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毕业设计（论文）任务书 学 院： 机械电子工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名 : 学 号 : 设计 (论文 )题目 ： 卧式钢筋切断机的设计 起 迄 日 期 : 年 3 月 13 日 23 日 设计 (论文 ) 地点 : 指 导 教 师 : 专 业 负 责 人 : 任务书下达日期 : 年 3 月 6 日 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过本毕业设计课题使学生基本掌握机械结构设计和计算的基本方法和步骤，掌握建筑钢筋切断机的结构特点和使用方法并了解其现状。培养学生综合运用所学过的基 本理论知识和专业知识及专业技能的能力，使学生的专业能力和综合素质进一步得到提高。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 设计一台卧式钢筋切断机，最大切断钢筋直径 14断次数 15 次 /分； 1 调研，搜集资料，翻译相关英文科技资料； 2 编写开题报告； 3 设计钢筋切断机的传动方式并绘制其传动原理图； 4 设计钢筋切断机的结构并绘制其装配图； 5 绘制主要零部件的部装图和零件图； 6 编写设计计算说明书一份； 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求 包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 1 翻译相关英文科技资料 5000 汉字以上； 2 毕业设计中的全部文件资料符合学校规定的格式和要求； 3 绘制的图纸数量合零号图 4 张以上； 4 设计计算说明书要在 汉字以上； 5. 以上所有资料刻录光盘一张； 6. 课题成果属河北科技大学所有。 4主要参考文献： 1 苏翼林主编 3版） 津大学出版社， 2001 2 孙桓 陈作模主编 6版） 等教育出版社， 2001 3 李继庆 陈作模主编 北京：高 等教育出版社， 1999 4 梁崇高等著 北京：高等教育出版社， 1993 5 刘政昆编著 大连：大连理工大学出版社， 1991 6 伏尔默 连杆机构 北京：机械工业出版社， 1990 7 王慰椿 南京：东南大学出版社， 1990 8 高蕊 建筑机械化， 1997年第 4期 37 9 王平，张强，许世辉 J1997年第 5期 4710 宜亚丽 切机构研究分析 2004年第 10期 14毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2006 年 3 月 13 日 4 月 8 日 4 月 9 日 4 月 15 日 4 月 16 日 5 月 10 日 5 月 11 日 6 月 1 日 6 月 2 日 6 月 10 日 6 月 11 日 6 月 14 日 6 月 15 日 6 月 20 日 6 月 21 日 6 月 23 日 搜集、整理、熟悉分析、翻译相关资料，写出开题报告； 设计钢筋切断机的传动方式并绘制传动原理图； 设计钢筋 切断机的结构并绘制其装配图； 绘制钢筋切断机的主要部装图和零件图； 编制设计计算说明书； 修改完善； 论文答辩； 其它。 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 学院意见： 主管院长： 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题 目： 卧式钢筋切断机的设计 学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 年 4 月 16 日 毕业设计（论文）开题报告 1 文献综述 随着我国经济建设的迅猛发展，建筑市场呈现出前所未有的喜人景象。 钢筋在建筑上应用非常广泛，它可以用作预制构件，钢筋混凝土和箍筋等。为此，需要钢筋切断机按所要求的钢筋的规格 的长度将其切断。目前建筑工地使用的钢筋切断机虽能完成切断动作，但其执行机构没有考虑到对切刀运动规律和动力特性的要求，切刀工作过程中产生的冲击很大，切断效率较低。因此，有必要将现存的钢筋切断机加以改进，重新设计，以获得动态性能较好的钢筋切断机。 筋切断机的种类和特点 经过几十年的发展，我国的建筑用钢筋切断机市场现已基本形成。目前，市场上生产和销售的钢筋切断机种类很多，根据设备组成的各工作机构特点可以按 6 种方法进行分类，见表 1 表 钢筋调直切断机的分类： 形式 特点 调直方式 调直模式 钢筋调直效果好，比较容易控制。但调直速度低，被加工钢筋表面有划伤，工作噪声较大；适合各种光圆钢筋。 曲线辊式 调直速度较快，钢筋调直效果好，且易控制。