钢筋拉直切断机机构设计机械CAD图纸

1、摘 要论文较为全面系统的研究了钢筋的拉直理论及拉直切断机的基本形式、结构、参数和选型方法，确定了钢筋拉直切断机的总体设计方案，论文运用材料力学和弹性力学的基本原理，将拉直过程中的钢筋看做一个连续弯曲的梁 ，对钢筋的弯曲变形做出了详尽的描述。论文对钢筋的拉直原理作了进一步的叙述，在此理论的基础上，研究分析了拉直系统参数确定的方法，提出了新的拉直方法。论文设计了一种较为简单实用的剪切机构。论文创造性地在拉直切断机上引入了行程开关，实现对钢筋的自动定尺切断，提高了自动化程度。论文在理论分析的基础上，充分联系实际中已有的拉直切断机原理机构。在降低机器成本的基础上，提高了切断效率，并实现了自动化。关键词

2、：钢筋； 拉直； 行程开关； 剪切； 自动化Abstract This dissertation comprehensively and systematically investigates straightening technology bars,straightening theory of bars,the straightening machines basis type, parameter and the method of choosing bars straightening machine type. Utilizing the basis of material mec

3、hanics, elastic-plastic mechanics and regarding a bar as a continuous bending beam in the process of straightening, bend transform of bars is explained elaborately.Straightening theory of bars is farther and on the basis of this theory ,confirming method of straightening system parameter is research

4、ed. The new roller type configuration theme is not forward and straightening system mechanical parameter and straightening power of this new theme is calculated. An simple cutting mechanism is designed. The dissertation draw into the distance-button on the straightening machines, the bars can be cut

5、ting in certain size automatic, make it more automatic. The dissertation on the basis of theory analyze,combine with the straightening machines used,on the basis of lower cost,raise the cutting efficiency,and to be automatic.Keyword: bars； straightening;； distance-button； cutting； automatic目 录1 绪论11

6、.1 国内外钢筋拉直切断技术的发展状况11.2 冷轧带肋钢筋的概述21.2.1 钢筋的种类21.2.2 冷轧带肋钢筋的表面形式31.2.3 冷轧带肋钢筋基本性能31.3 课题的提出和意义42 对钢筋类金属材料弹塑性弯曲的分析42.1 概述42.2 弹塑性弯曲的变形过程63 拉直机的预算73.1 力能参数计算73.2 拉直机构设计中的几个问题84 电动机的选择84.1 电动机类型和结构84.2 选择电动机的容量84.3 选择电动机型号95 减速器的设计95.1 选择减速器的类型105.2 计算总传动比和各级传动比105.3 计算、轴转速、功率和转矩105.4 齿轮设计115.5 轴的设计计算13

7、5.5.1 设计要求135.5.2 轴二的设计135.5.3 轴一的设计145.5.4 轴三的设计145.6 箱体的设计156. 联轴器的选择166.1 联轴器的计算转矩166.2 选择联轴器的型号167 离合器的确定168 摩擦轮的确定189 滑动轴承的选择199.1 轴承型号的确定199.2 轴承宽度的确定199.3 检验轴颈的圆周速度199.4选择轴承的配合199.5 滑动轴承润滑剂的选择2010 夹具的设计2011 钢筋拉直切断机切断机构的设计2111.1 切断机构的概括2111.2 承料机构2111.3 传动系统2111.4 钢筋拉直切断机剪切机构的分析与研究2211.4.1 概述2

8、211.4.2 剪切形式的分类2212 钢筋拉直切断机的承料机构2312.1 承料机构分析2312.2 钢筋拉直切断机承料机构的设计2413 机座的设计25参考文献：26致 谢261 绪论1.1 国内外钢筋拉直切断技术的发展状况钢筋拉直切断机在建筑行业运用广泛，国内外对钢筋拉直切断机的研究也比较多，国内对于钢筋拉直切断机的需求空间很广，但国内的拉直切断机只能满足一般的需求，对于一些拉直精度较高，切断质量要求也较高的钢筋就无法满足了，需要从国外进口有关设备，总体来说国内的技术还落后于国外。随着社会的发展进步，人们的生活水平的提高，人们对住房的要求有了不小的提高，由此带动了中国建筑业的蓬勃发展。钢

9、筋作为建筑业中极为重要的建筑材料必定会大批量的生产和运输。运输中为了方便以及节省运输空间常常会将10mm以下钢筋卷成直径约为1米左右的钢筋圈。但是了盘状的钢筋不能作为建筑工程的材料，所以，我们必须有一样工具能够把弯曲的钢筋拉直以方便施工。由此，可见钢筋拉直机是必不可少的的机械，在建筑业中有很大的作用。由于冷轧带肋钢筋需要经拉直切断后才可使用，但目前对于冷轧带肋钢筋拉直的理论研究还不是很完善，冷轧带肋钢筋拉直的无划伤问题一直没有得到很好的解决，冷轧带肋钢筋拉直机的系统参数设计也主要是依据普通圆钢筋拉直机的有关参数。国内还没有能满足拉直性能要求的数控冷轧带肋钢筋拉直切断机，而从国外进口一台数控冷轧

