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文档简介
卧式钢筋切断机设计摘要从机械制造领域来看,卧式钢筋切断机具备较高的实用价值,由于我国经济发展与转型的特点,在以上等行业中卧式钢筋切断机仍然具有广大的发展空间。所以创新改进现有钢筋切断机以获得较好综合性能的生产工具非常有必要,以此提高实际生产作业过程中的工作生产效率并提高生产作业安全可靠性并尽快缩短与国外先进企业同类产品的差距。本设计根据卧式钢筋切断机的制造,设计现有状况,进行了针对性的调查,然后对钢筋切断机关键结构进行静态,动态分析研究,从而提出改进方案。利用Pro/E三维建模并实现运动仿真,分析其运动干涉情况。关键词:钢筋切断曲柄滑块齿轮减速运动仿真1绪论1.1研究意义与目的由于新基建和智能制造国家战略的提出并结合中国当前经济发展的特点,机械制造业和建筑工程业市场仍然具有广大的发展空间。由于钢筋在上述行业中应用广泛且需要规格标准不一,所以需要对采购的出厂统一规格的钢筋进行切断或折弯加工以达到实际使用标准和要求。当前市场所使用的钢筋切断机构虽然能完成切断,但切断动作简单粗暴,切断过程中冲击、噪声较大、切断效率低,且存在较大的作业安全隐患[1]。所以创新改进现有钢筋切断机以获得较好综合性能的生产工具非常有必要,以此提高实际生产作业过程中的工作生产效率并提高生产作业安全可靠性。和西方发达国家相比,在同类产品制造领域之中,能够尽快缩短和其所具备的差距,同时从制造的钢筋切断机构产品而言,有效提升及安全性、高效性等方面的特点。1.2研究现状1.2.1目前钢筋切断机的种类和特点 我国的目前钢筋切断机市场规模较大。市场上出现的钢筋切断机种类多样,通过查找资料并从设备的各自特性可以按以下方法进行初步归纳分类[2],见表1。表1不同类型切断机的特点分类方式特性调直方法调直模法调直效果明显,控制方式简单;但调效率低,被加工钢筋会产生擦伤;适合调直无螺纹钢筋。曲线辊法调直效果明显,控制方式简单,效率高;但钢筋表面擦伤情况严重,产生的噪声较大;适合对调直要求不高的作业。对辊法作业速度快,钢筋表面擦伤较小,作业噪声小;但调直效果不高,控制方式不易。适合调直带肋钢筋。调直模、对辊复合法调直效果明显,控制方式简单;调直速度较快;但钢筋表面有擦伤。作业噪音不大;适用于调直各类型号钢筋。切断方法锤击切断法适合小、中直径钢筋;切断尺寸误差小;适合对速度要求不是很高和对切断精度要求比较高的生产,;作业噪音大,可能会产生连切。飞剪切断法适合中、大直径钢筋;适合对速度要求较高但精度不高的生产;不会产生连切现象;但作业噪音大。液压切断法适合中、大直径钢筋;适合对速度要求不高的生产;不会产生连切;作业噪音小。落料形式支柱型适合小直径钢筋;适合无螺纹且调直标准较高的生产形式;作业噪音小;结构简单。翻板型适合中、大直径钢筋;作业噪音大;结构复杂。撤板型适合中、大直径钢筋;作业噪音大;结构较为复杂。开口型适合中、大直径钢筋;适合对调直效果要求较好的生产;作业噪音小;结构简单。确定尺寸的方法机械型适合对切断误差要求高但速度不高的切断;定尺控制方法简单;定尺误差小;使用寿命短;作业噪音较大。机电型适合对切断误差要求不高但速度高的切断;定尺控制方法较复杂;定尺误差较大,作业噪声小;使用寿命长。控制形式电气化控制控制精度不高;控制故障率高;安装调试复杂;电气线路较为复杂;后期维修,保养,更换成本高。PLC控制控制精度高;发生故障率低;控制效果稳定;安装调试简单;电气线路简单;后期维修,更换方便。上料形式开卷型适合对上料速度要求较高的生产;上料速度快;钢筋保护效果好;但设备结构较为复杂。非开卷型适合对上料速度要求不是太高的生产;上料速度慢;钢筋会发生变形;设备结构简单。