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畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
河 北 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題 目： 臥式鋼筋切斷機的設(shè)計
學(xué)生姓名： 閆立業(yè) 學(xué) 號： 020501120
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師： 雒運強（副教授）
2006年4月16日
1 文獻綜述
隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，建筑市場呈現(xiàn)出前所未有的喜人景象。鋼筋在建筑上應(yīng)用非常廣泛，它可以用作預(yù)制構(gòu)件，鋼筋混凝土和箍筋等。為此，需要鋼筋切斷機按所要求的鋼筋的規(guī)格的長度將其切斷。目前建筑工地使用的鋼筋切斷機雖能完成切斷動作，但其執(zhí)行機構(gòu)沒有考慮到對切刀運動規(guī)律和動力特性的要求，切刀工作過程中產(chǎn)生的沖擊很大，切斷效率較低。因此，有必要將現(xiàn)存的鋼筋切斷機加以改進，重新設(shè)計，以獲得動態(tài)性能較好的鋼筋切斷機。
1.1 鋼筋切斷機的種類和特點
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的建筑用鋼筋切斷機市場現(xiàn)已基本形成。目前，市場上生產(chǎn)和銷售的鋼筋切斷機種類很多，根據(jù)設(shè)備組成的各工作機構(gòu)特點可以按6 種方法進行分類，見表1
表１ 鋼筋調(diào)直切斷機的分類：
形式
特點
調(diào)直方式
調(diào)直模式
鋼筋調(diào)直效果好，比較容易控制。但調(diào)直速度低，被加工鋼筋表面有劃傷，工作噪聲較大；適合各種光圓鋼筋。
曲線輥式
調(diào)直速度較快，鋼筋調(diào)直效果好，且易控制。但被加工鋼筋表面劃傷較重，工作噪聲較大；適合各種光圓鋼筋和對鋼筋表面劃傷要求不高的場合。
對輥式
調(diào)直速度快，被加工鋼筋表面有劃傷輕微，工作噪聲??；鋼筋調(diào)直效果一般，控制要求較高。適合各種鋼筋，特別適合冷、熱軋帶肋鋼筋。
調(diào)直模式+ 對輥復(fù)合式
鋼筋調(diào)直效果比較好，比較容易控制。調(diào)直速度高于曲線輥式，低于對輥式。被加工鋼筋表面有劃傷。工作噪聲比較小；適合各種鋼筋。
切斷方式
錘擊切斷方式
適用中、小直徑鋼筋，工作噪聲連續(xù)、較大。易出現(xiàn)連切現(xiàn)象，定尺誤差最小。適用于中、低速度的鋼筋調(diào)直機和對定尺精度要求較高的場合。
飛剪切斷方式
適用大、中直徑鋼筋，工作噪聲較大，不連續(xù)。定尺精度不高，但沒有連切現(xiàn)象。適用于高速鋼筋調(diào)直機。
液壓切斷方式
適用大、中直徑鋼筋，工作噪聲小。沒有連切現(xiàn)象。適用于速度不太高的鋼筋調(diào)直機。
落料方式
支撐柱式
結(jié)構(gòu)簡單，工作噪聲小。適用于小直徑光圓鋼筋，且鋼筋調(diào)直度較高的場合。
翻板式
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工作噪聲較大，適用大、中直徑鋼筋。
撤板式
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工作噪聲較大，適用大、中直徑鋼筋。
敞口式
結(jié)構(gòu)簡單，工作噪聲較小，適用于大、中直徑鋼筋，且鋼筋調(diào)直較好的場合。
定尺方式
機械式
定尺誤差小，易控制。噪聲較大，壽命短。適用于對定尺誤差要求較高，速度要求不高的場合。
機電式
定尺誤差稍大，噪聲較小，壽命長。適用于對定尺誤差要求較低，調(diào)直速度要求較高的場合
控制方式
普通電氣控制
線路復(fù)雜，對維護人員要求較高。控制精度低，易發(fā)生故障，初期調(diào)試麻煩。
ＰＬＣ控制
線路簡單，對維護人員要求不高?？刂凭容^高，運行比較穩(wěn)定，初期調(diào)試簡單。
上料方式
開卷式
設(shè)備復(fù)雜，放線速度快、鋼筋不扭轉(zhuǎn)，特別適合于高速工作狀態(tài)。
非開卷式
設(shè)備單一，適于調(diào)直速度不太高的工作場合。放線時鋼筋自然扭轉(zhuǎn)。
根據(jù)工作環(huán)境及任務(wù)要求，我初步選定錘擊式切斷方式、PLC控制電動機。
1.2 我國鋼筋切斷機的發(fā)展方向