但被加工钢筋表面划伤较重，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 调直速度快，被加工钢筋表面有划伤轻微，工作噪声小；钢筋调直效果一般，控制要求较高。适合各种钢筋，特别适合冷、热轧带肋钢筋。 调直模式 + 对辊复合式 钢筋调直效果比较好，比较容易控制。调直速度高于曲线辊式，低于对辊式。被加工钢筋表 面有划伤。工作噪声比较小；适合各种钢筋。 毕业设计（论文）开题报告 切断方式 锤击切断方式 适用中、小直径钢筋，工作噪声连续、较大。易出现连切现象，定尺误差最小。适用于中、低速度的钢筋调直机和对定尺精度要求较高的场合。 飞剪切断方式 适用大、中直径钢筋，工作噪声较大，不连续。定尺精度不高，但没有连切现象。适用于高速钢筋调直机。 液压切断方式 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调直机。 落料方式 支撑柱式 结构简单，工作噪声小。适用于小直径光圆钢筋，且钢筋调直度较高的场合。 翻板式 结 构较复杂，工作噪声较大，适用大、中直径钢筋。 撤板式 结构较复杂，工作噪声较大，适用大、中直径钢筋。 敞口式 结构简单，工作噪声较小，适用于大、中直径钢筋，且钢筋调直较好的场合。 定尺方式 机械式 定尺误差小，易控制。噪声较大，寿命短。适用于对定尺误差要求较高，速度要求不高的场合。 机电式 定尺误差稍大，噪声较小，寿命长。适用于对定尺误差要求较低，调直速度要求较高的场合 控制方式 普通电气控制 线路复杂，对维护人员要求较高。控制精度低，易发生故障，初期调试麻烦。 控制 线路简单，对 维护人员要求不高。控制精度较高，运行比较稳定，初期调试简单。 上料方式 开卷式 设备复杂，放线速度快、钢筋不扭转，特别适合于高速工作状态。 非开卷式 设备单一，适于调直速度不太高的工作场合。放线时钢筋自然扭转。 毕业设计（论文）开题报告 根据工作环境及任务要求，我初步选定锤击式切断方式、 制电动机。 国钢筋切断机的发展方向 纵观我国建筑用钢筋切断机的总体水平，与国际上先进产品相比还是比较落后。主要表现在：企业生产规模小，产品的技术含量低，生产效率低下。大部分产品调直速度较低，钢筋的直线度不高，表面划 伤较重。造成这种局面的主要原因在于，我国的建筑用钢筋切断机市场还没有真正形成，还处在地域及价格因素占主导位置的过渡阶段，尚未进入真正的市场竞争阶段。生产企业多而零散，且大都处在一种小而全、小而不全的状态，在这些生产企业中很难形成强大的技术投入在这种条件下，企业之间相互抄袭现象严重，很难找到拥有自主知识产权的产品，尚没有出现可以称得上领军式的企业。 建筑用新级钢筋的推广使用为钢筋切断机的生产企业提供了广阔的发展空间。为此，许多企业投入大量资金，争相开发、研制适合新 !级钢筋要求的高速、大直径钢筋切断机。 在传 统的调直模式和曲线辊式调直切断机中广泛采用的锤击式切断机构，长期以来一直存在连切的问题，被行业称之为老大难问题。多少年来，许多生产企业和使用单位为此伤透了脑筋，想尽了各种办法，始终没有彻底解决。随着专利技术“锤击式冲压及切断设备的零连切装置”的开发与应用，不仅彻底解决了锤击式切断机构的连切问题，而且调直度好，长度误差小，受到了新老户、特别是广大钢筋焊网企业的热烈欢迎。仅传统设备改造一项就为开发企业带来一大片市场。 采用剪式切断机构的新型对辊式钢筋切断机的使用，不仅明显地降低了对冷、热轧带肋钢筋表面的伤，也使 得钢筋的调直速度由过去的 m/ 提高到90150m/至达到 180m/线度 3mm/m，长度误差 2全可以和国外产品媲美。 复合式（对辊 +调直模式）钢筋切断机，不仅保持了传统产品（调直模式）调直度好的特点，同时也使对辊式调直机的优势得到了充分发挥，调直速度由过去的30高到 80m/直钢筋的范围也由 54线度 4 ，定尺精度 10 在电气控制方面，众多企业纷纷淘汰传统的电气控制技术， 竟相采用先进的 电脑控制，不仅使控制单元得到了简化，整机的运行更加稳定、可靠，维护更加简单， 毕业设计（论文）开题报告 更使我国建筑用钢筋切断机的整体水平跃上一个新的台阶，极大地缩短了与国际上先进产品的差距。 面对空前广阔的钢筋切断机市场，广大生产企业也面临严峻的挑战。多年来，受运输长度等多种因素影响，大型轧钢企业生产的直径小于 14钢筋都是以盘条形式走向市场。目前已有个别企业看准后续加工（即钢筋的调直与定尺切断）中的可观利润，开始购入单机。一旦这些企业实现并完成对现有生产线的改进，将以往的盘条改为直条走向市场，势必对现有的钢 筋切断机市场，特别是对钢筋切断机生产企业形成巨大的冲击。人无远虑，必有近忧，这是一个应该引起广大钢筋切断机生产企业十分重视的大问题。 综上所述，我国经济建设的飞速发展为建筑行业，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广大用户的需求，尽快缩短与国外先进企业的差距，无疑是我国广大钢筋切断机生产 企业生存与发展的必由之路。 