10、带肋钢筋拉直切断机需要8万美元，一般用户难以承担。市场上急需一种拉直质量较好、自动化程度及生产效率较高的拉直切断机。国内的机器最缺少的技术就是拉直技术了，而这一方面国际上有些国家发展的较好，如前苏联，德国和日本在这方面起步较早。国内有关技术人员也在拉直理论和技术的研究方面作出了很大的努力，其中有部分成果的水平居领先地位，如列入1998河北省企业技术开发第二批计划的GTK6/12数控冷轧带肋钢筋拉直切断机已经解决了有关技术上的难题其水平已达到国内领先地位，它在提高拉直质量、保证拉直后钢筋表面无划伤的基础上，采用了数控技术，提高了自动化程度，实现了自动定长切断、记数（钢筋长度、单根重量、总重、钢筋

11、总数）及自动停车等功能。本设计中的钢筋拉直切断机机主要由电动机，减速器，离合器，摩擦轮和切断机组成。它结构简单，机身小，可由工作人员单一操作，而且操作简单（但要求操作人员进行一定的安全技术培训），安全性比较高，可以在环境较差的条件下工作，在机构方面本人力求简单普及，力求降低维修的难度从而为广大工作者带来了方便，这也是作为设计者的最为关心的事情。因此，在本设计的夹具设计中本人将钢筋的弯曲工序和装夹工序同时进行,这样可以节约时间，减小工作空间。1.2 冷轧带肋钢筋的概述 钢筋的种类建筑上常用的钢筋分为热轧钢筋，冷拉钢筋，热处理钢筋，钢丝和钢绞线等许多类。在常温下对钢筋进行加工称为“冷加工”。用冷加

12、工方法可以使热轧钢筋的强度得以提高，是节约钢材行之有效的方法之一。常用的冷加工方法有冷拉和冷拔两种，近十年来，又发展了冷轧和冷轧扭等方法。冷轧带肋钢筋是采用强度较低，塑性较好的普通低碳钢或低合金钢热轧圆棚条钢筋为母材，经冷轧或冷拔工艺减径后在其表面冷轧成具有三面或两面月牙形的钢筋。轧制冷轧带肋钢筋的普通低碳钢牌号为Q215和Q235热轧圆盘条钢筋，低合金钢牌号有24MnTi和20MnTi等热轧圆盘条钢筋。鉴于目前国内生产的冷轧带肋钢筋的母材品种较多，冷轧加工工艺也不尽相同，冷轧带肋钢筋的强度差异较大，国际冷轧带肋钢筋将冷轧带肋钢筋分为LL550、LL650、和LL800三个级别。在本课题中所设

13、计的钢筋基本性能。LL550级钢筋强度较低，主要用以替代钢筋混凝土结构中的小直径热轧I级光圆钢筋，做钢筋混凝土机构中的受力钢筋、架立钢筋、分布钢筋。LL550级钢筋宜用Q215热轧圆盘防金轧制，钢筋的公称直径有4、5、6、7、8、9、10、12mm八种规格。冷轧带肋钢筋是近三十多年国外发展的一个新钢种，具有抗拉强度高和延伸率好的特性，与普通热轧线材比较，可节约金属材料3040%以上，并使钢筋混凝土强度和预应力混凝土构件强度提高，节约水泥。1968年由德国、荷兰、比利时研制成功，七十年代在欧美得到了大力发展应用，并有各自相应的国家标准。我国起步较晚，自八十年代后期起，我国开始引进冷轧带肋钢筋生产

14、设备。先后有南京、苏州、上海、青岛等地分别从德国、意大利等国引进11套设备。九十年代中期又有安徽、广东、江苏等省的合资或外商独资企业，从国外引进几条生产线。与此同时，国内有些科研单位和企业着手研制或仿制冷轧设备。迄今已有十多个单位在生产和销售冷轧带肋钢筋全套设备，分布于北京、辽宁、江苏、河北、天津等地。国家科委已将冷轧带肋钢筋列入国家重点推广项目。建设部将它纳入“九五”期间建筑业重点推广的10项新技术之一。1997年8月，建设部将国家跨世纪重大技术推广工作命名为“广厦工程”，冷轧带肋钢筋的推广作为“广厦工程”的先期启动项目最先开始实施。据不完全统计，仅1998年全国的推广量已超过60万吨。用于

15、城乡住宅及公共建设的建筑面积达1.5亿平方米，今后还将有较大的增长。 冷轧带肋钢筋的表面形式我国生产的冷轧戴了钢筋大部分为三面带有月牙形横肋，横肋沿钢筋横截面周圈上分布，且其中必须有一面的方向与另两面反向。肋中心线与钢筋纵轴夹角B为4060。肋两侧面与钢筋表面斜角a不得小于45。肋间隙总和应不大于公称周长的20%，即。相对肋面积f按下式计算：式中 =3（三面带肋）；一个肋的纵向截面积：肋与钢筋轴线的夹角；钢筋公称直径；肋的间距。在生产实际中，除三面冷轧带肋钢筋外，还有少数厂家生产两面带肋的冷轧钢筋，有的生产表面有压痕的冷轧带肋钢筋。个别厂家还生产表面带阴螺纹的冷轧钢筋，以减少肋造成的应力集中现