縱觀我國建筑用鋼筋切斷機的總體水平，與國際上先進產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在：企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低，鋼筋的直線度不高，表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于，我國的建筑用鋼筋切斷機市場還沒有真正形成，還處在地域及價格因素占主導(dǎo)位置的過渡階段，尚未進入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散，且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài)，在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強大的技術(shù)投入在這種條件下，企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴重，很難找到擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領(lǐng)軍式的企業(yè)。
建筑用新Ⅲ級鋼筋的推廣使用為鋼筋切斷機的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。為此，許多企業(yè)投入大量資金，爭相開發(fā)、研制適合新!級鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋切斷機。
在傳統(tǒng)的調(diào)直模式和曲線輥式調(diào)直切斷機中廣泛采用的錘擊式切斷機構(gòu)，長期以來一直存在連切的問題，被行業(yè)稱之為老大難問題。多少年來，許多生產(chǎn)企業(yè)和使用單位為此傷透了腦筋，想盡了各種辦法，始終沒有徹底解決。隨著專利技術(shù)“錘擊式?jīng)_壓及切斷設(shè)備的零連切裝置”的開發(fā)與應(yīng)用，不僅徹底解決了錘擊式切斷機構(gòu)的連切問題，而且調(diào)直度好，長度誤差小，受到了新老戶、特別是廣大鋼筋焊網(wǎng)企業(yè)的熱烈歡迎。僅傳統(tǒng)設(shè)備改造一項就為開發(fā)企業(yè)帶來一大片市場。
采用剪式切斷機構(gòu)的新型對輥式鋼筋切斷機的使用，不僅明顯地降低了對冷、熱軋帶肋鋼筋表面的傷，也使得鋼筋的調(diào)直速度由過去的４０－６０m/min， 提高到90-120m/min、150m/min，甚至達到180m/min以上，直線度≤3mm/m，長度誤差±2mm，完全可以和國外產(chǎn)品媲美。
復(fù)合式（對輥+調(diào)直模式）鋼筋切斷機，不僅保持了傳統(tǒng)產(chǎn)品（調(diào)直模式）調(diào)直度好的特點，同時也使對輥式調(diào)直機的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮，調(diào)直速度由過去的30-50m/min 提高到80m/min。調(diào)直鋼筋的范圍也由φ5-10mm提高到φ14mm，直線度≤4‰，定尺精度≤10mm。
在電氣控制方面，眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)，竟相采用先進的PLC 式電腦控制，不僅使控制單元得到了簡化，整機的運行更加穩(wěn)定、可靠，維護更加簡單，更使我國建筑用鋼筋切斷機的整體水平躍上一個新的臺階，極大地縮短了與國際上先進產(chǎn)品的差距。
面對空前廣闊的鋼筋切斷機市場，廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。多年來，受運輸長度等多種因素影響，大型軋鋼企業(yè)生產(chǎn)的直徑小于φ14鋼筋都是以盤條形式走向市場。目前已有個別企業(yè)看準(zhǔn)后續(xù)加工（即鋼筋的調(diào)直與定尺切斷）中的可觀利潤，開始購入單機。一旦這些企業(yè)實現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進，將以往的盤條改為直條走向市場，勢必對現(xiàn)有的鋼筋切斷機市場，特別是對鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠慮，必有近憂，這是一個應(yīng)該引起廣大鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問題。
綜上所述，我國經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展為建筑行業(yè)，特別是為建筑機械的發(fā)展提供了一個廣闊的發(fā)展空間，為廣大生產(chǎn)企業(yè)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(yè)的經(jīng)營管理，加大科技投入，重視新技術(shù)、新產(chǎn)品的研究開發(fā)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品售后服務(wù)水平，積極、主動走向市場，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣大用戶的需求，盡快縮短與國外先進企業(yè)的差距，無疑是我國廣大鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。
２ 本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段及途徑
