WJ013-钢筋截断设备设计-三维SolidWorks【原创设计】
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本科毕业设计 外文文献及译文 院 （部）： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 1 外文文献 : 2011) 16:86 89 011 . H. Y. K. . of a is he a a s 25 it an to A is of of a is a To of of we an of is a is to in In an we in up a at we in on on 2 of a we a no or on of a a 1). a of is or of is on on of As 2, is on on is by a DC a of a is an of of s of an to We in on 2 on he of is of in of a in a is a of a is of of a 5 5, 2011 S. *) 271. K. . o. . in at 67 29, 2011 87 of a of is of of be by be it up an 2a, of = 0.3 m = m, is is of of as 3. is m, if it is .1 is a is a is to a is by a I A a is By nd rd is 文文献及译文 3 in nd rd is a AN a of an to of a rd 3 to rd st to nd to on rd to a a of m. of is of a To of of by a 3-D by a 3-D 1. 2. 3rd of a b of is by C on 9 of of of 3. 3D fi of a on a a b 8 to s of by .2 m/.2 m/s m of 4, 5, . of of of to .2 m/s. a of .5 s to a 3D” by a 3D by on 5, we of in D () () ( ( ) ( We fi in of by m of of 文文献及译文 4 of an by on on of a 9 of in to be as of at ni is of of i. be in We of on in by 9 on is on on o it be on an be by of of a a to of on on a BS a of by a .2 m/s2 .2 m/s m of of 7, of (2b). in of of is a in on in in no of to a of n to rd a An by a DC a 24-V at a m/s. of m. 4. 5. 6. of 7. in a b c d 8. he is 8. In 文文献及译文 5 a m, 4 he of a on on an a rd a of on an on rd a a we to in a to . , et 2009) of 009, 1. , et 2006) of of to of of 006 . , et 2006) of on of 267 1268 4. , , , et 2006) of of 006 . , , , et 2005) on a of of 005 . , , , et 2008) of of 008, 60 163 8. , , , et 2010) of a of 010, 55 463 9. , , , et 2010) of a of 文文献及译文 6 中文译文 : 人工生命的机器人（ 2011） 16:8689011 . H. Y. K. . 个新的修剪机器人的实验研究进展 在 日本只有一个商业产品。 这台 机螺旋 地 爬上一棵树使用电锯 修剪树枝 。然而，机器的重量（ 25 公斤）和 缓 慢 的 速度阻碍它 成为解决森林危机的 最佳解决方案。一个轻量级的平台是必需的，因为在日本，大部分山脉有陡峭的山坡，一个修剪机器人运输是一项艰巨的任务。以提前修剪机器人的艺术状态，我们 提出 一 个创新的修剪机器人 对于外面大多数的树都能高效工作 。 它的 轮 系 机构的设计 是为了适应于 混合爬山，即，机器人能够开关之间的直线和螺旋 爬 升。