钢筋弯曲机的结构设计

钢筋弯曲机的结构设计摘要：经过强度计算剖析，以为现有GW-40折弯机的大部分有较大的设计裕量，必须改动一些零部件及电动机功率即可大幅度加强加工能力满足巾40钢筋的弯曲加工。还可升级为GW-50钢筋弯曲机。GW-60型半自动钢筋折弯机适用于弯曲①4-①18毫米钢筋之用，本机的传动机构采纳全封闭式，变速杆换挡，可使工部盘取得两种转速，钢筋的弯曲角度由工作盘旁面的挡块调理，机械局部经过电器管制完成半自动。关键词：钢筋弯曲机始弯矩终弯矩主轴扭矩控制设备1绪论国内外发展现状我国工程建筑机械行业近几年之所以能得到快速发展，一方面通过引进国外先进技术提升自身产品档次和国内劳动力成本低廉是一个原因，另一方面我国不断多年实行的踊跃的财政政策更是促使行业增长的基本动因。受国家连续多年实施的积极财政政策的刺激，包括西部大开发、西气东输西电东送、青藏铁路、房地产开发以及公路（道路）、城市基础设施建设等一大批依托工程项目的实施，这对于重大建设项目装备行业的工程建筑机械行业来说可谓是难得的机遇，因此整个行业的内需势头旺盛。同时受我国加入WTO和我国鼓舞进口政策的鼓励，工程建筑机械产品的进口情势也明显好转。我国建筑机械行业运行的基本环境、建筑机械行业运行的基本状况、建筑机械行业创新、建筑机械行业发展的政策环境、国内建筑机械公司与国外建筑机械公司的竞争力比较以及2004年我国建筑机械行业发展的前景趋势进行了深入透彻的分析。概述钢筋折弯机属于一种对钢筋弯曲机构造的改良。本实用新型包含减速器、大齿轮、小齿轮、折弯盘面，其特色在于构造中：双级制动电机与减速器直联作一级减速；小齿轮与大齿轮啮组成二级减速；大齿轮不断带动弯曲盘面旋转；弯曲盘面上设置有核心轴孔和若干弯曲轴孔；工作台面的定位方杠上分布设置有若干定位轴孔。因为双级制动电机与减速器直联作一级减速，输进、输外转数比精确，折弯速度坚定、精确，且可利用电气自动控制变更速度，制动器可保障弯曲角度。应用电机的正反转，对钢筋取得双向折弯。中心轴可交替，便于维修。可以使用智能化的控制。目前我国正在大力发展基建及建设城市化,各种修建耗费了大批的钢筋,其中箍筋加工的效率和品质是最难处理的过程之一,箍筋不但使用量非常大,并且形态和尺寸变更多样,尺寸精度要求高,箍筋的制做在原钢筋加工中是劳动强度大,人力物力耗费大,低效率,低质量保障的环节。随着我国建筑业的迅速蔓延，在政府的回应和箍筋的制造自动化技术的迫切要求建设单位，我们进行技术研究过程改进，终于在经过不懈努力开发的专利技术——速度gw-60钢筋弯曲机gw-60钢筋弯曲机钢筋弯曲试验机-渔排上新开发的，设备齐全，专利技术著名的十，中国标准出版社”的建筑用钢标准”，大会推荐品牌1摆线针轮减速机，电机和精密微机2单片机控制系统，数字显示角度，3种独特可靠的限位装置增加4，防止废钢，螺钉泄漏对设备的危害5，结构合理简单附件，备件6，电气安全控制的弯曲，噪音低，清洁的环境，7，设计合理，设备完善，技术先进，使用寿命长，主要有8类：gw-50agw-40c/Bgw-25a(28)gw-40b钢筋弯曲试验机按对GB方法(eqviso7438:1985)和GB1499-1998(neqiso6935-2:1991)的要求，对gw-40b,gw-40a进行改进，以取代原有的gw-40,gw-40a等模型，该设备符合YB/t5126-93钢筋平面反向弯曲试验方法的要求。是质量差的价格，实惠的产品。(注：gw-40b最大弯心轮尺寸5x040=200，和gw-40c7X040=280)项目的技术规格弯曲钢筋直径屮25屮40范围内随机选择屮6屮2钢筋向前弯曲0°角的技术参数，180°任意设置钢筋反向弯曲0°，180°的任何设置车轮转速V2r/min,12°/S和距离205mm工作盘直径0580mm电机功率1.5KW随机分布的标准曲线设置(直径25直径40)机器尺寸960x780x1190(mm)整机重量1100kg1.钢筋弯曲机的结构设计2.1系统性能与参数GW60型钢筋弯曲机应用于建筑业于弯曲04—018钢所用。本机工序简易，折弯形状相同，整理简便，性能稳衡，它能将Q235040圆钢或08—032螺纹钢筋折弯成工程中所急需的各种类型和形状。弯曲钢筋直径04-018mm工作盘直径0300mm工作盘转数35转/分电动机Y100L-4-1.5KW外型尺寸350X350X700整机重量180kg系统工作原理及框图GW-60钢筋折弯和工作原理框架如图1图1工作框图其中减速器由轴、轴承和齿轮组合而成。一个垂直轴上水平旋转盘是gw-60弯曲机的工作机构，如图2所示，钢筋布置在虚线位置，支承销轴固定在机器上，中心销轴和折弯销轴装在圆盘上，圆盘回转时便将钢筋折弯。为了折弯各种各样钢筋，在圆盘上有几个孔，用于插折弯销轴，也可相应地换取不同直径的中心销轴。荒质销轴工作圆盘压弯审轴/中心销轴图荒质销轴工作圆盘压弯审轴/中心销轴图2工作原理图弯矩计算工作状态钢筋受力情况与计算有关的几何尺寸标记。设钢筋需要的弯矩：M=FsinaLsina式中F为拨斜柱对钢筋的作用力；F为Ftr0r的径向分力；a为F与钢筋轴线夹角。当Mt—定，a越大则拨斜柱及主轴径向负荷越小；a二arcos(L/Lo)—定，L越大。1o因此，弯曲机的工作盘应加大直径，增大拨斜柱中心到主轴中心距离L0GW-60钢筋弯曲机的工作盘设计：直径①300mm，空间距118mm,L=150.7mm，0Ls=235，a=43.7°，所受力情况如图所示。图3图3钢筋受力情况钢筋弯曲机所需主轴扭矩及功率根据钢筋折弯加工规则规定的折弯半径折弯钢筋，其折弯部分的变形量都靠近或超过材料的额定延伸率，钢筋应力超越屈服极限产生塑性变形。材料达到屈服极限时的始弯矩按e40螺纹钢筋公称直径计算M=KWo式中，M为始弯矩,W为抗弯截面模数,K为截面系数，对圆截面K=1.7；01s011对于25MnSi螺纹钢筋M=372(N/mm2),则得出始弯矩M=3976(N・m)00钢筋变形硬化后的终弯矩钢筋在塑性变形阶段出现变形硬化(强化),变形硬化后的终弯矩：M=(K+K/2R)10xWo式中，K为强化系数，K=2.0/6=2.0/0.13=17,6为延伸率，25MnSi的s00pp6=14%，R=R/d,R为弯心直径，R=3d则得出终弯矩M=11850(N・m)px0 0，钢筋弯曲所需距M=[(M+M)/2]/K=8738(N・m)式中，K为弯曲时的滚动摩擦系数，K=1.05按上t0述计算方法同样可以得出e50I级钢筋(O=450N/mm2)弯矩所需弯矩:M=8738(N-m),bt取比较大的作为下面计算依据。电动机功率由功率扭矩关系公式A=T・n/9550=2.9KW,考虑到部分机械效率n=0.75,则电0动机最大负载功率A=An=2.9/0.75=3.9(KW)，电动机选用Y系列三相异步电动机，额定功率为0/A=4(KW)，额定转速n=1440r/min。ee电动机选择电动机的介绍电机机是电能转换成机械能源装备分配给每个用户在，电机采用直流电机、交流电机能力电机功率系统主要交流电机，并且可以同步电机的或异步电动机（电动机定子磁场的场的速度和转子的转速不会维持同步高速）。这种电气能源机器的机械能源。旋转运动通常电机功率，电机转子电机；也可以以直线运动，称为直线电机。电动机能提供的功率范围广泛，从毫瓦级到万千瓦级。使用电机及其控制非常方便，具有自起动，加速，制动，反转，开关等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，没有烟雾和气味，对环境无污染，噪音小。由于它具有一系列的优点，因此在各方面的工业和农业生产，贸易，交通，国防，商业和家用电器，广泛用于医疗器械和设备。各种电机中广泛使用的是交流异步电动机（又称感应电动机）。它使用方便，运行可靠，成本低，结构牢固，但功率因数低，难以控制。动力机低速用于大容量（参见同步电机同步电机的）。不仅对同步电机的功率因数高，和速度是独立负载只取决于电力系统，频。工作更稳定。在要求宽范围调速的场合多直流电机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。第二十世纪的70年代后，随着电力电子技术的发展，交流电机调速技术的日趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。本标准规定的电机（连续，短线操作系统，间歇循环运行）能承受以免引起电机过热的最大输出机械功率表示其额定功率，使用时要注意铭牌上的规定。电动机运行时需注意其负荷特性和电机相匹配的特点，避免速度或停止开关。很多的电机速度控制的方法，能适应不同生产机械的转速变化。一般的电机转速时输出功率的变化速度。从能量消耗的角度，速度可分为两种：第一，保持恒定的输入功率。通过改变能源消费速度调节装置，来调节电机的转速来调节输出功率。电机的转速来调节电机的输入功率。电机的选择原则电机类型通常包括选择马达功率和转矩等。