1、臥式鋼筋切斷機設計摘 要：本課題設計建筑上的臥式鋼筋切斷機的工作原理是：采用電動機經一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。根據電機的工作環境選擇電動機類型，采用臥式安裝，防護式電機，鼠籠式三相異步電動機。選擇三級減速，先是一級帶減速，再兩級齒輪減速。一級帶傳動，它具有緩沖、吸振、運行平穩、噪聲小、合過載保護等優點，并安裝張緊輪。兩級齒輪減速，齒輪傳動可用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。動力由電動機輸出,通過減速系統傳

2、動,把動力輸入到執行機構。由于傳動系統作 的是回轉運動,而鋼筋切斷機的執行機構需要的直線往復運動,為了實現這種轉換,可以采用曲柄滑塊機構,盤行凸輪移動滾子從動件機構,齒輪齒條機構。本課題采用曲柄滑塊機構作為本機械的執行機構。關鍵詞：切斷 建筑 鋼筋 齒輪 曲柄滑塊lie type steel cutting machinesdesigning abstract： this article introduces a kind of architectural lie type steel cutting machines. its operating principles are: it use

3、 electric motors level triangle belt transmission and secondary gear transmission to slowdown. 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 line sport, makes the moving blades and the fixed blade shear and

4、 cut steel. according to the working environment choice the type of electric motors, using horizontal installation, 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 wi

5、th the introduction of automated, because it has a buffer, absorb shock and operate smoothly, small noise, and can 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 mome

6、ntum, 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 down transmission system to import power to the executive body. as the system make rotation movement, the steel cutting mac

7、hine needs the back and forth straight line sport ,in order to achieve this transformation, we can use c slider-crank institutions or gear and rack. i decided to consider realistic conditions using slider-crank as the executing machinery.keywords ：cutting architectural reinforcing steel dar gear sli

8、der-crank 目 錄第1章 引言.1 1.1 概述.1 1.2 題目的選取.1 1.3 鋼筋切斷機的原理.1第2章 電機選擇.22.1 切斷鋼筋需用力計算.22.2 功率計算.3第3章 傳動結構設計.53.1 基本傳動數據計算.5 3.1.1分配傳動比.5 3.1.2 計算機構各軸的運動及動力參數. 53.2 帶傳動設計.6 3.2.1帶型的確定.6 3.2.2帶輪基準直徑.6 3.2.3帶速的確定.6 3.2.4中心距、帶長及包角的確定.6 3.2.5確定帶的根數.7 3.2.6張緊力. 7 3.2.7作用在軸上的載荷.7 3.2.8帶輪結構與尺寸見零件圖.73.3 齒輪傳動設計.8

9、3.3.1第一級齒輪傳動設計.8 3.3.2第二級齒輪傳動設計.123.4 軸的校核.15 3.4.1一軸的校核.15 3.4.2三軸的校核.193.5 平鍵的校核.223.6 軸承的校核.23 3.6.1初選軸承型號.23 3.6.2壽命計算.24第4章 總結.27參考文獻.28致謝.29第1章 引言11 概述鋼筋切斷機是鋼筋加工必不可少的設備之一，它主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點，因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國民經濟建設的各個領域發揮了重要的作用。國內外切斷

10、機的對比：由于切斷機技術含量低、易仿造、利潤不高等原因，所以廠家幾十年來基本維持現狀，發展不快，與國外同行相比具體有以下幾方面差距。全球經濟建設的快速發展為建筑行業，特別是為建筑機械的發展提供了一個廣闊的發展空間，為廣大生產企業提供一個展示自己的舞臺。面對競爭日益激烈的我國建筑機械市場，加強企業的經營管理，加大科技投入，重視新技術、新產品的研究開發，提高產品質量和產品售后服務水平，積極、主動走向市場，使企業的產品不斷地滿足用戶的需求，盡快縮短與國外先進企業的差距，無疑是我國鋼筋切斷機生產企業生存與發展的必由之路。12 題目的選取本次畢業設計的任務是臥式鋼筋切斷機的設計。要求切斷鋼筋的最大直徑1

11、4mm，切斷速度為15次/分。在設計中通過計算和考慮實際情況選則合適的結構及參數，從而達到設計要求，同時盡可能的降低成本，這也是一個綜合運用所學專業知識的過程。畢業設計是對三年大學所學知識的一個總結，也是走上工作崗位前的一次模擬訓練。13 鋼筋切斷機的工作原理工作原理：采用電動機經一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。第2章 電機選擇 傳動方案簡述：選擇三級減速，先是一級帶減速，再兩級齒輪減速。首先采用一級帶傳動，因為它具有緩沖、吸振、運行平穩、噪聲小、和過載保護等優點，并安裝張緊輪。然后采

