圆钢成型生产线校直及裁定系统毕业论文.doc

圆钢成型生产线校直及裁定系统毕业论文目录第1章 绪论11.1设计圆钢校直机的目的和意义11.2圆钢校直机简介11.2.1圆钢校直机的基本概念11.2.2圆钢校直机在国内外技术发展现状41.3论文研究的内容5第2章 圆钢校直机的总体设计方案72.1圆钢校直机的设计依据和任务要求72.1.1 设计依据72.1.2 任务要求72.2总体结构布局8第3章 各组件系统的设计93.1 送料系统的设计93.1.1 设计方案93.1.2 传动部分设计93.2 校直系统的设计253.2.1 设计方案253.2.2 设计内容253.3 测量系统的设计283.3.1设计方案283.3.2 结构设计283.4 裁料系统的设计293.4.1设计方案293.4.2 结构设计29第4章 建立圆钢校直机的三维模型304.1软件介绍304.1.1 Pro/E的概述304.1.2 Pro/Engineer Wildfire功能模块314.1.3 Pro/E的特点和优势324.2绘制圆钢校直机的三维模型344.2.1画零件的步骤344.2.2 绘制零件图354.3组装零部件384.3.1零件装配的步骤384.3.2组装元件394.4 出工程图424.5修改二维图43结论44致谢45参考文献46II江苏科技大学本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1设计圆钢校直机的目的和意义我们所处的21世纪是一个技术不断创新的时代，伴随着我国国民经济建设的迅猛发展和对硬件设施要求的增多，特别是对基础建设的需求，如日中天的房地产市场和国家交通的大力拓展延伸，使得建筑市场呈现出前所未有的喜人景象。作为城市建设工程中根本缺少不了的材料的钢筋需求量不断增加，非常有力地提升了作为对钢筋生产和加工过程中最重要一环的钢筋校直机的经济市场需求。这些年来，新三号级钢(也就是热轧肋钢筋型号是HRB300、HRB403和HRB500这三类)以其强度高、延性良好等性能快速的在全国各地的建筑工程中得到大面积的使用，也更加的为钢筋后续加工生产的企业提供了一个非常难得的发展机遇，但是同时也对他们生产出来钢筋的质量和效率提出了前所未有的要求。随着技术的逐渐成熟和理学的逐年增加，钢筋混凝土在结构之中不断创新的设计理念和新的定义，预应力混凝土技术获得高速度和广泛的发展和高性能材料的应用，作为钢筋混凝土中最重要的材料，钢筋，当然也是需要被不断的提升加工质量和加工效率。因为钢筋加工成型直接对钢筋混凝土结构强度，成本，工程质量和施工进度有着严重的影响。所以很明显的说，钢筋加工机械如钢筋校直机等这类机器是建筑施工程根本缺少不了的机械设备装置。在实际生产中，钢筋是以盘状出厂的，这是因为生产商考虑到运输的问题，但是钢筋在所有需要它的场合中是直杆施工的，这是现场需要。所以说钢筋校直的作用是非常重要的，它将使出厂的圆盘状钢筋校直成为直钢筋用于建筑工程中，满足了建筑施工现场的需求。1.2圆钢校直机简介1.2.1圆钢校直机的基本概念 圆钢校直的发展在国内最早起源于60年代初期，当时国内分为几大区域也就是那个时代的国有企业，发展到今天圆钢校直机的随处可见，下面将细说圆钢校直机的发展。 圆钢矫直机的作用就是对圆圈状的胚料圆钢进行校直，以便于能够在工程中使用。而事实上，我们很多设施的建设都离不开钢筋。所以有，圆钢校直机在整个国民经济中占据相当紧要的地位，它的技术水平在某种程度上反应了一个国家工业生产技术程度。 随着国民经济越来越快的发展，对圆钢校直机的要求愈来愈高。经过几十年的发展，我国的圆钢校直机机市场现已基本形成。圆钢校直的方式主要有以下几种： （1）调直模式 （2）曲线辊式 （3）对辊式 （4）复合式如图1-1所示，就是上面提到的四种校直方式的机构简图图1-1 钢筋校直方式分类 目前，在许多钢矫直机的生产和销售市场，根据工作需要，和机构设备的性能可以按照以下6种方法进行分类，见表1-1。 表1-1 圆钢校直机分类形式特 点校直方式见图1-1 调直 模式 钢筋校直效果好，较容易控制。但是校直速率低，被加工钢筋的外表会有一定的划伤，工作噪声会比较大；适合于加工各种类型的光圆钢筋。