1.2.2国内外钢筋切断机的性能对比钢筋切断机的性能好坏体现在切断误差、运行稳定性、机体刚度、生产成本、使用寿命长短等方面。因为钢筋切断机本身利润低、技术含量不高、制造形式简单易于仿制等因素,国内钢筋切断机生产厂家创新不明显,发展进步缓慢,与国外同行业同类产品相比差距较大:(1)从切断机的外观零件来看,一方面是外观零件质量不行,主要是由于冲压技术和喷涂技术水平较低;另一方面是外观造型难看,不光洁,不美观。整体显现出傻大粗的外形,综合外形不如国外产品。(2)从机架生产工艺来看,我国机架的焊接和热处理不如外国同类机器;相同规格的切断机在零部件加工精度,粗糙度上,以及磨损方面都与国外机器差距较大,国外切断机的机架大部分采用完整钢板焊接,刚度好。(3)从切断机的切断效率来看,整体我国切断机的切断效率太低,切断次数少,我国一般为至30次/min,而国外同类产品能做到42至50次/min,设置能达到60次/min。(4)从刀片来看,我国切断刀片固定方式和设计厚度都不合理[3]。平均厚度都小于外国同类型机器,并采用单螺栓固定方法,因此刀片的综合性能和使用寿命长短都不如外国的采用双螺栓固定方式。总体国内刀片的各项性能都不如国外刀片。(5)从偏心距来看,我国以18mm居多,而外国的一般都大于23mm,像三菱的立式钢筋切断机的偏心距能够达到25mm;国内采用18mm偏心距虽然省料相应的齿轮结构设计会小些,但实际生产中不方便,管理难度较大,特别是在从切大直径钢筋到小直径钢筋切换作业时调整方式复杂,浪费工时。(6)从切断机的结构开闭形式来看,我国的开闭形式种类较多,半开、全开、全闭各类型都有,而国外机型大多采用半开形式。(7)从润滑形式来看,我国对钢筋切断机的润滑有飞溅和集中润滑2种润滑方式[4],而国外的润滑形式更有针对性,对齿轮、轴承等关键零部件采用固体润滑,对曲轴、连杆、刀座等采用人工稀油润滑,润滑效果明显比我国的润滑方式好。1.3我国钢筋切断机的发展方向钢筋切断机虽然技术含量不高,制造简单,但不代表在市场上和同类产品的竞争压力就小。当前无论是机械制造业还是建筑工程业对具有优良综合性能的钢筋切断机产品都是极为需要的[4]。因此,注重基础技术积累和创新同步发展才能不断地缩小与外国同行间的差距。并且,由于自动化和智能化的发展,未来钢筋切断机的智能化也在不断发展中,甚至未来无人操作型的智能钢筋切断机也有可能研发出来。所以,综合来看,我国钢筋切断机的未来发展一方面要注重基础技术积累,做好补差工作的同时,另一方面要抓好时代机遇和万物互联和智能化的风口实现弯道超车,向自动化,智能化发展是我国钢筋切断机制造企业的发展趋势和方向。2设计参数和原理2.1主要参数选取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为:钢筋的直径:小于60mm钢筋抗拉强度:430MPa定刀与动刀的距离:12-64mm每分钟剪切次数:27次/min--58次/min;曲轴偏心距:25mm;连杆长度:320mm电机功率:7.6kW电压:380V转速:2900r/min2.2钢筋切断机的工作原理从其拥有的工作原理来看,驱动方式,是通过三相异步电机来带动,经过一级传动减速处理,在此基础之上,通过二级齿轮传动减速,以此来实现取轴旋转的有效带动,当时驱动其上的连杆做来回直线往复动作[5]。实现曲轴旋转运动并且又因为动刀片和连杆滑块铰接,带着连杆上的滑块和动刀在滑道中作往复直线运动,最终定刀与动刀配合相错运动作成功实现钢筋有效的切断。3电机的选用3.1传动方案完成了总传动减速方案的合理设计,在此次方案涉及过程之中,选择的标准是三级减速,电机传动,受一级减速的影响,会进行初次减速,在此基础上,实时两次齿轮减速,最后达到传动减速的目的[6]。