毕业设计（论文）开题报告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径 次我要做地题目是卧式钢筋切断机，本次 设计的基本要求 a用手工将不同规格的钢筋按送至刀口，将其切断；以后再次送入，作下次截断。 b运动要求 i）在切断过程中，要求切断速度尽可能小，速度尽可能均匀，以保证切削质量，减少冲击。 证切刀行程 H。 切刀空行程中速度尽可能快，以提高效率。 保证切刀的每分钟切断次数（生产率）。 c动力要求：切刀能产生足够的冲力克服工作阻 力，要有较好的传动性能。 的设计的工作原理 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。如图 1： 图 1 传动简图 毕业设计（论文）开题报告 机的选择 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，绕线型三相异步电动机。 动方式的选择 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、合过载保护等优点。并安装张紧轮。然后采用两级齿轮减速，因为它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。 行机构的选择 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。 三种方案优缺点分析： 曲柄滑块机构 ,实现直线往复运动比较容易 ,通过改变不同长度比的杆件搭配就可以控制滑块的行程及速度 齿轮齿条机构 ,传动平稳 ,速度均匀 ,但是它的输出运动为单向的 ,在一个工作周期内只有通过改变齿轮的转动方向才能实现往复 ,不适合本题的要求 . 盘行凸轮移动滚子从动件机构 ,通过计算出移动滚子从动件的位移 S 和转动角 R 的关系 S(R),由 S(R)计算出凸轮廓线 ,然后制造出相应形状的凸轮 ,可以比较精确的实现执行机构的动力学要求 正如上述分析 ,凸轮制造比较麻烦 ,除非特殊 需要 ,否则在一般条件下 ,不宜使用这种方案 . 综合上述分析 ,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 。曲柄的主要结构型式又分为四种：圆盘式，偏心轮式，偏心轴式，曲轴式。通过考虑实际情况，我决定选择曲轴式。 同时，在曲轴处安装一飞轮，用于储存惯性能。使切断过程顺利进行。 壳的选择 我采用全开式，原因有两个方面。一 有利于散热，同时方便在关键部位放润滑油。二 价格便宜，制造简单。 案的优缺点的分析 毕业设计（论文）开题报告 从整体上来说，卧式钢筋切断机占地面积较大，但相对的高度较小。从结构上说，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， 有较好的急回特性，推程速度平稳，急回速度较快。 参考文献 1 苏翼林主编 3版） 津大学出版社， 2001 2 孙桓，陈作模主编 6版） 等教育出版社， 2001 3 李继庆，陈作模主编 北京：高等教育出版社， 1999 4 梁崇高等著 北京：高等教育出版社， 1993 5 刘 政昆编著 大连：大连理工大学出版社， 1991 6 伏尔默 连杆机构 北京：机械工业出版社， 1990 7 田野编写 建筑机械化， 2005年第 1期 23页 8 王慰椿 南京：东南大学出版社， 1990 9 高蕊 建筑机械， 1995第 2期 2410 何德誉 北京：清华大学出版社， 1987 11 车仁炜，陆念力 王树春 机械传动， 2004年第2期 4812 高蕊 建筑机械化， 1997年第 4期 37 13 王平，张强，许世辉 J1997年第 5期4714 宜亚丽 机械， 2004年第 10期 1415 孟进礼，卫青珍 建筑机械化， 2000年第 2期 14 毕业设计（论文）开题报告 指导教师意见： 献综述”的评语： 该同学搜集到的文献资料具有很强的针对性，特别是对文献中的结构和形式分析较为具体 全面，为下面所设计的钢筋切断机的选型和方案制定打下了基础。 度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 本课题有一定的深度，所设计的内容包括了皮带传动、齿轮传动、曲柄连杆机构等。要求对机架的结构设计采用焊接结构，需要学生有一定的想象力。本课题适合于机械类学生的毕业设计，可以使学生得到综合的训练。本课题有一定的难度和工作量要求，经过学生努力后可以按时完成本设计。 