曲线辊式 校直速度较快，钢筋校直效果好，容易控制。但是被加工钢筋表面划伤较重，还有工作噪声较大；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 校直速度快，被加工钢筋表面有轻微划伤，工作噪声小；钢筋校直效果一般，控制系统要求较高，适用于各种类型的钢，特别适合寒冷，热轧带肋钢筋。调直模式+对辊模式 对辊式钢筋矫直效果更好，也更容易控制。校直速度高于曲线辊式，低于对辊式，被加工钢筋表面划伤，工作噪音小；适用于各种圆钢。切段方式 锤击切段方式 部分模式的应用，小直径钢筋，连续，工作噪声大。容易出现甚至剪，固定长度的误差。 飞剪切段方式 适用大、中直径的钢筋，工作噪声会比较大，校直不连续。定尺精度低，但是没有连续切的现象。液压切段方式 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校直机。 落料方式支撑柱式 机器结构简单，且工作中噪声小。适合应用在小直径光圆钢筋和调直度较高的场合中。翻板式 结构较复杂，工作噪音大，适用于大，中口径圆钢。撤板式 结构较复杂，工作噪音大，适用于大，中口径圆钢。敞口式结构不复杂，且工作噪声较小，常用于大、中直径钢筋和校直质量要求高的场合。 测量方式机械式 测量尺寸误差小，容易控制。但是噪声较大，而且寿命短。比较适用于对测量误差要求较高，但速度要求低的场合。 机电式 测量误差稍大，但噪声较小，且寿命长。控制方式普通电气控制 电路复杂，对维护人员要求技术较高。控制精度低，容易发生故障，初期调试很麻烦。PLC控制 电路简单，对维护人员要求不是很高。但控制精度较高，机器运行稳定，初期调试比普通式简单。上料方式开卷式 机构复杂，送料速度快、钢筋不会扭转，非常适用于高速度的工作状态。 非开卷式机构简单，适用在校直速度一般的工作场合。在钢筋放线时会自然扭转。表1-1是根据各部分工作机构的特点对圆钢校直机进行了简单的分类和功能的比较，但是，实际生活中用到的圆钢校直机是一个综合的整体。也就是在经济、实用、高效等原则下，六大工作机构的有机组合。产品的生产企业往往因为用户的需要，或是因为他们的不同出发点的设计，每个都有自己的优点。在混凝土结构和设备组成。因此，它是很难的一个产品或一个机构统一或特定的性能评价。1.2.2圆钢校直机在国内外技术发展现状 钢筋是所有基础设施不可或缺的材料，对整个社会的经济推动也有显著地效果，因此高强度的钢筋得到了广泛围的应用。欧洲，日本，美国，工业发达，如钢筋混凝土结构的韩国高性能要求的国家，与400至500兆帕的焊接钢，其产品质量高于标准规定。钢筋矫直采用线圈需要的食物，没有可以满足高性能钢筋矫直机矫直，国内钢筋矫直机矫直现有约350兆帕的强度。 20世纪70年代我国进入改革开放以后接触到大量的国外设计研制成果。有小到1.6 mm金属丝校直机和大到600 mm圆管校直机。有速度达到300 m/min的高速度校直机和精度达到0.038 mm/m的高精度校直机。与此同时也进口了许多先进的校直机构设备。如英国的布朗克斯(BRONX)校直机；德国的凯瑟林(Kieserling)校直机、德马克(Demag)连续拉弯校直机及高精度压力校直机；日本的薄板校直机等。值得骄傲的是我国科技界不断在提高我们自己的科研设计和自身的创新能力。从20世纪50年代起就有刘天明提出的双曲线辊形设计的精准的计算方法和资料文献，同时还给出了了校直曲率方程式的详细技术。后来的6080年代，我国在辊形理论方面有许多学者从事了深入的钻研且取得了很可观的成果，并召开了全国性的辊形理论探讨会；形成了等曲率反弯辊形计算方法。同时段，以西安重型机械研究所为代表的科研设计单位和以太原重型机器厂为代表的设计制造部门完成了大量的校直机设计研制工作。不仅为我国圆钢的生产提供了设备机构保证，而且还培养出了一大批设计研究人员，为国家做出了卓越的贡献。 跨入90年代后，我国在赶超世界先进水平道路上又迈出了重要的一大步，一些新研制的校直机构获得了国家的任何和申请了国家发明专利；一些新成果也得到了市、省及部级部门的奖励；有的甚至还获得了国家发明奖。近些年来，我国在反弯辊形七斜辊校直机，多斜辊薄壁管材校直机、斜辊薄铜管校直机、双向反弯辊形辊校直机、复合转式校直机，平行辊异辊距校直机及校直液压自动切料机等研制方面相继取创出新高。