液壓式組合建筑機(jī)械機(jī)械部分設(shè)計(jì)【液壓式鋼筋彎曲切斷套絲多用機(jī)設(shè)計(jì)】
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III
說明書
液壓式組合建筑機(jī)械機(jī)械部分設(shè)計(jì)
摘 要
液壓式鋼筋彎曲切斷套絲多用機(jī)具有節(jié)約能源，加工效率高，易于控制，加工性能好等特點(diǎn)，它符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需求，在建筑行業(yè)具有很好的發(fā)展前途。本文較為詳細(xì)的介紹了多用機(jī)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)過程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一些說明。
首先根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的要求作出各種方案，通過分析論證各方案的優(yōu)劣，選出其中較好的方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)部分分六大塊：第一，切割部分設(shè)計(jì)，切割設(shè)計(jì)包含切斷力計(jì)算，液壓缸的布置，刀具的設(shè)計(jì)、刀具座的設(shè)計(jì)，初步估計(jì)出刀桿部分的軸徑以及與活塞的連接。第二：彎曲設(shè)計(jì)，彎曲設(shè)計(jì)包括計(jì)算工作盤轉(zhuǎn)速，工作時(shí)扭矩及功率的大小，設(shè)計(jì)主軸，初步確定其最小軸徑尺寸，再根據(jù)要求設(shè)計(jì)出工作盤，及附件的結(jié)構(gòu)尺寸。第三：套絲設(shè)計(jì)，套絲設(shè)計(jì)包括切削力和切削功率的計(jì)算，夾具的設(shè)計(jì)。第四：液壓馬達(dá)的選擇及其應(yīng)用。第五：液壓馬達(dá)支撐座的設(shè)計(jì)。第六：箱體的設(shè)計(jì)。
其次，各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，其質(zhì)量到底如何，其強(qiáng)度剛度能否達(dá)到要求，能否滿足生產(chǎn)需要，這些要靠校核來檢測(cè)，齒輪的校核，傳動(dòng)軸的校核，鍵的校核。對(duì)這些部分的校核都通過對(duì)其強(qiáng)度和剛度進(jìn)行驗(yàn)算，用其結(jié)果與其許用的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行比較，從而確定各危險(xiǎn)部位是否滿足要求。
關(guān)鍵詞 彎曲成型機(jī)/成型輪/切割機(jī)/套絲/夾具/液壓馬達(dá)/液壓缸/精度。
III
單位代碼
學(xué) 號(hào)
分 類 號(hào)
密 級(jí)
說明書
液壓式組合建筑機(jī)械機(jī)械部分設(shè)計(jì)
院（系）名稱
專業(yè)名稱
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
2012 年 5月6日
開題報(bào)告表
課題名稱
液壓式組合建筑機(jī)械機(jī)械部分設(shè)計(jì)
課題來源
橫向聯(lián)合
課題類型
指導(dǎo)教師
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
開題報(bào)告內(nèi)容：調(diào)研資料的準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)的目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時(shí)間安排；完成設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素等。
調(diào)研資料的準(zhǔn)備：查閱《鋼筋加工商品化勢(shì)在必行》《簡明建筑機(jī)械使用手冊(cè)》《建筑施工機(jī)械管理使用與維修》《新型建筑機(jī)械及其應(yīng)用》《建筑機(jī)械基礎(chǔ)》《施工機(jī)械》《土木工程施工》《螺紋加工技術(shù)的新進(jìn)展 世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng)》《鋼筋連接技術(shù)手冊(cè)》等中文文獻(xiàn)，同時(shí)也查閱有《Existing Tunnel Protection against Open Cut Excavatioa and its Field Mvnitorieg Results》《Intra-articular inclusions of the cervical synovial joints.》等英文文獻(xiàn)。
設(shè)計(jì)的目的、要求：<1>多功能機(jī)各動(dòng)作統(tǒng)一由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力
<2>多功能機(jī)切斷鋼筋的最大直徑為30mm
<3>多功能機(jī)使用于建筑單位，有可能野外作業(yè)，要求移動(dòng)、安裝簡便，安全可靠
設(shè)計(jì)的時(shí)間安排：前四周安排：
1、第一二周，寫文獻(xiàn)綜述 2 、第三四周參觀 3、查外文資料并翻譯 4、熟悉制圖軟件
第五周至第六周：計(jì)算、制定方案并進(jìn)行對(duì)比論證
第七到十周：繪圖 寫說明書
第十一周：審圖
第十二周：答辯
設(shè)計(jì)的思路：本設(shè)計(jì)采用三種加工機(jī)械的最優(yōu)化組合，使其在以液壓系統(tǒng)為動(dòng)力的情況下按要求對(duì)鋼筋鋼管進(jìn)行加工，并設(shè)有安全設(shè)施，使其在達(dá)到最好性價(jià)比的同時(shí)又符合人機(jī)工程的要求。在具體設(shè)計(jì)中通過對(duì)鋼筋的型號(hào)和切割方式的了解，確定所需要的最大剪切力，再計(jì)算出主要受力部件所受的最大壓強(qiáng)和零件的尺寸，選擇合適的液壓系統(tǒng)等，并校核零件是否滿足要求。除此之外，為實(shí)現(xiàn)多功能機(jī)的移動(dòng)方便，因此在整機(jī)的底板上配備有可供移動(dòng)的滾輪。
預(yù)期成果：按該設(shè)計(jì)的基本要求完成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)方式為制出機(jī)械部分的裝配圖、主要零部件圖、部分零件圖，以及設(shè)計(jì)說明書。
具備的條件因素：通用計(jì)算機(jī)；繪圖設(shè)施；設(shè)計(jì)室；AUTOCAD、SOLIDWORKS等繪圖軟件。有關(guān)參考書、工具書、資料等。
指導(dǎo)教師簽名： 日期：
課題類型：（1）A—工程設(shè)計(jì)；B—技術(shù)開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；
（2）X——真實(shí)課題；Y——模擬課題；Z—虛擬課題
要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。
(文獻(xiàn)綜述） 第 7 頁
液壓式組合建筑機(jī)械機(jī)械部分設(shè)計(jì)（綜述）
一．課題背景：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,產(chǎn)品的多樣化及對(duì)市場(chǎng)的快速反應(yīng)成為企業(yè)能否在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭中處于有利位置的必備能力，這就對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備提出了更高地要求"如何提高生產(chǎn)設(shè)備的柔性和效率,滿足產(chǎn)品的多樣化的需要,是每個(gè)企業(yè)都面臨著的一個(gè)重要問題"，尤其是近些年來住宅產(chǎn)業(yè)、能源交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷發(fā)展，鋼筋砼結(jié)構(gòu)的跨度和規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)建筑物、構(gòu)筑物使用年限的提高，對(duì)抗震、節(jié)能、節(jié)材要求的提高，施工難度不斷增加，傳統(tǒng)施工方法及現(xiàn)場(chǎng)手工操作已不適應(yīng)工程的要求，只有發(fā)展鋼筋加工商品化才能滿足建筑結(jié)構(gòu)和工程新技術(shù)發(fā)展的需要，就是在這樣的背景下,我們即將設(shè)計(jì)一種適用于鋼筋鋼管多種加工的產(chǎn)品。[1]
在當(dāng)今的建筑施工現(xiàn)場(chǎng)，工人一般使用的是機(jī)械式的鋼筋加工設(shè)備，這樣的設(shè)備不但占用的場(chǎng)地大，而且費(fèi)力費(fèi)時(shí)，同時(shí)沒有安全保護(hù)措施，極易造成工人的受傷；有些雖然占地少，但是工序繁雜，不能同時(shí)加工出所須的鋼筋用件，并且噪聲大，不宜控制，鑒于以上的情況，有必要設(shè)計(jì)一種有液壓系統(tǒng)統(tǒng)一提供動(dòng)力的多功能鋼筋鋼管加工機(jī)械，可以適用于中小型建筑隊(duì)，該加工機(jī)動(dòng)作方便靈活，便于掌握，移動(dòng)，安裝簡便可靠。
二 概況：
作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的骨架，鋼筋在構(gòu)筑物和構(gòu)件中起著極其重要的作用。因此鋼筋機(jī)械是建筑施工現(xiàn)場(chǎng)和混凝土預(yù)制構(gòu)件廠不可缺少的機(jī)械設(shè)備。
（一） 鋼筋機(jī)械種類 當(dāng)前工程上使用的鋼筋種類很多，大致可分為熱軋鋼筋和冷加工鋼筋兩大類。鋼筋加工機(jī)械種類繁多，按其加工工藝可分為強(qiáng)化、成形、焊接、預(yù)應(yīng)力等四類：
1鋼筋強(qiáng)化機(jī)械 土要有冷拉機(jī)、冷拔機(jī)、扎扭機(jī)等。其加上原理是通過對(duì)鋼筋施以超過其屈服點(diǎn)的力，使鋼筋產(chǎn)生相同形式的變形，從而提高鋼筋的強(qiáng)度相硬度，減少理性變形。
2鋼筋成形機(jī)械 主要有調(diào)直機(jī)、切斷機(jī)、彎曲機(jī)等，它們的作用是把原料鋼筋，按照各種混凝土結(jié)構(gòu)物所需鋼筋骨架的要求進(jìn)行加工成形。
3 鋼筋焊接機(jī)械 主要有對(duì)焊機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、網(wǎng)片成形機(jī)、電渣壓力焊機(jī)等．用于鋼筋成形中的焊接。
4 鋼筋預(yù)應(yīng)力機(jī)械 主要有電動(dòng)油泵和千斤頂?shù)冉M成的拉伸機(jī)和鍛頭機(jī)，用于鋼筋預(yù)應(yīng)力張拉作。[2]
近年來，在建筑、市政、橋梁中廣泛地采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工中使用的鋼筋機(jī)械為預(yù)應(yīng)力鋼筋機(jī)械。我國生產(chǎn)的鋼筋，直徑在14mm以下的大部分以盤圓方式出廠，直徑在14mm以上的大都以8—9m長線材出廠，以便運(yùn)輸、保管和使用。[3]
（二）、鋼筋機(jī)械的發(fā)展概況
鋼筋機(jī)械都屬于電動(dòng)簡易設(shè)備．建國初期，國內(nèi)并無生產(chǎn)。20世紀(jì)50年代后期．由一些施工企業(yè)的加工廠自行制作了一些簡易機(jī)具配合手工操作進(jìn)行鋼筋加工。以后又按照前蘇聯(lián)進(jìn)口樣機(jī)仿制，由于自制自用，不可能批量生產(chǎn)，因而品種單一，結(jié)構(gòu)落后。直到1962年后才開始轉(zhuǎn)入一些地方企業(yè)生產(chǎn)，但還都是兼顧生產(chǎn)，未能列為主導(dǎo)產(chǎn)品，因而發(fā)展不快。進(jìn)入70年代中后朗，才逐步組建成一批鋼筋機(jī)械的生產(chǎn)廠，開發(fā)出一些新機(jī)型并進(jìn)入批量生產(chǎn)。