该方法保证了 机器人的 轻量化和高爬的速度特征在早期的出版物，我们介绍了基本的设计概念和描述的原型实验机器人了。此外，混合爬山法已经证明，该修剪机器人可以 高速的 爬上 爬 下 大 树。在这里，我们报告我们开发机器人的进展，专注于直爬， 善于 不平坦的表面上的 工作 ，和修剪。 2 先进的 修剪机器人随着建设轻修剪的终极目标机器人，我们已经开发了一种新型的爬山法，采用无压或抓机制，而是依靠机器人本身的重量，像 日本传统的伐木工不会爬树的时候（图 1）。该用的一套杆和绳子，这是所谓的 不握不住或抓住树 干 ，而他的质量中心位于树。是的，该可以用自己的重量停留在树上。基于这一新的林业产业的设计概念和要求，修剪机器人 有了很大的发展 。如图 2 所示，该机器人配备了四主动轮。轮 1 和 2 位于上侧 ， 轮 3 和 4 位于下侧。每个轮由直流伺服电机、蜗轮驱动 。 摘要 本文介绍了一个伐木工的发展 像修剪机器人。攀登主要是模仿在日本的登方法。机器人的主要功能包括 对 外面的树 进行修剪工作 ，和一个创新的爬山策略融合 直线和螺旋式攀升 的方式 。这种新颖的设计带来了轻量化和高爬升速度特征的修剪机器人。我们报告我们在发展机器人进展，针对直爬，不平坦的表面上的 工作、 修剪。 关键词 修剪机器人 爬壁机器人 1 引言 日本木材工业已经进入下降的原因 ， 木材价格下降和林业工人老龄化迅速。这导致了森林的破 坏 ，导致在暴雨和山体滑坡的 破坏 山村 地区 。然而，在一个适当的配平状态修剪树 是 值得在上面投资的， 因为其 形成 一个美丽的表面形成年轮。 一个修剪机器人的发展 对 可持续森林管理的创新是很重要的。研究开发 的 修剪机器人 15已经很少见了 。 2011 年 2 月 25 日 机械工程系，丰田民族院校丰田 471知县，日本 电子邮件： 崎 . K. 人与信息系统工程系，岐阜大学，岐阜县，日本 限公司，日本 外文文献及译文 7 雪蛤 业有限公司，岐阜县，日本 这部分工作是在第十六届国际研讨会在人工生命与机器人 项目展现的 ，日本，一月 27日 29日 ， 2011 年。 87 电池 ， 质量中心位于一个错误 的边缘 ，由于摩擦系数不明确、质量中心的位置可能被干扰。 例如，机 器人会倾斜，当它爬上一个不均匀的表面。在图 2a，质心定位参数 H = 和W = ，其中 H 为上轮和下侧面之间的距离轮，和 W 的表面之间的距离躯干和质量中心，如图 3 所示。分析表明机器人当 D 为 ，即使它倾斜约 德。控制器使用一个 构成 ， 配备了无线局域网。该控制器能够通信数据 /命令与个人电脑通过无线局域网。每一轮由速度 制。通过一个高通滤波器的速度反馈输入附加。通过与第二个原型比较，第三原型重量轻，除控制器和电池。同时，控制器和电源分布在外部的第二个原型。第三原型也配备一个无 线局域网和电锯。虽然的电锯细节在这里省略了，实验表明一个分支使用第三切削原型。 3 实验 三实验进行评估的第三个原型。第一个实验是对其基本性能。第二个实验是评价其在不平坦的表面 的 性 能。 第三实验表明机器人是否可以修剪树枝。所有的实验使用替代树在室内进行。替代树直径的是 的摩擦系数 有效的替代树大约是 是小于这一自然的树。收集实验数据 包括 ，该电机电流，机器人的位置和方向，机器人的测定 ， 测量电机电流 。 使用分流电阻。测定位置 的 一个三维位置测量装置（ 数字）。用三维定位测量定位传感 器（ 外文文献及译文 8 图 1。爬树方法使用 图 2。第三修剪机器人原型。照片图像。 B 像 还原机制具有非回驾驶性能。每个车轮的转向角度也由直流驱动 ,伺服电机和蜗轮减速机构。 在分析的基础上， 79 质量中心位于外树与控制器的重量 。 图 3。对一棵树的修剪机器人三维图。侧视图 。 俯视图 本性能 直爬实验进行评估 ， 机器人的基本性能。这四个预期的速度轮子是由梯形的简介。加速度 / 速度为 /秒 ， 车轮半径 ， 。 实验结 果显示在图。 4， 5，和 6。图 4 显示了机器人的速度。各自的速度从旋转编码器的值计算出轮。机器人能爬在 /秒。虽然有一个约 于控制法启动延迟，这是一个问题。图 5 显示移动的距离。 它 的 实现 是由一个三维位置测量设备，和移动的距离每轮计算 从价值上的旋转编码器。在图 5 中，我们发现三种类型的错误：在距离误差的感动每一轮的三维位置测量之间装置（ 间的误差；轮 1（或 3）和 2（或轮 4）（ 轮 1 和轮3 之间的误差（误差之间的 2 和 4 轮轮）（ 我们考虑了两这些错误的可能原因。第一个是差异在每一轮的变形。移 动的距离按 的半径为每个车轮 的每一圈 。车轮是由聚氨酯 合成的 管 ， 它是作用在它变形的力。 它的 变形量的大小取决于力。