这些具体的设想如下：首先，电机和电机的负载特性机械特性选型发现他们是一致的，根据是否满足调速范围和准确性来考虑，经济，如果所有方面问题，满足。接下来，我们就可以开始计算电动机功率，起动和加速转矩标定，标定扭矩过载倍数发烧。如果发烧检查不通过，可以减少功率开关数电机FSN小。或者，满足加速的要求，无论是通过降低加速转矩满足上述要求。最后，做出具体决定。步进电机的选择1） 步距角的选择电机的步距角决定于负载精度的要求，将负载的最小分辨率（当量）换算到电机轴上，每个当量电机需走多少角度（包括减速）。电机的步距角需等于或小于这角度。当前市场上步进电机的步距角一般有0.36度/0.72度（五相电机）、0.9度/1.8度（二、四相电机）、1.5度/3度（三相电机）等。2） 静力矩的选择步进电机的动力矩一般很难确定，我们一般先确定电机的静力矩。静力矩选取的根据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载。单一的惯性负载和摩擦负载是不存在的。直接发动时（一般由低速）二种负载都要思考，加速起动时主要思考惯性负载，匀速运行只要思考摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选择好，电机的机座和长度就能定下来。3） 电流的选择静力矩相同的电机，由于电流数据不同，其运行特性差别非常大，可根据矩频特性曲线图，判别电机的电流（参考驱动电源、及驱动电压）4） 力矩与功率换算步进电机一般在较大范围内调整速度应用、其功率肯定是变化的，一般就用力矩来换算，力矩和功率换算如下：P=Q・MQ=2n・n/60P=2nnM/60其P为功率单位为瓦，Q为每秒角速度，单位为弧度，n为每分钟转速，M为力矩单位为牛顿■米P=2nfM/400（半步工作）其中f为每秒脉冲数（简称PPS）应用中的注意点1） 步进电机使用于低速场合---每分钟转速不过1000转，（0.9度时6666PPS）,最好在1000-3000PPS（0.9度）这中间使用，可使用减速装置使其在此数据间工作，此时电机工作效率比较高，噪音低点。2） 步进电机别使用整步状态，整步状态时振动较大。3） 因为其他原因，只有标称为12V电压的电机使用12V夕卜，其他电机的电压值不是驱动电压伏值，可依据驱动器选取驱动电压（建议：57BYG采用直流24V-36V，86BYG应用直流50V,110BYG应用高于直流80V），12伏的电压除12V恒压驱动外也可以使用其他驱动电源，不过应该考虑温度升高。转动惯量大的负载应该选取大机座电动机。电动机在高速或大惯量负载时，个别不要在任务速度起始动作，采纳逐步升频提高速度，一电动机不失掉工步，二可能减轻工作噪音同时可以提升中止的定位精度。高精度时，应经过机械减小速度、提升电机速度,或采纳高细分数的驱动器来处理，也能够采用5相电机，但是整个系统的价钱昂贵，生产厂家比较少，被淘汰的说法是外行话。电机不应在振动区内使用，如若必需可通过改动电压、电流或加一些阻尼的处置。电机在600PPS(0.9度)以下使用，应该采纳小电流、大电感、低电压来驱动。应遵照先选电机后选驱动的准则。综合以上等因素，最后觉定选用MSM590—502C型电机2.5轴承的选择滚动轴承的选择依据拨盘的轴端直径选择轴承，轴承所承受力主要是径向力，因此采纳深沟球轴承，选择型号为16008的轴承,其中16008的技术参数为：d=40mm D=68mm B=9mm2.5.216008轴承的配合的选择轴承的精度等级为D级，内圈与轴的配合采纳过盈配合,轴承内圈与轴的配合采用基孔制，由此轴的公差带选用k6,查表得在基寸为200mm时，ITDE公差数值为629um，此时轴得基本下偏差ei=+0.017mm，则轴得尺寸为①40+0.046mm。外圈与壳体孔+0.017的配合采纳基轴制，过渡配合，由此选用壳体孔公差带为M,IT基寸为68mm时的公66差数值为0.032mm，孔的基本上偏差ES=-0.020,则孔的尺寸为①68-0.020mm。-0.0522.6控制设备的选择变频器的概述变频器是用于功率半导体器件将工频电源变换为另一频率的开关电源控制设备的作用。工频(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备，其中控制电路完成对主电路的控制，整流电路将交流电变换成直流电，对平滑滤波整流电路输出的直流中间电路，逆变电路直流和然后逆变成交流电。对于矢量控制变频器需要大型变压器的计算，有时也需要一个CPU以及一些相应的电路转矩计算。通过改变定子绕组的电源来达到调速的目的频率控制频率。有许多类型的变频器，根据主电路模式的分类可以分为电压型逆变器和电流源型变频器；按照开关方式分类，可以分为PAM逆变器控制，PWM控制的逆变器和高频PWM逆变器的控制；根据分类工作原理可分为V/F控制变频器，滑差频率控制变频器和矢量控制变频器等；按照用途分类可以分为通用变频器，高性能专用变频器，变频器，单相逆变器和三相逆变器。1） 检测自动纠正行动后的异常状态，如过电流失速防止，过电压失速防止再生。2） 异常检测的功率半导体器件的PWM控制信号阻断后，电机自动停止。如过电流切断，再生过电压切断，半导体冷却风扇过热和瞬时停电保护。变频器的工作原理目前，大多数是通用逆变器的交流-直流-交流转换器，通常是一个电压频率转换器的将军，主电路图，它是人的核心电路，探头是由一整流电路的AC-DC转换电路（能源），直流滤波电路和逆变电路的消费）（直流-交流转换器），当然，电流限制电路，制动电路，控制电路等部分。滤波电路逆变器的负载是异步电动机的电感性负载，无论在电动或发电状态的异步电机，直流滤波电路和异步电动机之间，没有交换的无功功率，无功电量取决于能量存储元件的直流中间电路缓冲。同时，三相整流桥输出电压和直流脉冲电压和电流。为了减小直流电压和电流的波动，直流滤波电路对整流电路的输出进行滤波功能。通用变频器直流滤波电路的高铝电解电容器的容量通常是由若干个电容器串联和并联电容器组，以得到所需的电压值的能力。此外，因为电解电容的容量有较大的离散性，这将使它们与电压不相等。因此，电容器的并联电阻和压力均匀性，消除离散的影响，而电容器的寿命将严重制约了换能器的生活。整流电路通用变频器的整流电路是由三相桥式整流桥。它的功能是将电源进行整流，中间直流平波逆变电路和控制电路提供所需要的直流电源。三相交流电源一般只在输入电容和压敏电阻吸收网络分为整流桥。网络的作用是吸收交流高频谐波信号和浪涌电压，以避免造成损坏的驱动器。当电源电压为380V三相，整流器件的最大反向电压一般为1200—1600V,最大整流电流是两倍的变频器的额定电流。逆变电路逆变电路是在控制电路中，直流电路输出的直流电源转换成频率和电压可以任意调节的交流电源。逆变电路的输出是逆变器，所以逆变电路是变频器的核心电路，起着非常重要的作用。最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR，IGBT,GTO）组成的三相桥式逆变电路，对变频器的功率开关器件，关机控制导则，对三相交流输出任意频率可以得到。逆变主电路器件一般用于中、小容量的集成模块或智能模块。内部模块的高度集成的整流模块，逆变模块，各种传感器，保护电路和驱动电路。例如三菱ipmpm50rsa120，富士7mbp50ra060，西门子公司生产的BSM50GD120等，对整流模块的内部集成，功率因数校正电路，IGBT逆变模块及各种检测和保护功能。该模块的典型开关频率为20kHz，保护欠电压，过电压和过热故障信号输出。在逆变电路具有续流电路。续流电路的功能是当频率降低，电机转速下降。针对异步电动机的再生电能的直流电路通道提供反馈。在反演过程中，寄生电感能量释放通道。同时在两个开关同一桥臂的时候。在同一时间开放状态将短路现象，并烧毁整流装置。所以在实际的通用变频器也提供了各种辅助电路相应的缓冲电路，保护，保证电路能正常工作，事故发生时，该转换装置自第二十世纪70年代，随着交流电机调速理论，电力电子技术，微处理器的全数字控制关键技术发展的核心，交流电机变频调速技术逐渐成熟。目前，变频调速技术的应用几乎已经扩展到工业生产的各个领域，并已广泛应用于空调，洗衣机，冰箱等家用电器。如果逆变器模型选择不当，不仅会造成不必要的浪费，甚至导致设备的正常运行,所以我们必须有一个正确的选择，三种不同的电机和设备匹配变换器模型和良好的日常维护以达到最好的效果。变频器的类型选择在逆变器的选择应注意电压等级应额定电压和三种不同的电机线和遵循以下原则：1） 风机和泵类负载，由于低速扭矩小，过载能力和速度精度要求较低，所以廉价的变频器的选择。2） 希望与恒转矩特性，但在速度、精度和动态性能要求不高的负载可不使用矢量控制变频器。3） 低速需要硬的机械特性，需要一定的精度，但在动态性能没有苛刻的负载可用于无速度反馈矢量控制变频器。4） 对于一些在速度、精度和动态性能方面有了更高的要求，高精度同步运行负荷要求，可以选择带速度反馈的矢量控制变频器。

