使浇注成型的水泥杆内部钢筋受力不均匀，从而为以后的工作埋下隐患。5.1切断机构的工作原理切断机构的结构与工作原理如图5-1所示：1-曲柄轮；2-连杆；3-锤头；4-定长拉杆；5-钢筋；6-复位弹簧；7-刀台座；8-下切刀；9-上切刀；10-上切刀架；图5-1钢筋调直切断机的切断机构下切刀8固定在刀座台7上，调直后的钢筋从切刀中孔中通过。上切刀9安装在刀架10上，非工作状态时，上刀架被复位弹簧6推至上方，当定长拉杆4将刀台座7拉到锤头3下面时，上刀架受到锤头的冲击向下运动，钢筋在上、下刀片间被切断。在切断钢筋时，切刀有一个下降过程，下降时间一般为0.1s，而钢筋的牵引速度为0.6m/s,因此在切断瞬间，钢筋可有0.60.1=0.06m的运动距离，而实际上钢筋在被切断的瞬间是停止运动的，所以造成钢筋在牵引轮中的滑动，使牵引轮受到磨损。因此，调直机的调直速度不宜太快。5.2 机械式调直定长切断工作原理机械式调直定长切断机总体机构如图所示。图5-2中，盘料架，放置待调直加工的钢筋。在调直筒内，用高斯线辊、正弦曲线辊或余弦曲线辊对钢筋进行调直，具有多值原始曲率的钢筋经交错排列调直辊后，发生多次反复弯曲，原始曲率的不平均度逐渐减少，最终实现圆盘筋的调直。1.盘料架 2.调直筒 3.主传动箱及牵引压辊 4.机座 5.剪切机构 6.受料架 7.定长尺图5-2 整体路线图在传动箱内由机械减速机构将电机转速降低，并带动主动压辊（上压辊）旋转。上料时，转动偏心手柄，使上压辊抬起，将钢筋穿过上压辊与下压辊（被动压辊）之间的V型槽，然后反向转动偏心手柄，使上压辊放下，上下两压辊呈夹持钢筋状态。料压在两压辊之间，被调整钢筋的受力的大小取决于压辊之间的加持力。与上压辊机械 相连的连杆上有一弹簧与之相连，该弹簧对上压辊实施加压，压辊的牵引力与压力成正比，故对不同直径与材质的钢筋应选不同的钢筋压力，从而较好地握持并牵引钢筋。同时为防止在剪切时的连切现象，钢筋被顶住停下来时，钢筋与压辊间应该能出现明显的打滑。因此，弹簧压力的调整时调直机能否正常工作的关键。传动箱中偏心轴的双滑块机构带动锤头垂直方向的往复运动，剪切机构的方刀台中装有上下切刀，当装在方刀台中的切刀进入锤头下面时，上切刀被锤击而实现钢筋的切断。钢筋被切断后，方刀台靠拉杆弹簧复位。受料架是调直切断机的定长机构，架上有用于定长的定尺挡板，根据需要的长度调整好定尺挡板在拉筋上的位置，并调整好拉筋弹簧的压力，使被调直钢筋能顶动定尺挡板前进，且要在钢筋被切断后方刀台能及时复位。当被