从理论上分析， 79级在第三原型的力量往往是如下。的正常力近质心变得大于在对面的力。因此，填充扶手椅外文文献及译文 9 形 = 认为是，在法国是正常的力的大小第一轮（ （ 以这样解释。我们认为原因是滑移（ 干上的车轮。图 6 显示了电流在轮毂电机，这是由并联测量电阻。理论分析也表明，在下侧切向力大于上面。图 6 倾向于理论分析 ， 不平坦的表面上安全使用的机器人 正常工作 ，它 必须在不平的树是强大的树干。总是会有由增长引起的颠簸一个修剪枝的遗迹。因此，直爬坡实验进行评估颠簸在树干修剪机器人的性 能 。这个实验在一个替代的凹凸进行。采用 料，和大于天然凹凸。在四轮所需的速度是由一个梯形了简介。加速度为 / 速度为 /秒，每 半径的车轮。 实验结果如图 7 所示，其中显示角度 1 的轨迹和 2（参见图 2B）。 2 角旋转对所有病例加方向，指示这个控制箱上升。这意味着，大众走向树中心。质量中心也走向了树当 1 角方向旋转正方向。这意味着减少摩擦力使机器人在树上。然而，在 2 个 轮子的电流和 4 均大于在实验中连续电流。因此，有没有危险的机器人跌倒。此外，这些角度回到原来的方向，即使角度 1 和 2 发生了当一轮了凹凸。这些结果显示了良好 的 性 能。 剪试验 进行实验，发现无论是第三原型可以修剪树枝。一个附加的电锯是由一个 24V 蓄电池直流电机驱动。机器人爬上螺旋的速度在 /秒的直径的树该目标分为 。 图 7。在每一种情况下滚角和俯仰角。一轮 1 过去的凹凸， B 轮 2 通过凹凸， C 轮 3 通过凹凸， D 轮 4 通过凹凸图 8。机器人与修剪修剪试验 ， 实验的场景如图 8 所示。在这个实验中， 树枝被切 断，只留下一个短暂的残这是小于 ，与树干没有受伤。 4 结论 一个伐木工像修剪的发育进程 ， 机器人已经被描述，针对直爬，其在不平坦的表面行为，修剪树枝。的实验表明，直爬第三原型给了一个很好的基本性能。攀爬的结果在不平坦的路面上试验中表现出良好的鲁棒性颠簸，因为真正的树最凸起的小比实验碰撞。此外，修剪试验 还表明第三的原型可以修剪树枝从一棵树。在今后的工作中，我们希望在实际环境中的机器人测试，试着做一些进一步的改进。 外文文献及译文 10 工具书类 1。张军军， 等人 2009 年开发 行道树爬壁机器人 木本 。 2009 促进了 程序， 107 的发展。 2。 ， 等人 2006 年发展了 结构测量 抓树 力 修剪 树，攀爬修剪机器人 木本 （日本）。2006 年开展 程序 与 机器人与机电一体化 会议。 3。 ， 等人 2006 年开发 攀树和修剪机器人木本。执行器布置在臂端 为了 旋转运动（日本）。 促进了 268 4。 , , ， 等人 （ 2006）评 估了 树枝修剪机器人地图构建系统 的绩效 （日本 ） 。 在 2006 年 开展了 程序和机器人机电一体化 会议。 5。 , , ， et 2005） 研究用于机器人的 修剪系统： 发展了 机器人样机 单元 （日本）。 开展了 机器人 2005 日本机械学会与机电一体化 会议。 6。圣隶 工 业。 。 2011 年 5 月可以访问 7。 , , ， 等人 （ 2008）分析与实验新型爬山法。 开展了 2008， 60163 的 议 。 8。 , , ， 等人 （ 2010） 开发 一个用其自身的重量 的 修剪机器人。 促进 455010， 63 行业的发展 9。 , , ，等人（ 2010）开发的一个 利用 自身的重量 的 修剪机器人（日本）。 促进着 古屋 的发展。 附表 1工农医类用） 山东英才学院 毕业设计 (论文 )任务书 题 目 钢筋截断设备的机械机构设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 高伟华 班级学号 201201010697 指导教师签字 王全景 指导教师职称 副教授 指导单位 山东英才学院 学院领导签字 日 期 题 目 钢筋截断设备的机械机构设计 选题性质 工程设计类 理论研究类 应用研究类 程序软件开发类 设计内容与技术要求 、 成 果形式 一、毕业设计内容 1、根据题目和原始数据查看相关资料写综述和开题报告。 2、查看产品的技术要求，分析 钢筋截断设备的机械结构 。 3、根据任务书中的内容设计 钢筋截断设备机械结构 ，并绘出 钢筋截断设备 的总装配图、零件图。其中 图 1 张，绘制 钢筋截断设备 的总装配图；其余根据零件尺寸设计图纸大小； 制 图 1 张，总图纸折合 图 2 张。 4、撰写 字的毕业论文，并将题目、摘要和关键词翻译成英文。 5、翻译 3000 字以上汉字的英文资料。 