变频器容量的选择通常额定输出电流逆变器的容量(一),输出容量(kVA),适用于电机功率(KW)说。额定输出电流的变换器可连续输出的最大交流电流有效值，不管使用不得超过连续输出电流值。产能为三的额定输出电流和电压在输出额定的输出功率确定。适用电机的功率为2至4级标准电机为对象的在额定输出电流，可以通过电机功率驱动。6以上的电机和变电机和特殊电机额定电流超过标准电机，不能根据适用电机电源选择容量。2因此，用标准的4电机驱动持续的恒定负载的逆变器，按照适用电机容量选择。6以上的变极电机驱动负载，在负载和间歇负荷和短期负荷变化时，逆变器的容量应按最大工作电流可能出现在选择操作过程，即IN^IMmax式中IN——变频器的额定电流，IMmax——电动机的最大工作电流。技术参数输入频率(Hz)45Hz到55Hz输入功率因数0.95（＞20%负载）变频器效率额定负载下〉0.96输出频率范围(Hz)0.5Hz到120Hz输岀频率分辨率(Hz)0.01Hz过载能力120%一分钟，150%立即保护模拟量输入0〜10V/4〜20mA，任意设定模拟量输出两路0〜10V/4〜20mA可选加减速时间0.1至到3000s控制开关量输入输出可按用户要求扩展运行环境温度0到40°C贮存/运输温度-40到70C

