本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 1 頁 共 29 頁1 引言1．1 概述鋼筋切斷機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)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(duì)鋼筋的定長(zhǎng)切斷。鋼筋切斷機(jī)與其他切斷設(shè)備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點(diǎn)，因此近年來逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。國(guó)內(nèi)外切斷機(jī)的對(duì)比：由于切斷機(jī)技術(shù)含量低、易仿造、利潤(rùn)不高等原因，所以廠家?guī)资陙砘揪S持現(xiàn)狀，發(fā)展不快，與國(guó)外同行相比具體有以下幾方面差距。1)國(guó)外切斷機(jī)偏心軸的偏心距較大，如日本立式切斷機(jī)偏心距 24mm，而國(guó)內(nèi)一般為 17mm．看似省料、齒輪結(jié)構(gòu)偏小些，但給用戶帶來麻煩，不易管理．因?yàn)樵谟汕写罅系角行×蠒r(shí)，不是換刀墊就是換刀片，有時(shí)還需要轉(zhuǎn)換角度。2)國(guó)外切斷機(jī)的機(jī)架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬，使切斷機(jī)在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國(guó)產(chǎn)機(jī)器．3)國(guó)內(nèi)切斷機(jī)刀片設(shè)計(jì)不合理，單螺栓固定，刀片厚度夠薄，40 型和 50 型刀片厚度均為 17mm；而國(guó)外都是雙螺栓固定，25～27mm 厚，因此國(guó)外刀片在受力及壽命等綜合性能方面都較國(guó)內(nèi)優(yōu)良。4)國(guó)內(nèi)切斷機(jī)每分鐘切斷次數(shù)少．國(guó)內(nèi)一般為 28～31 次，國(guó)外要高出 15～20 次，最高高出 30 次，工作效率較高。5)國(guó)外機(jī)型一般采用半開式結(jié)構(gòu)，齒輪、軸承用油脂潤(rùn)滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體處用手工加稀油潤(rùn)滑．國(guó)內(nèi)機(jī)型結(jié)構(gòu)有全開、全閉、半開半閉 3 種，潤(rùn)滑方式有集中稀油潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑 2 種。6)國(guó)內(nèi)切斷機(jī)外觀質(zhì)量、整機(jī)性能不盡人意；國(guó)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(guó)內(nèi)一些一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)，但沒有一家形成規(guī)模，加之設(shè)備老化，加工過程拼體力、經(jīng)驗(yàn)，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差。全球經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展為建筑行業(yè)，特別是為建筑機(jī)械的發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的發(fā)本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 2 頁 共 29 頁展空間，為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個(gè)展示自己的舞臺(tái)。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的我國(guó)建筑機(jī)械市場(chǎng)，加強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)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(dòng)走向市場(chǎng)，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足用戶的需求，盡快縮短與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的差距，無疑是我國(guó)鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。1．2 題目的選取本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是臥式鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)。要求切斷鋼筋的最大直徑 14mm，切斷速度為 15 次/分。在設(shè)計(jì)中通過計(jì)算和考慮實(shí)際情況選則合適的結(jié)構(gòu)及參數(shù)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)盡可能的降低成本，這也是一個(gè)綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的過程。 。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)四年大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)，也是走上工作崗位前的一次模擬訓(xùn)練。1．3 鋼筋切斷機(jī)的工作原理工作原理：采用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動(dòng)連桿使滑塊和動(dòng)刀片在機(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),使活動(dòng)刀片和固定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋。2 電機(jī)選擇傳動(dòng)方案簡(jiǎn)述：選擇三級(jí)減速，先是一級(jí)帶減速，再兩級(jí)齒輪減速。首先采用一級(jí)帶傳動(dòng)，因?yàn)樗哂芯彌_、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、合過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，并安裝張緊輪。然后采用兩級(jí)齒輪減速，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)可用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，工作安全可靠等特點(diǎn)。動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)輸出,通過減速系統(tǒng)傳動(dòng),把動(dòng)力輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于傳動(dòng)系統(tǒng)作 的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),而鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),盤行凸輪移動(dòng)滾子從動(dòng)件機(jī)構(gòu),齒輪齒條機(jī)構(gòu)?？紤]現(xiàn)實(shí)條件我決定采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為本機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 。2.1 切斷鋼筋需用力計(jì)算為了保證鋼筋的剪斷，剪應(yīng)力應(yīng)超過材料的許應(yīng)剪應(yīng)力 。即切斷鋼筋的條件為：???