6、将答辩内容用 作成幻灯片。 7、毕 业答辩。 二、毕业设计技术要求 钢筋截断机是由电动机通过皮带传动，带动牵引辊、 钢筋通过牵引辊进入调直筒，调直后的钢筋进入落料架，当其到达行程开关的位置时，会触碰行程开关，然后行程开关会发出信号，控制系统控制电机的转停。此时，牵引系统和调直系统的电机停止转动，截断系统的两电机分别带动丝杠和刀具开始转动。丝杠带动工作台向靠近钢筋的方向运动，当砂轮刀具触及钢筋时就会对钢筋进行切割，直至截断。 钢筋截断机的结构主要分为牵引系统、调直系统、截断系统、落料机构和数控系统等部分。 设计原始参数： 截断钢筋直径范围： 5 20 切断钢筋长度尺寸范围： 200L 2000 截断刀具：金刚石轮式刀 ； 钢筋牵引速度： 30 40m/ 钢筋抗拉强度约为： b=550N/ 截断速度： 20次 /分。 三、毕业设计工作期间基本要求 1、参加毕业设计的学生应高度重视毕业设计工作，严格要求自己，自觉遵守毕业设计规定的纪律和各项学校的规章制度，期间要注意个人人身、财产以及学校财物和设施的安全。 2、在教师的指导下，独立完成毕业设计任务书中所规定的内容，不得套用和抄袭他人成果者。对设计不认真、不努力、敷衍了事、回避指导、抄袭他人成果、未完成各阶段任务及严重违纪者，指导教师有权不推荐其参加毕业答辩。 3、毕业设计中，要尊敬老师，团结互助，虚心学习，勤于思考，敢于实践，勇于创新，按指导教师的要求，保质保量的按时完成毕业设计任务。 4、毕业设计期间 ，实行考勤制度，按学校规定工作和休息，一般不准请假，确因特殊情况需要请假时，与指导教师协商后，按学校有关规定办理。毕业设计期间学生缺勤（包括病、事假）累积超过毕业设计时间 1/3 以上者，取消答辩资格，不予评定成绩，须重新补做。 5、必须按规定的时间和设计进度进行设计。 6、答辩后，将毕业设计内容、资料经指导教师审查通过后，按指定的顺序装入档案袋。 7、装入档案袋的材料有毕业设计任务书、开题报告、论文（设计）书、外文及翻译、指导教师评语、评阅老师评语、答辩记录和成绩、指导记录等。 四、成果形式： 1、毕业论文一份。 2、图纸折合 2 张，其中包括装配图 1 张。 设计进度 第 1 2 周： 熟悉设计任务及要求，查阅并分析 毕业设计 有关文献资料，制定设计方案， 撰写开题报告； 第 3 4周：毕业实习、绘制任务书中规定的设计产品图，翻译外文资料； 第 5 6周： 细化设计方案，学习相关标准， 根据技术要求确定 钢筋截断设备机械结构 ； 第 7 8周：绘制 钢筋截断设备的 总装图和相关零件图； 第 9 10 周：整理、总结设计结果，撰写毕业论文，并将题目、摘要和关键词翻译成英文； 第 11 12周：修改毕业论文， 装订毕业设计 论文； 第 13 周：将答辩内容 制作 加毕业答辩。 参考资料 1 海柱 . 浅谈钢筋切断机的变速机构设计 J. 企业技术开发 ,2010(11) 2朱振华 ,刘中 的钢筋切断机的虚拟装配及运动仿真 J. 机械工程与自动化 ,2010(02) 3王文凡 ,申杰 J. 华北水利水电大学学报 (自然科学版 ),2015(02) 4刘子金 ,鲁卫涛 ,肖飞 . 钢筋调直切断机能耗试验方法研究 J. 建筑机械化 , 2015(08) 5韩威 ,王伯平 ,李龙 . 钢筋切断机轴瓦的失效分析及精度合理设计 J2014(03) 6王文凡 ,申杰 . 钢筋调直切断机自动控制系统的设计与实现 J. 华北水利水电大学学报 (自然科学版 ),2015(02) 7胡永华 ,刘中 . 钢筋切断机参数化设计系统开发 J. 机械工程与自动化 ,2011(02) 8张金芳 ,袁俊华 ,陈伟 . 人机界面型全自动钢筋切断机 J. 混凝土与水泥制品 ,2010(04) 编号： 山东英才学院 毕业设计 (论文 )说明书 题 目： 钢筋截断设备的机械机构设计 系 别 ： 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师 ： 职 称： 摘 要 本次设计是对 钢筋截断设备 的设计。 钢筋截断机是由电动机通过皮带传动，带动牵引辊、 钢筋通过牵引辊进入调直筒，调直后的钢筋进入落料架，当其到达行程开关的位置时，会触碰行程开关，然后行程开关会发出信号，控制系统控制电机的转停。此时，牵引系统和调直系统的电机停止转动，截断系统的两电机分别带动丝杠和刀具开始转动。丝杠带动工作台向靠近钢筋的方向运动，当砂轮刀具触及钢筋时就会对钢筋进行切割，直至截断。 钢筋截断机的结构主要分为牵引系统、调直系统、截断系统、落料 机构和数控系统等部分。 