12、用兩級齒輪減速，因為齒輪傳動可用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。動力由電動機輸出,通過減速系統傳動,把動力輸入到執行機構。由于傳動系統作的是回轉運動,而鋼筋切斷機的執行機構需要的直線往復運動,為了實現這種轉換,可以采用曲柄滑塊機構,盤行凸輪移動滾子從動件機構,齒輪齒條機構。考慮現實條件，我決定采用曲柄滑塊機構作為本機械的執行機構。2.1切斷鋼筋需用力計算為了保證鋼筋的剪斷，剪應力應超過材料的許應剪應力。即切斷鋼筋的條件為： 查資料可知鋼筋的許用剪應力為：mpa，取最大值142mpa。由于本切斷機切斷的最大剛筋粗度為：m

13、m。則本機器的最小切斷力為：取切斷機的切斷力q=22000n。2.2 功率計算刀的速度小于曲軸處的線速度。則切斷處的功率p：w 查表可知在傳動過程中，帶傳動的效率為= 0.940.97； 二級齒輪減速器的效率為= 0.960.99； 滾動軸承的傳動效率為= 0.940.98； 連桿傳動的效率為= 0.810.88；滑動軸承的效率為由以上可知總的傳動效率為:= 0.940.960.980.81=0.72由此可知所選電機功率最小應為 kw查手冊并根據電機的工作環境和性質選取電機為：y系列封閉式三相異步電動機，代號為y112m-6，輸出功率為2.2kw，輸出速度為960 r/min。第3章 傳動結構

14、設計3.1 基本傳動數據計算3.1.1 分配傳動比電動機型號為y，滿載轉速為960 r/min。(1) 總傳動比 (2) 分配傳動裝置的傳動比 上式中i0、i1分別為帶傳動與減速器（兩級齒輪減速）的傳動比，為使v帶傳動的外廓尺寸不致過大，同時使減速器的傳動比圓整以便的獲得圓整的齒數。初步取i0 =2，則減速器的傳動比為 (3) 分配減速器的各級傳動比按展開式布置，查閱有關標準，取 i11=6.4，則i22=5。（注以下用i1代替i11，i2代替i22）3.1.2 計算機構各軸的運動及動力參數 各軸的轉速 軸 軸 軸 各軸的輸入功率 軸 軸 軸 各軸的輸入轉矩 電動機輸出轉矩 軸 軸 軸 3.2

15、 帶傳動設計3.2.1 帶型的確定由設計可知：v帶傳動的功率為2.2kw，小帶輪的轉速為960r/min，大帶輪的轉速為480r/min。查表可知 工況系數取 ka=1.5 ，pc=1.52.2=3.3kw。根據以上數值及小帶輪的轉速查相應得圖表選取a型v帶。3.2.2 帶輪基準直徑查閱相關手冊選取小帶輪基準直徑為d1=100mm，則大帶輪基準直徑為d2=2100=200mm3.2.3 帶速的確定3.2.4 中心矩、帶長及包角的確定。由式 0.7(d1+d2)a02(d1+d2) 可知： 0.7(100+200)a02(100+200) 得 210a0600 初步確定中心矩為 a0=400 根

16、據相關公式初步計算帶的基準長度： 查表選取帶的長度為1250mm計算實際中心矩： 取386mm驗算小帶輪包角： 3.2.5 確定帶的根數 查表知 p1=0.97 p1=0.11 ka=0.965 kl=0.93 則 取z=43.2.6 張緊力 查表 q=0.10kg/m 3.2.7 作用在軸上的載荷 3.2.8 帶輪結構與尺寸見零件圖圖3-2 帶輪的結構與尺寸圖3.3 齒輪傳動設計3.3.1 第一級齒輪傳動設計(1) 選材料、確定初步參數 選材料 小齒輪：40cr鋼調制，平均取齒面硬度為260hbs 大齒輪：45鋼調制，平均取齒面硬度為260hbs 初選齒數 取小齒輪的齒數為20，則大齒輪的齒

17、數為206.4=128齒數比即為傳動比 選擇尺寬系數d和傳動精度等級情況，參照相關手冊并根據以前學過的知識選取 d=0.6初估小齒輪直徑d1=60mm，則小齒輪的尺寬為b=d d1=0.660=36mm 齒輪圓周速度為： 參照手冊選精度等級為9級。計算小齒輪轉矩t1確定重合度系數z、y：由公式可知重合度為則由手冊中相應公式可知：確定載荷系數 kh 、kf確定使用系數 ka：查閱手冊選取使用系數為ka=1.85確定動載系數kv：查閱手冊選取動載系數kv=1.10確定齒間載荷分布系數kha、kfa：則 載荷系數kh、kf 的確定，由公式可知（2）齒面疲勞強度計算確定許用應力h 總工作時間th，假設