并且在矫直高强度合金钢方向也是获得了良好的矫直质量，和快速的生产效率。其校后的残留挠度为0.20.5 mm/m。此外，从20世纪60年代之后，我国在圆钢的拉伸与拉弯等设备上取得大发展，对圆钢的生产和后处理上面起到不和或缺的重要作用。 面对空前广阔的圆钢校直机市场，广大生产企业也面临严峻的挑战。一直以来，受到运输、效率方面等多种因素影响，大型轧钢生产企业生产的圆钢在直径小于14 mm的型号都是以圆盘条形式投入市场使用的。目前已经有一些企业看准了圆钢后续加工(即钢筋的调直与定尺切断)的丰富利润，开始大量购入校直机并投入使用。一旦这些企业实现并完成对现有生产线的改进，圆钢将以往的圆盘条改为直条走向市场，势必对现阶段的钢筋校直切断机市场，特别是对圆钢校直机生产企业形成巨大的冲击。人无远虑，必有近忧，这是值得很多圆钢校直机生产企业和圆钢校直机使用企业关心的重大话题。 综上所述，在目前我国经济建设的飞速发展下，建筑行业席卷全国。这就给建筑工程需要的机械设备的发展提供了一个前所未有的发展机遇，为广大的这些机器生产企业提供了一个提升自我发展的舞台。面对目前竞争日益激烈的我国建筑设备市场，加强企业的经营管理模式，大力投入科技创新，重视不断出现的新技术、新产品的研发，提高自我的产品质量和产品售后服务水平。主动走向现有市场，利用现有市场，使企业的产品满足广大用户的需求，同时也需要尽快的缩短与外国先进企业的技术差距。从这方面，无疑是我国广大的圆钢校直机生产企业生存与发展的重要路线。1.3论文研究的内容1. 总体机构的设计 钢筋校直机结构主要有机架、送料机构、校直机构、测量机构和裁剪机构组成。机架主要是由钢板焊接而成，送料方式是靠下面两个主动轮带动，上面两个压紧轮跟着传动。校直系统采用是转动磨具切除的方式，由电机带动。测量采用的是利用传感器测量方式。裁料系统是由切断油缸切断的，在达到需要的长度之后，发出切断指令。2.送料系统的设计 钢筋校直机的送料系统，采用的是两对轮子，上下分布，下轮由电机输送动力，上轮压紧之后就会跟着一起转动，达到送料的效果。3.校直系统的设计 钢筋校直机的校直系统，采用的转动磨具切除钢筋方式，五组磨具并排放在长方块上，电机带动着长方块转动，使得圆钢在前进的同时又受到转动磨具的切除，最后达到需要的质量标准。4.测量系统的设计测量系统用的是一对测量轮，下测量轮的纵向位置固定，上测量轮有松紧装置，通过压紧行走的圆钢来带动轮子的转动，轮子的转动又传给传感器，使得传感器发出信号，记下圆钢的长度。5.裁料系统的设计材料系统采用的切断油缸来对钢筋进行切断，通过电气控制装置来发出和接收指令达到生产的需求，因为本文侧重于机构部分，并不着重介绍电气控制部分。6.PROE三维建模与导出工程图设备的总体机构是采用的Pro/ENGINEER Wildfire 5.0建模，并且导出工程图，然后再用CAXA进行修改使其达到要求。第2章 圆钢校直机的总体设计方案2.1圆钢校直机的设计依据和任务要求2.1.1 设计依据目前我国是正处于一个经济发展阶段，同时我国又是一个拥有着十四亿人口的大国。为满足这么多人的生活需求，如今每座城市都在新建高楼大厦、铁路、公路、公园等硬件设施。这样需要大量的钢筋，也就意味着钢筋校直机的需求在增加。我这里设计的钢筋校直机是以市场常见的钢筋校直机实物为基础进行细节方面的优化设计和机构方面的精简设计而成。2.1.2 任务要求钢筋校直机主要是用在建筑工程、道路桥梁、水利电力工程、混凝土预制构件、冶金和机械行业等领域。它的机构简单，而且自动化程度高，工作人员操作起来安全易懂。整体机构坚固耐用，出现故障也方便维修。根据给定的条件和要求进行设计，其中条件和要求为：给定条件：l 圆钢钢筋直径56 mm；l 圆钢抗拉强度650 Mpa；l 校直速度 0.15 m/s；l 送料部分输出轴扭矩 20 N.m；l 送料阻力400 N；l 校直正压力5000 N；要求：l 合理设计机构；l 合理分配传动比；l 满足生产线的使用。2.2总体结构布局钢筋校直机以电动机为动力元件，电动机通过一级同步带机构，降低转速传，再通过齿轮带动送料轴，使送料轴上的送料轮输送圆钢到校直机构进行校直。