16、象。根据许多单位所做的材料性能实验，两面冷轧带肋钢筋与三面冷轧带肋钢筋的力学性能并无显著的区别。GB13788-92和冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程未将两种带肋钢筋的力学性能加以区别。同时考虑到三面冷轧带肋钢筋应用最广泛，在本文设计计算中将参考三面冷轧带肋钢筋的各方面参数。 冷轧带肋钢筋基本性能由图1-2可知，冷轧带肋钢筋均无物理屈服点的硬钢，则条件屈服强度采用，图中所示，其曲线表现一段较长的非弹性过程，说明弹性和塑性关系比较优化，综合力学性能较好。对于LL550级钢筋，相当于0.91 ，伸长率按计算，在新制定的国家标准中，LL550级钢筋伸长率 8%，与国际标准规定相同。LL550级冷轧带肋

17、钢筋的曲强比在0.9左右。JGJ95-95编制组根据LL550，LL650和LL800级三种强度级别，测得冷轧带肋钢筋的弹性模量变化范围为（1.8881.984），钢筋的弹性模量1.3 课题的提出和意义我们所设计的该种钢筋切断机在参考国内已有机型的基础上加以改进，减低了成本，在拉直技术上又加以改进，增加了行程开关使其可以自动定长切断，承料槽也加以改进，使得钢筋可以自动落下，上面研究重点即课题研究内容：1.针对冷轧带肋钢筋，提出新的系统参数设计，提高拉直质量、保证拉直后钢筋表面无划伤。2.提高效率，使得拉直速度达到36m/min,提高了效率，但提高拉直速度的同时又要保证拉直质量。3.定尺切断，在

18、36m/min的条件下进行切断。4.采用行程开关提高自动化程度。实现自动定长剪切，钢筋可以自动落料。2 对钢筋类金属材料弹塑性弯曲的分析2.1 概述钢筋在拉直机上被拉直,是通过自身的弹塑性弯曲变形来实现的。因此，探究钢筋的拉直原理以及制定拉直方案应从研究金属材料的弹塑性弯曲变形着手。金属材料的弹塑性弯曲变形过程在外力矩作用下的弯曲阶段和外力矩去除后的弹性恢复阶段组成。金属材料在外力矩的作用下弯曲时，除中性层因应力为零不会变形外，其它各层纵向纤维都要发生伸长或缩短的变形。外力矩去除后的变形恢复是个内力释放过程，亦称弹性恢复。金属材料在拉直过程中的弹塑性弯曲变形是既有弹性变形又有塑性变形的弯曲，弯

19、曲变形达到屈服极限之前，各条纵向纤维的变形可以看作简单的拉（压）变形，应力与应变之间的关系遵守胡克定律。弯曲变形达到屈服极限以后，纵向纤维的应力与应变的关系呈现为增量的线形关系，而且必然有一部分变形得不到恢复被保留下来而成为永久变形。因此，总变形应包括弹性恢复变形和永久变形或称残余变形。对于弯曲，只能说总弯曲包括弹性弯曲和塑性弯曲，塑性弯曲并不等于残余弯曲。仅仅在原始为平直状态下进行弯曲时，弹复后的残余弯曲才等于塑性弯曲。一般的弹塑性弯曲不仅其纵向纤维既有弹性变形又有塑性变形，而且也包含外层纤维的弹塑性变形与内层纤维的纯弹性变形的双重含义。图2-1 旋转弯曲在弯曲方式上，有受弯矩作用的纯弯曲；

20、有受横向载荷作用的梁弯曲；有绕过圆柱体受拉力作用而产生的拉弯；有圆形材料在旋转中受横向载荷作用而产生的旋转弯曲如图2-1所示；有板材在轧制过程中由于变形不均而产生的双向波浪弯曲。前三种弯曲都属于单方向的弯曲，称之为一维弯曲；旋转弯曲与波浪弯曲为二维弯曲；综合弯曲为三维弯曲。在弯曲过程中，弯曲变形的应力应变关系不能简化为简单弯曲或压缩的应力应变关系。在金属材料的横截面上，除表层和中性层以外，各层均处于三向应力状态，材料横截面上所发生的应力应变关系只与弯曲程度有关。在材料的纵向，应力应变的分布与变化情况随弯曲的类型而异。在纯弯曲的情况下，材料纵向各截面的应力应变都是一样的。在受横向集中载荷压弯的情

21、况下，塑性变形区按抛物线规律沿纵向分布在两个边层之间，如图2-3 所示。在受均布载荷的横向压力下，塑性变形区按双曲线规律分布在两个边层之间，如图2-3 所示。拉弯时，塑性变形区将按一个特殊的曲线规律分布在边层，根据平截面原理，各层纤维变形协调关系必然是线形的，而且塑性变形必将由最外层纤维开始。由于钢筋的弯曲与拉直过程中曲率半径值比其本身直径大得多，从塑性变形的最外层到最内层，纵向应力都可按1或1.151取值，为了便于理论分析，纵向应力极限都按取值，造成的误差是不大的，也就是不计三向应力的影响来处理钢筋的弯曲和拉直问题。2.2 弹塑性弯曲的变形过程轧件在拉直机上的弹塑性弯曲的变形过程，实际上是一