一级减速:在进行电机减速过程之中,首先借助一级传动的功能,来实现首次减速,此方式能产生一定程度的过载保护,运行稳定,工作噪音小,平滑度高的原因,并且通过安装张紧轮可以防止打滑等现象。二级减速:选择两级齿轮减速,因为在针对两个轴之间的动力传动方式中,齿轮运用最广泛。就齿轮传动而言,从其拥有的传动功率来看,具有着较宽的范围,同时,从传动比来看,也具备较高的精度。因此促使总传动功率具有较高的表现,和其他传统方式相比,拥有着较长的使用寿命,润滑方式简单,工作可靠度高往复运动的实现:选择曲柄滑块作为执行机构,一方面是因为便于装配和维修,另一方面曲柄滑块的工作方式简单可靠。3.2钢筋最小切断力切断钢筋,必须符合以下条件:[7]:针对钢筋许用剪力,通过对机械设计手册的查询可以得知其最大数值,即=430MPa。由此可以计算所切最大钢筋切断直径,数值为60mm。则最小切断力为:将数值代入上面公式,可以得到最小切断力为57000N。3.3电机功率针对切断处,从其拥有的功率P来看,必须满足以下公式的要求:W通过查询手册可以掌握相关的数据信息。,针对带传动效率,可以得到:;针对二级齿轮减速器,可以获得其效率:针对滚动轴承,通过查询可以得到其传动效率:针对连杆传动,通过查询可以获得其效率:针对滑动轴承,通过查询可以获得其效率:则总效率为:电机功率,根据上面的数值,可以计算其最小应力:kw以实际需求为导向,同时结合机械手册的相关知识,可以完成对电机型号的有效选择:Y型系列封闭式三相异步电机,型号为Yll2M*6,同时从其拥有的输出功率来看,标准为7.5kw,从其拥有的输出功率来看,标准数值为2900r/min。4传动设计与校核4.1传动参数计算4.1.1传动比计算电机转速:2900r/min。从其拥有的分配方式来看:传动机构的传动比针对传动比,可以用i0:来代指,i1:齿轮减速机构的传动比。初取i0=2,齿轮减速机构传动比为:i1=25.3分配一、二级齿轮减速机构的传动比在进行布置时,可以通过展开的方式来进行,通过对相关标准的查阅,可以获得其具体的标准数值,即4.1.2各轴的转速和功率轴的转速一轴:====二轴:==== 三轴:===98r/min轴的三维功率一轴二轴三轴轴的转矩针对使用的电动机,可以用下面公式计算其输出转矩一轴: 二轴: 三轴:4.2带传动有关参数选取4.2.1带型针对带传动,明确其具体的功率:,小轮转速为,针对大带轮,可以确定其具体的转速标准,即480r/min。查机械手册,合理确定了工况系数,即取1.5,Pc=1.5×2.2=。最后选取带型为A型V带。4.2.2基准直径[8]根据机械设计手册,针对小带轮,确定了其基准直径为d1=100mm,同时针对其大带轮,可以获取其基准直径,即:4.2.3带速4.2.4带长、中心矩和包角在公式:计算的基础上可以得到,即210<a0<600中心矩:a0=400针对带基准长度,在相关公式计算基础上,可以得到具体的数值:通过查表可以获得其具体的长度,即1250mm4.2.5带的根数由4.2.6张紧力计算,查表得:4.2.7轴上负荷4.2.8带轮结构示意图图2带轮示意图4.3齿轮传动设计4.3.1一级齿轮传动(1)选材[9]、参数初次确定为:①材料:小齿数齿轮:40Cr,齿面硬度260HBS大齿数齿轮:45,齿面硬度260HBS②齿数:针对小齿论,可以确定其具体的尺数标准,这里选择的是20。同时针对大齿数齿轮,也可以确定其具体的齿数标准,即20×6.4=128=3\*GB3③传动比④根据机械设计手册并考虑综合情况选取齿宽系数ψd=o.6,因此针对小齿数试论,可以完成对其直径的初步选择,这里确定的标准为60mm,则小齿轮的尺宽b=ψd×d1=0.6×60=36mm⑤齿轮圆周速度⑥小齿轮转矩⑦重合度系数Zε、Yε。