和送料轮配合的有两个宽度一样的压料轮，压料轮将钢筋压紧，通过之间的摩擦力完成送料。然后送料机构输送圆钢到接下来的校直机构，圆钢在校直机构中进行校直，完成校直之后的圆钢，在经过测量机构测量，达到一定的长度之后，信号反馈给送料部分，送料部分停止送料，然后把信号反馈非裁料系统的切断油缸，切断油缸向前推动，就把校直好的圆钢切了下来。这就是圆钢校直的一个整体工作流程，可完全自动化。 总体结构简图如图2-1所示：图2-1 总结构示意图1. 送料轮 2.压紧轮 3.弹簧 4.同步带 5.校直机构 6.测量机构 7.裁剪机构 8.电机 9.机架第3章 各组件系统的设计 3.1 送料系统的设计3.1.1 设计方案 送料系统的原理是下面两个送料轮由电机输送动力进行旋转，上面的压紧轮进行压紧之后跟着一起转动达到把钢筋输送到校直系统的目的。根据提供的原始数据，定送料轮的直径为200 mm。送料系统的传动部分采用的是一级同步带传动和一级齿轮减速传动，合理分配参数以满足需求。3.1.2 传动部分设计（1） 电机的选择传动部分的动力源拟采用步进电机，因为其良好的操控性能，满足需求。接下来将对步进电机根据参数进行相应的计算选型。正常情况下，步进电机的转速要在300-600 rpm，即5 r/s-10 r/s，且电机细分数过大；这里采用的减速是一级同步带和一级直齿轮传动。同步带的传动比是1-10，这里选取，直齿轮的传动取，所以。计算电机力矩，选择电机型号： 扭距与传动比的关系如下:已知扭矩计算公式传动比（减速传动） （3-1） （3-2）由式3-1和3-2可推算得： （3-3）即：输出扭矩=输入扭矩传动效率传动比，当传动效率不变时，可以认为输出扭矩=输入扭矩传动比，即输出扭矩就等于输入扭矩乘以速比 。由已知条件可知，输出轴的扭矩 Nm，又因为有两个送料轮，所以电机轴上的力矩 Nm由于步进电机要在高速时扭矩要大幅下降，所以电机的安全系数取3较为保险。故电机力矩 Nm根据查阅到的资料显示 57系列步进电机最大扭矩可达3 Nm， 86系列步进电机最大扭矩可达12 Nm。 110系列步进电机最大扭矩可达25 Nm。因此110系列步进电机完全符合驱动要求，又根据市场现有的步进电机生产厂家，综合各方面的考虑，选110BYG350D 型号。工作转速： r/min所以电机的转速：=14.36=86 r/min电机的额定功率：1.1 KW（2） 运动参数及动力学参数计算1 各轴转速0轴 =86 r/min 轴 r/min 轴 r/min2 各轴输出功率 轴 KW 轴 3 轴的输入转矩 0轴 123 Nm 轴 478 Nm 轴 684 Nm所有数据统计到表3-1。表3-1 各轴参数转速(r/min)输入功率(KW)输入转矩(Nm)0轴86123轴21.51.078478轴14.31.025684（3）同步带传动的设计同步带传动是利用带齿与带轮齿啮合来传递动力的一种新型传动方式，具有准确的同步传动功能，不需要润滑、无滑差、无污染、噪音少；传动效率达0.98，速比范围可达1：10，允许线速可达50 m/s，传动率从几百瓦到数百千瓦，适宜多轴传动。同步带要求功率P=0.06 KW，带轮转速=86 rpm，传递的扭矩为T=6.6 Nm 。1 设计功率 由查阅书1表33.1-12可得工况系数 KW2 根据 Kw和86 rpm，查阅书1图33.1-13可以确定同步带带型和节距 型号：H型 节距：12.7 mm3 小带轮齿数根据带型及其转速，查阅书1表33.1-51可查的小齿轮的最小齿数，此处取=25。4 小带轮的节圆直径 75.80 mm，查阅书1表33.1-56得外径75.04 mm。5 传动比i=4，则大带轮的齿数Z2=100，6 大带轮的节圆直径303.3 mm，查阅书1表33.1-56得外径302.1 mm。7 带速 0.34 m/s。8 初定轴间距取=500 mm9 带长及其齿数 = =1621.06 mm 查阅书1表33.1-47得应选带长代号为630的H型同步带，其节线长=1600.20 mm，节线长上的齿数Z=168。10 实际轴间距此结构的轴间距可调整=489.48 mm11 小带轮啮合齿数 8 12 基本额定功率 查阅书1表33.1-53得 KW13 所需带宽 查阅书1表33.1-48得H型带=76.2mm，=8，=1。