冷却方式风冷环境湿度<90%,无凝结安装海拔高度<1000米防护等级IP203KV系列变频器型号A03/050〜（含）A03/150A03/150〜（含）“A03/300变频器容量(KVA)250〜750750〜1500适配电机功率(KW)200〜600600〜1250额定输出电流(A)50〜150150〜“300额定输入电压(V)3000V±10%外型尺寸（mm）（WxHxD）3900x2480x1200（3900〜5400）x2480x1200重量(Kg)3000〜50005000〜“73006KV系列变频A06/025〜A06/050〜A06/170〜A06/220〜器型号A06/050（含）A06/170（含）A06/220（含）A06/400（含）变频器容量(KVA)250〜500500〜17501750〜22002250〜4000适配电机功率(KW)200〜400400〜14001400〜18001800〜3200额定输出电流25〜5050〜170170〜220220〜400（A）

额定输入电压(V)6000V±10%外型尺寸(mm)(WxHxD)3600x2480x12003900〜5100)x2480x12004900x2480x1200(5400〜7200)x2480x1200重量(Kg)3500〜42004200〜60006000〜80008000〜1200010KV系列变频器型号A10/010〜A10/050(含)A10/050〜A10/110(含)A10/110〜A10/220(含)A10/220〜A10/400(含)变频器容量(KVA)250〜780780‘〜20002000〜38003800〜6250适配电机功率(KW)200〜630630‘〜16001600〜30003000〜5000额定输出电流(A)10〜5050‘〜110110〜220220〜400额定输入电压10000V±10%(V)外型尺(mm)(WxHxD)(4200〜4800)x2480x12005700x2480x12006800x2480x1600(8000〜9000)x2480x1600重量(Kg)40005000〜80009500‘〜1200012000〜18000最后选用VFD-M型变频器。2.参数的计算V带传动设计一般电动机和齿轮减速器间用普通V带传动，电动机使用Y112M-4，额定功率P=4KW，转速n=1440?讣迅，减速器输入轴转速役=514卩诚口，输送装置工作时有略微冲击，每天工作16个小时设计功率根据工作情况由表8—1—22查得工况系数K=1.2,P=K•P=1.2x4=4.8KWAdA选定带型根据P=4.8KW和转速n=1440人込，有图8—1—2选定A型小带轮基准直径d小带轮基准直径dn［二i=n2=黑=28d1由表8—1—12和表8—1—14取小带轮基准直径d=75mmd1大带轮的基准直径dd2大带轮的基准直径d=id（1-£）TOC\o"1-5"\h\zd2 d1取弹性滑动率£=0.02d=id（1-£）=2.8x75（1-0.02）=205.8mmd2 d1实际传动比‘=治R=2.85d1从动轮的实际转速n=ni=1440=505.262i2.85 /min转速误差An二514—505.26=1.7%\o"CurrentDocument"2 514对带式输送装备来说，转速误差在土5%范围是能接受的。带速vKdn 兀75x1440=5.62mS\o"CurrentDocument"v= ^-1—二=5.62mS60x1000 60x1000