改革開放以來，隨著基本建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大．鋼筋混凝土的用量急劇上升，促使鋼筋機(jī)械在引進(jìn)國外技術(shù)或樣機(jī)的基礎(chǔ)上，加快了研制步伐。一些采用新技術(shù)和多功能的新機(jī)型相繼研制成功，進(jìn)入批量生產(chǎn)。尤其在鋼筋成形、焊接和預(yù)應(yīng)力機(jī)械中，應(yīng)用了液壓技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等，使鋼筋機(jī)械朝著半自動(dòng)化和全自動(dòng)化發(fā)展。例如：液壓鋼筋套管擠壓機(jī)和鋼筋錐螺紋連接等都相繼應(yīng)用于大型建筑施工中，取得了提高鋼筋強(qiáng)度、連接速度快、質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)省鋼材和改善勞動(dòng)條件等諸多方面的經(jīng)濟(jì)效益。國內(nèi)切斷機(jī)外觀質(zhì)量、整機(jī)性能不盡人意;國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術(shù)設(shè)備上舍得投入，自動(dòng)化生產(chǎn)水平較高，形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對(duì)外觀質(zhì)量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學(xué)合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角整機(jī)光潔美觀。而國內(nèi)一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長，但沒有一家形成規(guī)模，加之設(shè)備老化，加工過程拼體力、憑經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)工藝兒十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差。
由于以上原因，國內(nèi)建筑機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，企業(yè)技術(shù)力量薄弱，缺乏技術(shù)創(chuàng)新能力，產(chǎn)品單一，效益普遍不好，與國外相比差距非常明顯。像德國PEDDING HAUS公司，職工300人左右，年產(chǎn)值達(dá)上億馬克。我國只有對(duì)企業(yè)進(jìn)行徹底的改制，引進(jìn)競(jìng)爭機(jī)制，重視對(duì)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)，依靠科技進(jìn)步、科技創(chuàng)新，才能增強(qiáng)自身的實(shí)力，企業(yè)才有希望。[4]
三 內(nèi)容：
在此，主要說明液壓式組合建筑機(jī)械，即鋼筋切斷機(jī)，鋼筋折彎機(jī)，鋼筋套絲機(jī)等各自獨(dú)立的加工原理，組成，提供動(dòng)力的方式等。
（一）鋼筋切斷機(jī)
1 鋼筋切斷機(jī)的分類：
(1)按結(jié)構(gòu)型式可分為手持式、立式、臥式、顎剪式等四種，其中以臥式為基本型，使用最普遍。
(2)技工作原理可分為凸輪式和曲柄式兩種。
(3)按傳動(dòng)方式可分為手壓鋼筋切斷式，機(jī)械式和液壓式三種。[6]
2手壓鋼筋切斷機(jī)
按結(jié)構(gòu)分有杠桿式，齒輪式等，結(jié)構(gòu)簡單，費(fèi)力費(fèi)時(shí)，一般應(yīng)用于細(xì)鋼筋等加工，且間斷少量切斷加工。
3機(jī)械式筋切斷機(jī)
機(jī)械式鋼筋切斷機(jī)是鋼筋切斷的專用設(shè)備，也是鋼筋加工的基本設(shè)備。目前普遍使用的有GJ5—40型曲柄連桿式鋼筋切斷機(jī)、QJ40—1凸輪式鋼筋切斷機(jī)及GQ40L型立式偏心軸鋼筋切斷機(jī)等種類．用于切斷?6一40 mm的鋼筋。[7]
4液壓式鋼筋切斷機(jī)
(1)．手動(dòng)式液壓鋼筋切斷機(jī)
SYJ—16型手動(dòng)液壓切斷機(jī)主要用于切斷直徑16mm以下的鋼筋及直徑25mm以下的綱絞線。該機(jī)體積小、重量輕、操作簡單、便于現(xiàn)場(chǎng)攜帶工作。結(jié)構(gòu)見圖4-11。
(2)．GQ—20型電動(dòng)液壓子持式鋼筋切斷機(jī)
GQ—20型電動(dòng)液壓手持式鋼筋切斷機(jī)外形如圖4-12所示。主要由電動(dòng)機(jī)5、油箱4、工作頭2和機(jī)體3等組成。采用一個(gè)可超載2．6倍，轉(zhuǎn)速22000 r／min單向串激電動(dòng)機(jī)5帶動(dòng)一只直徑8mm的活塞缸，產(chǎn)生150kN的壓力，推進(jìn)動(dòng)刀片l與工作頭2配合工作，可以剪斷25mm以下的單根鋼筋。鋼筋切斷后，限位回流閥自功打開，壓力油自動(dòng)返回，同時(shí)在復(fù)位彈簧的協(xié)助下動(dòng)刀片復(fù)位。[8]
電動(dòng)液壓手持式鋼筋切斷機(jī)自重輕，一般不超過15kg，可以跨在操作人員的肩上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工或高空作業(yè)，尤其適用于建筑施工工地現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物上多余鋼筋頭的切斷工作。[9]
(二)鋼筋折彎機(jī)
為了保證鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的相互連接，提高預(yù)制構(gòu)件的強(qiáng)度。必須對(duì)鋼筋進(jìn)行配置，彎曲成設(shè)計(jì)圖紙所要求的尺寸和形狀．這是鋼筋加工中一道重要的加工工序。因此．在鋼筋加工機(jī)械中，鋼筋彎曲機(jī)械同樣是重要的鋼筋加工設(shè)備之一。手工彎曲鋼筋的方法，在一些現(xiàn)場(chǎng)工地中還經(jīng)常被采用，這種方法具有投資小、設(shè)備簡單等特點(diǎn)，但是勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低等，一般僅在彎曲工序少或缺少動(dòng)力設(shè)備的中小型建筑企業(yè)中采用。[10]
采用機(jī)械彎曲鋼筋，既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，且工效高、質(zhì)量易于保證。因此，鋼筋彎曲機(jī)成為鋼筋加工的主要機(jī)械設(shè)備。目前，在彎制40mm以下的鋼筋時(shí)，常用的有蝸輪蝸桿式鋼筋彎曲機(jī)械。
目前，為了更適應(yīng)于建筑行業(yè)的發(fā)展方向，成功設(shè)計(jì)了一種液壓鋼筋彎曲切斷機(jī)，它是由液壓傳動(dòng)和操縱的兩用機(jī)床，適用于加工直徑為6—32mm的鋼筋。這種彎曲機(jī)還可以進(jìn)行切斷工作，是一種兩用機(jī)械，自動(dòng)化程度高，操作方便，但不能同時(shí)進(jìn)行切斷和彎曲兩項(xiàng)工作。該機(jī)械有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)兩組柱塞式液壓泵，一組推動(dòng)切斷用活塞；另一組驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)液壓缸，帶動(dòng)工作盤旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，為了移動(dòng)方便，機(jī)械底盤上裝有行走輪。但是這樣的兩用機(jī)械有一個(gè)缺點(diǎn)就是不能同時(shí)進(jìn)行加工。[11] （三）鋼筋套絲機(jī)
鋼筋套絲機(jī)即鋼筋螺紋連接設(shè)備的一種， 鋼筋螺紋連接設(shè)備和工具主要有鋼筋套絲機(jī)、量規(guī)、力矩扳手和砂輪鋸等。圖8—27是鋼筋套絲機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。鋼筋套絲機(jī)由夾緊機(jī)構(gòu)2、切削頭4、退刀機(jī)構(gòu)3、減速器5、冷卻泵1和機(jī)體7等組成。 鐓粗直螺紋連接所用設(shè)備和工具主要由鋼筋鐓粗機(jī)、鐓粗直螺紋套絲機(jī)、量規(guī)、管鉗和力矩扳手等組成。[12]
滾壓直螺紋連接所用設(shè)備和工具主要由滾壓直螺紋機(jī)、量具、管鉗和力矩扳手等組成。圖8—28是剝肋鋼筋滾壓直螺紋成型機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，主要由臺(tái)鉗1、剝肋機(jī)構(gòu)4、滾絲頭5、減速機(jī)7和機(jī)座12等組成。工作原理是：鋼筋?yuàn)A持在臺(tái)鉗上，扳動(dòng)進(jìn)給手柄8，減速機(jī)向前移動(dòng)，剝肋機(jī)構(gòu)對(duì)鋼筋進(jìn)行剝肋，到調(diào)定長度后，通過漲刀觸頭2使剝肋機(jī)構(gòu)停止剝肋，減速機(jī)繼續(xù)向前進(jìn)給，漲刀觸頭縮回，滾絲頭開始滾壓螺紋，滾到設(shè)定長度后，行程擋塊與限位開關(guān)接觸斷電，設(shè)備自動(dòng)停機(jī)并延時(shí)反轉(zhuǎn)，將鋼筋退出滾絲頭，扳動(dòng)進(jìn)給手柄后退，通過收刀觸頭2收刀復(fù)位，減速機(jī)退到極限位置后停機(jī)，松開臺(tái)鉗、取出鋼筋，完成螺紋加工。
以上設(shè)備使用時(shí)注意要點(diǎn)較多，操作時(shí)不太安全，并且維護(hù)麻煩，不宜使用于建筑工地現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)移動(dòng)不便。[13]
四 自己設(shè)計(jì)的思路：
但是目前的現(xiàn)狀就是如此，使用液壓提供動(dòng)力的設(shè)備很少，而一臺(tái)機(jī)器具有三種以上的加工功能的更少。現(xiàn)在我個(gè)人認(rèn)為只有從現(xiàn)有機(jī)械的結(jié)構(gòu)組成，工作原理及性能特點(diǎn)出發(fā)，在理解該機(jī)械工作原理和工作環(huán)境的情況下，進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合，就是使他們的共同優(yōu)點(diǎn)集中于一臺(tái)機(jī)械，當(dāng)然這樣缺點(diǎn)也就會(huì)隨之而生，因此，在設(shè)計(jì)的同時(shí)，應(yīng)該使該機(jī)應(yīng)用在假想的工作環(huán)境之中，避免該設(shè)計(jì)的理想化設(shè)計(jì)。
為完成該設(shè)計(jì)，具體步驟如下：
1認(rèn)真查閱有關(guān)資料，并進(jìn)行仔細(xì)研讀，寫出綜述。
2認(rèn)真熟悉液壓方面的有關(guān)知識(shí)，為該機(jī)械的動(dòng)力輸出奠定基礎(chǔ)。
3設(shè)計(jì)初期，做好設(shè)計(jì)方面的數(shù)據(jù)計(jì)算，并綜合考慮各因素的影響。
4根據(jù)加工條件的要求，選好機(jī)械基礎(chǔ)材料，具有較好的性價(jià)比，符合人機(jī)工程的一般要求。
5根據(jù)加工要求，選好刀具材料。
五 總結(jié)
展望前景，隨著建筑施工機(jī)械化程度的提高，液壓技術(shù)和電子技術(shù)在鋼筋機(jī)械中加快推廣應(yīng)用，微機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的逐漸普及，將使鋼筋機(jī)械自動(dòng)化和半自動(dòng)化的新面貌早日實(shí)現(xiàn)，他們的實(shí)現(xiàn)將為國家的現(xiàn)代化建設(shè)作出更大的貢獻(xiàn)，深信建筑加工機(jī)械的明天會(huì)更好！
參考文獻(xiàn)
[1] 劉偉.鋼筋加工商品化勢(shì)在必行.中國建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院，河北廊坊
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7
設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述
院（系）名稱
專業(yè)名稱
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
2012年 3 月 5 日
II
說明書
目 錄
中文摘要………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………………………Ⅱ
方案論證………………………………………………………………………………IV
1 鋼筋切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………1
1.1 切斷力的計(jì)算………………………………………………………………… 1
1.2 刀具的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………3
1.3 刀具的固定和連接 …………………………………………………………5
1.4 作用在切斷機(jī)構(gòu)上力的計(jì)算與螺栓的校核……………………………5
2 彎曲部分設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………7
2.1 工作盤轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………… 8
2.2 作用在工作盤上的扭矩M…………………………………………………… 8
2.3 危險(xiǎn)部位軸的直徑…………………………………………………………9
2.4 傳動(dòng)軸處的鍵的設(shè)計(jì)與校核 ……………………………………………9
2.5 工作盤及附件的選擇和使用…………………………………………… 10
2.5.1 工作盤的設(shè)計(jì)原理…………………………………………………10
2.5.2 心軸的使用…………………………………………………… 10
2.5.3 成型軸的使用………………………………………………… 10
