钢筋下料机设计毕业设计

1、- -钢筋下料机设计摘要哈尔滨理工大学四年的学习生活已经接近尾声，检验这四年学习成果 的时候到了，毕业设计题目为“钢筋下料机设计”本次毕业设计课题来源 于生活，应用广泛，但成型难度大，模具结构较为复杂，对我来说是一次 挑战，相信通过这四年来的积累和沉淀，我能共圆满的完成这次设计。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，

2、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lie type steel cutting machines des

3、igningAbstractHarbin polytechnic university four years of study and life has been close to test the learning achievement, the time of graduation design, the topic is lie type steel cutting machines designing the graduation design task originates from life, widely used, but the difficulty in forming,

4、 die structure is relatively complex, for me it is a challenge, believe that through the four years of accumulati on and precipitati on, I can have complete this desig n.This article in troduces a ki nd of architectural lie type steel cutti ng mach in es. Its operating principles are: It use electri

5、c motors level triangle belt transmission and sec on dary gear tran smissi on to slowdow n. 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 li ne sport, makes the moving blades and the fixed blade shear and c

6、ut steel.Accordi ng to the work ing en vir onment choice the type of electric motors, using horizontal installation, protection of the electrical, squirrel-cage three- phase asynchronous motor. Optio n three slowdow n,first level belt slowdow n, followed by the sec on dary gear deceleratio n. First

7、level with the introduction of automated, becauseit has a buffer, absorb shock and operate smoothly, small no ise, and can protect the over loadi ng. Then in troduce a sec on dary gear decelerati on slowdow n, becausegear tran smissi on can be used to tran smit arbitrary space betwee n the two axis

8、moveme nt and momentum, and the scope of power, transmission efficient transmission accurately, long using life, such as safe and reliable character. Power output by electric motors through slow dow n tran smissi on system to import power to the executive body. As the system make rotation movement,

9、The steel cutting mach ine n eeds the back and forth straight line sport ,in order to achieve this transformation, we can use c slider-crank institutions or gear and rack. Idecided to consider realistic conditions using slider-crank as the executing mach in ery.Keywords: cutt ing architectural rein

10、forci ng steel dargear slider-cra nk-ill - VI - V -目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 摘要IAbstractII HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第1章绪论1. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 概述1. HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2题目的选取1. HYPERLINK l bookmark12 o Curr

11、ent Document 1.3钢筋切断机的工作原理 2 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第2章电机选择3. HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 电机选择3. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.2切断钢筋需用力计算.3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.3功率计算3. HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第3章传动结构设计 5. HYPERL

12、INK l bookmark24 o Current Document 3.1基本传动数据计算 5. HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3.1.1分配传动比 5. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 3.1.2计算各轴机构的运动及动力参数 5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.2带传动设计6. HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.2.1带的选取6. HYPERLINK l bookmark34

13、 o Current Document 3.2.2带轮基准直径的选取6 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3.2.3带速的确定6. HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 3.2.4中心矩、带长及包角的确定 6 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.2.5确定带的根数7. HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 3.2.6张紧力的计算7. HYPERLINK l bookmark44 o Current Do

14、cument 3.2.7轴载荷的计算7.3.2.8带轮结构与尺寸见零件图83.3齿轮传动设计8. HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3.3.1第一级齿轮传动设计 83.3.2第二级齿轮传动设计11 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 3.4轴的校核1.3 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3.4.1 一轴的校核13 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 3.4.2三轴的校核17 HYPERLINK l

15、bookmark54 o Current Document 3.5键的校核 21 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3.5.1平键的强度校核21 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 3.6轴承的校核22 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 3.6.1初选轴承型号 22 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 362计算轴承内部轴向力23 HYPERLINK l bookmark64 o Current Do

16、cument 第4章钢筋切断机的摩擦、磨损和润滑 25 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 结论26 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 致谢27 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 参考文献28- -第1章绪论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

17、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24mm而国内一般为17m m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

18、够薄，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）国内切断机每分钟切断次数少.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。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

19、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14m m,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。第2章电机选择2.1电机选择传动方案简述：选择三

