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钢筋
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钢筋切断机设计【切割φ40钢筋】,钢筋,切断,设计,切割,40
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湘 潭 大 学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 钢筋切割设计 学号： 姓名： 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求 设计一款钢筋切断机，主要包含液压传动系统设计、结构设计、润滑的设计应该满足以下要求： 1 切割机的最大钢筋切割直径为40mm 2 切割机的切割速度为30次/分 3 图纸要求达到2张A0图纸 4 总字数达到3000字以上 5完成资料查阅和3000字以上的文献翻译 二、重点研究的问题 1 传动系统轴的设计； 2 齿轮的设计； 3 各零件准确的装配使机械能够正常的运转； 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅资料、调研12周2开题报告、制定方案34周3实验（设计）56周4分析、调研710周5写出初稿1112周6修改写出正式稿13周7答辩14周四、应收集的资料及主要参考文献1 张海柱.浅谈钢筋切断机的变速机构设计J.企业技术开发.2010,(11):24 . 2 章友文.钢筋切断机剪切机理分析J. 工程机械.1991，(3):16 . 3 高蕊.钢筋切断机切断过程分析及最大冲切力的计算J.建筑机械.1995,(11):23 . 4刘鸿鹰.钢筋切断机力功论证J.工程机械.1993,(5):15. 5 章友文.钢筋切断机设计与分析J.工程机械.1993,11(4):8. 6 杨志勤.一种新型的钢筋切断刀片J.建筑机械.2001,(4):44. 7 刘鸿鹰，章友文.钢筋切断机设计和使用上存在的问题J.建筑机械化.1990, 4；15 8西北工业大学机械原理及机械零件教研室机械设计第八版M.高等教育出版社.2002： 9吴宗泽，罗圣国机械设计手册M.北京：机械工业出版社.2006. 10 西北工业大学机械原理及机械零件教研室机械原理第七版M.高等教育出版社.2006 11郭克希，王建国.机械制图M.北京：机械工业出版社.2009； 12徐学林.互换性与测量技术基础M.湖南大学出版社.2009： 13刘鸿文.材料力学第5版M.高等教育出版社.2010： 14周振勇.GQ40卧式钢筋切割机J.建筑机械化.1995,11期 目录 摘要1 关键词1 1前言21.1概述21.2题目选取31.3钢筋切割机的工作原理3 2传动方案32.1切割钢筋需用力计算32.2 电机功率计算43 传动部分设计53.1基本传动数据计算53.1.1分配传动比53.1.2计算机构各轴的运动及动力参数63.2带传动设计63.2.1基本数据63.2.2带轮基准直径63.2.3带速的计算73.2.4中心距、带长及包角的计算73.2.5确定带的根数73.2.6计算单根V带的初拉力的最小值83.2.7计算压轴力83.2.8带轮结构尺寸的零件图83.3齿轮传动设计93.3.1第一级齿轮传动设计93.3.2第二级齿轮传动设计143.4轴的校核193.4.1一轴的校核193.4.2二轴的校核243.4.3三轴的校核293.5键的校核343.5.1一轴平键的强度校核343.5.2二轴平键的强度校核363.5.3三轴平键的强度校核373.6轴承的校核383.6.1一轴轴承383.6.2二轴轴承383.6.3三轴轴承393.7飞轮的设计403.8钢筋切割机刀片413.9钢筋切割机易出现的故障414 钢筋切割机的摩擦，磨损和润滑42 5结论42 参考文献42 致谢42湘 潭 大 学毕业论文（设计）评阅表 学号 姓名 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 钢筋切断机设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价 该生选题符合培养目标，难度适中，与科研及实际生产要求相结合。有查阅资料、综合归纳资料的能力，具备研究方案的设计能力，具备一定的外文与计算机应用能力。立论正确，论述充分，结构严谨合理，有理论及实际应用价值。评阅人： 年 月 日 湘 潭 大 学 毕业论文（设计）鉴定意见 学号： 2010963120 姓名： 刘闻夫 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计说明书） 42 页 图 表 10 张论文（设计）题目：钢筋切断机 内容提要： 本毕业设计主要针对机床的传动部分，其中包括以下几个部分：(1)带轮的设计，(2)齿轮设计，（3）轴的设计，（4）键的设计，（5）飞轮的设计，（6）箱体的 设计。 考虑到机器的尺寸过大，本设计简化了联轴器，简化了箱体的结构设计。考虑到机械的稳定性和精确性，本设计采用了带轮加齿轮的传动设计理念。带轮传动有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、有过载保护等优点。齿轮的设计主要是考虑到齿轮的传动特点，效率高，结构紧凑，工作可靠，传动稳定。齿轮的设计准则是齿根弯曲疲劳强度及齿面接触疲劳强度。考虑到机床特定的工作载荷，对齿轮的材料进行选择，同时设计齿轮的尺寸，考虑其热处理方式等。