18、該切斷機的壽命為10年，每年工作300天，每天工作8個小時，則： 應力循環次數 n1、n2 壽命系數 zn1、zn2 ，查閱相關手冊選取zn1=1.0、zn2=1.15 接觸疲勞極限取：hlim1=720mpa、hlim2=580mpa安全系數取：sh=1.0 許用應力 h1、h2 彈性系數ze 查閱機械設計手冊可選取 節點區域系數zh查閱機械設計手冊可選取zh=2.5 求所需小齒輪直徑d1 與初估大小基本相符。 確定中心距，模數等幾何參數 中心距a： 圓整中心矩取222mm 模數m：由中心矩a及初選齒數z1 、z2得： 分度圓直徑d1,d2 確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=600.6=36m

19、m 小齒輪尺寬取 b2=40mm 抗彎疲勞強度驗算 求許用彎曲應力 f應力循環次數nf1、nf2 壽命系數yn1、yn2 ，查閱相關手冊選取yn1=1、yn2=1 極限應力取：flim1=290mpa、flim2=220mpa 尺寸系數yx：查閱機械設計手冊選，取yx=1.5 安全系數sf：參照表9-13，取sf=1.5 需用應力f1 、f2 由式（9-20），許用彎曲應力 齒形系數yfa1、yfa2 由圖9-19，取 yfa1=2.56 yfa2=2.15應力修正系數ysa1、ysa2 由圖9-20，取 ysa1=1.62 ysa2=1.82校核齒根抗彎疲勞強度 由式（9-17），齒根彎曲應

20、力 3.3.2 第二級齒輪傳動設計 選材料、確定初步參數 選材料 小齒輪：40cr鋼調制，平均取齒面硬度為260hbs 大齒輪：45鋼調制，平均取齒面硬度為260hbs 初選齒數 取小齒輪的齒數為28，則大齒輪的齒數為285=140 齒數比即為傳動比 選擇尺寬系數d和傳動精度等級情況，參照相關手冊并根據以前學過的知識選取 d=2/3初估小齒輪直徑d1=84mm，則小齒輪的尺寬為b=d d1=2/384=56mm齒輪圓周速度為： 參照手冊選精度等級為9級。 計算小齒輪轉矩t1 確定重合度系數z、y：由公式可知重合度為則由手冊中相應公式可知： 確定載荷系數 kh 、kf確定使用系數 ka：查閱手冊

21、選取使用系數為ka=1.85確定動載系數kv：查閱手冊選取動載系數kv=1.0確定齒間載荷分布系數kha、kfa：則 載荷系數kh、kf 的確定，由公式可知 齒面疲勞強度計算 確定許用應力h 總工作時間th，假設該彎曲機的壽命為10年，每年工作300天，每天工作8個小時，則： 應力循環次數 n1、n2壽命系數 zn1、zn2 ，查閱相關手冊選取zn1=1.33、zn2=1.48接觸疲勞極限取：hlim1=760mpa、hlim2=760mpa安全系數取：sh=1許用應力 h1、h2 彈性系數ze 查閱機械設計手冊可選取節點區域系數zh查閱機械設計手冊可選取zh=2.5求所需小齒輪直徑d1 與初

22、估大小基本相符。確定中心距，模數等幾何參數 中心距a： 圓整中心矩取252mm 模數m：由中心矩a及初選齒數z1 、z2得： 分度圓直徑d1,d2 確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=842/3=56mm 小齒輪尺寬取 b2=60mm 齒根抗彎疲勞強度驗算 求許用彎曲應力 f 應力循環次數nf1、nf2 壽命系數yn1、yn2 ，查閱相關手冊選取yn1=1、yn2=1 極限應力取：flim1=290mpa、flim2=230mpa 尺寸系數yx：查閱機械設計手冊選，取yx=1.5 安全系數sf：參照表9-13，取sf=1.5 需用應力f1 、f2 由式（9-20），許用彎曲應力 齒形系數yfa1、

23、yfa2 由圖9-19，取 應力修正系數ysa1、ysa2 由圖9-20，取 ysa1=1.62 ysa2=1.82校核齒根抗彎疲勞強度 由式（9-17），齒根彎曲應力 3.4 軸的校核3.4.1 一軸的校核 軸直徑的設計式 按當量彎矩法校核軸的強度設計軸系結構，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉矩圖和當量彎矩圖。圖3-1 軸的受力轉矩、彎矩圖求作用在軸上的力如表3-1，作圖如圖3-1c 表3-1 作用在軸上的力垂直面（fv）水平面（fh）軸承1f2=12nf4=891n齒輪 2=n軸承3f1=476nf3=1570n帶輪41056n 求作用在軸上的彎矩如表3-2，作出彎矩圖如圖3-2d