指导教师： 2006 年 月 日 所在专业审查意见： 负 责 人： 年 月 日 毕业设计说明书 (论文 ) 学生姓名： 学 号： 学 院： 机械电子工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 题 目： 卧式钢筋切断机的设计 指导教师： ） 评阅教师： ） 年 6 月 毕业设计说明书（论文）中文摘要 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、合过载保护等优点，并安装张紧轮。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 切断 建筑 钢筋 齿轮 曲柄滑块 毕业设计说明书（论文）外文摘要 a of It to it to in to of of by of it a a be to of as by to to As in to we c or I to as 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 29 页 1 引言 1 1 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 。 1)国外切断机偏心轴的偏心距较大，如日本立式切断机偏心距 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)国外切断机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，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器 3)国内切断机刀片设计不合理，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)国内切断机每分钟切断次数少国内 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)国内切断机外观质量、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 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 29 页 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 。 1 2 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 14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。毕业设计是对四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 3 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。 2 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、合过载保护等优点，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 。 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 。即切断钢筋的条件为： 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 29 页 查资料可知钢筋的许用剪应力为： 142128 最大值 142于本切断机切断的最大刚筋粗度为： 14 则本机器的最小切断力为： 218484)14(a a x取切断机的 Q=22000N。 率计算 由图可知，刀的速度小于曲轴处的线速度。则切断处的功率 P ： 00 0 查表可知在传动过程中，带传动的效率为 = 二级齿轮减速器的效率为 = 滚动轴承的传动效率为 = 连杆传动的效率为 = 动轴承 的效率为 由以上可知总的传动效率为 : = 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 出功率为 出速度为 960 r/ 3. 传动结构设计 本传动数据计算 配传动比 电动机型号为 Y，满载转速为 960 r/ 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 29 页 a) 总传动比 6415960 分配传动装置的传动比 10 上式中 别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，为使 V 带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取 2，则减速器的传动比为 3226401 分配减速器的各级传动比 按展开式布置，查阅有关标准，取 。