在这里 主要包括 :传动系统的设计、 装夹部位 系统的设计、 截断刀具 主轴部位 系统的设计这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件 。整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机运动，提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。 本论文研究内容： (1) 钢筋截断设备 总体结构设计。 (2) 钢筋截断设备 工作性能分析。 (3)电动机的选择。 (4) 钢筋截断 设备 的传动系统、执行部件及机架设计。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关键词 ： 钢筋截断设备 ； 联轴器； 滚珠丝杠 目 录 摘 要 . . 录 . 引言 . 1 筋 截断装置 特点 . 1 筋 截断装置 分类 . 1 筋 截断装置的发展现状 . 1 课题研究的内容及方法 . 3 要的研究内容 . 3 计要求 . 3 键的技术问题 . 4 2 钢筋截断设备总体结构设计 . 5 计的要求与数据 . 5 筋需用力计算 . 5 筋截断需用功率计算 . 5 步带传动计算 . 6 步带计算选 型 . 6 步带的主要参数（结构部分） . 9 同步带的设计 . 11 步带轮的设计 . 12 紧装置设计 . 13 3 X 结构及传动设计 . 14 向滚珠丝杆副的选择 . 15 程确定 . 15 定丝杆的等效转速 . 16 计工作台质量及负重 . 16 定丝杆的等效负载 . 16 定丝杆所受的最大动载荷 . 17 度的选择 . 18 择滚珠丝杆型号 . 18 核 . 18 界压缩负荷验证 . 19 界转速验证 . 20 杆拉压振动与扭转振动的固有频率 . 20 机的选择 . 21 机轴的转动惯量 . 21 机扭矩计算 . 22 4 Y 向结构设计 . 24 轴滚动导轨副的计算、选择 . 24 珠丝杠计算、选择 . 25 进电机惯性负载的计算 . 28 5 截断系统设计计算 . 31 截断系统 主轴的基本要求 . 31 旋转精度 . 31 刚度 . 31 抗振性 . 32 温升和热变形 . 32 耐磨性 . 33 轴组件的布局 . 33 轴结构的初步拟定 . 36 轴的材料与热处理 . 36 轴的技术要求 . 37 轴直径的选择 . 38 轴前后轴承的选择 . 38 轴承的选型及校核 . 39 主轴前端悬伸量 . 42 主轴支承跨距 . 42 轴结构图 . 43 轴的校核 . 43 承寿命校核 . 46 主轴组件的润滑和密封 . 47 轴组件中相关部件 . 48 结论 . 51 参考文献 . 52 致 谢 . 53 1 引言 筋 截断装置 特点 一般有全自动钢筋 截断装置 ，和半自动钢筋 截断装置 之分。全自动的也叫电动 截断装置 是电能通过马达转化为动能控制切刀切口，来达 到剪切钢筋效果的。而半自动的是人工控制切口，从而进行剪切钢筋操作。而目前比较多的是应该属于液压钢筋 截断装置 液压钢筋 截断装置 又分为充电式和便携式两大类。 便携式钢筋 截断装置 便携式钢筋 截断装置 筋 截断装置 分类 适用于建筑工程上各种普通碳素钢、热扎圆钢、螺纹钢、扁钢、方钢的 截断 。 截断 圆钢：（ 径：（ 6截断 扁钢最大规格：（ 70截断 方钢：（ 大规格：（ 32截断 角钢最大规格：（ 50筋 截断装置 的发展现状 国内外 截 断装置 的对比：由于 截断装置 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。 2 1)国外 截断装置 偏心轴的偏心距较大，如日本立式 截断装置 偏心距 24国内一般为 17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 截断装置 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 截断装置 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 截断装置 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 17国外都是双螺栓固定， 25 27，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 截断装置 每分钟 截断 次数少国内一般为 28 31 次，国外要高出 15 20 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 截断装置 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。 