22、个横向弯曲过程。拉直时，轧件在横向力作用下产生弯曲变形，纤维的变形如图2-4所示。根据外载荷的大小，轧件的弯曲变形主要是以下三种情况：（1）纯弹性弯曲变形 在外载荷作用下，其所受外力矩较小，轧件表层的最大应力小于材料的屈服极限（其应力状态如图2-5a所示），其余各层的纵向纤维都处于弹性变形状态。外载荷去除后，在弹性内力矩作用下，各层纵向纤维的变形将全部恢复。这种弯曲变形称之为纯弹性变形。这是最大的弹性弯曲状态，又是最小的弹塑性弯曲状态。（2）弹塑性弯曲 随着外载荷的增加，轧件各层纤维继续产生变形。当所受外力矩达到一定数值后，轧件表层纵向纤维应力超过了材料的屈服极限，靠近表面层一部分区域的纤维层

23、产生塑性变形。外力矩越大，塑性变形区由表层向中性层扩展的深度越大（其应力状态如图2-5b所示）。去除外载荷后，在弹性内力矩作用下，各层纵向纤维的变形可弹性恢复一部分，但无法全部恢复，轧件中将保留残余应变和残余应力。这种弯曲变形称为弹塑性弯曲变形。（3）纯塑性弯曲变形 随着外载荷的继续增大，整个轧件断面上的纵向纤维应力都超过了材料的屈服极限（其应力状态如图2-5c所示），所有纵向纤维都处于塑性变形状态。去除外载荷后，在弹性外力矩作用下，纵向纤维的变形只能恢复弹性变形部分。这种弯曲变形称为纯塑性弯曲变形。由此可知：（a）在外载荷的作用下，有轧件中同时有弹性变形和塑性变形的弯曲变形称为弹塑性变形；（

24、b）轧件弹塑性弯曲变形过程由两部分组成；在外载荷的作用下的弹塑性弯曲阶段和去除外载荷后的弹性恢复阶段。3 拉直机的预算3.1 力能参数计算图3-1钢筋拉直机结构图与钢筋拉直机受力分析图钢筋在拉直时候受前后两摩擦轮的牵引力和摩擦力的作用，钢筋在前后力的作用下产生塑性变形而被拉直，要使钢筋被拉直，钢筋所受的力必须至少达到屈服点250MPa。牵引力按下式计算F=+式中为使盘圆钢筋开卷所需的牵引力，为使钢筋被拉直达到屈服点所受的牵引力。=k+式中:d为钢筋直径;k为张力系数,k=0.030.05;为盘圆钢筋与盘料架间摩擦因数;w为盘圆钢筋所受重力;s为钢筋材料的屈服极限。=摩擦轮压紧力式中:为摩擦轮与

25、钢筋间的摩擦因数。3.2 拉直机构设计中的几个问题要使盘圆钢筋被拉时产生残余的塑性变形而被拉直,所需的摩擦轮对钢筋的牵引力很大,这样摩擦轮的压紧力也必须很大。这在机构上很难实现,而且由于摩擦轮对钢筋的压紧力很大,钢筋被拉直时径向产生变形而影响其使用性能。以最常用的6和8小直径钢筋为例。当d=6mm时,所需牵引力P=P1+P27300N,摩擦轮压紧力Q=12170N;当d=8mm时,所需牵引力P13000N,摩擦轮压紧力Q=21667N。由于要传递的力和力矩都很大,需要用大功率的电机。d=6mm时,电机功率W=17.4kW;当d=8mm时,电机功率W=31kW。进过计算，当钢筋直径为8mm时候，

26、要使钢筋既能被拉直又不会超过抗拉强度断裂，当摩擦轮速度为0.6m/s时，工作机的功率为=9kw13kw。4 电动机的选择4.1 电动机类型和结构电动机类型和结构型式要根据电源（交流或直流），工作条件（温度、空间、尺寸等）和载荷特点（性质大小、启动性能和过载情况）转速来选择。由于本设计没有特殊的要求，以及本设计本身的要求，本设计的电动机均由Y系列电动机中选出，Y系列电动机适用于不易燃不易爆无腐蚀性气体的场合，以及要求具有较好启动性能的机械，在经常启动，制动和反转的场合。最终本人选用了Y系列三相鼠笼式异步电动机。4.2 选择电动机的容量标准电动机的容量由额定功率表示。所选用电动机的额定功率应稍大于

27、工作要求的功率。若容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，极易损坏；容量过大则增加成本从而造成浪费。电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，通常不必校验发热和启动力矩。总效率按下式计算：其中分别为传动装置中的每一传动副，每对轴承，每个联轴器。总效率为由表8-24查得，在传动装置中，两对齿轮传动每对齿轮的效率=0.97，每对摩擦轮效率=0.96，三对轴承每对轴承的效率=0.98，两个联轴器每个的效率=0.99。总效率为：=0.82，的电动机功率=11kw16kw，所以可以选择电动机功率15kw。4.