为了减小齿轮的脉冲型受力，本设计增加了飞轮。主要考虑机床工作结构的需要，此零件的设计可以使得安装简易，装配结构紧凑。设计其结构尺寸，以使得零件的加工简易，强度可靠，生产成本控制在经济允许的范围内。指导教师评语 该生的毕业设计为钢筋切断机，在设计过程当中，工作积极主动，能够及时发现问题并改正错误，在规定的时间里完成了毕业任务。其中包括升降工作台的总装配图，各重要零件图和设计计算说明书。设计计算方法基本正确，设计结果基本正确，图纸完成基本符合要求。毕业设计反映了该生已具备独立工作的能力。同意参加答辩，建议成绩评定为 ： 。指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语根据答辩情况，答辩小组同意其成绩评定为： 。答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见经答辩委员会讨论，同意该毕业论文（设计）成绩评定为 。答辩委员会主任： 年 月 日5钢筋切断机设计摘 要：为实现钢筋切割工作的现代化，国内外研制了不少钢筋切割机。然而在钢筋切割机系列中，对切割40钢筋的切割还是处于一个较为薄弱环节，为了降低切割40钢筋的难度，提高工作效率。本设计采用电动机经一级V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割钢筋。关键词：钢筋切割机；设计；工作效率；齿轮传动； Design of The Steel Bar Cutting Mac MachineAbstract: To realize the modernization of the steel bar cutting work, at home and abroad people had developed a lot of steel bar cutting machine. In steel bar cutting machine series, however, of cutting 40 reinforced research is still in the weak link, in order to decrease the difficulty of cutting 40 reinforcement to improve work efficiency. This design uses the motor by a V 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.Key words: The steel bar cutting; Design; Work efficiency; Gear transmission 1 前言1.1 概述钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用于房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切割。用于剪切建筑钢筋及圆钢下料。钢筋切割机与其他切割设备相比，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。我国钢筋切断机的发展经历了比较曲折的道路。太原重机学院机器厂是最早生产钢筋切割机的厂家之一，1958年首先引进苏联的卧式钢筋切割机图纸，开始生产了全国第一台钢筋切断机，现生产的GQ4OA型就是其改进型。原机型体积较大，重1000多kg，电机功率7.5kw，是标准的傻大粗产品；经改进现重量降为720kg、4kw。1982年设计出GQ40B型钢筋切割机，在曲轴大齿轮处装上刚性转键离合器，用脚踏操纵控制切断。国内外切割机的对比：由于切割机技术含量低、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)国外切割机偏心轴的偏心距较大，如日本立式切割机偏心距24mm，而国内一般为17mm看似省料、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)国外切割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，使切割机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器。3)国内切割机刀片设计不合理，单螺栓固定，刀片厚度比较薄，40型和50型刀片厚度均为17mm；而国外都是双螺栓固定，2527mm厚，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)国内切割机每分钟切割次数少国内一般为2831次，国外要高出1520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)国内切割机外观质量、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。12 题目选取本次毕业设计的任务是钢筋切断机的设计。要求切割钢筋的最大直径40mm，切割速度为30次/分。13 钢筋切割机的工作原理工作原理：采用电动机经一级V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割钢筋。