由公式得:通过手册查询,可以获得与之相关的公式: ⑧载荷系数使用系数,通过查询手册,可以获得具体的标准:查手册,可以获得动载系数,具体的数值为:Kv=1.10针对齿间载荷,通过下面的公式,可以确定其具体的分布系数,即KHa、KFa: ;针对载荷系数KH、KF,可以通过下面的公式来具体获得:(2)校核齿面疲劳强度针对总工作时长,可以用th来代指,就论文研究使用的卧式钢筋切断机而言,如果假定其使用寿命为十年,年使用时间,假设为300天,一天工作时间假定为8小时,那么工作时间总长th为12000小时。则应力循环次数N1、N2。根据机械设计手册:针对使用寿命系数,可以进行分别确定,即Zn1为1,Zn2为2;接触疲劳极限:σhlim1=720MPa、σhlim2=580MPa;安全系数:Sh=1;许用应力:[σh1]、[σh2]; (3)根据机械设计手册选取弹性系数(4)根据机械设计手册选取节点区域系数ZH=2.49(5)计算小齿轮直径d1(6)计算中心距,模数中心距a:圆整取222mm。模数m:根据中心矩a及齿数Z1、Z2计算得:则分度圆直径d1,d2:计算得:大齿轮尺宽:小齿轮尺宽:⑺抗弯疲劳强度验算①针对许用弯曲应力,需要通过计算获得其具体的数值,即[σF]针对应力循环次数,可以分别表示为:NF1、NF2②寿命系数Yn1、Yn2,在查阅手册的基础上可以获得其具体的数值,两者均为1③合理确定极限应力的数值:④通过查阅手册,可以明确尺寸系数,即⑤确定安全系数的具体数值,即⑥针对所需应力[σF1]、[σF2],可以通过下面的公式来进行计算通过查表的方式可以获得齿形系数通过查表的方式可以获得应力修正系数针对齿根,在对其抗疲劳强度进行校核时,需要先通过公式计算其弯曲应力:4.3.2二级齿轮传动设计(1)完成选材,并对各种参数值进行初步确定选材、小齿数齿轮:调制钢40Cr,取齿面硬度为260HBS大齿数齿轮:使用的材料为调制钢45,同时通过计算可以获得级齿面硬度,标准为260HBS完成尺数的初步选择。,如果是小齿数齿轮,数量为28,如果是大齿数齿轮,数量了140。通过下面的公式可以计算齿数比:(2)根据机械设计手册并考虑综合情况,可以确定齿宽系数:小齿轮直径d1,经过计算可以设置其初选值,即为84mm,同时可以通过下面公式计算其宽度:通过上面的结果,借助下面的公式,可以计算齿轮圆周速度:在查阅手册的基础上可以确定精度等级,即9级。(3)针对小齿轮距值T1,可以通过下面的公式来计算:(4)通过下面的公式可以计算重合度系数Zε、Yε:通过查表可以获得公式: (5)完成对载荷系数KH、KF的有效计算:通过查阅手册可以获得距离的使用系数通过查阅手册可以获得具体的动载系数通过查阅手册可以获得齿间载荷分布系数则针对载荷系数KH、KF,可以通过下面的公式来确定:齿面疲劳强度计算(1)完成许用应力[σH]的有效确定。针对总工作时长还是取12000。通过下面的公式可以计算具体的应力循环次数:通过查阅手册,亏获得其具体的使用寿命系数:通过查阅手册,可以确定接触疲劳极限:通过查阅手册,可以确定具体的安全系数:Sh=1 (2)通过查阅手册可以获得具体的弹性系数(3)通过查阅手册,可以获得节点区域系数(4)完成对小齿直径的有效计算:和初选值相比,具有基本符合性。(5)完成对中心距的有效计算,同时合理确定模数等相关的参数中心距a:圆整,最后确定的数值为252mm模数m可以通过下面的公式来进行确定:完成对分度圆直径的有效确定:完成对齿宽的有效确定,针对大小齿轮宽度,可以分别表示为:齿根抗弯疲劳强度验算(1)针对许用弯曲应力,需要对其进行具体计算。