钢筋 截断装置 属于一种对钢筋 截断装置 结构的改进。本实用新型包括减速机、大齿轮、小齿轮、截断 盘面，其特征在于结构中： 双级制动电机与减速机直联作一级减速；小齿轮与大齿轮啮合作二级减速；大齿轮始终带动 截断 盘面旋转； 截断 盘面上设置有中心轴孔和若干 截断 轴孔；工作台面的定位方杠上分别设置有若干定位轴孔。由于双级制动电机与减速机直联作一级减速，输入、输出转数比准确， 截断 速度稳定、准确，且可利用电气自动控制变换速度，制动器可保证 截断 角度。利用电机的正反转，对钢筋进行双向 截断 。中心轴可替换，便于维修。可以采用智能化控制。 当前我国正在大力发展基础建设及城市化建设 ,各种建筑耗费了大量的钢筋 ,其中箍筋加工的效率和质量是最难解决的问题之一 ,箍筋不仅使用量非常大 ,而且形状和尺寸变化复杂 ,尺寸精度要求高 ,箍筋的制做在原钢筋加工中是劳动强度大 ,人力物力消耗大 ,低效率 ,低质量保证的环节。随着我国建筑行业的快速发展，为了响应政府及各建筑单位对箍筋制做自动化技术的迫切要求，我们进行技术攻关改进工艺，终于在经过不懈的努力研制出自有专利技术的 筋 截断装置 筋 截断装置 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 截断 。钢筋 截断装置 与其他 截断 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 截断装置 的对比：由于 截断装置 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。 3 1)国外 截断装置 偏心轴的偏心距较大，如日本立式 截断装置 偏心距 24国内一般为 17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 截断装置 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，使截断装置 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 截断装置 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 17国外都是双螺栓固定， 25 27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 截断装置 每分钟 截断 次数少国内一般为 28 31次，国外要高出 15 20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 截断装置 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 截断装置 生产企业生存与发展的必由之路。 课题研究的内容及方法 要的研究内容 在查阅了国内外大量的有关切割 钢筋截断设备 设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综 合考虑切割 钢筋截断设备 结构特点、具体作业任务特点以及切割 钢筋截断设备 的推广应用，分析确定使用切割 钢筋截断设备 配合生产工序，实现自动化切割的目的。 为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下 : 1 根据现场作业的环境要求和 钢筋截断设备 本身的结构特点，确定 钢筋截断设备 整体设计方案。 2 确定 钢筋截断设备 的性能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择电机。 3 从所要功能的实现出发，完成 钢筋截断设备 各零部件的结构设计； 4 完成主要零部件强度与刚度校核。 计要求 1 根据所要实现的功 能，提出 钢筋截断设备 的整体设计方案 ； 4 2 完成 钢筋截断设备 结构的详细设计 ； 3 通过相关设计计算，完成电机选型； 4 完成 钢筋截断设备 结构的设计； 绘 制 钢筋截断设备 结构总装配图、主要零件图 。 键的技术问题 1 方案选择 2 整体的支撑架设计 3 机构设计 4 强度校核 5 2 钢筋截断设备 总体结构设计 计的要求与数据 设计原始参数： 截断钢筋直径范围： 5 20 截断 钢筋长度尺寸范围： 200L 2000 截断刀具：金刚石轮式刀 ； 钢筋牵引速度： 30 40m/ 钢筋抗拉强度约为： b=550N/ 截断速度： 20 次 /分。 