中北大学-卧式钢筋切断机设计

1、毕业设计说明书卧式钢筋切断机的设计班 级： 学号： 姓 名： 学 院： 专 业： 指导教师： 2014 年 6 月 软件工程 郭维峰 原霞软件学院卧式钢筋切断机的设计摘 要随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置。目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。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

2、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。

3、关键词：关键词：切断，建筑，钢筋，齿轮Lie type steel cutting machines designingAbstractThis 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

4、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 installatio

5、n, 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 ca

6、n 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 r

7、eliable 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-c

8、rank institutions or gear and rack. I decided to consider realistic conditions using slider-crank as the executing machinery.Keywords:Cutting,Architectural,Reinforcing steel,Gear中北大学 2014 届毕业设计说明书第 I 页 共 II 页目 录1 引言.11.1 概述.11.2 题目的选取.11.3 钢筋切断机的工作原理.12 电机选择.32.1 切断钢筋需用力计算.32.2 剪刃行程.32.3 功率计算.43 传动结

9、构设计.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参.53.2 带传动设计.63.2.1 确定计算功率.63.2.2 带型的确定.63.2.3 带轮基准直径.63.2.4 验算带速.63.2.5 计算实际传动比.63.2.6 确定 V 带基准长度和中心距.63.2.7 验算小带轮包角.73.2.8 确定 V 带的根数.73.2.9 确定 V 带张紧力.73.2.10 确定轴上的载荷（压轴力）.73.2.11 主要设计结果.73.3 高速级齿轮传动设计.93.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数.93.3.2 按齿面接触强度设计.93.3.

10、3 按齿根弯曲强度设计.11中北大学 2014 届毕业设计说明书第 II 页 共 II 页3.3.4 几何尺寸计算.123.3.5 结构设计及绘制齿轮零件图.133.4 低速级齿轮传动设计.143.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数.143.4.2 按齿面接触强度设计.143.4.3 按齿根弯曲强度设计.163.4.4 几何尺寸计算.173.5 轴的设计与校核.193.5.1 输入轴的设计与校核.203.5.2 二轴的设计与校核.283.6 平键的强度校核.363.6.1 键的选择.363.6.2 验算挤压强度.363.7 轴承的校核.373.7.1 求两轴承的轴向力.373.7.2

11、求两轴承的计算轴向力.373.7.3 求轴承当量动载荷 P1和 P2.393.7.4 验算轴承寿命.394 润滑与密封.404.1 传动件的润滑.404.2 滚动轴承的润滑.405 结论.41参考文献.41致 谢.44中北大学 2014 届毕业设计说明书第 1 页 共 44 页1 引言引言1.1 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 3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。1国内外切断机

12、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。 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

13、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。1.3 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。中北大学 2014 届毕业设计说明书第 2 页 共 44 页图 1.1 钢筋切断机原理图中北大学 2014 届毕业设计说明书第 3 页

14、共 44 页2 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

15、.1 切断钢筋需用力计算切断钢筋需用力计算2.2 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： AQ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 3侧间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+)bmaxs式中试件断裂时的平均延伸

16、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=259.84287.68Mpamax取最大值=287.68Mpamax由于切断钢筋的最大直径为 14mm，则切断机所需的切断力为中北大学 2014 届毕业设计说明书第 4 页 共 44 页F切=maxd2/4=287.68142/4=44284.90N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。2.3 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：KW3

17、9. 1001. 02060215QP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. 1703. 039. 1PP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。中北大学 2014 届毕业设计说明书第 5 页 共 44 页3 传动结构设计传动结构设计3.1 基本传动数据计算基本

18、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 1420 r/min。(1)总传动比 67.94151420i(2)分配传动装置的传动比 10iii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。 50ii(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。3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数各轴的转速 轴 r/min37578. 31420001inn

19、轴 r/min7553751212inn 轴 r/min255753423inn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 m796.1414202 . 295500NT中北大学 2014 届毕业设计说明书第 6 页 共 44 页轴mNiTT692.5396. 078. 3796.140001轴mNiTT802.25797. 099. 05692.53121212轴 mNiTT836.123797. 099. 05802

20、.2572323233.2 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。3.2.1 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。3.2.2 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。 63.2.3 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=

21、359.1mm，选定 d1=355mm。3.2.4 验算带速smndv/06. 71000601420951006000因为 5m/sv30m/s，所以带速合适。3.2.5 计算实际传动比794. 3)015. 01 (95355)1 (010ddi则大带轮实际转速，误差可不予考虑。min/375min/3 .374794. 31420001rrinn3.2.6 确定 V 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hhLhPCnL15.13298858.211630500375601060103616故所选轴承满足寿命要求。中北大学 2014 届毕

22、业设计说明书第 41 页 共 44 页4 润滑与密封润滑与密封4.1 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。4.2 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 6时，滚动轴承的内径和转速的积一般不宜超过。min/1025rmm 6中北大学 2014 届毕业设计说明书第 42 页 共

23、44 页5 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

24、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。中北大学 2014 届毕业设计说明书第 43 页 共 44 页参考文献参考文献1车仁炜等.一种新型钢筋切断机的设计研究J.北京：机械传动，2004，5（4）：48-49.2王平等.钢筋调直切断机的顶刀与连切J.上海：建筑机械,1997，4（5）：47-48.3高蕊.钢筋切断机刀片合理侧隙的保证方法J.上海：建筑机械化，1997,1（4）：37-38.4宜亚丽.钢筋矫直切断机剪

25、切机构研究分析J.天津：机械，2004,6（10）：14-16.5田野.我国钢筋调直切断机的现状及发展J.沈阳：建筑机械化，2005，3（1）：23-26.6孟进礼，卫青珍.对钢筋切断机发展的几点看法J北京：.建筑机械化，2000，4（2）：14-15.7孙桓等机械原理第七版M.北京：北京高等教育出版社，2006：150-152.8濮良贵，纪名刚机械设计第八版M.北京：北京高等教育出版社，2006：190-193.9方大千.电动机速查速算手册M.北京：中国水利水电出版社，2004：99-101.10刘鸿文材料力学第四版M.北京：北京高等教育出版社，2004：26-29.11吴宗泽，罗圣国.机械

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