①通过下面的公式可以具体计算应力循环次数:=2\*GB3②通过查阅手册的方式,可以掌握具体的寿命系数:=3\*GB3③完成对极限应力的有效选择:=4\*GB3④在查阅手册的基础之上,可以获得尺寸系数的具体数值:=5\*GB3⑤通过查阅表格的方式,可以获得具体的安全系数:=6\*GB3⑥针对许用应力,可以通过下面的公式具体计算其数值(2)针对齿形系数,可以通过查表的方式具体获得其数值针对应力修正系数,通过查表的方式可以获得其具体数值:查表取针对齿根,需要对之抗弯疲劳强度实施有效的校核,在公式计算的基础之上,可以获得其弯曲应力:4.4轴的刚度和强度校核4.4.1Ⅰ轴的校核针对轴直径,可以通过下面公式来设计。(1)以周强度为对象,在对之进行校核时,可以借助当量弯矩法来进行。[10]①完成轴系结构的合理化设计,并以此为基础,完成与之相关的弯矩图的合理绘制,包括受力简图等多个方面。②以轴上作用力为对象,需要进行求解,具体通过表2-1进行揭示,并完成与之相关图的绘制,即图3(c)针对轴,需要确定其上的弯矩,通过表2-2可以直观展示,同时完成与之相关的弯矩图绘制,具体如图3(d)、3(e)完成转弯矩图的有效绘制,具体如图3(f)完成单量弯矩图的有效绘制,具体如图3(g)所示,同时需要完成可能危险截面图的有效规制。如图3(a),进而完成对其截面弯矩的有效计算,具体通过表2-3进行展示。Ⅰ截面Ⅱ截面⑥针对许用应力,通过以下方式进行确定针对轴使用的材料已经明确,即为45钢调质,通过查表可以获得具体的数据,即=650MPa、=102.5MPa,=60MPa。对轴径进行校核,通过表2-4具体展示。Ⅰ截面Ⅱ截面结论:以轴强度为对象,在对之进行校核时,可以通过当量弯矩法来进行,结果满足强度等方面的要求。⑵轴的刚度计算Ip1 Ip2Ip3 Ip4Ip5 Ip6Ip7 Ip8从刚度层面看,满足实际需求。4.4.2三轴的校核针对轴直径,可以通过以下公式来进行设计针对周强度,在对之进行校核时,可以通过当量弯矩法来进行。以轴的结构为基础,完成与之相关图的有效绘制,具体包括弯矩图、转矩图等。=1\*GB3①针对轴受力状况,可以完成与之相关简图的绘制,具体为图4(a)(1)在轴上,需要对作用其上例进行有效计算,通过表3-1进行展示。并完成与之相关图的绘制,即图4(c)完成对弯矩的有效计算,具体通过表3-2进行揭示,把那个编程与之相关图的绘制,具体如图4(d)垂直面(Mv)水平面(Mh)Ⅰ截面N.mm合成弯矩Ⅱ截面合成弯矩根据上面的数据,完成转弯矩的绘制,如图4(f)完成当量弯矩图的有效绘制,如图4,针对危险截面Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,需要确地其具体的弯矩,通过表3-3展示Ⅰ截面Ⅱ截面⑤确定许用应力从轴使用的材料来看,是45钢调质,通过查阅表可以掌握起具体的参数=650MPa、=102.5MPa,=60MPa通过下面的表3-4,可以直观展示校核轴径Ⅰ截面Ⅱ截面进而汇总如下结论:在进行校核时,可以通过当量弯矩法的实施,从强度来看,符合具体要求。⑵轴的刚度计算因此从刚度这个层面来看,符合要求。4.5键的选用和校核4.5.1.平键的强度校核(1)完成键的合理选择键的选取需要依据一定的标准,一方面结合具体的工况,另一方面,需要结合键连接结构来进行,同时需要符合多个方面的要求,如连接对称性。从轴上所具备的连接零件来看,在进行滑动时,必须符合距离等层面的要求。同时从其在轴上布置层面来看,键的关键尺寸为键宽:b;键高:h和键长:L。键的关键尺寸可从手册中的标准键取。长度L只要符合标准后略短于轮毂长度即可。所以根据上面提到的各类要求,同时,在对实际工况具体分析的基础之上,最后确定的是A型普通平键。