2.5.4 擋板軸的使用…………………… …………………………… 11
2.5.5 送料輥的使用……………………………………………………11
2.5.6 鋼筋擋架的使用…………………………………………………11
2.5.7 鋼筋的彎曲成型……………………………………………………12
2.5.8 心軸與成型軸R的確定…………………………………………… 12
2.5.9 工作轉(zhuǎn)盤上的心軸的校核…………………………………………13
3 套絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………14
3.1 套絲時(shí)切削力計(jì)算……………………………………………………………14
3.1.1 按車削計(jì)算…………………………………………………………14
3.1.2 按套絲時(shí)的公式計(jì)算………………………………………………14
3.2 套絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………15
3.2.1 板牙及其板牙架……………………………………………………15
3.2．2 齒輪軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 17
3.2. 3 齒輪軸的抗扭校核 …………………………………………… 17
3.2.4 齒輪軸內(nèi)花鍵的校核 ………………………………………… 17
3.2.5 齒輪的設(shè)計(jì)校核 ……………………………………………… 18
3.2.6 套絲機(jī)構(gòu)中螺栓組的設(shè)計(jì)校核 ………………………………… 23
3.2.7 夾具的設(shè)計(jì)…………………………………………………………24
3.2.8 夾具的夾緊力計(jì)算…………………………………………………25
4 液壓馬達(dá)的選擇及其使用…………………………………………………………26
4．1 液壓馬達(dá)使用注意項(xiàng)…………………………………………………26
4．2 液壓馬達(dá)的選用……………………………………………………… 26
5 液壓馬達(dá)支撐座的設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 27
6 箱體的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 28
總結(jié)…………………………………………………………………………………29
致謝…………………………………………………………………………………31
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 32
III
說明書
緒論
本設(shè)計(jì)是進(jìn)行液壓式組合建筑機(jī)械的機(jī)械部分設(shè)計(jì)，在此以前自己沒有接觸過建筑機(jī)械這方面的機(jī)器，剛開始時(shí)有點(diǎn)毫無頭緒。通過自己收集資料聽取老師同學(xué)的分析，最后進(jìn)行吸收消化，提出了多種方案，通過對(duì)比，分析，找出適合要求的一種設(shè)計(jì)方案。
作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的骨架，鋼筋在構(gòu)筑物和構(gòu)件中起著極其重要的作用。因此鋼筋機(jī)械是建筑施工現(xiàn)場(chǎng)和混凝土預(yù)制構(gòu)件廠不可缺少的機(jī)械設(shè)備。當(dāng)前工程上使用的鋼筋種類很多，鋼筋加工機(jī)械的種類也繁多，按其加工工藝可分為強(qiáng)化、成形、焊接、預(yù)應(yīng)力等四類：
（1）．鋼筋強(qiáng)化機(jī)械 土要有冷拉機(jī)、冷拔機(jī)、扎扭機(jī)等。其加上原理是通過對(duì)鋼筋施以超過其屈服點(diǎn)的力，使鋼筋產(chǎn)生相同形式的變形，從而提高鋼筋的強(qiáng)度相硬度，減少理性變形。
（2）．鋼筋成形機(jī)械 主要有調(diào)直機(jī)、切斷機(jī)、彎曲機(jī)等，它們的作用是把原料鋼筋，按照各種混凝土結(jié)構(gòu)物所需鋼筋骨架的要求進(jìn)行加工成形。
（3）．鋼筋焊接機(jī)械 主要有對(duì)焊機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、網(wǎng)片成形機(jī)、電渣壓力焊機(jī)等．用于鋼筋成形中的焊接。
（4）．鋼筋預(yù)應(yīng)力機(jī)械 主要有電動(dòng)油泵和千斤頂?shù)冉M成的拉伸機(jī)和鍛頭機(jī)，用于鋼筋預(yù)應(yīng)力張拉作。
本設(shè)計(jì)中只考慮鋼筋的成形。在切割加工中,其切割方法有熱切割和冷切割。一般的建筑中運(yùn)用的機(jī)械為冷切割。冷切割是在常溫下利用機(jī)械方法使材料分離。如：剪切、鋸切、銑切、沖壓和近年來發(fā)展的水射流切割等。
（1）剪切主要用于板料的切割。
（2）鋸切 鋸切所采用的主要刀具是鋸條和鋸片。鋸條一般用碳素工具鋼或合金鋼制成并經(jīng)熱處理淬硬，切割時(shí)應(yīng)根據(jù)被加工材料的硬度，選擇鋸條，鋸割軟材料或厚材料時(shí)，因鋸屑較多，要求較大的容屑空間，應(yīng)選用粗齒鋸條；鋸割硬材料或薄材料時(shí)，因材料較硬，鋸齒不易切入，鋸屑量少，不需要大的容屑空間，另外，薄材料在鋸割中，鋸齒容易被工件鉤住而崩裂，需要同時(shí)工作的齒數(shù)較多，使鋸齒承受的力量減少，并選用細(xì)齒鋸條，一般中等硬度和厚度的材料選用中齒鋸條。
鋸薄管時(shí)應(yīng)將管子夾在兩塊木質(zhì)的V型槽墊之間，以防夾扁管子，鋸屑時(shí)，不能從一個(gè)方向鋸到底。其原因是鋸齒鋸串管子內(nèi)壁后，鋸齒即在薄壁上切削，受力集中，很容易被管壁鉤住而折斷，應(yīng)多次變換方向進(jìn)行切削，每個(gè)方向只能鋸到管子的內(nèi)壁處，另外，在變換方向時(shí)，應(yīng)使已鋸部分向鋸條推進(jìn)方向移動(dòng)，不能反轉(zhuǎn)。
（3） 銑削，砂輪切斷
通過銑刀的轉(zhuǎn)動(dòng)來切斷金屬，盤踞也是銑削的一種，多用于切割小型工件或銑槽用。
（4） 沖壓
沖壓是使用磨具分離材料的一種基本工具，它可以直接制成零件或?yàn)槠渌麤_擊工序，如彎曲，拉伸，成型等準(zhǔn)備毛坯，也可以在已經(jīng)成型的沖壓件上進(jìn)行切口修邊等。沖壓設(shè)備選用機(jī)械壓力機(jī)，中小型沖壓件選用開式曲柄壓力機(jī)，大中型沖壓件選用閉式曲柄壓力機(jī)。進(jìn)行大批量生產(chǎn)一般采用高速自動(dòng)壓力機(jī)。沖壓質(zhì)量與凸凹模的相對(duì)間隙有關(guān)。間隙越小，沖材質(zhì)量越高。
通過以上分析可知，沖壓既節(jié)省材料，其效率又高，但是考慮到在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)不適合應(yīng)用大的沖壓設(shè)備，因此本次設(shè)計(jì)中鋼筋鋼管切割用剪切法。
為了保證鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的相互連接，提高預(yù)制構(gòu)件的強(qiáng)度。必須對(duì)鋼筋進(jìn)行配置，彎曲成設(shè)計(jì)圖紙所要求的尺寸和形狀．這是鋼筋加工中一道重要的加工工序。因此．在鋼筋加工機(jī)械中，鋼筋彎曲機(jī)械同樣是重要的鋼筋加工設(shè)備之一。手工彎曲鋼筋的方法，在一些現(xiàn)場(chǎng)工地中還經(jīng)常被采用，這種方法具有投資小、設(shè)備簡單等特點(diǎn)，但是勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低等，一般僅在彎曲工序少或缺少動(dòng)力設(shè)備的中小型建筑企業(yè)中采用。該設(shè)備應(yīng)用到的是材料的彎曲變形，就是將胚料彎曲成所需形狀的加工方法稱彎曲變形。它分熱彎和冷彎兩種：熱彎是將材料預(yù)熱后進(jìn)行的。冷彎是在常溫將材料彎曲成型的。在建筑行業(yè)中，由于工件長，需用量大，一般用冷彎，對(duì)于管件，直徑達(dá)于12毫米的管子一般采用熱彎，直徑小于12的管子采用冷彎。為防止彎曲部位發(fā)生凹癟變形彎曲前必須向管內(nèi)灌滿干黃沙，松香，鋸末等。并用軸向帶小孔的木塞堵住管口。冷彎有壓彎，拉彎，胎膜彎，扭彎等。壓彎一般用來彎一定角度的尖角，其邊是直的，彎曲時(shí)需一定形狀的模具，這相應(yīng)增加了其成本，拉彎原理與壓彎原理基本相同，彎曲時(shí)通過用一定形狀的模具頂住工件，然后用力拉工件兩端，使工件彎曲成一定角度，這種彎曲方法加工效率高，適用于彎曲長度不大的工件，其彎曲角度也受到限制，常用于彎曲角度要求不高的場(chǎng)合。胎膜彎既可以彎直角，也可以彎圓角，但其加工效率底，彎曲精度不高。扭彎即可以彎圓角，也可以彎直角，但其頂角有一定的弧度，這種加工方法效率中等，但加工機(jī)構(gòu)簡單，加工方便。
通過以上分析可知，扭彎適合一般建筑工地設(shè)備簡單，加工方便的要求，故本次設(shè)計(jì)彎曲方法用扭彎。
至于鋼筋套絲機(jī)即鋼筋螺紋連接設(shè)備的一種， 鋼筋螺紋連接設(shè)備和工具主要有鋼筋套絲機(jī)、量規(guī)、力矩扳手和砂輪鋸等。目前常見的是用板牙加工的方法，搓絲在建筑施工中不符合其要求，因此本次設(shè)計(jì)采用板牙套絲的方法，同時(shí)還有輔助的夾具設(shè)備。
最后在箱體這方面的設(shè)計(jì)主要依據(jù)是：符合強(qiáng)度要求的同時(shí)，又能方便安裝。
IV-III
III
（英文摘要）
Hydraulic combination of construction machinery part of the design
ABSTRACT
The hydraulic type of machine using reinforcing bar flection cuts off a set of silk to have the economy energy, processing the efficiency high, be easy to be controlled, processing the good function etc. characteristics, it fits the need of the modern and social development, having the good development prospect at the profession of construction. This text will introduce to you the design process and the structure of this machine more detailedly.
The first, Make a various project according to the request of the design mission book, pass analytical good and bad of the argument everyone's case, select to among them compare good of project, carry on the design. This design part divides in to six courses :The first, the design of cutting, this design containment to cut off the dint calculation, to arrange the hydra cylinder, the design of the knife ,the first estimates the stalk path of a knife pole part and with the conjunction of the piston. The second: the design of bending machine, curve the design to include to compute the work dish to turn soon, in the work`s hour twists force and the size of the powers, the design principal axis, the first step makes sure its the minimum stalk the path size, then design a work dish according to the request, and the structure size of the enclosure. The third: A threading machine design, this design includes to slice to pare the dint and slice the calculation of pare the power, the design of the tongs. The fourth: The choice of the hydromotor and it is applied. The fifth: the design of the hydromotor that the hydromotor props up. The sixth: The design of the machine`s body.