（注以下有 替 算机构各轴的运 动及动力参数 a) 各轴的转速 轴 m 轴 轴 m in/ 各轴的输入功率 轴 2011 轴 轴 各轴的输入转矩 电动机输出转矩 0 5 0 轴 d 轴 轴 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 29 页 传动设计 设计可知： V 带传动的功率为 带轮的转速为 960r/带轮的转速为 480r/ 查表可知 工况系数取 据以上数值及小带轮的转速查相应得图表选取 A 型 V 带。 轮基准直径：查阅相关手册选取小带轮基准直径为 00大带轮基准直径为 100=200 带速的确定： s/60 60 1 心矩、带长及包角的确定。由式 0.7(d1+(d1+ 可知： 00+200)(100+200) 得 210 600 初步确定中心矩为 00 根据相关公式初步计算带的基准长度： 100200()200100(240024 )(22 20221210 ）（250算实际中心矩： 0 86算小带轮包角： 2 a 定带的根数： 11 查表知 =4 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 29 页 紧力 20 )00 c 查表 q=m 0 用在轴上的载荷： 轮结构与尺寸见零件图 图 1 带轮的结构与尺寸图 轮传动设计 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 29 页 一级齿轮传动设计 a) 选材料、确定初步参数 1) 选材料 小齿轮： 40调制，平均取齿面硬度为 260齿轮： 45 钢调制，平均取齿 面硬度为 260) 初选齿数 取小齿轮的齿数为 20，则大齿轮的齿数为 20 28 3) 齿数比即为传动比 选择尺宽系数 d 和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取 d=估小齿轮直径 0小齿轮的尺宽为 b= d 60=36) 齿轮圆周速度为： s/8060100060 11 级。 6) 计算小齿轮转矩 T1 6161 确定重合度系数 由公式可知重合度为 则由手册中相应公式可知： Z 6 9 确定载荷系数 定使用系数 阅手册选取使用系数为 定动载系数 阅手册选取动载系数 定齿间载荷分布系数 100*2 411 K 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 29 页 则 1 22 1 H、 确定，由公式可知 齿面疲劳强度计算 1) 确定许用应力 H 总工作时间 设该切断机的寿命为 10 年，每年工作 300 天，每天工作 8 个小时，则： 0 0 083 0 05 应力循环次数 00 048016060 01 v 寿 命系数 查阅相关手册选取 接触疲劳极限取： 20 80 安全系数取： 许用应力 M P i M P i 弹性系数 阅机械设计手册可选取 Z 3) 节点区域系数 H=) 求所需小齿轮直径 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 29 页 5) 确定中心距，模数等几何参数 中心距 a： 22数 m：由中心矩 a 及初选齿数 ： 39223 17322 21 ZZ d1,d2 12 8322 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 0 6齿轮尺宽取 0mm c) 齿根抗弯疲劳强度验算 1) 求许用弯曲应力 F 应力循环次数 00 048016060 F 寿命系数 查阅相关手册选取 、 极限应力取： 90 20 尺寸系数 阅机械设计手册选，取 安全系数 照表 9 需用应力 、 由式（ 9许用弯曲应力 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 29 页 M P l i M P M P l i M P 2) 齿形系数 图 9 ) 应力修正系数 图 9 ) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（ 9齿根弯曲应力 1411111M P 211 2212 M P 二级齿轮传动设计： a) 选材料、确定初步参数 1) 选材料 小齿轮： 40调制，平均取齿面硬度为 260齿轮： 45 钢调制，平均取齿面硬度为 260) 初选齿数 取小齿轮的齿数为 28，则大齿轮的齿数为 28 5=140 3) 齿数比即为传动比 528140 选择尺宽系数 d 和传动精度等 级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取 d=2/3 初估小齿轮直径 4小齿轮的尺宽为 b= d 84=56轮圆周速度为： s/584100060 1 参照手册选精度等级为 9 级。 