2 传动方案 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、有过载保护等优点，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,而钢筋切割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,盘形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。2.1 切割钢筋需用力计算为了保证钢筋的剪割，剪应力应超过材料的许应剪应力。即切割钢筋的条件为： （1）查资料可知切割钢筋的最大剪应力为6 （2）其中为刀刃磨钝后，由于刀刃间隙增加，切割力增大系数，取1.3。为钢筋抗剪与抗拉极限强度比，取0.6。为钢筋极限抗拉强度，查资料取400Mpa。A为切割面面积。由于本切割机切割的最大钢筋粗度为：mm。算得：N另外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。为了保证钢筋能够被完全剪断，需要加剪切应力应超过材料本身的许应剪应力t 即切断钢筋的条件为：t=F/At （3）查资料可知钢筋的许用剪应力为：142MPa，取最大值143MPa。又由于本液压剪钳切断的最大刚筋粗度为：d max400=mm 那么这个机器的最小切断力应该为F/A F-为切断钢筋所需最大切割力A- 为钢筋的横切面积等于dmax/4 经过计算得F=21848N 我们取切割机的切断力为F=361326.08N2.2 电机功率计算计算电机功率由公式8 （4）其中A为一次剪切所需总功。（为剪切功，为空行程耗功，为机构摩擦作用损耗功）；K为电机安全系数，取1.2；n为动刀行程次数；为行程利用系数，。查资料可知经验公式，算得：算得的值为，。n=30，算得为。查表可知在传动过程中，取带传动的效率为=0.94； 二级齿轮减速器的效率为=0.96；滚动轴承的传动效率为=0.94； 连杆传动的效率为=0.81。由以上可知总的传动效率为：= 算得：查手册并根据电机的工作环境、经济要求和重量要求选取电机为：Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机，代号为Y132S-6，额定功率为3kw，满载转速为960r/min。重量73Kg。3 传动部分设计3.1 基本传动数据计算3.1.1 分配传动比电动机型号为Y，满载转速为960r/min。a) 总传动比 b) 分配传动装置的传动比 (5)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，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i0 =2，则减速器的传动比为 。c) 分配减速器的各级传动比按展开式布置，查阅有关标准，取 i11=5，则i22=3.2。（注以下有i1代替i11，i2代替i22）3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数a) 各轴的转速 轴 轴 轴 b) 各轴的输入功率 轴 轴 轴c) 各轴的输入转矩 电动机输出转矩 轴 轴 轴 3.2 带传动设计3.2.1 基本数据由设计可知，V带传动的功率为3kw，小带轮的转速为960r/min，大带轮的转速为480r/min。查表可知 工作情况系数取 KA=1.2 ，则计算功率Pca=1.23=3.6kw。根据以上数值及小带轮的转速查相应得图表（机械设计教材图8-11）选取A型V带。3.2.2 带轮基准直径查阅相关手册选取小带轮基准直径为d1=100mm，则大带轮基准直径为d2=2100=200mm。3.2.3 带速的计算 故合适。 （6）3.2.4 中心距、带长及包角的计算。由式 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 可见： （7） 0.7(100+200)a02(100+200) 得 210a0600 初步确定中心矩为 a0=400 根据相关公式初步计算带的基准长度： 查机械设计教材表8-2选取带的长度为1250mm计算实际中心矩： 取386mm 中心距变动范围：，算得367.25423.5mm验算小带轮包角： (8)3.2.5 确定带的根数 查机械设计教材表8-4a及8-4b知 p0=0.96（插值法：）0.12(插值法：)。查机械设计教材表8-5包角修正系数（插值法同上方式），查表8-2长度系。算得3.7取Z=43.2.6 计算单根V带的初拉力的最小值 查表8-3得A型带的单位长度质量q=0.1对于新安装的V带，初拉力应为1.5；对于运转后的V带，初拉力应为1.3。3.2.7 计算压轴力压轴力最小值为： （9）3.2.8 带轮结构与尺寸的零件图图1 带轮的结构与尺寸图3.3 齿轮传动设计3.3.1 第一级齿轮传动设计(直齿圆柱齿轮传动，切割机速度不高，选用7级精度)a) 选材料、确定初步参数1) 选材料 小齿轮：40Cr钢调质，取齿面硬度为280HBS 大齿轮：45钢调质，取齿面硬度为240HBS2) 初选齿数 取小齿轮的齿数为20，则大齿轮的齿数为205=1003) 齿数比即为传动比 3.3.1.1 按齿面接触强度设计由教材公式（10-9a）试算即 （10）(1) 确定公式内各计算数值1) 试选载荷系数2）计算小齿轮传递的转矩。3）由教材表10-7选取齿宽系数。4）由教材表10-6可知材料的弹性影响。