通过对手册的查阅可以得知以下具体的参数(2)针对挤压强度实施有效校核假定在键长和键高上压力分布具有均匀的特点,同时也具备平衡的特点,在对挤压强度进行计算时,可以以平均挤压应力为基础的实施:静联接———— 传递的转矩————轴的直径针对键,可以通过下面的公式计算其工作长度:针对挤压面,通过下面的公式计算其高度:转矩,通过下面的公式计算来具体计算:针对许用挤压应力,通过查表可以得知:挤压应力,通过下面的公式计算:所以从此键来看,具备较大的安全性。4.6轴承的选用和校核滚动轴承,在日常应用之中极为广泛,在本设计课题中只需选取符合使用要求的轴承,然后再进行强度校核即可[11]。4.6.1轴承型号使用的是10000K轴承,通过查表可以获得其相关的参数:4.6.2寿命计算(1)以轴承为对象,通过下面的公式,计算机内部轴向力。针对10000K轴承,通过下面的公式,具体计算机内部轴向力那么:(2)针对外向轴向载荷,可以计算机具体数值。(3)以轴承为对象,完成对其轴向载荷的有效计算。因故两个轴承分别表示为,(4)针对当量,可以通过下面的公式计算其动载荷通过查表可以得到具体的界限值通过查表可以得到因此因此那么:因,同时从1/2号周成来看,在尺寸和型号上具有相同的特点,在计算轴承轴承寿命时,只对2号进行即可。(5)通过下面公式,能够有效计算轴承使用的寿命。(6)通过下面公式,可以有效计算极限转速经过查表可以获得其具体的载荷系数:针对载荷,通过查阅可以掌握我分布系数:因此10000k型圆柱孔调心轴承,在实际运用过程之中,能够满足需求。5三维模型的建立和运动干涉检验5.1关于Pro/E软件Pro/E软件在实际应用之中极为广泛,尤其在电子、模具等众多行业中,具有三维实体建模、参数化设计等显著特点。Pro/E是一个以单独特征为操作单元的的参数化建模系统。由一个一个添加不同特征来构建出整个所需模型的完整形状。在建模过程中,采用具有不同特点的特征功能来生成所需模型。本次设计主要是基于Pro/E软件来建立三维模型并实现钢筋切断机的模拟运动仿真,从而分析其运动干涉情况[12]。5.2切断机模型结构卧式钢筋切断机,从其具备的结构来看,可以概括如下:(1)箱体。从市场这类箱体的使用材料来看,大多是通过柱体来制备,有的采用焊接钢板,有的采用螺栓接箱体。各具特点。采用铸铁,制造工艺简单,成本较低,但造成整机重量增加,不便于搬动;采用焊接钢板能较好的补充这一缺点,但焊接钢板的支承强度不如一体铸造的箱体。(2)传动装置。不同型号的钢筋切断机,其中,比较典型的有两种,如二、三级传动。从箱体外来看,一般情况下是通过一级传动来实施,在箱体内部,借助齿轮传动进而实现减速功能。(3)剪断装置。卧式钢筋切断机绝大部分都是用曲柄滑块将回转运动转变成来回直线往复运动,带动动刀做往复直线运动从而实现与定刀的相错运动来实现对钢筋的有效剪切。5.3三维建模5.3.1壳体从该设备的箱体构成来看,是通过钢板焊接而成的空心盖体,他们相互之间在规格上存在着区别。在建立模型过程中要对斜面,孔槽等关键特征要加以着重。尤其是箱体的各处孔特征附近,因为轴孔处常常是应力集中的地方,因此在拉伸厚度时要独立加强以保证足够强度。其中复杂的固定刀座等,需要对其进行独立分析,在建模过程之中,它属于最复杂的环节。由于本次建模主要目的是分析此次所设计的卧式钢筋切断机的运动状态和干涉情况,因此本设计中对箱体加以简化,采用钢架焊接,只从分析卧式钢筋切断机的整个运动状态的目的来建立三维模型,所以重点在于对运动构件的建模。对箱体等固定机架等部分暂不复杂建模。5.3.2齿轮及齿轮轴本次针对卧式钢筋切断机的减速装置为是二级齿轮减,先要完成标准尺寸模型的有效构建,针对与之有关的标准参数进行有效修改,比如齿数,模数等就可以自动产生型号各不相同的齿轮[13]。