35.3所以，应选带宽代号为150的H型带，其带宽38.114 带轮结构和尺寸传动选用的同步带为630H150；小带轮：=25，=75.80 mm，75.04 mm。 大带轮： =100 ，303.3 mm， mm。（4）齿轮的设计计算 因传动尺寸无严格限制，批量不大，故小齿轮采用40 Cr,调质处理，硬度241 HB286 HB，平均取为260 HB，大齿轮用45钢，硬度229 HB286 HB，平均取为240 HB。 计算步骤如下：齿轮接触疲劳强度计算1 初步计算转矩 478000 Nmm齿宽系数 由书2表12.13，取=0.3 =0.3 接触疲劳极限 由书2图12.17c =710 MPa =580 MPa 初步计算的许用接触应力0.9 =639 MPa 0.9 =522 MPa 值 由书2表12.16，取=85 初步计算小齿轮直径 = 121.5 取=150 初步齿宽 b=602 校核计算圆周速度 =0.136 m/s =0.136 m/s精度等级 由书2表12.6 选8级精度齿数Z和模数m 初取齿数=30；=45 4.03 由书2表12.3，取m=2.5 m=2.5 则 取=60 使用系数 由书2表12.9 =1.5动载系数 由书2图12.9 =1.2齿间载荷分配系数 由书2表12.10，先求 =7900 N =98 N/mm100 N/mm 1.75 由此得 齿向载荷分布系数 由书2表12.11 =1.38载荷系数K =3.28弹性系数 由书2表12.11 =189.8节点区域系数 由书2图12.16 =2.5接触最小安全系数 由书2表12.14 =1.05总工作时间 =4800 h应力循环次数 由书2表12.15，估计 ，则指数m=8.78 原估计应力循环次数正确 接触寿命系数 由书2图12.18 =1.25许用接触应力 =798 MPa =690 MPa验算 =680 MPa 计算结果表明，接粗疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整，否则，尺寸调 整后应再进行验算。3 确定传动主要尺寸 因模数取标准值时，齿数已重新确定，但并未圆整，故分度圆直径不会改变，即： 小齿轮分度圆直径 大齿轮分度圆直径 中心距齿宽504 齿根弯曲疲劳强度计算重合度系数齿宽载荷分布系数 由书2表12.10 齿向载荷分布系数 由书2图12.14得 =1.38 载荷系数 齿形系数 由书2图12.21 弯曲疲劳极限 由书2图12.23c MPa MPa弯曲最小安全系数 由书2表12.14 =1.5弯曲寿命系数 由书2图12.24 尺寸系数 由书2图12.25 许用弯曲应力 MPa MPa验算 MPa MPa 传动无严重过载，故不作静强度校核。 齿轮结构及尺寸 计算得齿顶圆500 mm，所以齿轮采用圆盘式锻造齿轮结构，结构如图3-1所示： 图3-1 锻造齿轮结构-圆盘式各参数列在表3-1中： 表3-1 各轴参数 名称主动小齿轮从动大齿轮毂孔直径6090轮毂直径6464轮毂宽度L6050齿顶圆直径155230圆盘内圈直径130205孔板分布圆直径97135孔板直径1632腹板厚度C1515 （5）轴的设计计算1 轴的材料选择和最小直径估算 根据工作条件，初选轴的材料为45钢，高速轴表面淬火，低速轴调质处理。按扭转强度法进行最小直径估算，即：。初算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，d增大5%7%，两个键槽时，d增大10%15%。查书1表14-2,所以有前面的常数， ，计算各轴的最小直径如下： 轴：= mm=25.76 mm ，考虑到安装大同步带轮，还有安装小齿轮，当中要设有一个键槽，综合这些方面的考虑，所以有：= mm，实际取值是40 mm。 轴：=37.101 mm 因低速轴最小直径处安装联轴器，设有一个键槽，则：=38.95 mm。实际选取mm。2 轴的结构设计 轴的结构设计： a. 各轴段直径的确定 ：最小直径安装大同步带轮，所以：=40 mm ： =50 mm。：滚动轴承处轴段，=60 mm。