5) 计算小齿轮转矩 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 29 页 6161 6) 确定重合度系数 由公式可知重合度为 则由手册中相应 公式可知： Z 确定载荷系数 定使用系数 阅手册选取使用系数为 定动载系数 阅手册选取动载系数 定齿间载荷分布系数 10011 K 则 1 22 1 H、 确定，由公式可知 2 齿面疲劳强度计算 1) 确定许用应力 H 总工作时间 设该弯曲机的寿命为 10 年，每年工作 300 天，每天工作8 个小时，则： 0 0 083 0 05 应力循环次数 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 29 页 v 寿命系数 查阅相关手册选取 接触疲劳极限取： 60 60 安全系数取： 许用应力 M P i M P i 弹性系数 阅机械设计手册可选取 Z 3) 节点区域系数 H=) 求所需小齿轮直径 5) 确定中心距，模数等几何参数 中心距 a： 2102 52数 m：由中心矩 a 及初选齿数 ： 314028 25222 21 ZZ d1, 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 29 页 14 0322 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 4 2/3=56齿轮尺宽取 0mm c) 齿根抗弯疲劳强度验算 1) 求许用弯曲应力 F 应力循环次数 F 寿命系数 查阅相关手册选取 、 极限应力取： 90 30 尺寸系数 阅机械设计手册选，取 安全系数 照表 9 需用应力 、 由式（ 9许用弯曲应力 M P l i M P M P l i M P 2) 齿形系数 图 9 ) 应力修正系数 图 9 ) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（ 9齿根弯曲应力 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 29 页 1511111M P 211 2212 M P 轴的校核 一轴的校核 轴直径的设计式 8 9 m 0 6 33 a) 按当量弯矩法校核 1) 设计轴系结构，确定轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 29 页 图 2 轴的受力转矩弯矩图 2) 求作用在轴上的力 如表 1，作图如 图 2 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 29 页 表 1 作用在轴上的力 垂直面（ 水平面（ 轴承 1 2N 91N 齿轮 2 367 N 498 轴承 3 76N 570N 带轮 4 0056N 3） 求作用在轴上的弯矩如表 2， 作出弯矩图 如 图 22 2 作用在轴上的弯矩 垂直面（ 水平面（ 截面 1 3 0 8 N .m 9- F - 9 7 1 1 91091 M 成弯矩 9 7 1 2 8 N .m m 2 M 截面 1 0 5 3 4 8 N . m .m M 合成弯矩 1 0 5 3 6 3 N .m m 2 M 4） 作出转弯矩图 如 图 2） 作出当量弯矩图如 图 2确定可能的危险截面、如 图 2算出危险截面的弯矩如表 3。 表 3截面的弯矩 截面 1 0 5 4 3 1 N. m 2 截面 1 0 6 1 6 0 N . m 2 6） 确定许用应力 已知轴材料为 45钢调质，查表得b=650插入法查表得 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 29 页 = =60 6001 7） 校核轴径 如表 4 表 4 验算轴径 截面 m 3 1 d截面 3 1 当量弯矩法校核，轴的强度足够。 b) 轴的刚度计算 7 17 1410 65 5 12 0 032I 41 d 5 2 08 8 832I 42 d 8 3 43 6 232I 43 d 1 2 7 1 7 0 032I 44 d 1 8 6 1 8 9 632I 45 d 8 3 43 6 232I 46 d 2 5 1 2 0 032I 47 d 1 6 48 1 232I 48 d 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 29 页 所以轴的刚度足够 三轴的校核 轴直径的设计式 5 4 . 9 m 8 6 33 a) 按当量弯矩法校核 设计轴系结构，确定轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。 