初定轴间距a00.7(D+D)<a<2(D+D)d1d20 d1d20.7(75+205)<a<2(75+205)0196<a<5600取a=400mm0所需v带基准长度LD0兀 (d—D)2L=2a+(d+d)+D2 di-D0 02D1 D2 4a(205-(205-75)24x400兀=2x400+-(75+205)+=800+439.6+10.56=1250.16mm查表8—1—8选取L二1250mmD实际轴间距aL-L+——d D0=400mm2小带轮包角a1D-Da=1800—D2 dix57.301 A=1800-18.620=161.380>1200单根v带的基本额定功率P1根据J=75mm和n=1440人込由表8—1—27(c)用内插法得A型v带的P=0.68KW1额定功率的增量Ap1根据N]=1440Rmin和I=2.85由表8—1—27(c)用内插法得A型v带的

Ap=0.17KW1V带的根数ZZ= ・(p+Ap)k•k1 1aL根据a二161.380查表8—1—23得k=0.951a根据LD=1250mm查表得8—1—8得根据LDLZ=Pd = .8 =6.38(p+Ap)k•k(0.68+0.17)x0.95x0.931 1aL取Z=7根单根V带的预紧力F02.5p2.5pF=500(一1)—+mV20 k zVa由表8—1—24查得A型带m=0.10焙爲p则F=500( p则F=500( -1)厶+mV2=99.53N0 k zVa压轴力FqF=2FZsin么=2x99.53x7sin161.380=1372NQ022绘制工作图图4V带轮二.'-'忙&图4V带轮二.'-'忙&3.2第一级圆柱齿轮设计选择材料选择b ,b 和精度等级，参照表8—3—24和表8—3—25选取两齿轮材料Hlim Flim为：大，小齿轮都是40Cr，并经过调质和表面淬火，齿面硬度是48-50HRC，精度等级是6级。按照硬度下限值，由图8—3—8（d）中的MQ级质量指标查得b二b=1120Mpa；由图8一3一9（d）的MQ级质量指标看得O=O=700Mpa,HlimFlimFE1FE2O =O =350MPaFlim1Flim2按接触强度进行初步设计确定中心距a（按表8—3—28公式进行设计）Ikta>CA（卩+1）3 f——=\-ma 3①•plbJ2'a hC=1mA二483aK=1.7T=1646N-m2①二0.4ab=1008MPaHa-175mm取a=200mm确定模数m（参考表8—3—4推荐表）m=（0.007~0.02）a=1.4~4,取m=3mm确定齿数z,z12=20.51取z=21_ 2a 2x200=20.51取z=21z= —1m（卩+1）3x（5.5+1）ZZ2和Zr5"5X21=115-5取z=1162计算主要的几何尺寸（按表8—3—5进行计算）分度圆的直径d=mz=3x21=63mm11

d=mz=3*116=348mm22齿顶圆直径端面压力角d=d+2h=63+2x3=69mm齿顶圆直径端面压力角TOC\o"1-5"\h\za1 1ad=d+2h=348+2x3=353mma2 2aa=200a基圆直径d=d1cosa=63xcos200=59.15mmb1齿顶圆压力角=arccosat1dbi=31.02oda1端面重合度齿宽系数纵向重合度a=at2=1.9arccos£2=22.630da2[z(tga -tga)+z(tga-tga齿顶圆压力角=arccosat1dbi=31.02oda1端面重合度齿宽系数纵向重合度a=at2=1.9arccos£2=22.630da2[z(tga -tga)+z(tga-tga)]1 at1 2 at2=b_

dd180=163£0=°齿轮校核校核齿面接触强度（按表8—3—15校核）强度条件：a=[c]HH1 Fu+计算应力： a=ZZZZZkKKK—上-H1HBE£VAVHpHadbUV 1Za=adH2 H1ZB式中：名义切向力F=t2000xT1

d12000x63.1763=2005N使用系数K=1A由表8—3—31查取）式中兀dnV=—式中兀dnV=—60x1000兀x63.17x51460x1000二1.7动载系数J=(A )-B吊 A+、；200VA=83.6B=0.4C=6.57=1.2