5）由教材图(10-21d)的：小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由教材式6-13计算应力循环次数（总工作时间，假设该切割机的寿命为6年，每年工作320天，每天工作8个小时，则：） （11）7)由教材图10-19取接触疲劳寿命系数，8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由教材公式10-12得(2) 计算1）试算小齿轮分度圆直径，带入中较小值（14）2）计算圆周速度v （12）3）计算尺宽b4）计算齿宽与齿高之比b/h。模数 （13）齿高5）计算载荷系数。根据v=1.433/s，7级精度，由图10-8得；直齿轮，；由教材表10-2查得使用系数；由教材表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，由，查教材图10-13得，故载荷系数 （14）6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由教材式（10-10a）得： （15）7）计算模数m。 （16）3.3.1.2 按齿根弯曲强度设计由教材式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 （17）（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4）计算载荷系数K。 （18）5）查取齿形系数。由表10-5查得 ；。6）查取应力校正系数。由表10-5查得 ；7）计算大小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（2）设计计算mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.02078并就近圆整为标准值m=2.5mm，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径mm，算出小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.3.1.3 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mmmm（2）计算中心距mm（3）计算齿轮宽度mm取=41mm,=45mm3.3.1.4一级齿轮结构与尺寸的零件图图2 一级大齿轮结构与尺寸的零件图 3.3.2 第二级齿轮传动设计(直齿圆柱齿轮传动，切割机速度不高，选用7级精度)a) 选材料、确定初步参数1) 选材料 小齿轮：40Cr钢调质，取齿面硬度为280HBS 大齿轮：45钢调质，取齿面硬度为240HBS2) 初选齿数 取小齿轮的齿数为28，则大齿轮的齿数为283.2=903) 齿数比即为传动比 3.3.2.1 按齿面接触强度设计由教材公式（10-9a）试算即(1) 确定公式内各计算数值1) 试选载荷系数2）计算小齿轮传递的转矩。3）由教材表10-7选取齿宽系数。4）由教材表10-6可知材料的弹性影响。5）由教材图(10-21d)的：小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。6）由教材式6-13计算应力循环次数（总工作时间，假设该切割机的寿命为6年，每年工作320天，每天工作8个小时，则：）7)由教材图10-19取接触疲劳寿命系数，8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，由教材是10-12得(2) 计算1）试算小齿轮分度圆直径，带入中较小值mm2）计算圆周速度v3）计算尺宽bmm4）计算齿宽与齿高之比b/h。模数齿高mm5）计算载荷系数。根据v=0.438m/s，7级精度，由图10-8得=1.03；直齿轮，；由教材表10-2查得使用系数；由教材表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置是，=1.303由，查教材图10-13得=1.265，故载荷系数6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由教材是（10-10a）7）计算模数m。3.3.2.2 按齿根弯曲强度设计由教材式（10-5）得弯曲强度的设计公式为（1）确定公式内的各计算数值1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPa；大齿轮的弯曲强度极限MPa；2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;3)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得4）计算载荷系数K。5）查取齿形系数。由表10-5查得 ；。6）查取应力校正系数。由表10-5查得 ；7）计算大小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（2）设计计算mm对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于有齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数2.582并就近圆整为标准值m=3.0mm，按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径88.1mm，算出小齿轮齿数大齿轮齿数这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.3.2.3 几何尺寸计算（1）计算分度圆直径mmmm（2）计算中心距mm（3）计算齿轮宽度mm取=72mm,=75mm3.3.2.4 二级齿轮结构与尺寸的零件图图3 二级大齿轮结构与尺寸的零件图3.4 轴的校核3.4.1 一轴的校核 轴直径的设计式 （19）轴的刚度计算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。