28、3 选择电动机型号对Y系列电动机，通常多选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机，如无特殊需要，不选低于750r/min的电动机。这里我综合电动机和传动装置的尺寸、重量、价格以及总的传动比的特点及大小，我选用970r/min的电动机。电动机所需功率为：=式中Te为摩擦轮机构的总传动力矩 Ne为摩擦轮转速 为电动机至工作机之间传动装置的总效率 查表得工作机的转速和功率可以选择为=44.7r/min，=12.3kw5 减速器的设计5.1 选择减速器的类型在本设计中选择的是二级展开式圆柱齿轮减速器，它结构简单，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。高速轴齿轮布置在远离

29、转矩输入端，这样轴在转矩作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯曲变形所拉起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象，本产品适用于载荷比较平稳的场合。5.2 计算总传动比和各级传动比总传动比为 i=/=970/44.7=21.6因为是齿轮传动，由表6-13417查得，高速级传动比i1=4.3，低速级传动比i2=5.0，实际总传动比为i，=i1i2=4.35.0=21.5传动比误差为i=4.6 %5%传动误差很小，由此可见选用参数合理。5.3 计算、轴转速、功率和转矩各轴的转速n1=970r/minn2=n1/i1=225r/minn3=n2/i2=45 r/min各轴的功率 P1=14.85KW

30、P2=P1=14.12KW P3=P2=13.5KW各轴的转矩 T1=9550=146200 T2=9550=600000 T3=9550=28700005.4 齿轮设计齿轮传动是应用最广泛的一种机械传动方式。用于平行轴之间的直齿圆柱齿轮传动，传动力矩的齿轮多为渐开线齿轮。齿轮传动的主要优点是传动功率和速度的范围很广，传动比准确、可靠，传动效率较高，工作可靠，寿命长，结构紧凑。主要缺点是制造成本较高，需用专门的机床、刀具和测量仪器等，不宜用于轴间距很大的传动，精度低时噪音大。从表6-5，6-6 3中选用材料。调质处理，硬度不高，还可以精加工，但强度韧性等方面的综合性能好。耐磨性虽然较差，但适用

31、于低速中等载荷齿轮。为了防止强度不够，发生意外，以及增加安全系数及使用时间小齿轮选用40Gr钢调质处理。硬度241286HBS，b=686MPa，s=490 MPa。大齿轮选用42SiMn，调质处理，硬度217255HBS，b=686 MPa，s=441 MPa（选用八级精度）3。按齿面接触疲劳强度来设计:由表6-10 3 可知软齿轮面在对称安装的时候，齿宽系数d=1.2。由表6-7 3 可知使用系数KA=1.35。由图6-6a 3 取动载系数Kv1=1.13，Kv3=1.10。由图6-8 3 按齿轮在两轴承中间对称布置，取K=1.10由表6-8 3 按齿面未硬化，直齿轮，8级精度，KAKt/

32、b100N/m,K=1.2K1=1.351.131.101.2=2.0。K2=1.351.101.101.2=1.97。初步确定节点区域系数ZH=2.5,重合度系数Z=0.9,由表6-9 3确定弹性系数ZE=189.8。齿面接触许用应力的公式： H=HlimZN/SH。由图6-22 3，查得接触疲劳极限应力为：Hlim1=850 MPa，Hlim2=650 MPa。本机械预选使用10年，每天工作10个小时，一年工作250天。小齿轮1的应力循环次数：N1=60n1th=1.44109。大齿轮2的应力循环次数：N2=60n2th=3.35108。小齿轮3的应力循环次数：N3=60n2th=3.35

33、108。大齿轮4的应力循环次数：N4=60n3th=0.67108。由表6-11求得寿命系数是：ZN1=(109/N1)0.057=（1/1.44）0.0706=0.975ZN2=(109/N2)0.057=（1/0.335）0.057=1.06ZN3=(109/N3)0.057=1.06ZN4=(109/N4)0.057=1.17由表6-12 3 可知安全系数SH=1.25。选择小齿轮齿数为=21，大齿轮齿数为=214.3=90.3,选择90，模数为3.49mm，选取标准值=3.5mm，实际传动比为4.285，误差很小，符合要求。小齿轮1分度圆直径为=73.5mm大齿轮2分度圆直径为=315

34、mm所以=0.8773.5=64mm，大齿轮齿宽=54mm。小齿轮3取齿数为21，则大齿轮齿数为215=105，模数为4.7mm，选取模数为4.5mm，实际传动比为5。小齿轮3分度圆直径为=94.5mm大齿轮4分度圆直径为=472.5mm=1.0694.5=100mm，大齿轮齿宽=90mm。以上数据经过计算校核，均符合要求。（齿顶高系数ha*=1，c*=0.25）5.5 轴的设计计算 设计要求轴作为机械传动中重要的零件，设计时应满足下列几方面的要求，合理的结构，足够的强度，必要的刚度和振动稳定性及良好的工艺性能等。轴的结构设计必须考虑轴上零件便于装拆。通常，轴都采用阶梯形结构，这样既符合接近等

35、强度梁的要求，也使轴上零件固定可靠。因为需要合理的轴长，所以我们首先设计第二根轴。所有轴的材料选择：因为45号优质碳素钢应用广泛而本设计又无任何特殊要求，所以轴的材料选用正火，回火处理的45号优质碳素钢，以达到提高轴的耐磨性以及疲劳强度的目的。联轴器和滚动轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的结构设计是在初步计算轴径的基础上进行的，故先要计算轴径。轴的直径可按扭转强度法进行估算，即式中：为轴传递的功率（kW），为轴的转速（r/min）；为为由轴的材料和受载情况确定的系数。若轴的材料为45钢，通常取=106117。值应考虑轴上弯矩对轴强度的影响，当只受转矩影响或弯矩相对转矩较小时，取小值；当弯