KV齿向载荷散布系数K=1.35（由表8—3—32按硬齿面齿轮，组装时修整HP6级精度K<1.34非对称支称公式计算）HP齿间载荷分配系数K=1.0（由表8—3—33查取）节点区域系数Z=1.5（由图8—3—11查取）H重合度的系数Z=0.77（由图8—3—12查取）£螺旋角系数ZP=0.80 （由图8—3—13查取）弹性系数Z二189.8、MPa（由表8—3—34查取）E单对齿啮合系数Z=1BH1H2=1X1^X189^X°77X吧1X1^5X⑴X1^鶉143-17MPa许用应力：[C]=HlimZZZZZZHS NTLVRWXHlim式中：极限应力c=1120MPaHlim最小安全系数S =1.1（由表8—3—35查取）Hlim寿命系数Z=0.92（由图8—3—17查取）NT润滑剂系数Z厶=1.05（由图8—3—19查取，按油粘度等于350优）速度系数=0.96（按v二1.7mS，由图8—3—20查取）粗糙度系数Z=0.9（由图8—3—21查取）R齿面工作硬化系数Z=1.03（按齿面硬度45HRC,由图8—3—22查取）尺寸系数Z=1（由图8—3—23查取）X1120则： [c]= x0.92x1.05x0.96x0.85x1.03=826MPaH1.1满足c[c]H< H校核齿根的强度（按表8—3—15校核）强度条件：c=[c]F1 F1F许用应力：C= -YYYYKKKK；F1 bmFaSa£卩AVF卩FanYYC=C•—Fa2_Sa2F2 F1YYFa1Sa1式中：齿形系数Y=2.61，Y=2.2（由图8—3—15（a）查取）Fa1 Fa2应力修正系数Y=1.6，Y=1.77（由图8—3—16（a）查取）Sa1 Sa2重合度系数Y=1.9£螺旋角系数Y=1.0（由图8—3—14查取）齿向载荷分布系数K=K；=1.3（其中N=0.94，按表8—3—30计算）邛Hp齿间载荷分配系数K=1.0（由表8—3—33查取）Fa则 C=94.8MPaF11.77x2.2c=cx =88.3MPaF2F12.61x1.6许用应力：[c]=CFlimYYY^YY（按c 值较小齿轮校核）FS STNTOrelTReITX FlimFlim式中： 极限应力c =350MPaFlim安全系数S =1.25（按表8—3—35查取）Flim应力修正系数Y=2（按表8—3—30查取）ST寿命系数Y=0.9（按图8—3—18查取）ST齿根圆角敏感系数Y=0.97（按图8—3—25查取）OrelT齿根表面状况系数Y=1（按图8—3—26查取）RelT尺寸系数Y=1（按图8—3—24查取）X350贝U [b]= x2x0.9x0.97二489MPaF1.25满足，b 〈b 〈[b]验算结果安全F2F1F齿轮及齿轮副精度的检验项目计算确定使用齿厚偏差代号为：6KLGB10095—88（参考表8—3—54选取）。确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值（参考表8—3—58查取）第I公差组检验切向综合公差Fi,Fi=F+F=0.063+0.009=0.072mm,（按表8—3—69计算,i iPf由表8—3—60，表8—3—59查取）；第II公差组检验齿切向综合公差f1,f1=0.6ii（f+f）=0.6（0.009+0.011）=0.012mm,（按表8—3—69计算，由表8—3—59ptt选取）；第III公差组检测齿向公差气=0.012（由表8—3—61选取）。确定齿轮的试验项目和公差值（见表8—3—58）齿轮,切线长度偏差检验。按齿厚偏差的代号KL,根据表8-3-53m的计算式求得齿厚的上偏差=12=120.009=-0.108mm，齿厚下偏差二16=160.009=-0.144mm；公法线的平均长度上偏差二*cos-0.72sin=-0.108cos-0.72=-0.110mm，下偏差二cos+0.72sin=-0.144cos+0.720.036sin=-0.126mm按表8-3-19及其表注说明求得公法线长度二87.652,跨齿数k=10，贝公法线长度偏差可表示为：，对齿轮传动，检验中心距极限偏差，根据中心距=200mm，由表查得8-3-65查得=；检验接触斑点，由表8-3-64查得接触斑点沿齿高不小于40%，沿齿长不小于70%；检验齿轮副的切向综合公差=0.05+0.072=0.125mm（根据表8-3-58的表注3,由表8-3-69，表8-3-59及表8-3-60计算与查取）；检验齿切向综合公差=0.0228mm,（根据8-3-58的表注3,由表8-3-69，表8-3-59计算与查取）。在身体上，平行试验，轴的=0.012mm，=0.006毫米（表8－3－63检查）。根据表8的要求，-3-66和8-3-67检查确定齿坯的精度。车轮直径50mm的确定根据大齿轮的功率和尺寸和形状公差的6,即0.016mm,一个齿轮跳动公差014毫米径向和端面。齿轮工作图如下：

■IdDO■IdDO图5大齿轮因为第一级齿轮传动比和第二级传动比一样，则对齿轮的抉择、计算及校核都和第一级相同。3.3第三级圆柱齿轮的设计选择材料决定oO 和精度等级：Hlim，Flim参照表8—3—24和表8—3—25抉择两齿轮数据为：大，小齿轮都是40Cr,并且通过调质和表面淬火，齿面硬度是48~50HRc，精度等级是6级。按照硬度下限值,由图8—3—8(d)中的MQ级质量指标查得o=o=1120Mpa；由图8—3—9(d)HlimHlim中的MQ级质量指标取得o=o=700Mpa,o =o =350Mpa.FE1FE2Flim1Flim2按接触强度进行初步设计确定中心距a(按表8-3-28公式进行设计)a>CA(pa>CA(p+1)maC=1mA二483aK=1.7T=1646N-m2①二0.4ab=1008MPaH卩=6

则a=325mm取a=400mm确定模数m(参考表8—3—4推荐表)m=(0.007~0.02)a=2.8~8,取m=4mm确定齿数z,z12z+zz+z122x4004二200z= 2a =2X400z= 2a =2X400=281m(卩+1)4x(6+1)取z=28z=1722取z=1722分度圆的直径d=mz=4x28=112mm11d=mz=4x172=688mm22齿顶圆直径d=d+2h=112+2x4=120mma1 1 ad=d+2h=688+2x4=696mma2 2 a齿根圆直径d二mz—2.5m二102mmf1 1d二mz—2.5m二678mmf2 2端面压力角a—200基圆直径d=dicosa=112xcos200=107.16mmb1 1d=dcosa=688xcos200=646.72mmb2 2齿顶圆压力角da=arccosbi=26.7。at1 da1da—arccosb2=21.60at2 da2端面重合度1s二 [z(tga -tga)+z(tga-tga)]a2兀 1 at1 2 at2计算主要的几何尺寸（按表8—3—5进行计算）=1.15齿宽系数齿宽纵向重合度80=1.15齿宽系数齿宽纵向重合度80=163b二①•a二0.4x400二160mma*0=°校核齿轮校核齿面接触强度（按表8—3—30校核）强度条件：a=[c]HH计算应力： a=ZZZZZ:kKKK—匕1H1HBE£ 0丫AVHpHadb卩Y 1Za—a dH2H1ZB式中：名义切向力F=t2000式中：名义切向力F=t2000xT