图4 一轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。求作用在轴上的力如表1，作图如上图,由算得（其中F=F带=1158N）。又由受力平衡得：同理可以算出作用在垂直面上的力如下表1表1 作用在一轴上的力垂直面（） 水平面（）轴承1 齿轮 2 轴承3 带轮4 3） 求作用在轴上的弯矩如表2，作出弯矩图如上图表2 作用在一轴上的弯矩垂直面（） 水平面（）C截面B截面 N.mm合成弯矩 合成弯矩4）作出转弯矩图如上图5）作出当量弯矩图如上图，并确定可能的危险截面C、B如上图。并算出危险截面的弯矩如表3。表3一轴截面的弯矩C截面 B截面 6）确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。7）校核轴径C截面: B截面:结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。b) 轴的扭转刚度计算轴受弯矩作用会产生弯曲变形，受转矩作用会产生扭转变形。轴的刚度不够就会影响轴的正常工作。例如电机转子轴的挠度过大，会改变转子与定子的间隙而影响电机的性能；机床主轴的刚度不够，将影响加工精度。因此，为了使轴不致因刚度不够而失效，设计时必须根据轴的工作条件限制其变形量，即挠度、转角、扭角。式中、分别为许用挠度、许用转角和许用扭角。所以轴的刚度足够。3.4.2 二轴的校核 轴直径的设计式 轴的刚度计算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。图5 二轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。求作用在轴上的力如表1，作图如上图(以顺时针为正),由算得。又由受力平衡得：同理可以算出作用在垂直面上的力如下表5表4 作用在二轴上的力垂直面（） 水平面（）轴承1 齿轮2 齿轮3 轴承4 3） 求作用在轴上的弯矩如表5，作出弯矩图如上图表5 作用在二轴上的弯矩垂直面（） 水平面（）C截面D截面 N.mm合成弯矩 合成弯矩4）作出转弯矩图如上图5）作出当量弯矩图如上图，并确定可能的危险截面C、D如上图。并算出危险截面的弯矩如表7。表6 二轴截面的弯矩C截面 D截面 6）确定许用应力已知轴材料为45钢调质，查表得=650MPa。用插入法查表得=102.5MPa，=60MPa。7）校核轴径C截面:D截面:结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。b) 轴的扭转刚度计算轴受弯矩作用会产生弯曲变形，受转矩作用会产生扭转变形。轴的刚度不够就会影响轴的正常工作。例如电机转子轴的挠度过大，会改变转子与定子的间隙而影响电机的性能；机床主轴的刚度不够，将影响加工精度。因此，为了使轴不致因刚度不够而失效，设计时必须根据轴的工作条件限制其变形量，即挠度、转角、扭角。式中、分别为许用挠度、许用转角和许用扭角。所以轴的刚度足够3.4.3 三轴的校核 轴直径的设计式 轴的刚度计算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。图6 三轴的受力简图、弯矩图、合成弯矩图、转矩图和当量弯矩图。.求作用在轴上的力如表1，作图如上图(以顺时针为正),算得。又由受力平衡得：同理可以算出作用在垂直面上的力如下表7表7 作用在三轴上的力 垂直面（） 水平面（）轴承1 齿轮 2 曲轴3 轴承4 3） 求作用在轴上的弯矩如表8，作出弯矩图如上图表8 作用在三轴上的弯矩垂直面（） 水平面（）C截面D截面N.mm合成弯矩合成弯矩4）作出转弯矩图如上图5）作出当量弯矩图如上图，并确定可能的危险截面C、D如上图。并算出危险截面的弯矩如表9。表9 三轴截面的弯矩C截面 D截面 结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。b) 轴的扭转刚度计算轴受弯矩作用会产生弯曲变形，受转矩作用会产生扭转变形。轴的刚度不够就会影响轴的正常工作。例如电机转子轴的挠度过大，会改变转子与定子的间隙而影响电机的性能；机床主轴的刚度不够，将影响加工精度。因此，为了使轴不致因刚度不够而失效，设计时必须根据轴的工作条件限制其变形量，即挠度、转角、扭角。式中、分别为许用挠度、许用转角和许用扭角。所以轴的刚度足够3.5 键的校核3.5.1 一轴平键的强度校核. 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bh 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=8mm 键高 h=7mm 键长 L=56mmb) 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（32） 式中：传递的转矩 轴的直径 键与轮毂的接触高度(mm)，一般取 键的接触长度(mm).圆头平键 许用挤压应力) 键的工作长度 挤压面高度 转矩 许用挤压应力，查表， 则挤压应力 所以 此键是安全的。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的钢制造，选用45钢。