20、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。2.2切断钢筋需用力计算钢筋切断机的工作原

21、理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：查资料可知钢筋的许用剪应力为：MPa，取最大值142MPa。由于本切断机切断的最大刚筋粗度为：dmax =14 mm。则本机器的最小切断力为：Q 21848取切断机的Q=22000N2.3功率计算由图可知，刀的速度小于曲轴处的线速度。贝U切断处的功率P Q 15 2二 60 20 0.001 =690.8 W查表可知在传动过程中，带传动的效率为n = 0.940.97；二级齿轮减速器的效率为n = 0.960.99；滚动轴承的传动效率为n = 0.940.98;连杆传动的效率为n = 0.810.88;滑动轴承的效率为二0

22、.98 0.99由以上可知总的传动效率为：n = 0.94 (X96 E.98 8.81=0.72由此可知所选电机功率最小应为P = 0.69 2 =1.94 kw0.72查手册并根据电机的工作环境和性质选取电机为：丫系列封闭式三相异步电动机，代号为丫112M-6，输出功率为2.2kw，输出速度为960r/min。第3章传动结构设计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960 r/min。a）总传动比i6415b）分配传动装置的传动比i =io h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

23、以便更方便 的获得圆整地齿数。初步取i0 =2，贝U减速器的传动比为i - =-6 =32io 2c）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=6.4,则i22=5。（注以下有i1代替i11，i2代替i22）3.1.2计算各轴机构的运动及动力参数a）各轴的转速I 轴 厲=nm = 960 = 480r/min TOC o 1-5 h z n2n 轴 n2 = “ = 480 = 75r/min6.4川车由 n3 二匹=75 = 15r/ min5b）各轴的输入功率I 轴= p n 01 = 2.2 0.94 二 2.068kwn 轴 p2 = p1 n12 =2.068 0.

24、97 0.98 =1.966kwm 轴 p P2n 23= 1.966 0.97 0.98 =1.869kwc）各轴的输入转矩电动机输出转矩m 轴 T3 = T2 i2 n 23 - 250.35 5 0.97 0.98 = 1189.91N m3.2带传动设计3.2.1带的选取由设计可知：V带传动的功率为2.2kw，小带轮的转速为960r/min，大带 轮的转速为480r/min。查表可知 工况系数取Ka =1.5 , Pc=1.5X 2.2=3.3kw。根据以上数值及小 带轮的转速查相应得图表选取 A型V带。3.2.2带轮基准直径的选取查阅相关手册选取小带轮基准直径为d1=100m m,则

25、大带轮基准直径为 d2=2X 100=200mm3.2.3带速的确定3.2.4中心矩、带长及包角的确定由式查表选取带的长度为1250mm计算实际中心矩：a =ag Ld 4 = 400 1250 一1277.25 二 386mm 取 386mm2 2验算小带轮包角： 八180 2 157.-165.2a325确定带的根数PcPl Plkaki查表知p1=0.97 p1= 0.11ka =0.965 ki =0.93 则3.30.970.110.965 0.93-3.40取Z=43.2.6张紧力的计算F0 =500(25-1) qv2查表 q=0.10kg/mvZ k3 32 5F0 =500(

26、1)0.1 5.0242 -133.1N5.024 4 0.9653.2.7轴载荷的计算作用在轴上的载荷：a165.2Fq =2 Z F0 sin =2 4 133.1 sin =1055.9N2 2328带轮结构与尺寸见零件图mt3.3齿轮传动设计3.3.1第一级齿轮传动设计a）选材料、确定初步参数1)2)3)4)选材料 小齿轮：40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为 260HBS初选齿数 取小齿轮的齿数为20,则大齿轮的齿数为20X 6.4=128齿数比即为传动比i二128 = 6.420选择尺宽系数书d和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前

27、学过的知识选取书d=0.6b=书 d x di=0.6 x初估小齿轮直径d1 =60m m,则小齿轮的尺宽为60=36mm齿轮圆周速度为：vd1 n160 480 =1.5m/s参照手册选精度等级为9级。60 1000 60 1000参照手册选精度等级为9级。计算小齿轮转矩T1T1 =9.55 106 卫= 9.55 106 2068 = 4.1 104N mmn480确定重合度系数Ze、丫 e：由公式可知重合度为 =1.883.2(1 1 1.69520 128则由手册中相应公式可知：A；695 .。？4丸二3.0.75 Y 0.250.692e可知Kh = Ka Kv Kb Kh广 1.8