d

12000x191063=34107N使用系数K=1（由表8—3—31查取）A动载系数-(A )-BKV A+、.200V式中:V叫nJx112x17二0.09m,F60x1000 60x1000 sA=83.6B=0.4C=6.57=1.05KV齿向载荷散布系数K=1.35（由表8—3—32按硬齿面齿轮，装备时检修调Hp6级精度K<1.34非对称支称公式计算）Hp齿间载荷分配系数K=1.0（由表8—3—33查取）Ha节点区域系数Z=1.5（由图8—3—11查取）H重合度的系数Z二0.93（由图8—3—12查取）£螺旋角系数Z0.80（由图8—3—13查取）弹性系数Z二189.8「MPa（由表8—3—34查取）E单对齿齿合系数Z=1B°H1= H2=111-55189-88简7吧111^55"5 鶉301-42MPa许用应力：[° ]=HlimZZZZZZHS NTLVRWXHlim式中：极限应力° =1120MPaHlim最小安全系数S=1.1（由表8—3—35查取）Hlim寿命系数Z=0.92（由图8—3—17查取）NT润滑剂系数Z厶=1.05（由图8—3—19查取，按油粘度等于350%）速度系数=0.96（按v二1.7mS，由图8—3—20查取）粗糙度系数Z=0.9（由图8—3—21查取）R齿面工作硬化系数Z=1.03（按齿面硬度45HRC，由图8—3—22查取）尺寸系数Z=1（由图8—3—23查取）X则：1120[°]= 50.9251.0550.9650.8551.03=826MPaH1.1TOC\o"1-5"\h\z满足° [°]H< H校核齿根的强度（按表8—3—15校核）强度条件：°=[° ]F1 F1F许用应力：° = -YYYYKKKK；F1 bmFaSa£卩AVF卩FanYY° =° •—Fa2―Sa2F2 F1YYFa1Sa1式中：齿形系数Y=2.61,Y=2.2（由图8—3—15（a）查取）FOCI FO2应力修正系数Y二1.6,Y二1.77（由图8—3—16（a）查取）Sa1 Sa2重合度系数Y=1.9£螺旋角系数yB=1.0（由图8—3—14查取）齿向载荷分布系数K=K:=1.3（其中N=0.94，按表8—3—30计算）邛 Hp齿间载荷分配系数K=1.0（由表8—3—33查取）FO则c=94.8MPaF11.77x2.2°Cc=cx =88.3MPaF2F1 2.61x1.6许用应力：[C]=SmYYY^YY （按c 值较小齿轮校核）FS STNTOrelTReITX FlimFlim式中：极限应力C=350MPaFlim安全系数S=1.25（按表8—3—35查取）Flim应力修正系数Y=2（按表8—3—30查取）ST寿命系数Y=0.9（按图8—3—18查取）ST齿根圆角敏感系数Y=0.97（按图8—3—25查取）OrelT齿根表面状况系数Y=1（按图8—3—26查取）RelT尺寸系数Y=1（按图8—3—24查取）X350贝U [c]=x2x0.9x0.97二489MPaF1.25满足，c〈c 〈[c]验算结果安全F2 F1 F齿轮及齿轮副精度的检验项目计算确定齿厚偏差代号为：6KLGB10095—88（参考表8—3—54查取）确定齿轮的三个公差组的检验项目及公差值（参考表8—3—58查取）第I公差组检验切向综合公差F1,F1=F+F=0.063+0.009=0.072mm,（按表8iiPf—3—69计算，由表8—3—60，表8—3—59取得）；

第II公差组测验齿切向综合公差fi,fi=0.6（f+f）=0.6（0.009+0.011）iiptt=0.012mm,（按表8—3—69计算，由表8—3—59取得）；第III公差组测验齿向公差Fb=0.012（由表8—3—61取得）。齿轮的切线长度偏差的试验。按齿厚偏差的代号根据表8-3-53的计算式求得齿厚的上偏差：KL,-12-120.0090.108mm为齿厚下偏差表示16-，160.009==0.144mm为公法线的平均长度上偏差为cos-0.72sin 0.108cos-0.72；0.110mm***=—下偏差为=,0.72sinC0S0.144cos+0.720.036sin+=-按表8-3-19及其表注说明求得公法线长度——0.126mm为二；k=87.652，跨齿数：10,则公法线长度偏差可表示为对齿轮传动检验中心距极限偏差根据中心距为，，200MM,由表查得8-3-65查得为检验接触斑点；由表8-3-64查得接触斑点沿齿高不小于沿齿长不小于，了70%40%，0.05+=0.072检验齿轮副的切向综合公差；=（根据表为8-3-58的表注由表8-3-69表〜3，及表8-3-60计算与查取3~59，（0.0228mm；检验齿切向综合公差为），根据8-3-58的表注由表8-3-69表8-3-59上,3,计算与查取主体上，）了。平行性测试，轴的0.012mm为（表8,0.006mm=-3-63的支票）。按照表8-3-66和8-3-67支票要求决定齿轮的精度。有轮子的直径50MM的大齿轮按照功率及尺寸与形状公差为6级0.016mm就是，，齿轮跳动容忍0.014毫米的径向、端面。齿轮如图6所示：倒砒ra图6小齿轮3.4中间轴的设计3.4.1计算作用在轴上的力大轮的受力：圆周力F F=2T=2X347二1995.8Niid93.51径向力FF二Ftga=1995.8x0.36二726Nr1 r1 10圆周力FF=2T2x347- -11024N22d 632径向力FF=Ftga-11024x0.36-3968Nr2r220轴向力FF=F轴向力F二Fa1 1小轮的受力：a2a223.4.2计算支力和弯矩垂直平面中的支反力F(b+c)+F•c121995・8X143+11024X26二6262N213R''cF(a+b)+Fa11024XUS+1995・8X49.5二68420N213水平面中的支反力F•0.5d+F•c+F•0.5d-F(b+c)

R'=a1 f1 r2 a2 2r1Bl=1995.8x174+3968x200+11024x315-720x143213=2752.3NF+(a+b)-F•0.5d-Fa-F•0.5dR'=r2 a2 f r1 a1 f1c l=3968x166.5-11024x31.5-726x350-1995.8x174