2.1 這次我要做地題目是臥式鋼筋切斷機，本次設(shè)計的基本要求
a．用手工將不同規(guī)格的鋼筋按送至刀口，將其切斷；以后再次送入，作下次截斷。
b．運動要求
i）在切斷過程中，要求切斷速度盡可能小，速度盡可能均勻，以保證切削質(zhì)量，減少沖擊。
ii）保證切刀行程H。
iii) 切刀空行程中速度盡可能快，以提高效率。
vi) 保證切刀的每分鐘切斷次數(shù)（生產(chǎn)率）。
c．動力要求：切刀能產(chǎn)生足夠的沖力克服工作阻力，要有較好的傳動性能。
2.2 我的設(shè)計的工作原理
采用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復(fù)直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。如圖1：
圖1傳動簡圖
2.2.1 電機的選擇
根據(jù)電機的工作環(huán)境選擇電動機類型，采用臥式安裝，防護式電機，繞線型三相異步電動機。
2.2.2 傳動方式的選擇
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(wěn)、噪聲小、合過載保護等優(yōu)點。并安裝張緊輪。然后采用兩級齒輪減速，因為它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(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。
2.2.3 執(zhí)行機構(gòu)的選擇
動力由電動機輸出,通過減速系統(tǒng)傳動,把動力輸入到執(zhí)行機構(gòu)。由于傳動系統(tǒng)作 的是回轉(zhuǎn)運動,而鋼筋切斷機的執(zhí)行機構(gòu)需要的直線往復(fù)運動,為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機構(gòu),盤行凸輪移動滾子從動件機構(gòu),齒輪齒條機構(gòu)。
三種方案優(yōu)缺點分析：
曲柄滑塊機構(gòu),實現(xiàn)直線往復(fù)運動比較容易,通過改變不同長度比的桿件搭配就可以控制滑塊的行程及速度
齒輪齒條機構(gòu),傳動平穩(wěn),速度均勻,但是它的輸出運動為單向的,在一個工作周期內(nèi)只有通過改變齒輪的轉(zhuǎn)動方向才能實現(xiàn)往復(fù),不適合本題的要求.
盤行凸輪移動滾子從動件機構(gòu),通過計算出移動滾子從動件的位移S和轉(zhuǎn)動角R的關(guān)系S(R),由S(R)計算出凸輪廓線,然后制造出相應(yīng)形狀的凸輪,可以比較精確的實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)的動力學(xué)要求.但是,正如上述分析,凸輪制造比較麻煩,除非特殊需要,否則在一般條件下,不宜使用這種方案.
綜合上述分析,考慮現(xiàn)實條件我決定采用曲柄滑塊機構(gòu)作為本機械的執(zhí)行機構(gòu)?。曲柄的主要結(jié)構(gòu)型式又分為四種：圓盤式，偏心輪式，偏心軸式，曲軸式。通過考慮實際情況，我決定選擇曲軸式。
同時，在曲軸處安裝一飛輪，用于儲存慣性能。使切斷過程順利進行。
2.2.4 外殼的選擇
我采用全開式，原因有兩個方面。一 有利于散熱，同時方便在關(guān)鍵部位放潤滑油。二 價格便宜，制造簡單。
2.3 方案的優(yōu)缺點的分析
從整體上來說，臥式鋼筋切斷機占地面積較大，但相對的高度較小。從結(jié)構(gòu)上說，用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復(fù)直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋，
有較好的急回特性，推程速度平穩(wěn)，急回速度較快。
參考文獻
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指導(dǎo)教師意見：
1.對“文獻綜述”的評語：
該同學(xué)搜集到的文獻資料具有很強的針對性，特別是對文獻中的結(jié)構(gòu)和形式分析較為具體全面，為下面所設(shè)計的鋼筋切斷機的選型和方案制定打下了基礎(chǔ)。
2.對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
本課題有一定的深度，所設(shè)計的內(nèi)容包括了皮帶傳動、齒輪傳動、曲柄連桿機構(gòu)等。要求對機架的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用焊接結(jié)構(gòu)，需要學(xué)生有一定的想象力。本課題適合于機械類學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，可以使學(xué)生得到綜合的訓(xùn)練。本課題有一定的難度和工作量要求，經(jīng)過學(xué)生努力后可以按時完成本設(shè)計。
指導(dǎo)教師：
2006年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負 責(zé) 人：
年 月 日