After each parts of structure design completed, it`s quantity exactly how, its strength just the degree can attain the request, can satisfy to produce the demand, these pits that want to depend on calculating, the gear`s checking, the check of the driver shaft, the check of the key. All these passing to the pits of these parts as to it's strength and just the degree carries on checking to calculate, the strength that allowed , using these results, comparised with each others, thus making sure whether each dangerous part satisfies the request or not.
KEYWORDS bending machine , the forming round , cutting machine, threading machine , fixture, hydromotor, hydra cylinder, accuracy.
II-2
第34頁
說明書
1鋼筋切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1.1 切斷力的計(jì)算
根據(jù)《鋼筋及預(yù)應(yīng)力機(jī)械應(yīng)用技術(shù)》P52中提供的計(jì)算公式，
鋼筋切斷力
(N) （1.1.1）
式中 d----鋼筋直徑 mm
----材料抗剪切極限強(qiáng)度 N/
在《建筑施工技術(shù)》一書中可查：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中所用的鋼筋按其軋制外形分光面和螺紋鋼筋，按生產(chǎn)工藝分熱軋，冷拔，冷拉，熱處理，碳素鋼絲，刻紋鋼絲和鋼絞線等，按強(qiáng)度分五個(gè)等級(jí)，I—IV為熱軋鋼筋，V級(jí)111111111為熱處理鋼筋，按直徑分：直徑3—5稱鋼絲，6—12稱細(xì)鋼筋，大于12mm稱粗鋼筋。
在建筑中混凝土用鋼筋查《最新實(shí)用金屬材料手冊(cè)》可知其光面鋼筋：用作銷釘，圈簧，構(gòu)件接頭和支撐桿，其材料為ASTM A615，螺紋鋼筋與混凝土共用提供抗拉強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度，ASTM A706。鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋（螺紋鋼筋）的直徑，截面積，公稱重量如表1-1。
表1-1 熱軋帶肋鋼筋的尺寸及公稱重量：（GB1499—91）
鋼筋公稱直徑
（mm）
橫截面面積（）
公稱重量kg/m
8
50．27
0．395
10
78．54
0．617
12
113．1
0．888
14
153．9
1．21
16
201．1
1．58
18
254．5
2．00
20
314．2
2．47
22
380．1
2．98
25
490．9
3．85
28
615．8
4．83
30
706.5
5.55
32
804．2
6．31
36
1018
7．99
40
1257
9．87
50
1964
15．42
工程上最常用的光圓鋼筋為HPB235級(jí)鋼筋，最常用的帶肋鋼筋為HRB500牌號(hào)的鋼筋I(lǐng)II級(jí)鋼筋。查資料知鋼筋的力學(xué)性能如下表：
表1-2 熱軋鋼筋的機(jī)械性能（GB1499—84）：
級(jí)別
鋼號(hào)
直徑
屈服點(diǎn)
抗拉強(qiáng)度
伸長率
外形
牌號(hào)
I
光圓鋼筋
A3
8~25
235
370
25
AY3
28~50
II
變形鋼筋
20MnLi
8~25
335
510
16
20MnNb
28~50
315
490
16
III
25MnSi
8~40
375
570
14
IV
40Si2MnVi
10~25
540
835
10
40Si2MnVi
28~32
表1-3 熱軋帶肋力學(xué)性能：
牌號(hào)
HRB335
335
490
16
HRB400
400
570
14
HRB500
500
630
12
HPB235（光圓）
235
370
25
試驗(yàn)表明，一般情況下材料的許用切應(yīng)力與許用拉應(yīng)力之間關(guān)系為剪切應(yīng)力
塑性材料 =（0. 6~0.8）
脆性材料 =（0. 8~1.0）
為鋼材拉應(yīng)力
對(duì)于鋼材銷釘許用承壓應(yīng)力=（1.7~2）
查金屬材料的力學(xué)性能，本設(shè)計(jì)中采用建筑中鋼筋材料為HRB500的鋼筋，直徑為30mm，它的不小于630Mpa，暫取為630Mpa，其未退火狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度為310~380Mpa，本次設(shè)計(jì)取 =0.6*630=378 Mpa，根據(jù)鋼筋公稱尺碼，參照本設(shè)計(jì)的要求知鋼筋切斷機(jī)選取切斷鋼筋最大直徑為30mm，有以上表可得其公稱面積為706.5mm2。
鋼筋切斷力Q為
Q=A=706.5×0.6×630=267.057KN
1.2 刀具的設(shè)計(jì)
在施工工地常用的鋼筋切斷方法是：先用鋼筋切斷機(jī)按要求長度（放出二次加工量）將鋼筋切斷，然后在砂輪上進(jìn)行二次加工。這種鋼筋切斷方法作為滾壓直螺紋的前一道工序有以下不足：
（1） 二次加工延長了施工時(shí)間；
（2） 多了一道工序，浪費(fèi)了鋼筋材料；
（3） 砂輪高速旋轉(zhuǎn)磨削產(chǎn)生熱量，使鋼筋斷面因淬火而變硬；
（4） 砂輪鋸的噪音構(gòu)成環(huán)境污染，不符合環(huán)保要求。
在鋼筋切斷機(jī)上使用常規(guī)切斷刀片所切的鋼筋截面是首先經(jīng)過塑性變形后撕裂的，其刀片形狀和鋼筋端面形狀如圖示：
刀片形狀圖 切斷鋼筋的截面形狀
由上圖可知，刀片切削部分形狀與剪扳機(jī)所用的刀片切削部分形狀相同，而剪板機(jī)上所剪鋼板的斷面與鋼板平面是不垂直的，鋼筋也是如此。鋼筋剪斷后的形狀線段1~2為鋼筋塑性變形區(qū)，線段2~3為鋼筋斷裂區(qū)。直線形的刀片刃口，不能限制鋼筋在周向和軸向的塑性變形，鋼筋斷面不能與鋼筋的軸線垂直。因此，使用傳統(tǒng)刀片所切斷的鋼筋，在滾壓直螺紋前需要經(jīng)過二次加工。由于以上原因，在刀片刃口上開一個(gè)與鋼筋外徑的相似和所切斷的鋼筋斷面形狀如圖：
由上圖可以看在使用了帶有園弧的刀片剪切鋼筋時(shí)，其斷面沒有發(fā)生塑性變形，斷面近似垂直于鋼筋的軸線，因此滾壓直螺紋前的整形工序就可省略，而且鋼筋外園上的肋也被刀片的圓弧槽壓平，這樣剝肋所用的刀片的壽命也相應(yīng)提高。同時(shí)也可節(jié)約材料，這已經(jīng)在北京國會(huì)大廈工地已經(jīng)得到驗(yàn)證。因此，在該設(shè)計(jì)中，采用該形狀的刀具，不但符合施工要求，節(jié)省材料，同時(shí)又提高工效，還可以提高切斷刀片的使用壽命。具體如圖示：
考慮到切斷時(shí)力較大，因此把液壓缸樹直放置，活動(dòng)刀片在下，讓帶有弧的刀片作為固定刀片固定在到刀架上，把液壓缸固定在機(jī)箱底部的凸臺(tái)上。由于刀架在導(dǎo)軌內(nèi)運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)產(chǎn)生摩擦較大，因此使刀架伸出的軸的中心線正好處于導(dǎo)軌的的中心，同時(shí)把刀桿與液壓缸的活塞桿用螺紋連接，并為活動(dòng)連接，具體見裝配圖紙。
由于帶園弧的固定刀片處于上部，如果沒有一個(gè)支撐，被加工鋼筋不會(huì)處于園弧之內(nèi)，因此設(shè)計(jì)兩個(gè)彈性支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)分布于切斷機(jī)構(gòu)前后兩邊，這樣就可以讓鋼筋放在上面，以使鋼筋切斷處位于園弧底部，這樣可以達(dá)到選用該刀具的目的，同時(shí)也減少切斷時(shí)液壓缸對(duì)整體機(jī)構(gòu)的沖擊力，從而達(dá)到最優(yōu)效果。
刀片的使用關(guān)鍵在于刀片的固定，任何情況下刀片不得松動(dòng)，一旦松動(dòng)，后患無窮，刀片間隙變大或變小，變大時(shí)切斷力加大，鋼筋斷面出現(xiàn)馬蹄形；變小時(shí)容易引起刀片互相碰撞，毀壞刃口；更重要的是受力面容易遭到破壞，且極難修復(fù)，這種現(xiàn)象，施工現(xiàn)場(chǎng)屢見，因此刀片要經(jīng)常緊固，間隙控制在0.5mm左右。刀片應(yīng)保證完整鋒利，形狀正確，一般前角為3度后角為12度，本設(shè)計(jì)中考慮到綜合效果，采取了一定的前后角角度，具體見刀具零件圖。
1.3 刀具的固定和連接
本設(shè)計(jì)是通過把固定刀具固定在切斷機(jī)架上，而活動(dòng)刀具則是通過螺紋與切斷缸連接的，活動(dòng)刀具固定在刀桿上，讓刀桿在導(dǎo)軌的作用下沿其切斷鋼筋，刀桿的螺紋連接的特點(diǎn)是：刀具的導(dǎo)軌部分不會(huì)與切斷機(jī)架上的導(dǎo)軌部分產(chǎn)生過分的摩擦，以至于避免鉸死。這部分螺紋的連接設(shè)計(jì)是讓刀桿上的螺紋部分旋進(jìn)切斷缸的螺紋孔內(nèi)，其內(nèi)部為直徑大于螺紋的光孔，這樣就可以讓兩者有一定的活動(dòng)余地，也就是說刀桿與切斷缸的活塞是處于鉸鏈連接狀態(tài)，但是由于切斷力很大，因此需要考慮使刀桿承受彎曲應(yīng)力，這里使刀桿直徑為45mm，經(jīng)驗(yàn)證符合使用要求。具體尺寸形狀見裝配圖。
1.4 作用在切斷機(jī)構(gòu)上力的計(jì)算與螺栓的校核
根據(jù)計(jì)算出的Q可以設(shè)計(jì)出切斷缸的大小，該設(shè)計(jì)過程在液壓設(shè)計(jì)部分給出，在此只使用其最后結(jié)果。上面已經(jīng)計(jì)算出Q=267.057KN，在該機(jī)構(gòu)中用六個(gè)M20的螺栓固定在工作臺(tái)面上，因此校核該螺栓的安全
性：已知軸向力，
又因?yàn)? 所以F2=F0+0.2F
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5-6查得f=0.16,并取=0.2則0.8,取防滑系數(shù)Ks=1.2則各螺栓所需要的預(yù)緊力F0如下,同時(shí)由于該工作載荷不穩(wěn)定,因此(0.6~1.0)F,故=0.6F+0.8F=1.4F=1.4*44.51=62.31KN
所以,F2=1.6F=71.216KN
選用螺栓材料為45鋼,淬火并回火,性能等級(jí)為9.8級(jí)的螺栓，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表5-8查得材料的屈服極限=720MPa，由表5-10查得安全系數(shù)S=1.3，故螺紋材料的許用應(yīng)力[]=/S=720/1.3=538MPa
,
因此符合要求.