21^=261N支点的合力R，RBCR二JR''2+R'2 ■62622+27522=6840NTOC\o"1-5"\h\zBlB BR=\R”2+R'2^.'68242+2612二6828NC C C轴向力F二F-F二11024-1995.8二9028.2Naa2 a1F应该由轴向固定轴承来承接。a截面I—截面I—IM''w1截面II—IIM''nnM''=R''・a=6262x49.5=751.4N-mw1 BM”wn二RC-C二6842x26二1368・4N-m水平弯矩截面I—IM'w1二R'b-a-2752.3x49.5二330.27N・mdTOC\o"1-5"\h\zM'二F•1—R'•a二1995.8x174—330.27二16.86Nwla a12 B截面II—IIM'二R'•C二261x200二52.2N-mwn CM' =R'(a+b)+F•b一F1wna B r1 a12=2752x166.5+726x117-1995x174=504N-m截面I—I截面I—I截面II—II=\564001+108900二820.30N-m=y.751.42+16.822=752N-m=J '=<1368.42+52.22=1368.9N-m\ w口 w口M =,^M'__\+C'__="368.42+5042=1457.8N-mwHa ' w口 wHa计算轴径截面I—II10j(M)2+(aT》 [10J672400+10505.58 “d=3 wi =3 =58mm1 3 0.7bJ 0.7x355W截面II—IITOC\o"1-5"\h\z:10*__XTGFX :10*1368.92+10505.58 ,呷 =3 =74mm0.7x355I 0.7x3551 W1：：需Et?(■笛1995J3了51卫I07B图7轴的受力和结构尺寸简图对截面进行校核截面I—I校核M二82030N-mmwl95.5x1095.5x106Pn95.5x106x3.4935=347272N-mm=19145mm3TT7兀d3 兀=19145mm3W= =—32 32W=2W=38290mm3Tb=355MPa （由表4—1—2得）-i¥=0.1齿轮轴的齿k=1bk=1.49-1.46x（640-600）+1.46=1.472e700-600e=0.73（由表4—1—17得）be=0.72 （由表4—1—17得）ek==1.268b=ke=1.9eS=b-1355MS=b-1355M、31K+—W丿4（K+屮e）TWT= =54.78<29.12+12.92k]=1.8S>1.8则轴的强度满足要求截面II—II校核M=136890N-mmw口95.5x1095.5x106Pn95.5x106x3.4935=347272N-mm=39762.6mm3TT7兀d3 兀x=39762.6mm3W= =—32 32W=2W=79525.21mm3Tb=355MPa (由表4—1—2得)-i¥=0.1齿轮轴的齿k=1bk=1.49—1.46x(640-600)+1.46=1.472e700-600£=£=0.81b£=0.76e由表4—1—17得）由表4—1—17得）kk=j=3.110bp£bkk=一2.271ep£eS=M、3K+—S=M、3K+—IbW丿4e（K+屮)T

eWT355<1.152+7.76119k]=1.8S>1.8则轴的强度满足要求中间轴的工作图中间轴的尺寸及配合公差等如图8所示：&駕曰F图8中间轴主轴设计3.5.1计算作用在轴上的力齿轮的受力扭矩T9550x3.2T=-2.9=10537.9N-m圆周力F2T2x10537.9F=二 —6126.68N11d1344径向力FF=Ftga=6126.68x0.36=2205.6Nr1r110轴向力Fa1=F1工作盘的合弯矩M=[(M+M)/2]/K=8739(N・m)式中,K是折弯时的滚动摩擦系数，K=1.05按上述计算方法一样能够取得①50I级钢筋(a=450N/mm2)弯矩所需要的弯矩：bM=8739(N・m)t由公式M二FsinaLsina式中F是拨斜柱对钢筋的作用力；F是F的径向分力;atr0r是F与钢筋轴线夹角。a=43.80L二169.7mm0则F=10816Nr工作盘的扭矩T=FxLsina=10816x169.7x0.96=12704.1N-m2r0所以T>T齿轮能够带动工作盘转动3.5.2计算支力和弯矩垂直平面中的支反力R''=巴+匕叮c=6126・68X122・25+11024X2°.75=5342.8NB183R”cF(a+b)+Fa10372x162.5+6126.68x60.75—= =11243N183水平面中的支反力F•0.5dR'=a1Bfl+F•c-F(b+c)r2 r1=6126.68x344+10186x20.75-2205.6x122.25183=11198.37NF+(a+b)-F•0.5d-Fa-F•0.5dR'= r2 a2 f2 rl al f1c_ l=10186x162.25—2205.6x60.75—6126.68x344183=-3217.9N支点的合力R，RBC=■5342.82+11198.372=12407.6NR=&R”2+R-2=J112432+3217.92=11694.4NCCC轴向力F=F=6126.68N

a a1F应该由轴向固定的轴承来固定。a垂直弯矩截面I—IM''w1M''w1=RB9a=5342.8X60.75=324.58"-m截面II—IIM''nwn=Rc-C=11243X20・75=233截面II—IIM''nwn水平弯矩截面I—IM'二R•a二11198.37x60.75二680.3N-mTOC\o"1-5"\h\zw1 BdM'二F•—-R'•a二6126.68x344-680.3二1427.3Nwla «1 2 B截面II—IIM'二R'•C=—3217.9x20.75二66.77N-mw口 CM' =R'(a+b)+F•b一F1wna B r1 a12=11198.37x162.25+2205.6x101.5-6126.68x344=-66.77N-m合成弯矩截面I—IM二jC”)+%'》=<105352.17+4458.23=331.38N-mw[ Vwl wlM» __=<105352.17+2037185.29=1463.74Nwla wl wIa截面II—IIM=J __=”54424.22+4458.23=242.65N-mM=、； __=v54424.22+4458.23=242.65N-mwHa " w口 wHa计算轴径截面I—I|10j(M)2+(XT》 [10J109812.70+6111.46“d二3 w1 二3 二60mm3 0.7。」 0.7x3551 W截面II—II：10 __XTGTX [10J58879.02+6111.46 ”d=3 wna =3 =85mm3 0.7bJ 3 0.7x355对截面进行校核

截面I—I校核M二331380N-mm95.5x1095.5x106Pnx106x3.4=115000000n.mm2.8=21600mm3TT7兀d3 兀x=21600mm3W= =—32 32W=2W=43200mm3Tb=355MPa （由表4—1—2得）-1¥=0.1齿轮轴的齿k=1bk=1.49-1.46x（640-600）+1.46=1.472e700-600s=0.73（由表4—1—17得）bs=0.72（由表4—1—17得）ekk=j=1.268bp£bkk=j