滚动轴承选取6212AC，其尺寸为= ：过渡轴段,滚动轴承采用油润滑，考虑挡油盘的轴向定位，取=68 mm：=，滚动轴承选取6212AC，其尺寸为= ：= ：=，这是安装小齿轮，也就是主动齿轮的轴。 b. 各轴段的长度确定：由大同步轮的轮毂长度=48 mm确定，=46 mm。：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定=70 mm。：由滚动轴承、轴用弹性挡圈及装配关系等确定，=30 mm。：由装配关系、箱体结构等确定，=122 mm。：=。：由装配需要，=49 mm :由小齿轮的轮毂长度=60 mm确定，=58 mm。c. 细部结构设计由书3表14-11查出大同步轮轮处键=（t=5.0 mm，=3.3,r=0.3mm），小齿轮处键=（t=5.0 mm，=3.3,r=0.3 mm）；滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为。轴的结构设计： a. 各轴段直径的确定 ：最小直径安装大同步带轮，所以：=40 mm ： =50 mm。 ：滚动轴承处轴段，=60 mm。滚动轴承选取6212AC，其尺寸为= ：过渡轴段,滚动轴承采用油润滑，考虑挡油盘的轴向定位，取=68mm ：=，滚动轴承选取6212AC，其尺寸为= ：= ：=，这是安装小齿轮，也就是主动齿轮的轴。 ：这里要攻一段M30的螺纹，所以=30 mm b. 各轴段的长度确定：由从动齿轮的轮毂长度=60 mm确定，=58 mm。：由箱体结构、轴承端盖、装配关系等确定=91 mm。：由滚动轴承、轴用弹性挡圈及装配关系等确定，=30 mm。：由装配关系、箱体结构等确定，=122 mm。：=。：由装配需要，=92.5 mm :由送料轮的轮毂长度=55 mm确定，=50 mm。c. 细部结构设计由书3表14-11查出从动齿轮处键=（t=5.0 mm，=3.3,r=0.3 mm），小齿轮处键=（t=5.0 mm，=3.3,r=0.3 mm）；滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为。 轴的校核（轴的校核） 圆周力： N 径向力： N图3-2 轴部分组装 各段跨度为：轴的受力图如图3-3所示，可见在安装齿轮处为危险截面：注：,（取0.6）进行校核时，通常只校核轴上承受的最大弯矩和转矩的截面（即危险截面C）的强度。=25.327 Mpa;根据选定的轴的材料45钢，调质处理。由机械设计表15-1查得=60 Mpa.因,故强度足够。故此轴的设计是合理的。 图3-3 轴的受力分析图 （6） 滚动轴承的选择及校核计算（轴）1 6212AC轴承，它们之间的轴向力：轴向力：由,故轴承1为压紧端,轴承2为放松端. 计算轴承当量载荷; 由书3表16-11查的e =0.68书3表16-11取X1=0.41,Y1=0.87取X2=1,Y2=0故当量载荷： （7） 连接键的选择和计算 轴I: 键1240 GB/T 1096圆头普通平键(A型)b=12,h=8,L=40，两个。 轴II: 键1240 GB/T 1096圆头普通平键(A型)b=12,h=8,L=40，两个 键的校核: 查书3表可知1 轴I上的键校核： 所以强度足够。2 轴II上的键校核： 强度足够3.2 校直系统的设计3.2.1 设计方案材料的弯曲可以看成是受到某种应力的作用而产生，我们可根据材料的特性和各种曲率算出应施力的点与力的大小，但这往往是极复杂而不必要的，实际中代之以施加交变应力的方法。校直机构的作用实质是施加频率较高的周期性交变应力，使材料产生超过其弹性限度的变形，变形在相反的方向上交替发生。交替变形达一定程度后，以较慢速率逐渐减弱至零，原来的弯曲即被抵消。本校直机的校直系统采用的是模具校直方式，圆钢在前进的同时，电机带动模具转动，使得圆钢圆整，并对其直线度校正，达到了校直的目的。3.2.2 设计内容（1）电机的选择 这里的传动动力采用了步进电机带动一级同步带的减速传动，传动比。 计算电机力矩，选择电机型号：已知输出转矩=10Nm，所以输出轴的扭矩=6.7 Nm，由于步进电机要在高速时扭矩要大幅下降，所以电机的安全系数取3较为保险。