現(xiàn)在校核螺栓的預(yù)緊力,參考書中公5-2知,對(duì)螺栓的要求為,取下限為
要求的預(yù)緊力為小于以上數(shù)值，因此該設(shè)計(jì)符合使用要求。
2 彎曲部分設(shè)計(jì)
一般的鋼筋彎曲機(jī)上的工作盤有9個(gè)孔，中心孔用來插入中心軸，周圍的8個(gè)孔用來插入成型軸和軸套。兩側(cè)的插座板各有6個(gè)孔，用來插入擋鐵軸。為便于移動(dòng)鋼筋，工作臺(tái)面的兩邊還設(shè)有送料輥。當(dāng)作180度彎鉤時(shí)，鋼筋的圓弧彎曲直徑應(yīng)不小于鋼筋直徑的2.5倍，因此中心軸也相應(yīng)的制成16~100mm的不同規(guī)格，以適應(yīng)彎曲不同直徑的鋼筋的需要。常用的彎曲機(jī)上往往在成型弧行及圓形鋼筋方面不能得心應(yīng)手，特別是粗鋼筋和鋼管，因此有些機(jī)械廠已經(jīng)對(duì)此不足進(jìn)行了改造，如右圖示：
顯然這樣的結(jié)構(gòu)有些復(fù)雜，操作起來麻煩，雖然可以很好的滿足使用要求。本次設(shè)計(jì)的過程中參考了一些資料，綜合他們的長處，同時(shí)加入了自己的一些觀點(diǎn)，因此在結(jié)構(gòu)上有了一些改進(jìn)，具體設(shè)計(jì)如下：
（1） 保留原有的鋼筋彎曲設(shè)施，由于該設(shè)計(jì)的動(dòng)力是液壓動(dòng)力，因此考慮到控制結(jié)構(gòu)上，安裝了行程開關(guān)。
（2） 本設(shè)計(jì)中取消了另一個(gè)相同的插座板，設(shè)計(jì)成了用來加工鋼管和粗鋼筋的相似的插座板，用來插入導(dǎo)輪和壓輪。
（3） 同時(shí)在本設(shè)計(jì)中，由于工作圓盤要由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，因此考慮到工作圓盤不能與傳動(dòng)軸做成一體，同時(shí)采用了兩個(gè)角接觸軸承，用來增強(qiáng)傳動(dòng)軸的剛性。
（4） 傳動(dòng)軸與工作圓盤用鍵連接。角接觸軸承處的軸向定位通過軸承套筒來固定，可以用加墊片的方法對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊。
（5） 由于工作臺(tái)面有40mm厚，因此在此處焊接了一塊圓形鋼板進(jìn)行加強(qiáng)此處的強(qiáng)度。
（6） 傳動(dòng)軸與液壓馬達(dá)的連接是通過在傳動(dòng)軸的端部打孔并作鍵槽，這樣就可以和液壓馬達(dá)上伸出的軸以及上面的鍵進(jìn)行配合，就可以傳遞動(dòng)力使工作盤旋轉(zhuǎn)。
2.1 工作盤轉(zhuǎn)速
由于該設(shè)計(jì)的動(dòng)力為液壓，因此只需用調(diào)速閥在使用中進(jìn)行調(diào)速即可，在這里，工作盤的轉(zhuǎn)速暫不考慮。一般情況下，根據(jù)同類機(jī)械產(chǎn)品相比，機(jī)械式彎曲機(jī)主軸轉(zhuǎn)速有3.7r/min, 5/min, 7.2r/min, 8r/min, 10r/min, 14r/min, 16r/min有七種，由于液壓式的機(jī)械可以在工作中用液壓調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)速，這樣就相當(dāng)于機(jī)械式的無級(jí)調(diào)速，但是那樣的設(shè)計(jì)就非常復(fù)雜，這就是液壓式機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)。
2.2 作用在工作盤上的扭矩M
（N.cm） （2.2.1）
參（1）
式中 ----與鋼筋截面有關(guān)的系數(shù)。圓截面鋼筋取=1.5
----與鋼筋材料有關(guān)的系數(shù)。 一般取0.63~0.71
d-----鋼筋直徑 cm
r----彎曲半徑 cm
w---抗彎截面系數(shù) cm 取 w= 0.1
----鋼筋彎曲應(yīng)力 N/
對(duì)抗拉和抗壓強(qiáng)度相等的材料（如碳鋼），只要絕對(duì)值最大的應(yīng)力不超過許用應(yīng)力即可。對(duì)抗拉和抗壓不相等的材料（如鑄鐵）則拉和壓的最大應(yīng)力都不應(yīng)超過各自的許用應(yīng)力。
通過對(duì)材料力學(xué)行為的研究可知，表征塑性材料破壞的行為是屈服，表征脆性材料破壞的行為是斷裂。因此，塑性材料的屈服極限和脆性材料的強(qiáng)度極限分別被定義為兩類材料的極限應(yīng)力。由鋼筋材料為碳素鋼Q235則。
根據(jù)前面鋼筋的性能，I級(jí)鋼筋的彎曲直徑為D=2.5II級(jí)鋼筋最小彎曲半徑D=4。這里用I級(jí)鋼筋的彎曲半徑為r=1.25
則
2.3 危險(xiǎn)部位軸的直徑
按強(qiáng)度條件
按剛度條件
選d=60mm
2.4 傳動(dòng)軸處的鍵的設(shè)計(jì)與校核
鍵和軸的材料取45鋼，由機(jī)設(shè)課本中表6-2查得=100~120MPA，取其平均值為=110MPA，選用半圓頭平鍵（A型）軸的直徑為D=60mm ，從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度為B=18mm,高度為h=11mm，有該結(jié)構(gòu)并參考鍵的長度系列，最后取鍵長為L=20mm。由書中平鍵連接強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算如下：，其中為傳遞的轉(zhuǎn)矩，為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度=0.5h，此處h為鍵的高度，為鍵的工作長度，圓頭平鍵l=L-b，平頭平鍵l=L，單圓頭平鍵l=L-b/2，這里L(fēng)為公稱長度，b為鍵的寬度，d為軸的直徑。由以上數(shù)據(jù)可得l=L-b/2=11mm，，所以不符合要求，因此考慮用花鍵，由表6-3查得=120~200，取其平均值為=160MPA有計(jì)算公式，式中為載荷分配不均系數(shù)，Z為花鍵齒數(shù)，l為齒的工作長度，h為花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵，此處D為外花鍵的大徑，為內(nèi)花鍵的小徑，C為倒角尺寸，為花鍵的平均直徑，矩形花鍵，，為花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力。在此選用矩形花鍵規(guī)格為，所以校核如下： ，所以該花鍵符合要求。
2.5 工作盤及附件的選擇和使用
2.5.1 工作盤的設(shè)計(jì)原理
工作盤直徑取D=400mm,其上一盤有9個(gè)孔，中心孔用來插心軸。周圍的8個(gè)孔用來插成型軸，由于鋼筋放置在工作盤心軸和成型軸之間，彎曲機(jī)啟動(dòng)后，工作盤轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼筋一端被擋鐵軸阻止自由活動(dòng)。而心軸的位置不變。成型軸圍繞著心軸作圓弧運(yùn)動(dòng)，那么成型軸迫使鋼筋圍繞著心軸彎曲。鋼筋成型后，停機(jī)再反轉(zhuǎn)工作盤到原位，取下鋼筋。如此循環(huán)即可完成鋼筋的彎曲工序。如果需要，通過調(diào)整成型軸的位置。即可將被加工的鋼筋彎曲成所需的尺寸形狀。不同直徑的鋼筋其彎曲半徑一般是不同的，為了彎曲各種直徑鋼筋，可在工作盤中間孔換裝不同的心軸，并選擇成型軸在工作盤上的位置和擋鐵軸的位置即可。同時(shí)由于液壓馬達(dá)可以正反轉(zhuǎn)，因此此處的彎曲工作可以有兩個(gè)方向。
往往工作盤的兩側(cè)為相同的插座板，在此，把兩個(gè)相同的插座板設(shè)計(jì)成相似的，目的在于：在另一側(cè)可以用來加工粗鋼筋，因此配套設(shè)計(jì)有壓輪和導(dǎo)輪。
2.5.2 心軸的使用
按規(guī)范規(guī)定，鋼筋半圓彎鉤的彎曲直徑。因此不同直徑的鋼筋的彎曲半徑數(shù)值是不同的。為了保證彎曲半徑，必須選用不同直徑的心軸。與鋼筋的尺碼相對(duì)應(yīng)。本次設(shè)計(jì)的鋼筋彎曲機(jī)附有直徑為16.20.25.35.45.60.75.85.100（mm）9種規(guī)格的心軸。如彎一根直徑6mm鋼筋的彎鉤，彎曲半徑是8mm。那么可選擇16mm的心軸。而彎曲一根直徑25mm趕緊的彎鉤。半徑是31mm。則可選擇60 mm的心軸，即心軸約為2倍的彎曲半徑 。
2.5.3 成型軸的使用
為了在鋼筋彎曲操作時(shí)，使彎曲部分的圓弧符合預(yù)定要求，就必須使鋼筋緊貼在成型軸和心軸間。成型孔和心孔的距離是一個(gè)定植。因此成型軸至心軸的距離隨著鋼筋和心軸直徑的變化而變化，成型軸如果只采用一個(gè)直徑就不能適應(yīng)這樣的操作要求，為此可以在成型軸上加一個(gè)偏心軸套。以調(diào)節(jié)心軸鋼筋和成型軸三者之間的間隙。
例如，采用一個(gè)直徑為105mm，偏心距為22mm的偏心套，成型軸和心軸間的距離就可適應(yīng)44 變化，并且鋼筋取出放下也方便。
2.5.4 擋板軸的使用
彎曲機(jī)工作中阻止鋼筋隨著成型軸旋轉(zhuǎn)的附件就是擋鐵軸其插在擋鐵插塊上。擋鐵軸可用一般心軸代替，其上有一個(gè)偏心軸套，便于鋼筋彎曲時(shí)，鋼筋和擋鐵軸不發(fā)生摩擦。而直接讓偏心軸套環(huán)繞擋鐵軸旋轉(zhuǎn)。
2.5.5 送料輥的使用
在鋼筋的彎曲過程中，為了避免移動(dòng)的鋼筋與工作面過分摩擦，因而設(shè)計(jì)有送料輥，這樣就避免了摩擦。送料輥式有一根細(xì)軸制成，兩邊用滑動(dòng)軸承固定在軸承座上，軸承座上的小孔用于諸如潤滑油。
2.5.6 鋼筋擋架的使用
在彎曲鋼筋時(shí)，如果單獨(dú)采用擋鐵軸 ，心軸和擋鐵軸之間會(huì)發(fā)生向上拱曲現(xiàn)象，為使鋼筋成型正確。一般應(yīng)采用鋼筋擋架其擋板支撐桿是可調(diào)的。當(dāng)彎曲粗鋼筋時(shí)，將擋桿縮短，彎曲細(xì)鋼筋時(shí)，將桿調(diào)長，使擋架的擋板緊貼鋼筋，當(dāng)鋼筋成型后，工作盤反轉(zhuǎn)超過起始位置。擋架的擋板鉤能從擋柱體上滑落，使擋架離開工作盤，避免損壞設(shè)備，如下圖：
圖1.2 擋架
2.5.7 鋼筋的彎曲成型
在建筑施工中常常采用一些新穎的結(jié)構(gòu)形式，鋼筋需要彎成相同的曲線形狀，這可以在鋼筋彎曲機(jī)上增加一些附件進(jìn)行加工。具體操作過程如上圖，在鋼筋彎曲機(jī)的工作盤上裝有四個(gè)頂彎鋼套，在工作盤的中間裝有推動(dòng)鋼筋向前移動(dòng)的十字架，擋架座上的左右兩個(gè)鋼套用于控制鋼筋的彎曲率。當(dāng)彎曲鋼筋時(shí)，工作盤反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，鋼筋從右側(cè)送進(jìn)。經(jīng)過頂彎過程，鋼筋從左側(cè)出來，就為所要求的曲線形狀。
2.5.8 心軸與成型軸R的確定
為保證成型軸的強(qiáng)度，必須使
其中為成型軸受力
為成型軸材料的許用壓力。已知心軸材料45鋼調(diào)質(zhì)，其屈服極限
取安全系數(shù)為2 則
則
又
所以
取L=105mm
工作臺(tái) d=400 mm
2.5.9 工作轉(zhuǎn)盤上的心軸的校核
由材料力學(xué)中公式，取=80MPA
故該系列的擋銷軸符合鋼筋彎曲加工時(shí)的要求。
3 套絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.1 套絲時(shí)切削力計(jì)算
3.1.1 按車削計(jì)算
由公式計(jì)算如下：
k為車螺紋時(shí)切削系數(shù)，=450Mpa 碳鋼 k=150kgf/, t 切削深度mm ,t=1.5=1.299mm 三角形螺紋 ，
s為走刀量 s=p/2=0.75mm，
p為螺距，查表螺紋直徑在20mm以下最大螺距為1.5m
