卧式钢筋切断机的设计设计说明书

毕业设计说明书 题目名称题目名称： 卧式钢筋切断机的设计卧式钢筋切断机的设计 院系名称院系名称： 机机 电电 学学 院院 班班 级级： 机机 自自 XXXXXXXXXX 学学 号号： XXXXXXXXXX 学生姓名学生姓名： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 指导教师指导教师： XXXXXXXXXXXXX 20122012 年年 0505 月月 摘摘 要要 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、和过载保护等优点。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：关键词：切断，建筑，钢筋，齿轮 Lie type steel cutting machines designing Abstract This 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 of the type of electric motors, using horizontal installation, protection of the electrical, squirrel-cage three-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-crank institutions or gear and rack. I decided to consider realistic conditions using slider-crank as the executing machinery. Keywords: Cutting Architectural Reinforcing steel Gear 目目 录录 第 1 章 引言-5 1.1 概述 -5 1.2 题目的选取 -5 1.3 钢筋切断机的工作原理 -5 第 2 章 电机选择-7 2.1 切断钢筋需用力计算 -7 2.2 剪刃行程 -7 2.3 功率计算 -8 第 3 章 传动结构设计-9 3.1 基本传动数据计算 -9 3.1.1 分配传动比 -9 3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数 -9 3.2 带传动设计 -10 3.2.1 确定计算功率 -10 3.2.3 带轮基准直径 -10 3.2.4 验算带速 -10 3.2.5 计算实际传动比 -10 3.2.6 确定 V 带基准长度和中心距 -11 3.2.7 验算小带轮包角 -11 3.2.8 确定 V 带的根数 -11 3.2.9 确定 V 带张紧力 -11 3.2.10 确定轴上的载荷（压轴力） -12 3.2.11 主要设计结果 -12 3.3 高速级齿轮传动设计 -13 3.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 -13 3.3.2 按齿面接触强度设计 -14 3.3.3 按齿根弯曲强度设计 -16 3.3.4 几何尺寸计算 -17 3.3.5 结构设计及绘制齿轮零件图 -18 3.4 低速级齿轮传动设计 -19 3.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 -19 3.4.2 按齿面接触强度设计 -19 3.4.3 按齿根弯曲强度设计 -21 3.4.4 几何尺寸计算 -22 3.4.5结构设计及绘制齿轮零件图-23 3.5 轴的设计与校核 -24 3.5.1 输入轴的设计与校核 -25 3.5.2 二轴的设计与校核 -33 3.6 平键的强度校核 -42 3.6.1 键的选择 -42 3.6.2 验算挤压强度. -42 3.7 轴承的校核 -43 3.7.1 求两轴承的轴向力 -43 3.7.2 求两轴承的计算轴向力 -44 3.7.3 求轴承当量动载荷 P1和 P2-45 3.7.4 验算轴承寿命 -45 第 4 章 润滑与密封-46 4.1 传动件的润滑 -46 4.2 滚动轴承的润滑 -46 第 5 章 结论-47 致 谢-48 参考文献-49 第第 1 1 章章 引言引言 1.11.1 概述概述 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 3 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。 1 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。 2 1.21.2 题目的选取题目的选取 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 三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。 1.31.3 钢筋切断机的工作原理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。 图 1-1 钢筋切断机原理图 第第 2 2 章章 电机选择电机选择 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。 2.12.1 切断钢筋需用力计算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 。即切断筋的条件 为： A Q 本切断机针对切断钢筋为牌号 HRB400 的普通热轧钢筋，其屈服强度 b=400MPa。 剪切过程实际上是金属塑性变形过程，金属在塑性变形中沿晶格滑移，即形成 所谓滑移线。东北重型机械学院连家创教授，利用滑移线理论在考虑了剪刃侧间 3 隙及接触摩擦的基础上，推导出剪切机剪切力计算公式，并进行了实验验证，其计 算公式如下： 3 冷剪时=KKu( 1+)b max s 式中试件断裂时的平均延伸率 s 被剪钢件的强度极限 b 则由上式可得 =（0.560.62）1（1+16%）400=259.84287.68Mpa max 取最大值=287.68Mpa max 由于切断钢筋的最大直径为 14mm，则切断机所需的切断力为 F切=maxd2/4=287.68142/4=44284.90N 2.22.2 剪刃行程剪刃行程 行程太小，翘头的工件通不过，行程太大，对于曲柄式剪切机会使曲柄增大， 从而使剪切机的工作扭矩和驱动功率增大，相应的结构尺寸也将增大。 3 根据生产经验，剪刃形成可取 20mm。