28、5 1.10 1.15 1.3 = 3.09Kf 二 Kh 仏=3.09 145 =3.42KHa1.3齿面疲劳强度计算1) 确定许用应力(7 H总工作时间th,假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，贝切=5 300 8=12000h应力循环次数N1、N23Ni 二 Nvi 二 60rnith 二i 46.6t hiTiT1丿=60 1 480 1200016.60.20.760.5 0.46.60.3=1 108thu寿命系数Zn1、接触疲劳极限取：）安全系数取：Sh =1.0）许用应力T h1、 T h2 T _THlimZn27601.191 10871.56

29、 1076.4Zn2，查阅相关手册选取Zn1=1.0、Zn2=1.15(T hlim1=720MPa、(T hlim2=580MPan2Sh T _ tH limZn2Sh圆整中心矩取模数m：由中心矩a及初选齿数Z1、Z2得:2am = 一乙Z2= 720MPa570 1.34 =667MPa222mm3=323 92分度圆直径d1,d2d1 = mzi =3 20 = 60mm d2 二 mz2 = 3 128 二 384mm 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=60X 0.6=36mm小齿轮尺宽取b2=40mmc）齿根抗弯疲劳强度验算1）求许用弯曲应力T F应力循环次数Nf1、Nf2NF13=

30、60rn1th xi dthith=60 1 480 1200016.20.2 0.7620.5 0.46.2 0.3=8.8 107Nf2Nf18.8 1074=22 107寿命系数Yn1、Yn2，查阅相关手册选取Yn1 = 1Yn2=1极限应力取：T Flim仁290MPa、t Flim2=220MPa尺寸系数Yx:查阅机械设计手册选，取 Yx=1.5 安全系数Sf:参照表9-13，取Sf=1.5 需用应力（T F1、（T F2由式（9-20）,许用弯曲应力玉 lim 1论Sf2 290 1 115MPa = 387M P a(T F2丫Fa2丫sa2=Tf1 -YFa1Ysa1* 2.5

31、6 筈146Mpa3.3.2第二级齿轮传动设计a）选材料、确定初步参数1）选材料 小齿轮：40Cr钢调制，平均取齿面硬度为260HBS大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为 260HBS2）初选齿数取小齿轮的齿数为28,则大齿轮的齿数为28X 5=1401403）齿数比即为传动比i5284）选择尺宽系数书d和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以 前学过的知识选取书d=2/3初估小齿轮直径d1=84mm，则小齿轮的尺宽为b=书d X d1 =2/3 X84=56mm齿轮圆周速度为：兀工n_!-601000二 84 7560 1000二0.055m / s参照手册选精度等级为则由手册中相应公式可知

32、:5)计算小齿轮转矩T16 p6 1 .9665=9.55 10确定重合度系数乙、丫 e：由公式可知重合度为（1 1 ）= 1.883.2 汇 +| = 1.7428140丿9.55 1062.5 105 N mm750 750.250.681e7）确定载荷系数Kh、KhfKA=1.85确定使用系数Ka :查阅手册选取使用系数为确定动载系数Kv :查阅手册选取动载系数 Kv=1.0 确定齿间载荷分布系数KHa、KFa：Ft2 Ka 久b b d12 1.85 2.5 103 * 584 56= 196.6N/mm100N/mmKHa2 =1.330.864KFa 111.47Y0.6812)3

33、)4)Zh=2.5中心距a：a二皿互丄=210圆整中心矩取252mm载荷系数Kh、Kf的确定，由公式可知Kh 二 Ka Kv K _ KHa =1.85 1.0 1.15 1.33 = 2.83 TOC o 1-5 h z K1 47Kf -Kh Fa -2.833.13KHa1.33c）齿面疲劳强度计算1）确定许用应力（7 H总工作时间th,假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，贝U:th 5 300 8 = 12000h应力循环次数N1、N2弹性系数Ze查阅机械设计手册可选取 节点区域系数Zh查阅机械设计手册可选取 求所需小齿轮直径d1庖3需模数m：由中心矩a及

34、初选齿数Z1、Z2得:分度圆直径d1,d2d1 = mzi 3 28 = 84mm d2 =mz2 =3 140 = 420mm 确定尺宽：取大齿轮尺宽为 b1=84X 2/3=56mm小齿轮尺宽取b2=60mmc）齿根抗弯疲劳强度验算1）求许用弯曲应力（7 F应力循环次数Nfi、Nf2Nfi3i丄6 2 6 2 6 2Nf2Nf1u1.35 1075= 2.7 106=60 1 75 120001 .0.20.7 .0.50.4 .0.3 = 1.35 107二 27 lim Yn1YxSF7F2|2升 l i 丫N2丫xSf2 2 3 01 11.5 寿命系数Yn1、丫 n2，查阅相关手册