則 p=150x1.229x0.75=146.1375kgf=1.43kn
切削功率：
N=
其中 p為切削力 （kgf）
v切削速度 m/min
查表螺紋直徑在12mm以下者切削速度
則 N=
考慮傳動(dòng)損失 設(shè)
3.1.2 按套絲時(shí)的公式計(jì)算
由《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》可知以下計(jì)算公式及其數(shù)據(jù)：切削速度，轉(zhuǎn)矩及其功率計(jì)算公式為：（為螺紋的直徑）
KMT=1.0 T=90Min CV=2.7 ZV=1.2 YV=1.2 沒M=0.5 CT=0.441 ZT=1.1 YT=1.5
KV=0.9*0.7*1.0=0.63
螺距與走刀次數(shù)的關(guān)系：
螺距
走刀次數(shù)
粗加工
精加工
1.5
3
2
2
3
5
2
4
6
5
7
6
8
比較以上數(shù)據(jù)最后選用第二組數(shù)據(jù)，即
3.2 套絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在套絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，考慮到在套絲過程要求板牙與要套絲的鋼管有相對(duì)的軸向運(yùn)動(dòng)，并且要求該運(yùn)動(dòng)要嚴(yán)格按照一定的速度運(yùn)動(dòng)，才能制造出符合要求的螺紋。由于該機(jī)器的設(shè)計(jì)不需要機(jī)構(gòu)很復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而減少該機(jī)的復(fù)雜程度，但是在設(shè)計(jì)時(shí)就遇到來一些問題，就是如何辦這種運(yùn)動(dòng)簡單化，但又不能影響加工的螺紋。在老師的指導(dǎo)下，終于設(shè)計(jì)出可以實(shí)現(xiàn)本目的的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由兩部分組成，一部分是夾具部分，另一部分是套絲裝置本身，其中包括板牙，板牙架及其傳動(dòng)齒輪部分。傳動(dòng)齒輪做成齒輪軸，并在軸內(nèi)拉出花鍵孔，用以讓板牙架在加工時(shí)可以沿花鍵自由移動(dòng)，從而克服了嚴(yán)緊的軸向運(yùn)動(dòng)。
3.2.1板牙及其板牙架
板牙是用來鉸制和修整外螺紋的刀具，他的基本結(jié)構(gòu)象一個(gè)螺母，只不過在端面上做成數(shù)個(gè)排屑孔，和切削刃。由于結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，被機(jī)器制造業(yè)廣泛應(yīng)用。但因板牙的螺紋廓形是內(nèi)螺紋表面，較難磨削。熱處理后容易產(chǎn)生變形及表面脫碳等缺陷。因此板牙加工出來的螺紋形狀和螺距等有較大誤差，不適合加工較高精度的螺紋，一般用來加工2級(jí)或3級(jí)精度的螺紋，板牙種類按標(biāo)準(zhǔn)可分為普通圓板牙和可調(diào)式圓板牙兩種。在本次設(shè)計(jì)中，主要采用普通圓板牙即可。
圓板牙的主要構(gòu)成部分有；（1）前角，（2）刀齒，（3）排屑孔，（4）切削部分長度及切削錐角，（5）厚度，（6）刀齒數(shù)，（7）切削部分的鏟磨量，（8）后角，影響圓板牙切削的幾個(gè)主要部分有：前角及前角的幾何形狀，后角，切削錐角和切削部分長度。前角的大小通常是根據(jù)被加工工件的材料決定的，加工硬材料一般取10~20度，加工中硬材料采用15~20度，加工較軟材料取為20~25度。一般出廠的圓板牙前角是15~25度。后角也是根據(jù)被加工工件的材料決定的，材料性質(zhì)較韌的工件，后角應(yīng)大一些，標(biāo)準(zhǔn)圓板牙的后角一般為7~9度，后角的形成是在專用鏟齒機(jī)床上鏟磨出來的。板牙有了后角，在切削時(shí)可以減少切削刃于工件的摩擦，提高工件的表面光潔度。圓板牙工作部分由切削和校準(zhǔn)部分組成。為了減少螺距的累積誤差，其長度不宜過大，一般取L=（4~4.5）T。整個(gè)切削量分布在切削部分的各個(gè)切削刃上。
另外，排屑孔不但要容納切屑，而且應(yīng)使前面形成合理的形狀。刀齒寬約為縫隙寬的0.8~1.0倍，刀齒太窄時(shí)，強(qiáng)度不夠，且引導(dǎo)作用不好，太寬了會(huì)使排屑孔變小，且摩擦力變大。圓板牙外徑裝于板牙架上，60度的巢孔用來將板牙固定在板牙架上。90度的巢孔是用來調(diào)整板牙所切螺絲的直徑的，當(dāng)板牙磨損時(shí)，即可以用砂輪將寬度為B的槽底部割開孔壁，用螺絲頂緊90度的兩個(gè)巢孔氏板牙直徑即可縮小。它的直徑可以在0.1~0.25毫米范圍內(nèi)調(diào)整。這種普通圓板牙也可以變?yōu)榭烧{(diào)式的圓板牙。
在圓板牙使用時(shí)，本設(shè)計(jì)是讓工件固定，而板牙架及板牙旋轉(zhuǎn)并沿花鍵軸做軸向的移動(dòng)，移動(dòng)的動(dòng)力由套絲是螺絲的自攻取得，這樣就可以保證板牙每旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，板牙就自動(dòng)向工件推進(jìn)一個(gè)螺距，這就避免了工件產(chǎn)生的螺紋亂扣現(xiàn)象。圓板牙在切削過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，尤其是板牙切削刃部分，如不很好冷卻，非但加工出來的螺紋表面光潔度較差，并且也影響板牙的使用壽命，故切削時(shí)要加足夠的冷卻液，并用它沖去切屑，一般用5%的乳化液進(jìn)行冷卻。
圓板牙裝在板牙架內(nèi)，其端面不可歪斜，應(yīng)于工件軸心垂直，否則鉸出的螺紋直徑會(huì)變小。絞絲過程中，應(yīng)保證圓板牙于工件同心，以免鉸出的工件螺紋偏斜，螺紋牙頂?shù)膶捳灰恢?。每一次切削前?yīng)將圓板牙排屑孔內(nèi)及螺紋內(nèi)的切屑除凈，否則會(huì)影響工件的光潔度。在本設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中，在軸承端蓋處開了一個(gè)孔這樣就可以加勻滑液體，同時(shí)可以用以吹凈機(jī)構(gòu)中的切屑。
被加工工件的材料硬度要適當(dāng)，一般硬度在HB160~200之間，過硬則板牙易鈍，過軟則螺紋不易鉸光潔。
在板牙架設(shè)計(jì)中，考慮到要沿內(nèi)花鍵軸向移動(dòng)，因此板牙架做成外花鍵，與齒輪軸的內(nèi)花鍵配合。板牙架具體結(jié)構(gòu)見裝配圖。
3.2.2 齒輪軸的設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)時(shí)，由于考慮到工作原理，因此把齒輪做成齒輪軸，并在軸上做成內(nèi)花鍵作為板牙架的導(dǎo)軌，同時(shí)提供扭矩，帶動(dòng)板牙旋轉(zhuǎn)，已完成加工要求，
在軸的兩端用軸承支撐，與之嚙合的齒輪直接與液壓馬達(dá)伸出的軸通過鍵連接，以傳遞動(dòng)力，液壓馬達(dá)固定在液壓馬達(dá)支架上。
3.2.3 齒輪軸的抗扭校核
由上面計(jì)算的扭矩T=112.7NM，齒輪軸的最細(xì)處的直徑為120mm，選用內(nèi)花鍵的基本尺寸是：外徑D=108mm，小徑為102mm，平均直徑為105mm，齒輪軸的材料為45鋼，表面經(jīng)熱處理，，，由軸的截面尺寸計(jì)算抗扭截面系數(shù)，
軸的最大切應(yīng)力：
所以該齒輪軸滿足抗扭強(qiáng)度校核。
3.2.4 齒輪軸內(nèi)花鍵的校核
在該設(shè)計(jì)處花鍵的連接為動(dòng)連接，齒輪軸內(nèi)的花鍵的具體尺寸為Z=10 ，工作長度為L=18 ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表6-3查得=120~200，取其平均值為=160MPA有計(jì)算公式，式中為載荷分配不均系數(shù)，Z為花鍵齒數(shù)，l為齒的工作長度，h為花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵，此處D為外花鍵的大徑，為內(nèi)花鍵的小徑，C為倒角尺寸，為花鍵的平均直徑，矩形花鍵，，為花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力。在此選用矩形花鍵規(guī)格為，故，花鍵副為
校核如下：，所以該花鍵符合要求。
3.2.5 齒輪的設(shè)計(jì)校核
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬千瓦，圓周轉(zhuǎn)速可達(dá)200m/s，齒輪傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小，工作可靠壽命長，設(shè)計(jì)正確合理，使用良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長達(dá)一二十年，傳動(dòng)比穩(wěn)定，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。
但是齒輪傳動(dòng)的制造安裝精度高，價(jià)格較貴，且不適傳動(dòng)距離較大的場(chǎng)合，齒輪傳動(dòng)可做成開式，半開式，閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械，建筑機(jī)械，以及簡易的機(jī)械設(shè)備中，有一些設(shè)備設(shè)有防塵罩，機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊的叫開式齒輪傳動(dòng)，這種傳動(dòng)不僅外界雜物易進(jìn)入，而且潤滑不良，因此工作條件差，齒輪易磨損，故只適應(yīng)低速傳動(dòng)，當(dāng)裝有簡單的防護(hù)罩時(shí)，還把部分大齒輪侵入有池中，則稱為半開式齒輪傳動(dòng)。它的工作條件雖然有所改進(jìn)，但仍不能防止外界雜物侵入，潤滑條件也不算最好，而汽車，機(jī)床，航空發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的齒輪傳動(dòng)都是裝在經(jīng)過精密加工過的封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，這種傳動(dòng)稱為閉式齒輪傳動(dòng)，它與開式或半開式相比，潤滑及防護(hù)都很好，多用于重要的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)為建筑機(jī)械所用設(shè)備，雖然有防護(hù)罩，但不能做到良好的潤滑及防止外物侵入，為半開式齒輪傳動(dòng)。要經(jīng)常檢修，更換。
齒輪傳動(dòng)的失效形式多樣，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)就裝置而言有開式，半開式及閉式之分，就使用情況來說，有低速，高速，及輕載，重載之分，就齒輪材料的性能及熱處理的工藝的不同，齒輪有的較脆（如經(jīng)過整體淬火，齒面硬度很高，）有的較韌（如經(jīng)調(diào)質(zhì)?；膬?yōu)質(zhì)碳鋼，合金鋼齒輪），齒面有的較硬，有的較軟，差別很大。主要失效是齒輪的失效，而輪齒的失效形式是多種多樣的。
3.2.5.1 齒輪折斷