36、矩相对转矩较大时，取较大值。在多级齿轮减速器中，高速轴的转矩较小，取较大值；低速轴的转矩较大，取较小值；中间轴取中间值。初算轴径还要考虑键槽对轴强度的影响，当该轴段截面上有一个键槽时，增大；有两个键槽时，增大。然后将轴径圆整为标准值。上述计算出的周径，一般作为输入输出轴外伸段最小直径；对中间轴，可作为最小直径；若作为装齿轮出的周径，应取大值。 轴二的设计轴径的粗选=44mm因此选=50mm安装深沟球轴承，因为安装处的为50mm。所以选用的型号为6210的轴承，其中D=90mm B=20mm （两端安装的轴承为同一类型）。两端为50mm，阶梯轴每段增加8mm，则从左至右分别为：50mm，66mm

37、，74mm，66mm，50mm，主要校核装齿轮的轴段，经验算，符合要求。L2=30+50+10+98+83=280mm5.5.3 轴一的设计轴径的粗选=29.0mm，有安装键槽，增加为30.5mm因此选d=35mm安装深沟球轴承，因为安装处的 为45mm所以选用的型号为6209的轴承，其中D=85mm B=19mm （两端安装一样的轴承）阶梯轴每段直径从左至右分别为：45mm，50mm，60mm，50mm，45mm，40mm，35mm主要校核装齿轮的轴段，经验算，符合要求。L1=18+79+20+144+19+196+50=427mm 轴三的设计轴径的粗选=70.245mm，有安装键槽，增加为

38、73mm因此选d=75mm安装深沟球轴承，因为安装处的 为85mm所以选用的型号为6217的轴承，其D=150mm B=28mm （两端安装一样的轴承）阶梯轴每段直径从左至右分别为100mm，85mm，95mm，100mm，95mm，85mm，80mm,75mm.主要校核装齿轮的轴段，经验算，符合要求。L3=94+85+10+82+28+41+159=416mm5.6 箱体的设计箱盖和箱座是用螺栓联结成一整体。这种箱体结构紧凑、安装方便，因此应用较为广泛。具体尺寸如下。减速器我选用材料是HT200的铸造箱体。表-2 减速箱体主要参数名称符号尺 寸 关 系结果/mm箱座壁厚0.025a+3810

39、.0箱盖壁厚0.888.0箱盖凸缘厚度12.0箱座凸缘厚度1.515.0箱座底凸缘厚度20.0地脚螺钉直径0.036a+1210地脚螺钉数目查表6轴承旁连接螺栓直径10盖与座连接螺栓直径10连接螺栓的间距150-200160视孔盖螺钉直径10，至外箱壁距离查表35，至凸缘边缘距离查表20外箱壁至轴承座端面距离60大齿轮顶圆与内箱壁距离114齿轮端面与内箱壁距离212箱盖，箱座肋厚连接螺栓直径d（0.70.8）10通孔直径d10底座底面至轴中心线高度H2806. 联轴器的选择卷筒轴与减速器的低速轴之间是用联轴器联接的。联轴器是连接轴或轴与其他回转件的一种装置，使它们在传递运动和动力过程中一起回转

40、而不脱开。联轴器主要有机械式、液力式、和电磁式三种。机械式联轴器是应用最广泛的联轴器，它借助于机械构件相互间的机械作用力来传递转矩。联轴器可以根据所联轴径、所传递的转矩和轴的转速，从有关手册中选择合适的型号。由前述可知，低速轴的转矩T3=2870000 N.mm，转速n3=44.7 r/min，所联轴径d=75。本设计选用的是凸缘联轴器，这种联轴器可传递较大转矩，结构简单，工作可靠，容易维护，但要求凸缘端面与轴线有较高的垂直度。6.1 联轴器的计算转矩TC=KT选择工作情况系数K，查表14-13，取K=1.5，则计算转矩TC=KT=1.52870000=43050006.2 选择联轴器的型号查

41、17，根据轴径和计算转矩，最后选用凸缘联轴器的型号为GY9。7 离合器的确定电动机轴与减速器的高速轴之间是用离合器联接的。离合器在机械运转时,把原动机的回转运动和动力传给工作机,并可随时分离或接合工作机.因为离合器在机器运转过程中可随时接合或分离，由相关材料可知离合器的要求为：1工作可靠，接合平稳，分离迅速；2操作和维修方便；3外廓尺寸小，重量轻；4抗磨性和散热性能好。本设计选用的是矩形齿牙嵌式离合器（如图20），其特点为：制造容易，接合，脱开较困难,停车时可不关机，开机时启动平稳适于频繁开机。为了便于接合，常采用较大的牙间间隙。此离合器适用于重载可传递双向载荷。一般用于不经常离合的传动中。应