故电机力矩 Nm根据查阅到的资料显示 57系列步进电机最大扭矩可达3 Nm， 86系列步进电机最大扭矩可达12 Nm。 110系列步进电机最大扭矩可达25 Nm。因此110系列步进电机完全符合驱动要求，又根据市场现有的步进电机生产厂家，综合各方面的考虑，选110BYG350D 型号。工作转速： r/min所以电机的转速：=2002=100 r/min电机的额定功率：1.1 KW（2）同步带传动的设计1 同步带要求功率P=0.105 KW，带轮转速=150 rpm，传递的扭矩为T=6.7 Nm 。2 设计功率 由查阅书1表33.1-12可得工况系数 KW根据 Kw和150 rpm，查阅书1表33.1-13可以确定同步带带型和节距 型号：XL型 节距：9.525 mm3 小带轮齿数根据带型及其转速，查阅书1表33.1-51的小齿轮的最小齿数，此处取=16。4 小带轮的节圆直径 48.51 mm，查阅书1表33.1-56得外径47.75 mm。5 传动比i=1.5，则大带轮的齿数Z2=24，6 大带轮的节圆直径72.77 mm，查阅书1表33.1-56得外径72.0 mm。7 带速 0.38 m/s。8 初定轴间距取=500 mm9 带长及其齿数 = =1190.7 mm 查阅书1表33.1-47得应选带长代号为480的L型同步带，其节线长=1219.20 mm，节线长上的齿数Z=128。15 实际轴间距此结构的轴间距可调整=485.75 mm16 小带轮啮合齿数 7 17 基本额定功率 查阅书1表33.1-53得 KW18 所需带宽 查阅书1表33.1-48得H型带=76.2mm，=7，=1。35.3所以，应选带宽代号为150的L型带，其带宽38.119 带轮结构和尺寸传动选用的同步带为480L150；小带轮：=16，=48.51 mm，47.75 mm。 大带轮： =24 ，72.77 mm， mm。3.3 测量系统的设计3.3.1设计方案 圆钢被送料机构往前推送，使测量机构两压轮转动，上压轮带动回转编码器转动 回转编码器记录经过的圆钢长度。这里采用的是回转编码器记数，编码器内部有一个旋转码盘，上面刻着均匀分布的透光孔，在码盘的两个侧面设置有电源开关，跟随轴的旋转过程中会有脉冲产生，然后会根据产生个多少脉冲来计算出行走了多少的位移，这就是编码器的功能。3.3.2 结构设计如图3-4所示，就是测量系统的模型图，当圆钢经过两测量轮时，上轮压紧，会使两轮跟随转动，这样就可以使得编码器开始工作，计算出圆钢走过的长度，再反馈信号给送料系统。 1.回转编码器 2.压紧轮 3.下测量轮 图3-4 测量系统模型图3.4 裁料系统的设计3.4.1设计方案 紧跟着前面的测量系统，当测量系统计算出所需要的长度之后，会发送信号给送料系统，这时候送料系统就不会停止送料，之后送料系统再发出信号给裁剪系统，裁剪系统进行裁剪。这里使用的裁剪装置是切断油缸，采用液压进行切断。3.4.2 结构设计 如图3-5所示的裁剪系统的模型图，校直好的圆钢经过引导装置1，在切断油缸3接收到信号后就开始裁剪。 1.引导装置 2.刀片 3.切断油缸图3-5 裁料系统模型图28 第4章 建立圆钢校直机的三维模型4.1软件介绍Pro/Engineer这款软件是美国PTC（Parametric Technology Corporation）公司。推出的工程设计软件，简称Pro/E。Pro/E这款设计软件以它高度的参数化著称，更是开创参数化应用的先驱者，在目前的工程设计软件领域中占有着十分重要的地位，Pro/E也成为了CAD/CAE/CAM业界领域内的新标准并得到广泛的认可度。Pro/E是如今常用的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在我国国内很多公司的产品设计中起到重要作用。历史的车轮进入二十一世纪，这是一个科技高度发展的世纪。全球市场的统一，同时也意味着市场竞争更加激烈，产品快速的更新换代，也会越来越智能和人性化，所以要保持住自己的市场份额相当重要。它是公司生存的命脉，因为顾客就是上帝，没了上帝，一切就都没了。