1） 轴的受力简图如 图 3 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 29 页 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 29 页 图 3 轴的受力弯矩转矩图 2） 求作用在轴上的力 如表 5，并作图如 图 3 5 作用在轴上的力 垂直面（ 水平面（ 轴承 1 627N 362N 齿轮 381N 867 轴承 2 54N 2619N 曲轴 01848N 3） 计算出弯矩如表 6，并作图如 图 3e 本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 29 页 表 6 轴上的弯矩 垂直面（ 水平面（ 截面 . m 1 4 8 2 4 . 5 3 . 5- F 16180471 9 3 M 成弯矩 00 0N . m 04 7314 824 . 5 22 M 截面 1 8 9 2 7 2 N N. m 5 4 6 7 5H M 合成弯矩 m 2 M 4）作出转弯矩图如 图 3） 作出当量弯矩图 如 图 3确定可能的危险截面、和 的弯矩 如表 7 表 7危险截面的弯矩 截面 2 截面 6 0 0 0 0 N. 2 6） 确定许用应力 已知轴材料为 45钢调质，查表得b=650插入法查表得 = =60 6001 7） 校核轴径 如表 8 表 8 校核轴径 截面 . 8 9 m 3 1 d截面 m 3 1 d 本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 29 页 结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。 b) 轴的刚度计算 7 17 1410 65 0 所以轴的刚度足够 键的校核 平键的强度校核 . a) 键的选择 键的类型应根据键联接的结构使用要求和工作状况来选择。选择时应考虑传递转拒的大小，联接的对中性要求，是否要求轴向固定，联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离长短，以及键在轴上的位置等。键的主要尺寸为其横截面尺寸 (键宽 b 键高h)与长度 L。键的横截面尺寸 b h 依轴的直径 d 由标准中选取。键的长度 L 一般可按轮毂的长度选定，即键长略短于轮毂长度，并应符合标准规定的长度系列。 故根据以上所提出的以及该机工作时的要求，故选用 A 型普通平键。 由设计手册查得： 键宽 b=16 键高 h=10键长 L=30mm b) 验算挤压强度 . 平键联接的失效形式有：对普通平键联接而言，其失效形式为键，轴，轮毂三者中较弱的工作表面被压溃。 工程设计中，假定压力沿键长和键高均匀分布，可按平均挤压应力进行挤压强度或耐磨性的条件计算，即： 静联接 pp 2 式中 T 传递的转矩 ) d 轴的直径 ) k 键与轮毂的接触高度 (一般取 2 l 键的接触长度 (圆头平键 本科毕业设计说明书（论文） 第 23 页 共 29 页 p 许用挤压应力 ) 键的工作长度 425( 挤压面高度 转矩 6 许用挤压应力，查表， p则 挤压应力 M P 所以 此键是安全的。 附：键的材料：因为压溃和磨损是键联接的主要失效形式，所以键的材料要求有足够的硬度。国家标准规定，键用抗拉强度不低于 钢制造，如 45 钢 。 承的校核 滚动轴承是又专业工厂生产的标准件。滚动轴承的类型、尺寸和公差等级均已制订有国家标准，在机械设计中只需根据工作条件选择合适的轴承类型、尺寸和公差等级等，并进行轴承的组合结构设计。 选轴承型号 试选 10000K 轴承，查 得 10000K 轴承的性能参数为： C=14617N 62850N 1900n (脂润滑 ) 命计算 a) 计算轴承内部轴向力 . 查表得 10000K 轴承的内部轴向力 )2/( 323815co Y 则： 本科毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 29 页 (1211 b) 计算外加轴向载荷 0c) 计算轴承的轴向载荷 因为 21 F 故 轴承 1 当量动载荷计算 由式 )(查表得： 界限值 7 09020822 查表知 11故 1 A 2 则： 本科毕业设计说明书（论文） 第 25 页 共 29 页 0 0)90 20 0 2 111 11 00 3)90 2 47 221 22 式中 . 2.1度冲击的运转 ) 由于 21 F ，且轴承 1、 2 采用型号、尺寸相同的轴承，谷只对轴承 2 进行寿命计算。 1 0 0 32 F e) 计算轴承寿命 09)10 100314 6170(256010)(60103106610 极限转速计算 由式 s 1 a r c r c 得：载荷系数 f 载荷分布系数 f 故 m