42、在静止或转差在10r/min以下接合。材料为20Cr，渗碳（0.5-1.0mm）表面硬度HRC=5662，多应用于中等尺寸的高转速合中等单位压力的离合器。根据所联轴径d=50mm，由 17查得D=50，D1=35，d=20，h0.3=4.3，h1=5，=36。，=5。，K（-0.1）=15.04，K1（-0.1）=15.45，齿数z=5，同时接触齿数z=3。 图7-1 矩形齿牙嵌式离合器离合器的校核 牙面上的压强 P=2KT/zD0A 牙根弯曲应力 b=KTh/zD0W 式中：A每个牙的接触面积，mm2；D0牙所在圆环的平均直径，mm；h牙的高度，mm；z牙的数目；W牙根部的抗弯截面系数，mm

43、3，W=a2b/6。因此，A=h（D-D1）/2=4.3（50-35）/2=32.25 mm2 D0=（D+D1）/2=（50+35）/2=42.5 mma=D0/2z+=42.5/254.3=13.7mmb=（D-D1）/2=（50-35）/2=7.5 mmW=13.727.5/6=234.6 mm3将以上数据代入式、中，得P=21.539103/（542.532.25）=17 MPab=1.5391034/（542.5234.6）=4.35 MPa在运转时接合，取P=40MPa，b= S/3.5=400/3.5=114MPa，按牙面比压和牙根弯曲强度均小于许用值，离合器强度合格。牙齿啮合的

44、摩擦角合格。8 摩擦轮的确定图8-1 摩擦轮结构示意图和摩擦轮工作示意图摩擦轮的材料为选用正火，回火处理的45号优质碳素钢。摩擦轮的直径由下式确定，-摩擦轮转速（r/min)-摩擦轮直径（m）-钢筋的进给速度（m/min)-时间（min）得到=0.25m=250mm，在本设计中，一共有四个摩擦轮，两两一组。一组的作用是给钢筋拉力，使它产生塑性变形，而另一组的作用是起固定加紧作用。摩擦轮固定在轴上，一端轴尖定位，一端是圆螺母定位，使之不产生位移。9 滑动轴承的选择9.1 轴承型号的确定摩擦轮的速度v=0.6m/s和=1.2MPa，属于低速中载，查表10-11，故选用代号为ZHSi80-3-3黄铜

45、，其使用性能为=12N/mm2，2m/s,=10Nm/(smm2),最高工作温度为200,C轴颈硬度为200HB.9.2 轴承宽度的确定 轴承宽度B可以根据宽径比B/d=0.6-1.5来确定。B/d值过小，则润滑油易从轴承两端流失，致使润滑不良，磨损加剧；B/d过大，则润滑油流失的路程长，摩擦热不能很快扩散降温，使轴承温度升高，而且当轴挠曲或偏斜时势必造成轴瓦两端严重磨损。故选B/d=1.2。9.3 检验轴颈的圆周速度设轴颈的圆周速度为v，轴承摩擦系数为f，则fpv就是轴承单位时间面积是的摩擦功，摩擦功转变为热量。通常摩擦系数与轴承局部接触，此时即使平均比压p较小，p和pv值都小于许用值，但也

46、可能由于轴颈圆周速度过高而使轴承局部过度磨损或胶合。因此，当安装精度较差，轴的弹性变形较大和轴承宽径比较大时，还需检验轴颈圆周速度v值。V=0.60.0375=0.0225m/svmax 此数值远小于规定值，十分安全。9.4选择轴承的配合 滑动轴承根据不同的使用要求，为了保证一定的旋转精度，必须合理地选择轴承的配合，以保证有一定的间隙。轴颈与轴承孔间的间隙x，是按以下原则来选择的：转速愈高，轴承中的间隙应该愈大；在相同的情况下，载荷越大，轴承间隙应当小一些。由本轴的特点以及数据可知 x=（0.00070.0012）d=0.0350.06mm9.5 滑动轴承润滑剂的选择滑动轴承必须要润滑剂用来降

47、低摩擦和磨损，以提高轴承的效率；润滑剂是工作介质，同时对轴承起冷却作用。润滑油是滑动轴承中应用最广泛的润滑剂，因此选润滑油作为润滑剂。润滑剂的使用原则为：当转速高、比压p小时，可选粘度较低的油；反之，当转速低，比压大时，应选粘度较高的油。由于轴颈速度v=0.60.0375=0.0225m/s，表10-71，选70号机械油作为润滑剂。10 夹具的设计夹具是钢筋拉直机不可或缺的部分。夹具的好坏对拉直机的效率以及安全有十分大的影响。夹具的夹紧方法主要有：利用螺旋的夹紧方法、利用凸轮的夹紧方法、利用连杆的夹紧方法、利用握力的夹紧方法、利用弹簧的夹紧方法、利用液压的夹紧方法以及利用电磁力夹紧的方法等等。

48、这些方法各有各的长处，在此设计中，夹具是由三个部分组成：1.有一个将钢筋卡死的铸铁棒，在铁棒的某处有一通孔可将钢筋装入。2.一个球体为主体，其中有两个通孔一大一小，小的为装入钢筋的进口，大的则是铁棒的装入处。3.还有一小铁棒是钢筋装夹好了之后用于固定打铁棒。（本夹具的具体工作原理和元件可参考夹具图）其中夹紧铁棒的进出可用锤子解决。本夹具的材料为：KTZ60-3图10-1(球体和铁棒之间有一定间隙)这套夹具的特点是：装夹原理比较简单，其零部件可以通过铸造生产，而且对工作表面没有什么要求,另外本夹具将零件的装夹及弯曲有机的结合起来了。本产品，可降低成本,节省了时间是适合我国国情和我省现状的。11