在这样一个大环境下， CAD( 计算机辅助设计 )/CAM( 计算机辅助制造 )/CAE （计算机辅助测量）技术得到迅速普及和快速的发展。1991年，也就是海湾战争结束的那一年，美国一个权威的科学杂志CNC评出的全球最具影响力的十大技术中， CAD/CAM/CAE 技术便榜上有名，这就可以看出CAD/CAM/CAE 技术是多么的重要。在目前市场上众多的 CAD/CAM/CAE 软件中，我们接触到的软件包种类繁多，有PRO/E 、UG 、CIMATRON 、MDT、 I DEAS 、SOILDWORKS等个个都是佼佼者。但PRO/E凭借自己独有的特色功能赢得广大客户的心，它是美国 PTC 公司的招牌产品，各项技术都是名列前茅。在众多的领域，我们都能看到Pro/E的身影。最为常见的就是机械设计方面，电子产品方面，航空航天等等领域都用到Pro/E。4.1.1 Pro/E的概述 Pro/E这款软件在中国有一个外号，就是“破衣”，很多用户都习惯这样称呼它。1985年PTC公司成立于美国波士顿，并且开始了参数化建模软件的研究。1988年第一代的Pro/ENGINEER就诞生了。后面历经了十余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为CAD/CAM/CAE软件的领头羊。到目前为止，PTC公司又发布了Pro/ENGINEER WildFire最新版就是6.0版本（中文名野火6)。这款软件其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图输出到生产加工成产品的全过程。应用范围宽广，涉及各大领域。Pro/E采用了模块方法，可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等等。总之是一块非常好用的设计软件，不容错过。4.1.2 Pro/Engineer Wildfire功能模块 Pro/Engineer Wildfire的主要模块如表4-1所示。表4-1 Pro/Engineer Wildfire主要功能模块实体造型工程应用辅助模块草绘模块二次开发模块功能仿真模块曲面模块工程图模块NC加工模块渲染模块零件模块模具模块钣金模块数据管理模块装配模块布线模块逆向工程模块数据交换模块以下介绍其中我们最常用到的几个模块。（1） 草绘模块Pro/E的草绘模块，它主要功能是用草绘编辑器来编辑二维平面图，然后再进行实体的设计。目前，很多零件的三维模型都是在二维图的基础上，加以进行一系列的操作完成的。在使用零件模块进行三维实体特征造型时，若需要进行的二维草图编辑，那么系统就会自动的切换到草绘模块中去。（2） 曲面模块曲面模块顾名思义就是用于创建各种类型的曲面特征，使用曲面模块创建曲面特征的基本方法和步骤与使用零件模块创建三维实体特征非常类似。曲面特征虽然不具有厚度、质量、密度、体积等物理属性，但通过对曲面特征进行适当的操作就可以非常方便地使用曲面来围成实体特征的表面，还可以进一步把由曲面围成的模型转化为实体模型。（3）零件模块 零件模块用于创建和编辑三维实体模型。在大多数情况下，创建三维实体模型是使用Pro/ENGINEER Wildfire软件进行产品设计和开发的主要目的，因此零件模块也是参数化实体造型最基本和最核心的模块。（4）装配模块 零件装配模块是一个参数化组装管理系统，能够使用户以自定义方式去生成一组组装系列并且可以自动地更换零件，当然也可以根据需要添加新零件或对已有零件进行编辑和修改。使用Pro/ENGINEERWildfire软件的零件装配模块进行产品的组装是一项轻松的工作。在装配过程中，按照装配要求，不但可以临时修改零件的尺寸参数，而且可以使用爆炸图的方式来显示所有已组装零件之间的相互位置关系，非常直观。（5）工程图模块 Pro/ENGINEERWildfire软件可以通过工程图模块直接由三维实体模型生成二维工程图。系统提供的二维工程图包括一般视图、局部视图、剖视图、向视图等。用户可以根据零件的表达需要灵活选取需要的视图类型。使用Pro/ENGINEERWildfire软件由三维模型生成工程图非常简单方便，设计人员只需要对系统自动生成的视图进行简单的修改或标注就可以完成工程图的绘制。由于Pro/ENGIN