3.5.2 二轴平键的强度校核. a) 键的选择 选用A型普通平键。由设计手册查得：键宽 b=14mm 键高 h=9mm 键长 L=32mmb) 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 式中：传递的转矩 轴的直径 键与轮毂的接触高度(mm)，一般取 键的接触长度(mm).圆头平键 许用挤压应力) 键的工作长度 挤压面高度 转矩 许用挤压应力，查表， 则 挤压应力 所以 此键是安全的。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的钢制造，选用45钢。3.5.3 三轴平键的强度校核. a) 键的选择 选用A型普通平键。由设计手册查得：键宽 b=20mm 键高 h=12mm 键长 L=45mmb) 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 式中：传递的转矩 轴的直径 键与轮毂的接触高度(mm)，一般取 键的接触长度(mm).圆头平键 许用挤压应力) 键的工作长度 挤压面高度 转矩 许用挤压应力，查表， 则 挤压应力 所以 此键是安全的。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的钢制造，选用45钢。3.6 轴承的校核 滚动轴承是工厂生产的标准件。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。3.6.1 一轴轴承3.6.1.1 初选轴承型号：试选深沟球轴承6206，查设计手册，查得6206轴承的性能参数为：基本额定动载荷=19.5KN 基本额定静载荷=11.5KN 极限转速 (脂润滑)3.6.1.2寿命计算 a) 计算轴承径向力（轴向力无从得知，略去） 因为所以验证第二个轴承 b) 当量动载荷计算 由式 得c) 计算轴承寿命 计算结果表明，选用的6206深沟球轴承能满足要求。3.6.2 二轴轴承3.6.2.1 初选轴承型号：试选深沟球轴承6207，查设计手册，查得6207轴承的性能参数为：基本额定动载荷=25.5KN 基本额定静载荷=15.2KN 极限转速 (脂润滑)3.6.2.2寿命计算 a) 计算轴承径向力（轴向力无从得知，略去） 因为所以验证第一个轴承 b) 当量动载荷计算 由式 得c) 计算轴承寿命 计算结果表明，选用的6207深沟球轴承能满足要求。3.6.3 三轴轴承3.6.3.1 初选轴承型号：试选深沟球轴承6211，查设计手册，查得6211轴承的性能参数为：基本额定动载荷=43.2KN 基本额定静载荷=29.2KN 极限转速 (脂润滑)3.6.3.2寿命计算：a) 计算轴承径向力（轴向力无从得知，略去） 因为所以验证第二个轴承 b) 当量动载荷计算 由式 得c) 计算轴承寿命 计算结果表明，选用的6211深沟球轴承能满足要求。3.7 飞轮的设计下面是飞轮的尺寸结构图：图7 飞轮结构尺寸图飞轮是钢筋切割机主要零件之一，为保证其切断可靠，并能在额定载荷下实现连续切断，应尽可能使飞轮转速降低多些，这也可以节约能源，减轻机器重量。考虑工地上的机械需要经常变换地方，本设计把切割机的整体尺寸减小，使结构紧凑，所以小齿轮都采用齿轮轴的形式。一般情况下，为使飞轮尺寸不至于过大和速度要求把飞轮安装在高速轴上，但实际考虑飞轮的刚性和结构上的可能性，并且此处需要飞轮提供的能量不多，我把飞轮安装在第三根轴上。切断的能量可以部分由飞轮来提供，这样可以选用功率较小的电机来拖动，进而达到减少投资及降低能耗的目的，但本设计开始算得的电机基本上能满足所需功率，故此处飞轮提供的能量足够。飞轮有很大的转动惯量，当机械出现盈功时，飞轮轴的角速度只做微小的上升，即可把多余的能量吸收储存起来，而当机械出现亏功时，机械运转速度减慢，飞轮又可能将其储存的能量释放，以弥补能量的不足，而其角速度只作小幅下降。飞轮转动惯量计算： 飞轮提供能量：3.8 钢筋切割机刀片钢筋切割机刀片(以下简称刀片)是该产品的一个主要易损件，其性能好坏与寿命长短直接影响此产品的声誉。刀片在冲击载荷及过载情况下工作，很容易发生早期失效。材料的选用和热处理工艺是否合理。是提高刀片断裂韧性，延长使用寿命的关键。本设计的钢筋切断机刀片选用9SiCr材质制做，9SiCr钢属于过共析钢，含碳量为085 095。3.9 钢筋切割机易出现的故障1 虎口部位开裂在剪切圆钢时，由于违反操作规程造成虎口断裂的原因是：圆钢到虎口位置时，应使圆钢下落到虎口的底端进行剪切，因为两刀片的剪切力作用在两刀片的中心线上， 此位置受力较好。由于操作问题，圆钢来落到虎口的下部而在两刀片的上端剪切，产生的作用力与两刀片的中心线的作用力构成了旋转力矩，在其力矩作用下，约束力急剧增加，固定刀片上部虎口断裂。因此操作过程中一定要按照正确的操作方法进行。2. 机盖开裂钢筋切断机在长期工作时，由于震动使压刀体螺钉松动，操作人员不检查，不维修，使固定刀片在剪切圆钢时产生横向移动，两刀片的侧向间隙急剧增加，圆钢在剪切力的作用下，夹在两刀片的间隙之中。面导致动刀片挤压机盖，使机盖开裂。因此在使用了一定时间后要定期维修检查。4 钢筋切割机的摩擦、磨损和润滑摩擦是不可避免的自然现象，摩擦得结果造成机器的能量损耗、效率降低、温度升高、出现噪声、性能下降的问题。摩擦必然会造成磨损，在实际应用中有许多零件都 因磨损过渡而报废。润滑则是改善摩擦、减缓磨损的
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