本文课题参数假定 切割 钢筋 直径为 5 20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 截断 钢筋的条件为： 查资料可知钢筋的许用剪应力为： 142128 最大值 142于本 截断 机 截断 的最大刚筋粗度为： 20 则本机器的最小 截断 力为： 218484)20(a a x取 截断 机的 Q=22000N。 筋 截断 需用功率计算 截断 处的功率 P ： 查表可知在传动过程中，带传动的效率为 = 减速器的效率为 = 滚动轴承的传动效率为 = 滑动轴承的效率为 由以上可知总的传动效率为 : 6 = 此可知所选电机功率最小应为 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5出功率为 出速度为 56r/ 本文选用减速电机作为的驱动装置。查 用如下减速电机。 表 选用的电机的详细参数 电机额定功率 Pm/出转速 r/输出扭矩 m 减速机 速比 i 输出轴许用径向载荷 使用系数 速机 型号 电机 型号 重量/6 47 870 4 此型号的电机在一定程度上保证了驱动功率有一定的盈余，因数在电机起动时 ，若输送机床上有工件，则此时的起动功率会比平时工作时的功率要大，且减速电机本身还有一定的使用系数。 截断刀具 片选取 截断 能力为 50 的 金刚石轮式刀 ，其规格为 取截断刀具 片的型号为 磨料为棕刚玉，粒度为 20#1 。 步带传动计算 步带计算选 型 设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下： d A P式中 需要传递的名义功率 工作情况系数，按 表 2 工作情况系数 表 d 1） 确定带的型号和节距 可根据同步带传动的设计功率 小带 轮转速 同步带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。 其中 6表 3 38 选同步带的型号为 H：，节距为： ） 选择小带轮齿数 根据同步带的最小许用齿数确定。查表 3 查得小带轮最小齿数 14。 实际齿数应该大于这个数据 初步取值 4故大带轮齿数为： z2=i 4。 故 4， 4。 确定带轮的节圆直径 带轮节圆直径 =34/带轮节圆直径 =34/ 验证带速 v 由公式 v= 0000 计算得， s 0m/s,其中 0m/ a) 确定带长和中心矩 根据机械设计基础得 )(2)(所以有： 1 0 现在选取轴间间距为取 00、同步带带长及其 齿数确定 9 0L=22 0 a( 21 ) = 2/) =1、带轮啮合齿数计算 有在本次设计中传动比为 1，所以啮合齿数为带轮齿数的一半，即7。 12、基本额定功率01000 )(20a 查基准同步带的许用工作压力和单位长度的质量表 4以 知道m=m。 所以同步带的基准额定功率为 0P=1 0 0 0 0 0(2 = 4基准宽度同步带的许用工作压力和单位长度的质量 13、计算作用在轴上力 = 同步带的主要参数（结构部分） 1、同步带的节线长度 同步带工作时，其承载中心线长度应保持不变，因此称此中心线为同步带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在同步带传动中，带节线长度是一个 10 重要 参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因此在同步带标准中，对梯形齿同步带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的同步带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表 4 表 4节线长度表 2、带的节距 图 4步带相邻两齿对应点沿节线量度所得约长度称为同步带的节距。带节距大小决定着同步 带和带轮齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是同步带最主要参数在节距制同步带系列中以不同节距来区分同步带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准同步带的齿形尺寸见表 4 3、带的齿根宽度 一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交点之间的距离称为带的齿根宽度，以 的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗能力增强，相应就能传动较大的裁荷。 