35、选取丫 n1 = 1、丫 n2=1 极限应力取：7 Fiim1=290MPa、7 Fiim2=230MPa尺寸系数Yx:查阅机械设计手册选，取 Yx=1.5安全系数SF：参照表9-13，取Sf=1.5 需用应力7 F1、 7 F2由式（9-20）,许用弯曲应力2 290 1 1 MPa 二 387M P a1.52)3)4)齿形系数丫 Fa1、Y Fa2由图9-19,取Fa1=2.56Y Fa2=2.15应力修正系数由图9-20，取sa1=1.62Y sa2=1.82校核齿根抗弯疲劳强度由式（9-17），齿根弯曲应力(T F12KfT1bd1m泉1缁1丫 ；2.56 1.62 0.681MPa

36、2 3.13 2.5 105 84父56汉3= 313M P a 7f1 1丫Fa2丫sa2=7F1YFa1Ysa1= 313 2.15 1.82M Pa29M Pa 7F212.56 汉 1.623.4轴的校核3.4.1 一轴的校核轴直径的设计式=C3Jl03 2.068n ； 480=17.89mm轴的刚度计算图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-c表1作用在轴上的力垂直面（Fv）水平面（Fh）轴承1F2=12NF4=891N齿轮2Fbv=1367 NFah = 498N轴承3F1=476NF3=1570N带轮4Fv =0Fbh = 1056N3）求作用在轴上的弯矩

37、如表2,作出弯矩图如图2-d、2-e表2作用在轴上的弯矩垂直面（MV水平面（MhM =-Ft09 =1308N.mmM H1 = Fc 汇 109 = -97119N.mmI合成弯矩截1 2 2M i =讥1308 )中(97119 ) N.mm =97128N.mm面Mvn = 498 汉 204 + 12P13 = 105348N.mM Hn = 891 汉313n-1367 x 204 = 15N.mm截合成弯矩面M n =(105348 f +(15N.mm =105363N.mm4）作出转弯矩图如图2-f5） 作出当量弯矩图如图2-g，并确定可能的危险截面I、U如图 2-a。并算出危

38、险截面的弯矩如表3。 表3截面的弯矩I截面Mei = JmI +0T f =105431N.mmn截面Men = vM2 +(T f =106160N.mm6）确定许用应力已知轴材料为 45钢调质，查表得 二b=650MPa。用插入法查表得.血.5，九乐叱。4悬597）校核轴径如表4表4验算轴径I截面r Me：di = 3r= 26mm v 66mm0.Sb 1n截面1 Mendn = d = 26mm 48mm21 J】结论：按当量弯矩法校核，轴的强度足够。b)轴的刚度计算57.3 J TLiy I pi57.3 27165、7匹=19“7旦y I pii I pi8.1 1041 p141

39、 P232.4d232二 251200二 5208881 P332=8343621 p4 :d4432=1271700I p5d5432=18618961 p632二 834362I p7.4d732= 2512001 p832=164812丄 40 丄 157 丄 27 丄 59 丄 951861896834362251200164812 丿53+2512005208888343621271700= 0.12 0.5所以轴的刚度足够3.4.2三轴的校核轴直径的设计式构，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-a5154675.击平面音矩图Hv Jl

40、b/Wnn5160000250000蕪矩图7? h - ni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-c表5作用在轴上的力垂直面（Fv）水平面（Fh）轴承1F3=1627NF仁8362N齿轮Fbv =2381NFah = 867N轴承2F4=754NF3=12619N曲轴Fv =0Fbh =21848N3）计算出弯矩如表6,并作图如图3-d、e 表6轴上的弯矩垂直面（MV水平面（MhM“ =-Fp93.5=-314824.5N.mmMH1 = Fc93.5 = 1618047N.mmI合成弯矩截M i = J(314824.5 f+(1618047 )2N.mm =1640000N.mm面M vn = 189272N.mmMHn = 31546755N.mmn合成弯矩截M n = J(189272 2 +(3154675.5 fN.mm =3160000N.mm面4）作出转弯矩图如图3-f5） 作出当量弯矩图如图3-g,并确定可能的危