24、、3-2e表3-2 作用在軸上的彎矩垂直面（mv）水平面（mh）截面n.mm合成彎矩截面合成彎矩作出轉彎矩圖如圖3-2f作出當量彎矩圖如圖3-2g，并確定可能的危險截面、如圖3-2a。并算出危險截面的彎矩如表3-3。表3-3截面的彎矩截面截面確定許用應力已知軸材料為45鋼調質，查表得=650mpa。用插入法查表得=102.5mpa，=60mpa。校核軸徑如表3-4表3-4 驗算軸徑截面截面結論：按當量彎矩法校核，軸的強度足夠。 軸的剛度計算所以軸的剛度足夠3.4.2 三軸的校核 軸直徑的設計式 按當量彎矩法校核軸的強度設計軸系結構，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉矩圖和當量彎矩圖。 軸

25、的受力簡圖如圖3-3a圖3-3 軸的受力彎矩轉矩圖1） 求作用在軸上的力如表3-5，并作圖如圖3-3c表3-5 作用在軸上的力垂直面（fv）水平面（fh）軸承1f3=1627nf1=8362n齒輪 =2381n軸承2f4=754nf3=12619n曲軸21848n計算出彎矩如表3-6，并作圖如圖3-3d表3-6 軸上的彎矩垂直面（mv）水平面（mh）截面n.mm合成彎矩截面合成彎矩作出轉彎矩圖如圖3-3f作出當量彎矩圖如圖3-3g，并確定可能的危險截面、和的彎矩如表7表3-7危險截面的彎矩截面截面確定許用應力已知軸材料為45鋼調質，查表得=650mpa。用插入法查表得=102.5mpa，=60

26、mpa校核軸徑如表3-8表3-8 校核軸徑截面截面結論：按當量彎矩法校核，軸的強度足夠。 軸的剛度計算所以軸的剛度足夠3.5 鍵的校核3.5.1. 平鍵的強度校核 鍵的選擇 鍵的類型應根據鍵聯接的結構使用要求和工作狀況來選擇。選擇時應考慮傳遞轉拒的大小，聯接的對中性要求，是否要求軸向固定，聯接于軸上的零件是否需要沿軸滑動及滑動距離長短，以及鍵在軸上的位置等。鍵的主要尺寸為其橫截面尺寸(鍵寬b 鍵高h)與長度l。鍵的橫截面尺寸bh 依軸的直徑d由標準中選取。鍵的長度l一般可按輪轂的長度選定，即鍵長略短于輪轂長度，并應符合標準規定的長度系列。故根據以上所提出的以及該機工作時的要求，故選用a型普通平

27、鍵。由設計手冊查得：鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長 l=30mm 驗算擠壓強度.平鍵聯接的失效形式有：對普通平鍵聯接而言，其失效形式為鍵，軸，輪轂三者中較弱的工作表面被壓潰。工程設計中，假定壓力沿鍵長和鍵高均勻分布，可按平均擠壓應力進行擠壓強度或耐磨性的條件計算，即：靜聯接 式中 傳遞的轉矩 軸的直徑 鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取 鍵的接觸長度(mm).圓頭平鍵 許用擠壓應力) 鍵的工作長度 擠壓面高度 轉矩 許用擠壓應力，查表， 則 擠壓應力 所以 此鍵是安全的。附：鍵的材料：因為壓潰和磨損是鍵聯接的主要失效形式，所以鍵的材料要求有足夠的硬度。國家標準規定，鍵用抗拉強度不

28、低于的鋼制造，如 45鋼 q275 等。3.6 軸承的校核 滾動軸承是又專業工廠生產的標準件。滾動軸承的類型、尺寸和公差等級均已制訂有國家標準，在機械設計中只需根據工作條件選擇合適的軸承類型、尺寸和公差等級等，并進行軸承的組合結構設計。3.6.1 初選軸承型號 試選10000k軸承，查gb281-1994，查得10000k軸承的性能參數為： c=14617n co=162850n (脂潤滑)3.6.2壽命計算 計算軸承內部軸向力. 查表得10000k軸承的內部軸向力 則： 計算外加軸向載荷 計算軸承的軸向載荷 因為 故 軸承1 軸承2 當量動載荷計算 由式 查表得： 的界限值 查表知 故 故 則： 式中. (輕度沖擊的運轉)由于 ，且軸承1、2采用型號、尺寸相同的軸承，谷只對軸承2進行壽命計算。 計算軸承壽命 極限轉速計算 由式 查得：載荷系數 載荷分布系數 故 計算結果表明，選用的10000k