49、钢筋拉直切断机切断机构的设计11.1 切断机构的概括为了满足用户的使用要求，切断机构必须实现定长剪切。一般用机械式定长，即在承料架槽上放置定尺切断装置，切断锤头随着偏心轴的转动上下往复运动，拉直后的钢筋由压辊送入承料架，当其顶撞切断挡块后，传动拉杆使下刀架随之向前运动，上刀架进入锤头的锤击区域，实现对钢筋的定长切断。或加入暂停机构，使得切断钢筋时，钢筋暂时停止运动。现在，有的切断装置采用杠杆摇摆式或凸轮飞剪式，由电磁铁，碰接开关和传动杆组成长度控制器，实现定长切断。11.2 承料机构承料架作为钢筋拉直切断机的辅助设备，对钢筋拉直机实现整机功能起着重要作用，要实现承料与落料的功能，做到结构简单、

50、动作快捷，对拉直后的钢筋不划伤。在剪切之前，承料架对拉直的钢筋起承料作用；定长切断后，要使得切断后的钢筋快速下落，而后对后面的钢筋起承料作用。11.3 传动系统 该钢筋拉直切断机主要有两个传动路线：钢筋送料，钢筋切断。当钢筋达到所定尺寸时立即停止，切断机构随即带动切刀产生切断运动，当把钢筋切断后钢筋即自动从承料架上自动落下，行程开关复位切刀停止运动，送料机构开始送料，从而形成送停切落送的循环达到自动切断。为了完成这个接歇运动在两个传动轴上安装了电磁离合器，使送料和切断分开进行主电机一直处于工作状态。11.4 钢筋拉直切断机剪切机构的分析与研究 概述钢筋通过拉直机构拉直后进入承料槽，根据用户要求

51、需要定尺切断。钢筋的定尺切断要求准确，切断误差小、切口端面平整、无明显压痕。因此，切断结构对钢筋的拉直质量有重要影响。下面着重叙述拉直切断机的切断和定尺部分。 剪切形式的分类按拉直切断机的剪切方式分类，大体可分为三种：旋转式剪切，上下移动式剪切，下移式剪切。原理如下，工作时，绕在盘料架上的钢筋，首先通过牵引轮，再进行拉直，拉直的钢筋从切片中间通过，进入承料槽。当拉直钢筋端头触动定长装置的信号发生器时，发生器发出信号，操动切断刀具动作，切断钢筋后刀具返回下一次的启动位置。定尺剪切讯号的发出大体有三种形式：机械信号，行程开关（接触或非接触式）发出的电信号，光电码盘发出的电讯号。一般地说，定尺的精度

52、主要取决于从发出讯号到切力响应的时间误差。机械讯号的精度最高，误差可在1 mm，这是因为它与刀具直接刚性连联，响应时间很短，时间误差很小。综合分析以上各种剪切方式，根据本机设计原理决定采用下切式剪切方式，其按刀具的的驱动方式又可分为：摆动式，锤击式，液压式三种，在本机中决定采用摆动式 这种设备的剪切机构类似一把铡刀，当钢筋通过固定在机架上的定刀孔进入承料架并触动定长开关后，摩擦刀式离合器动作，带有凸轮的转轴旋转一周，凸轮使带有切刀的摆臂摆动，从而完成一个切断动作。目前所知，国外进口的拉直切断机的剪切机构大都采用这种方式。具体示意图如（5-2）。这种方式反应比较敏捷，当钢筋触动行程开关后电磁摩擦

53、离合器马上启动，带动切断轴转动，从而带动切刀产生切断运动。图11-2 1刀架 2切刀 3曲杆 4凸轮在本设计中，钢筋切断速度非常快，本机所选取的电磁摩擦离合器的反应也很灵敏，所以切割时对钢筋的长度产生的误差可以忽略，这也是符合要求的。12 钢筋拉直切断机的承料机构12.1 承料机构分析在钢筋拉直切断过程中，最后的工序是承料和落料，这也是很重要的一道工序，拉拉直后的钢筋在切断前要在承料架中向前运动，必须避免拉直的钢筋受划伤、变弯。切断后的钢筋能及时落料。承料机构尺寸长（612m），结构又要避免庞大复杂，经济成本又不要太高。在生产实践中，由于承料机构设计问题而使整台机器不能正常运行的时间屡见不鲜。目前，钢筋拉直切断机的承料机构主要是由不等边的大角钢、小角钢、支承柱和定长装置（拉杆和挡料板）组成。如图6-1所示，大角钢和小角钢之间形成一个承料槽，承料槽的宽度b值大小根据被拉直钢筋直径随时调整。大角钢上每隔200300mm装有一支承柱，支承柱由钢球、支撑弹簧、调节螺母和套体组成，起到托料和落料作用，拧动套体，通过支撑弹簧调整钢球位置和钢球对拉直后的钢筋的支撑力。确保钢筋装满料槽后从上向下连续被挤出。定长装置起钢筋长度尺寸定位作用，挡料板右移，被拉直切断的钢筋长度尺寸增大，反之减少，拉杆上装有复位弹簧，根据被拉直钢