輪齒折斷有多種形式，在正常工作情況下，主要有齒根彎曲疲勞折斷。因?yàn)樵谳嘄X受載時(shí)，齒根處的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過渡部分的截面突變及加工痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞破壞，此外，在輪齒受到突然過載時(shí)，也可能出現(xiàn)過載折斷或剪斷，在齒輪經(jīng)過嚴(yán)重磨損后，齒厚過分減薄時(shí)，也會(huì)在正常情況下發(fā)生折斷，為了提高輪齒的抗折斷能力，可采取以下措施：增大齒根過渡圓角半徑及消除刀痕的方法來減小齒根應(yīng)力集中；增大軸及支撐的剛性，使輪齒接觸線上受載較為均勻；采用合適的熱處理方法，使齒根材料具有足夠的韌性，采用噴丸處理，滾壓等工藝措施，對(duì)齒根表成進(jìn)行強(qiáng)化處理。
3.2.5.2 齒面磨損
在齒輪傳動(dòng)中，齒面隨著工作條件的不同會(huì)出現(xiàn)多種不同的磨損形式，例如，當(dāng)齒面間落入磨料性物質(zhì)（如沙礫，鐵屑）時(shí)，齒面逐漸被磨損而報(bào)廢，這種磨損稱為磨粒磨損，它是開式齒輪傳動(dòng)失效形式之一，改用閉式齒輪傳動(dòng)是避免齒面磨粒磨損最有效的辦法。
3.2.5.3 齒面點(diǎn)蝕
點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一，在潤滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，常見的齒面失效形式多為點(diǎn)蝕，所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料在變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象，齒面上出現(xiàn)的最初的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，如工作條件為加改善，麻點(diǎn)就會(huì)擴(kuò)大，甚至點(diǎn)數(shù)連成一片，最后形成了明顯的齒面損傷。
輪齒在嚙合過程中，齒面間的相對(duì)滑動(dòng)形成潤滑油膜的作用，而且相對(duì)滑動(dòng)速度越高，越容易在齒面間形成油膜，潤滑也就越好，當(dāng)齒輪在靠近節(jié)線處嚙合時(shí)，由于相對(duì)滑動(dòng)速度低，形成油膜的條件差，潤滑不良，摩檫力較大，因此，點(diǎn)蝕也就首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上，然后再向其他部位擴(kuò)展。提高齒輪材料的硬度，可以增強(qiáng)輪齒抗點(diǎn)蝕能力，在嚙合的輪齒間加潤滑油可以減小摩擦，減緩點(diǎn)蝕，，延長齒輪的工作壽命。
3.2.5.4 齒面膠合
對(duì)于高速重載的齒輪傳動(dòng)，齒面間的壓力大，瞬間溫度高，潤滑效果差。當(dāng)瞬時(shí)溫度過高時(shí)，相嚙合的兩齒面就會(huì)發(fā)生站在一起的現(xiàn)象，由于此時(shí)兩齒面又在做相對(duì)滑動(dòng)，相粘接的部位即被撕破，在齒面上相對(duì)滑動(dòng)的方向形成傷痕，稱為膠合，傳動(dòng)時(shí)齒面瞬時(shí)速度越高，相對(duì)滑動(dòng)速度越大的地方，越易發(fā)生膠合，加強(qiáng)潤滑措施，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤滑油，在潤滑油中加入極壓添加劑等，可防止或減輕齒面的膠合。
3.2.5.5 塑性變形
塑性變形屬于輪齒永久變形一大類的失效形式，它是由于在過大的應(yīng)力作用下，輪齒材料處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面體塑性流動(dòng)所形成的塑性變形，一般發(fā)生在硬度地的齒輪上，塑性變形又分為滾壓塑變和錘擊塑變，滾壓塑變是由于嚙合輪齒的相互滾壓與滑動(dòng)而引起的材料塑料流動(dòng)所形成的。由于材料的塑性流動(dòng)方向和齒面上所受的摩擦力方向一致，所以在主動(dòng)輪的輪齒上沿相對(duì)滑動(dòng)速度為零的節(jié)線處將被輾出溝槽，而在從動(dòng)輪的輪齒上則在節(jié)線處被擠出脊棱。這種現(xiàn)象稱為滾壓塑變。錘壓塑變則是伴有過大的沖擊而產(chǎn)生的塑性變形，它的特性是在齒面上出現(xiàn)線的溝槽，且溝槽的取向與嚙合輪齒的嚙合線相一致，提高輪齒齒面硬度，采用高粘度的加有極壓添加劑的潤滑油均有助于減緩或防止輪齒產(chǎn)生塑性變形。
3.2.5.6 齒輪按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
在本次設(shè)計(jì)中雖然不是機(jī)械式的機(jī)械，但是應(yīng)用到了開式的齒輪傳動(dòng)，因此進(jìn)行校核是必要的，由以上分析可知，本次只需進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)為主： 1）由機(jī)械設(shè)計(jì)中第196頁的公式作以下設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1） 由10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的
（2） 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為，
（3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由公式10-12得
（4） 計(jì)算載荷系數(shù)K
（5） 查取齒形系數(shù)
由表10-5查得
（6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)
（7） 計(jì)算大小齒輪的，并加以比較
所以可知道大齒輪的數(shù)值較大。
2）設(shè)計(jì)計(jì)算
所以可取模數(shù)為4mm。
3）幾何尺寸計(jì)算
中心矩為，齒寬系數(shù)為b=，取B1=100mm，B2=96mm
3.2.5.7 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行校核
接觸強(qiáng)度的校核的基點(diǎn)：齒輪節(jié)圓處的應(yīng)力計(jì)算應(yīng)不大于其許用接觸應(yīng)力即
根據(jù)赫茨公式可以導(dǎo)出接觸應(yīng)力基本值的計(jì)算式
式中 --節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，若壓力角為的未修正標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 =2.5
--彈性系數(shù)，如兩齒輪均為鋼制可取=189.8 MPa
--重合度系數(shù)，對(duì)于直齒輪，為端面重合度
--螺旋角系數(shù)，直齒輪=1
--小齒輪分度圓直徑mm
b—工作齒寬（mm），指一對(duì)齒輪中的較小者
--齒數(shù)比，，分別為小齒輪齒數(shù)
--齒輪端面內(nèi)的切向力
而
式中 --使用系數(shù)，考慮因外界因素引起的動(dòng)力負(fù)荷，可在1-1.25范圍內(nèi)選取本次設(shè)計(jì)取=1.1
--動(dòng)荷系數(shù)，考慮嚙合過程中產(chǎn)生振動(dòng)的影響，對(duì)于5—8級(jí)精度的齒輪， 可在1.1-1.5間選取，本次設(shè)計(jì)取1.2
--接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向負(fù)荷分布系數(shù)，可在1.1-1.25之間選取，本次選1.1
--接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間的齒間負(fù)荷分布系數(shù)，可在1—1.35間選取，這里選1.1
本次設(shè)計(jì)中，彎曲過程中所需功率最大，而且轉(zhuǎn)速最低其傳動(dòng)過程中相嚙合的齒輪中較小的那一個(gè)較危險(xiǎn)，需校核，如果經(jīng)校核滿足使用要求，則其他齒輪不用交合就可以使用。
本次設(shè)計(jì)選取小齒輪進(jìn)行校核，該傳動(dòng)過程中，所傳遞的轉(zhuǎn)矩=112.7Nm。使齒輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪分度圓直徑d=mz=4*65=260mm
則作用于齒輪節(jié)圓處的圓周力為
則
該小齒輪采用合金鋼調(diào)質(zhì)，其硬度在250-360HRC間，[]=780-940MPa
[]
本次設(shè)計(jì)中，小齒輪采用合金鋼硬度為360HRC，大齒輪采用45鋼調(diào)質(zhì)，其硬度可達(dá)到220HRC，[]可達(dá)620HRC，所以該對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)符合要求。
3.2.6 套絲機(jī)構(gòu)中螺栓組的設(shè)計(jì)校核
由于齒輪軸的兩端需要有軸承的支撐，同時(shí)由于絞絲需要一定的扭矩，因此有必要對(duì)套絲機(jī)構(gòu)中螺栓組進(jìn)行校核。該螺栓組相當(dāng)于承受有傾覆力矩，為T=112.7NM，在此傾覆力矩下，該結(jié)構(gòu)的左端螺栓承受拉力，右端為減載作用，故右端的螺栓受到的力較大，所受的載荷按式5-31確定。
因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)基本不承受其它作用力，所以（軸向工作載荷）。
對(duì)于一般的連接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)，
選擇螺栓為Q235，性能等級(jí)為4.6級(jí)的螺栓，由表5-8查得材料的屈服極限為240MPA，由表5-10查得安全系數(shù)S=1.5，故螺栓的許用應(yīng)力，根據(jù)式（5-20）求得螺栓螺紋的危險(xiǎn)截面的直徑（螺紋直徑）為 ，按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（GB196-81），選用公稱直徑D=16mm的螺紋。因此該螺栓組的選取符合要求。
3.2.7 夾具的設(shè)計(jì)
本次夾具的設(shè)計(jì)是為了固定加工的鋼管，同時(shí)由于必須讓鋼管的中心線與夾具的中心線重合的同時(shí)，又必須都與板牙的中心線重合，只有這樣才能保證加工出的鋼管的螺紋才符合要求，因此這樣的夾具必須要能自動(dòng)定心，才能滿足整體的設(shè)計(jì)要求。通過查閱機(jī)床夾具手冊(cè)，該夾具采用了螺旋式定心夾緊機(jī)構(gòu)----V型塊式螺旋自動(dòng)定心裝置。其工作原理是:該機(jī)構(gòu)利用等螺距的左右螺旋帶動(dòng)兩個(gè)滑座等速移動(dòng)向中間夾緊工件，向外分開時(shí)，則松開工件。結(jié)構(gòu)如圖是：
3.2.8 夾具的夾緊力計(jì)算
由〈〈機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉中第22頁表1-2-3可知，兩V型塊為防止工件繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的夾緊力為
為防止工件在軸向力Px作用下移動(dòng)所需要的夾緊力
由于該機(jī)構(gòu)中Px近似為0，所以軸向力Px近似為零，故無軸向移動(dòng)，現(xiàn)在計(jì)算繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力Wk，已知T=112.7NM，=90度。安全系數(shù)為
由表1-2-4查取摩擦系數(shù)，這就是螺桿受到的軸向力F=19.39KN。
4 液壓馬達(dá)的選擇及其使用
4．1 液壓馬達(dá)使用注意事項(xiàng)