11 图 4带的标准尺寸 表 4形齿标准同步带的齿形尺寸 4、带的齿根圆角 带齿齿 根回角半径 大小与带齿工作时齿根应力集中程度有关 t 齿根圆角半径大，可减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带 齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。 5、带齿齿顶圆角半径八 带齿齿项圆角半径八的大小将影响到带齿与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在同步带传动中，带齿与带轮齿的啮合是用于非共扼齿廓的一种嵌合。因此在带齿进入或退出啮合时， 带齿齿顶和轮齿的顶部拐角必然会超于重叠，而产生干涉，从而引起带齿的磨损。因此为使带齿能顺利地进入和退出啮合， 减少带齿顶部的磨损，宜采用较大的齿顶圆角半径。但与齿根圆角半径一样，齿顶圆角半径也不宜过大，否则亦会减少带齿与轮齿问的有效接触面积。 6、齿形角 梯形带齿齿形角日的大小对带齿与轮齿的啮合也有较大影响。如齿形角霹过小，带齿纵向截面形状近似矩形，则在传动时带齿将不能顺利地嵌入带轮齿槽内，易产生干涉。但齿形角度过大，又会使带齿易从轮齿槽中滑出，产生带齿在轮齿顶部跳跃现象。 同步带的设计 在这里，我们选用梯形带。带的尺寸如表 4的图形如图 4 表 4同步带尺寸 型号 节距 齿形角 齿根厚 齿高 齿根圆角半径 齿顶圆半径 12 H 8 40。 4步带 步带轮的设计 同步带轮的设计的基本要求 1、保证带齿能顺利地啮入与啮出 由于轮齿与带齿的啮合同非共规齿廓啮合传动，因此在少带齿顶部与轮齿顶部拐角处的干涉，并便于带齿滑入或滑出轮齿槽。 2、轮齿的齿廊曲线应能减少啮合变形，能获得大的接触面积，提高带齿的承载能力即在选探轮齿齿廓曲线时，应使带齿啮入或啮出时变形小，磨擦损耗小，并保证与带齿均匀 接触，有较大的接触面积，使带齿能承受更大的载荷。 3、有良好的加了工艺性 加工工艺性好的带轮齿形可以减少刀具数量与切齿了作员，从而可提高生产率，降低制造成本。 4、具有合理的齿形角 齿形角是决定带轮齿形的重要的力学和几何参数，大的齿形角有利于带齿的顺利啮入和啮出，但易使带齿产生爬齿和跳齿现象；而齿形角过小，则会造成带齿与轮齿的啮合干涉，因此轮齿必须选用合理的齿形角。 同步带轮的设计结果 同步带轮用梯形齿，其图形如图 4 13 图 4步带轮 紧装置设计 夹紧机构不但在切割之前机械手抓能够根据事先收到的信号准确地运动到每个工位，而且在切割过程中要夹紧运动着的铸铁棒，使 截断刀具 与铸棒同步。 夹紧部分是由气缸推动机械手实现夹紧和放松的 1 。这部分的两种可行性方案是：一是用一个 机械手同时负责夹紧两根铸棒，根据需要对被切割的那条进行夹紧。二是用两个机械手，每个机械手负责夹紧一根铸棒。第一种方案中，机械手可通过一个二位气缸和一个三位气缸实现对铸棒的夹紧。第二种方案中，每个机械手都需要两个二位气缸来实现对铸棒的夹紧。考虑到第一种方案设计工作量小，安装方便，而且控制简单，所以优先使用第一种方案。 夹紧机械手 夹紧气缸横向行走气缸纵向行走板横向行走板纵向行走气缸图 2 夹紧部分原理图 14 夹紧部分原理如图 2紧气缸能使夹紧机械手夹紧或放松工 件，当活塞向右移动时，机械手夹紧工件；当活塞向左移动时，机械手放松工件。横向行走气缸推动工作台左右移动，能控制机械手使之夹紧左边或右边的工件，从而对夹紧的工件进行切割 8 。纵向行走的作用是当完成一次切割过程完成时，推动工作台使之恢复到初始位置。整个工作过程都 3 X 结构及传动设计 表 3支承方式 简图 特点 一端固定一端自由 结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速都较低设计时尽量使丝杆受拉伸。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用于短丝杆。 15 一端固定一端游动 需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺 较困难，丝杆的轴向刚度与两端相同，压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝杆有膨胀余地，这种安装方式一般用在丝杆较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。
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