则曲轴的偏心距为 20mm。 2.32.3 功率计算功率计算 由于切断刀的速度与曲轴处的线速度不尽相同，因此使用曲轴处的线速度进行 计算可是计算结果偏于安全。 4 则切断处的功率 P： KW39. 1001. 020 60 215 QP 查表可知在传动过程中，带传动的效率为 = 0.96；齿轮传动的效率为 = 0.97； 滚动轴承的传动效率为 = 0.99； 连杆传动的效率为 = 0.81。 由以上可知总的传动效率为: = 0.960.9920.9720.81=0.703 由此可知所选电机功率最小应为KW98 . 1 703 . 0 39 . 1 P P 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 Y100L1-4，输出功率为 2.2kw，满载转速为 1420 r/min。 第第 3 3 章章 传动结构设计传动结构设计 3.13.1 基本传动数据计算基本传动数据计算 3.1.13.1.1 分配传动比分配传动比 电动机型号为 Y，满载转速为 1420 r/min。 (1) 总传动比 67.94 15 1420 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，在分配传动 比时，为使齿轮的传动比圆整以获得圆整齿数，同时使大带轮的尺寸适当增大以起 到类似于飞轮的作用。因此，初步取 i0=3.78，则 i1=94.67/3.78=25。 5 0 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 i12=5，则 i34=5。 3.1.23.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数计算机构各轴的运动及动力参数 各轴的转速 轴 r/min375 78 . 3 1420 0 0 1 i n n 轴 r/min75 5 375 12 1 2 i n n 轴 r/min25 5 75 34 2 3 i n n 各轴的输入功率 轴 P1=P0=2.20.96=2.112KW 轴 P2=P112=2.1120.990.97=2.208KW 轴 P3=P223=2.2080.970.99=1.947KW 各轴的输入转矩 电动机输出转矩 m796.14 1420 2 . 2 9550 0 NT 轴mNiTT692.5396 . 0 78 . 3 796.14 0001 轴mNiTT802.25797 . 0 99 . 0 5692.53 121212 轴 mNiTT836.123797 . 0 99 . 0 5802.257 232323 3.23.2 带传动设计带传动设计 已知条件：电动机功率 P0=2.2KW，满载转速 n0=1420r/min，初定传动比 i0=3.78，电动机每天工作 16 小时。 3.2.13.2.1 确定计算功率确定计算功率 查表 8-7 可知 工况系数取 KA=1.3 ，Pc=1.32.2=2.86kw。 3.2.23.2.2 带型的确定带型的确定 由设计可知：V 带传动的功率为 2.2kw，小带轮的转速为 1420r/min，大带轮的 转速为 375r/min。 根据以上数值及小带轮的转速查图 8-11 选取 A 型 V 带。 6 3.2.33.2.3 带轮基准直径带轮基准直径 查阅相关手册选取小带轮基准直径为 d0=95mm，则大带轮基准直径为 d1=3.7895=359.1mm，选定 d1=355mm。 3.2.43.2.4 验算带速验算带速 sm nd v/06 . 7 100060 142095 10060 00 因为 5m/sv30m/s，所以带速合适。 3.2.53.2.5 计算实际传动比计算实际传动比 794 . 3 )015 . 0 1 (95 355 )1 ( 0 1 0 d d i 则大带轮实际转速 ，误差可不予考虑。min/375min/ 3 . 374 794 . 3 1420 0 0 1 rr i n n 3.2.63.2.6 确定确定 V V 带基准长度和中心距带基准长度和中心距 由 0.7（+）2(+)则 315P2，所以按轴承 1 的受力大小验算 hh Lh P C n L 15.132988 58.2116 30500 37560 10 60 10 3 6 1 6 故所选轴承满足寿命要求。 第第 4 4 章章 润滑与密封润滑与密封 4.14.1 传动件的润滑传动件的润滑 切断机传动件和轴承都需要良好的润滑，其目的是为减少摩擦、磨损，提高效 率，防锈。 6 因为本次设计的卧式钢筋切断机的结构简单，成本较低，且对切断精度要求不 高，故传动件的润滑采用在切断机装配前涂抹润滑脂的润滑方式。 4.24.2 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑 对卧式钢筋切断机而言，当齿轮传动采用脂润滑时，滚动轴承宜采用脂润滑。 6 滚动轴承脂润滑具有易于密封、结构简单、维护方便等优点。采用脂润滑时， 6 滚动轴承的内径和转速的积一般不宜超过。min/102 5 rmm 6 第第 5 5 章章 结论结论 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，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。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。 致致 谢谢 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。 在这次的设计过程中，尽管遇到了很多的问题和困惑，但我们通过组内成员相 互交流、相互帮助，最终我们还是圆满的完成了这次毕业设计。通过这次毕业设计， 我们不仅复习了以前所学过的专业知识，同时也为我们学习更多的新知识提供了机 会和动力。 通过这次毕业设计，我们得以把大学四年所学得的知识融会贯通，让我们懂得 了温故而知新的道理，这将是我们以后走入社会所必学的重要一课，为我们将来的 人生规划和事业发展提供了坚实的基础。我们将永远不会忘记这次毕业设计所教给 我们的课堂以外的知识。 在这次毕业设计的过程中，我们在设计的过程中遇到了许许多多的问题，当碰 到超出我们能力和经验范围的问题时，樊瑞老师给了我们莫大的帮助和指导，为我 们拨开迷雾、指点迷津。而且在这次毕业设计的过程中樊瑞老师要求我们小组的成 员定期每周两次的检查时间，督促我们保质保量地完成毕业设计任务。可以毫不夸 张地说：没有樊瑞老师的督促和指导，也就没有我们今天的毕业设计的数量和质量。