元件選擇安裝到系統(tǒng)以后應(yīng)該對(duì)照說明書，嚴(yán)格按使用要求使用：要想使液壓馬達(dá)獲得滿意的使用效果，除選擇高質(zhì)量的產(chǎn)品外，還應(yīng)根據(jù)機(jī)械各工況對(duì)液壓系統(tǒng)的要求，選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，并按照液壓馬達(dá)使用說明書的要求進(jìn)行安裝、使用和維護(hù)。這里僅對(duì)與液壓馬達(dá)直接有關(guān)的問題簡述如下：
1.使用條件不能超過液壓馬達(dá)所能允許的范圍
1）.轉(zhuǎn)速和壓力不能超過規(guī)定值
2）.使用時(shí)必須保證馬達(dá)的主回油口有一定的背壓。
2 安裝時(shí)要充分考慮液壓馬達(dá)的正常工作要求
1）.液壓馬達(dá)與其他機(jī)械連接時(shí)要保證同心，或采用柔性連接。
2）.應(yīng)盡可能使馬達(dá)輸出軸不受或少受徑向負(fù)荷，不能承受徑向力的馬達(dá)不得將帶輪、齒輪等傳動(dòng)件直接裝在輸出軸上。
3）馬達(dá)的泄油管應(yīng)單獨(dú)引回油箱，若與回油管相連時(shí)，需保證其壓力不超過一個(gè)大氣壓。
4）.馬達(dá)在首次啟動(dòng)前應(yīng)向殼體內(nèi)灌清潔的工作液，以保證摩擦副的潤滑。
5）.具有相位微調(diào)機(jī)構(gòu)的馬達(dá)，調(diào)整后不得任意撥動(dòng)。采用浮動(dòng)配流機(jī)構(gòu)的馬達(dá)，其進(jìn)、回油口應(yīng)用軟管連接，以保證配流機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)性。
6）.停機(jī)時(shí)間較長的馬達(dá)，不應(yīng)滿載啟動(dòng)，待空運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，再正常使用。
4．2 液壓馬達(dá)的選用
在液壓馬達(dá)的選擇上，可根據(jù)〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉中第37-105頁中的公式計(jì)算后得出液壓馬達(dá)的排量和系統(tǒng)所需的流量，之后進(jìn)行選擇。具體見液壓部分的設(shè)計(jì)，在此不再贅述。最后選用YM-F-E型的馬達(dá)，根據(jù)校核，該型號(hào)的馬達(dá)符合使用要求。
5 液壓馬達(dá)支撐座的設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)主要參考了〈〈現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用220〉〉一書，其中提到了液壓馬達(dá)的安放問題，在本設(shè)計(jì)中，由于需要采用旋轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)進(jìn)行動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)，因此馬達(dá)的安裝是一技術(shù)問題，同時(shí)考慮到馬達(dá)的出入油管需要一定的空間位置，因此采用了如下套絲機(jī)構(gòu)處的支撐裝置（見淺綠色部分），通過該支架就可以把液壓馬達(dá)安裝在工作臺(tái)面上，由于齒輪幾乎不受軸向的力，因此在這里只考慮徑向的力，用單圓頭平鍵連接，即可滿足要求。
6 箱體的設(shè)計(jì)
在箱體的設(shè)計(jì)中，考慮到增壓缸的尺寸和重量以及切斷缸的安裝問題，從而把箱體作成三部分，即工作臺(tái)面，上箱體，下箱體。工作臺(tái)面采用了一整塊鋼板進(jìn)行切割而成，由于尺寸的很大，因此在臺(tái)面下方布置有加強(qiáng)筋板，這樣就提高了工作臺(tái)面的抗變形能力。在下箱體的底部，由于鋼筋切斷缸的尺寸，主要是它對(duì)底面的反作用力很大，因此在底部鑄出了一個(gè)凸臺(tái)用來安裝此缸。又因?yàn)檫M(jìn)油口在缸的底部，所以凸臺(tái)為一個(gè)空心的結(jié)構(gòu)。
本機(jī)為一個(gè)液壓作為動(dòng)力的機(jī)械，因此管道進(jìn)入箱體是必不可少的，因此在箱體的壁上有一定數(shù)目的油管通口。
總 結(jié)
通過分析設(shè)計(jì)任務(wù)書中對(duì)結(jié)構(gòu)的要求，并進(jìn)行了計(jì)算分析，最終合理布置了機(jī)器的各部分的裝置。由于該設(shè)計(jì)的機(jī)械是有液壓提供的動(dòng)力，因此就很大程度上改變了傳統(tǒng)的傳輸機(jī)構(gòu)，即省掉了變速箱。液壓機(jī)械一向就是體積小，重量不大，且價(jià)格容易被人接受。因此，該機(jī)械在建筑領(lǐng)域的前景是很樂觀的。同時(shí)該機(jī)又將鋼筋或鋼管的彎曲切斷和套絲三種作業(yè)設(shè)備合三為一，既減少了鋼筋加工的設(shè)備數(shù)量,又節(jié)約了能源。該機(jī)不僅可以進(jìn)行對(duì)單根鋼筋的切斷和彎曲，加工效率是人工的4～6倍，并且這種機(jī)械在現(xiàn)在的市場(chǎng)上并不多見，因此在設(shè)計(jì)初始，感到有點(diǎn)無從下手，在經(jīng)過查閱資料，請(qǐng)教老師和同學(xué)，終于有了一定的效果。
為實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件互不干涉，并實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)緊湊，功能完整的目的，與一般常見的液壓式機(jī)器相比，有很大的出入，本次設(shè)計(jì)把液壓站放在機(jī)箱之外，原因是液壓站尺寸大，這樣就減輕了整機(jī)的重量，也縮小了尺寸。切斷時(shí)液壓缸的活塞由下到上，減輕了機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)架的壓力，減少了工作臺(tái)面上所占用的空間，給操作者留下了更大的活動(dòng)范圍，通過活塞推動(dòng)活動(dòng)刀座，帶動(dòng)活動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切割目的。彎曲工作臺(tái)的合理布置，芯軸與成型軸的配對(duì)使用，這與以往的彎曲機(jī)械功能相同，不同之處在于兩邊的插座板功能各不相同 ，這樣在加大了所彎曲半徑的范圍，增強(qiáng)了其功能的同時(shí)，也對(duì)較粗鋼筋和鋼管彎曲時(shí)提高了加工質(zhì)量。但是由于考慮的不周全，因此導(dǎo)致彎大角度的鋼管或鋼筋時(shí)用的成型輪在安裝時(shí)必須安裝在傳動(dòng)軸和工作盤的結(jié)合面處，這樣導(dǎo)致了軸的強(qiáng)度的降低，并且不用此成型輪機(jī)構(gòu)時(shí)，結(jié)合面處就有三個(gè)連接用的孔。由于時(shí)間緊迫，這里就提供一個(gè)解決的方案，就是在不用時(shí)也在此處安裝三個(gè)芯軸，同時(shí)又不能和一般彎鋼筋用的成型輪相干涉。由于在使用此成型輪機(jī)構(gòu)時(shí)，軸向沒有定位，因此在該成型輪的定位中心芯軸上端用一螺釘固定，下端的固定于一般彎鋼筋用的成型輪的固定相同。套絲部分的設(shè)計(jì)，由于缺乏一定的實(shí)際知識(shí)，導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，因此在工作臺(tái)面上有部分的空間為套絲結(jié)構(gòu)所占用。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)四年來大學(xué)課程的總的檢查與應(yīng)用提高，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅使我們加強(qiáng)學(xué)校學(xué)習(xí)與社會(huì)應(yīng)用的聯(lián)系，加快我們走上社會(huì)的步伐，更使我們了解到進(jìn)行實(shí)地設(shè)計(jì)的過程，了解了其步驟。當(dāng)我們走上工作崗位時(shí)，我們能很快打開局面，因?yàn)槲覀円呀?jīng)對(duì)它熟悉了。由于這次設(shè)計(jì)的課題為工程實(shí)際課題，關(guān)于這方面的資料不多，特別是圖書館關(guān)于這方面的資料很少，需要我們花費(fèi)很大的精力去收集，并且，到現(xiàn)在還沒有這方面的產(chǎn)品，沒有見著實(shí)物，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)有許多細(xì)節(jié)弄不明白，不知在現(xiàn)實(shí)中能不能實(shí)現(xiàn)，或者合不合理。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，或多或少存在一些問題，希望老師給予指正。本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)無論在做事或是在學(xué)習(xí)上，都使我懂得了很多，在今后的工作和學(xué)習(xí)中將使我受益匪淺。這次難忘的畢業(yè)設(shè)計(jì)也使我知道：做每一件事，要么就不去做，否則就要做好。
致 謝
經(jīng)過了三個(gè)多月的努力，大學(xué)四年中最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)——畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。本片論文能夠得以順利完成，是我的指導(dǎo)老師鄒景超老師給了我極大的幫助，鄒老師的細(xì)心指導(dǎo)和開闊的視野，給我提供了極大的發(fā)揮空間，在設(shè)計(jì)之初，在鄒老師的帶領(lǐng)下，讓我們深刻了解了書本學(xué)習(xí)的機(jī)械與現(xiàn)實(shí)社會(huì)上機(jī)械的異同點(diǎn)，感謝鄒老師給我們這樣學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的時(shí)候鄒老師給我及時(shí)的指正；在遇到迷惑的時(shí)候鄒老師給我許多良好的建議，從剛開始的不知如何下手到最后的順利完成，鄒老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，在此我衷心的感謝老師給我的無私的幫助和指導(dǎo)，祝鄒老師身體健康，事事順心！
同時(shí)感謝與我同組的程昆鵬同學(xué)，在相互的探討中，使我受益匪淺，在他的言語之中我也學(xué)到了一些新的知識(shí)，對(duì)課題有了更深層次的理解，這對(duì)本次的設(shè)計(jì)來說是相當(dāng)重要的。在合作過程中，與他融洽的相處為我提供了很好的設(shè)計(jì)氛圍。在此，我表示深深的感謝！
另外，感謝學(xué)院給予我這樣一次機(jī)會(huì)，能夠獨(dú)立地完成一個(gè)相對(duì)完整的設(shè)計(jì)課題，在這個(gè)過程當(dāng)中，給我們提供了各種方便，讓我們?cè)诋厴I(yè)前再溫習(xí)一遍我們學(xué)習(xí)過的理論知識(shí)，同時(shí)結(jié)合社會(huì)實(shí)踐，這對(duì)我們以后的參加工作有很大的幫助，在此我深深的感謝我的母校！
最后，我想對(duì)你們所有人說一聲：謝謝，你們辛苦了，是你們讓我進(jìn)步!
由于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的欠缺，本次設(shè)計(jì)一定還存在很多缺陷，希望各位老師能夠批評(píng)指正，多提寶貴意見。謝謝！
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