等所有的模型建立好就可以进行虚拟装配。图5齿轮图6齿轮轴5.3.3曲轴、齿轮轴、连杆等其他零件从其他模型来看,包括定刀、轴承等,比较容易建立,具体曲轴、齿轮轴、带轮、飞轮、电机、电机座如图所示:图7曲轴 图8轴承座 图9张紧轮座图10飞轮 图11动刀座图12v型带 图13连杆图14轴承 图15套筒图16大带轮图17型钢5.4虚拟装配装配思想:根据小单元,模块化的思想将钢筋切断机从上到下,依次加入插入,匹配,坐标配合,销接等约束完成模拟装配。由于本次建模主要对设计的卧式钢筋切断机的运动进行仿真,因此,只装配关键运动构件,将传动装置和执行机构进行装配。5.4.1小模块的装配装配的方式和方法用多种。有的采用逐个零件依次装配成一个整体模块,有的采用先组装小模块,再将各个小模块装配成整体大模块。对于本次卧式钢筋切断机的装配来讲,明显采用后者更合适。因为如果采用逐个叠加零件依次模拟装配的化。如果因某一零件的装配失败,整体装配必须从头再来,并且采用前者装配法容易导致零件漏装或装错。所以,采用小模块化思想更便于后期检查,分析装配方案。此次装配主要分为四个小模块:电机带轮模块,一级齿轮啮合模块,二级齿轮啮合模块,曲柄滑块模块。(1)由于箱体已经简化,因此用钢架轴承座和螺孔来代替箱体实现约束(2)其他小模块的装配。按照约束严格的原则进行装配,防止出现运动干涉的情况。将电机带轮模块,一级齿轮啮合模块,二级齿轮啮合模块,曲柄滑块模块依次按照ProE的约束方法进行装配。5.4.2装配过程中可能出现的常见问题及解决方法(1)问题:在未定义的两个构件加亮后,两零件的轴线自动隐藏导致齿轮副连接以及电机无法添加。解决方法:装配前一零件选择约束时选择销钉连接而不是缺省,并同时建立一个基准轴,为下一步对齐轴线做准备。(2)问题:往齿轮轴装配齿轮时,采用销连接会导致约束过余。解决方法:都采用“刚性,对齐”,原因是齿轮和键之间本来就是刚性约束,如果在装往齿轮轴上装齿轮再采用销钉,就会既有销连接又有刚性对齐,就是过约束。本设计中的卧式钢筋切断机模型,通过下图,可以直观展示其基本模拟装配状况。 5.5运动干涉检验5.5.1卧式钢筋切断机的运动仿真的实现(1)相关齿轮的啮合在装配过程中,因为运动仿真软件没有办法正确主动啮合相关的齿轮,所以需要设置有关齿面相切约束参数后后再令其啮合。所以在完成钢筋切断机的模拟装配后,必须先使传动机构中的齿轮之间正确啮合。否则会出现运动干涉现象,导致模拟运动仿真失败。如果在装配齿轮过程中发现因错误设置相关参数,最终造成了由于齿轮直径的变化而导致装配不正常的情况,解决办法是在齿轮模块中重新设定参数,系统会根据修改后的参数直接将相关组件特征变化。(2)运动仿真针对齿轮,在对之完成正确啮合设置后,需要以各种连接为对象,对之进行定义设置,如:连杆与滑块连接、滑块与滑道连接、齿轮和齿轮副连接。完成各种连接的定义设置后通过添加电动机的方式,实现对动力源的有效引入,以类型选项卡为对象,针对电机,掌握其实际的运动轨迹,同时以轮廓选项卡为对象,确定电机的转速。设置好电机后再在机构分析的模块里再设置相关的具体运动种类和具体运动时长等数字。 (3)运动干涉检查运动干涉检查就是观察运动件在仿真运动中是否会发生零件互相碰撞,挡路等情况。也是实现运动要求中必不可少的一个环节和步骤。建好的的卧式钢筋切断机进行运动干涉检查是非常有必要的,原因是在模拟装配中有可能出现装配问题,类如齿轮啮合失败,齿轮与齿轮互相碰撞,齿轮与曲轴之间互相碰撞等情况。功能按钮位于机构运动分析下的运动分析检测模块,如果出现运动干涉,则会显示不同的颜色,不同颜色的构
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