本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 3 頁 共 29 頁?????AQ查資料可知鋼筋的許用剪應(yīng)力為： MPa,取最大值 142MPa。由于本??142~8??切斷機(jī)切斷的最大剛筋粗度為： mm。maxd則本機(jī)器的最小切斷力為： ??21844)(.32max2???QdQ??取切斷機(jī)的 Q=22000N。2.2 功率計(jì)算由圖可知，刀的速度小于曲軸處的線速度。則切斷處的功率 P ：W8.6901.20615?????QP查表可知在傳動(dòng)過程中，帶傳動(dòng)的效率為 η= 0.94~0.97； 二級(jí)齒輪減速器的效率為 η= 0.96~0.99； 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率為 η= 0.94~0.98； 連桿傳動(dòng)的效率為 η= 0.81~0.88；滑動(dòng)軸承的效率為 9.0~8.??由以上可知總的傳動(dòng)效率為:η= 0.94 ×0.96×0.98×0.81=0.72由此可知所選電機(jī)功率最小應(yīng)為 kw94.172.06??P查手冊(cè)并根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境和性質(zhì)選取電機(jī)為：Y 系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，代號(hào)為 Y112M-6，輸出功率為 2.2kw，輸出速度為 960 r/min。3. 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算3.1.1 分配傳動(dòng)比本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 4 頁 共 29 頁電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y，滿載轉(zhuǎn)速為 960 r/min。a) 總傳動(dòng)比 641590?ib) 分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 10i?上式中 i0、i 1 分別為帶傳動(dòng)與減速器（兩級(jí)齒輪減速）的傳動(dòng)比，為使 V 帶傳動(dòng)的外廓尺寸不致過大，同時(shí)使減速器的傳動(dòng)比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù)。初步取i0 =2，則減速器的傳動(dòng)比為 326401?ic) 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按展開式布置，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取 i11=6.4，則 i22=5。 （注以下有 i1 代替 i11，i 2 代替i22）3.1.2 計(jì)算機(jī)構(gòu)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)a) 各軸的轉(zhuǎn)速ⅠⅡⅢⅠ 軸 min/r48029601?nmⅡ 軸 i/r75.12iⅢ 軸 in/r23?inb) 各軸的輸入功率Ⅰ 軸 kw068.294.011?ηpⅡ 軸 9.1722 ??ηⅢ 軸 33ηc) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 mN89.2160.95???dTⅠ 軸 N15.4.01 ???ηi本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 5 頁 共 29 頁Ⅱ 軸 mN3.25098.704.615212 ?????ηiTⅢ 軸 1333η3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.1 由設(shè)計(jì)可知：V 帶傳動(dòng)的功率為 2.2kw，小帶輪的轉(zhuǎn)速為 960r/min，大帶輪的轉(zhuǎn)速為 480r/min。查表可知 工況系數(shù)取 KA=1.5 ，P c=1.5×2.2=3.3kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應(yīng)得圖表選取 A 型 V 帶。3.2.2 帶輪基準(zhǔn)直徑：查閱相關(guān)手冊(cè)選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為 d1=100mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑為 d2=2×100=200mm3.2.3 帶速的確定： s/m0.516094.3160?????ndvπ3.2.4 中心矩、帶長(zhǎng)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 210〈a 0〈600初步確定中心矩為 a0=400根據(jù)相關(guān)公式初步計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： m25.1740)2()10(24)(2 2021210 ??????????π）（π addaLd查表選取帶的長(zhǎng)度為 1250mm計(jì)算實(shí)際中心矩：取 386mmm38625.17042'0 ???????dLa驗(yàn)算小帶輪包角：??.1653.718012????adα3.2.5 確定帶的根數(shù)：查表知 p1=0.97 Δp 1=0.11 ka=0.965 kl=0.93 則 ??lackpZ???1Δ本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 6 頁 共 29 頁取 Z=4??40.39.65.01.97.03????Z3.2.6 張緊力 查表 q=0.10kg/m20)1(qvkvZpFc???N1.3024.5196.0542.530 ???3.2.7 作用在軸上的載荷：9.2.sin.sin20????αFZq3.2.8 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 7 頁 共 29 頁圖 1 帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖3.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.3.1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪：40Cr 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 260HBS大齒輪：45 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為 20，則大齒輪的齒數(shù)為 20×6.4=1283) 齒數(shù)比即為傳動(dòng)比 4.62018?i4) 選擇尺寬系數(shù) ψ d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參照相關(guān)手冊(cè)并根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)選取 ψ d=0.6初估小齒輪直徑 d1=60mm，則小齒輪的尺寬為 b=ψ d× d1=0.6×60=36mm5) 齒輪圓周速度為：參照手冊(cè)選精度等級(jí)為 9 級(jí)。s/m5.10648106????ππ nv6) 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 mN10.486.25.95.9161 ??npT7) 確定重合度系數(shù) Zε 、Y ε ：由公式可知重合度為 695.1280.381???????????ε則由手冊(cè)中相應(yīng)公式可知： 7.3695.4??εεZ2.07.25.0?εεY8) 確定載荷系數(shù) KH 、K F確定使用系數(shù) KA：查閱手冊(cè)選取使用系數(shù)為 KA=1.85確定動(dòng)載系數(shù) Kv：查閱手冊(cè)選取動(dòng)載系數(shù) Kv=1.10確定齒間載荷分布系數(shù) KHa、K Fa：本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 8 頁 共 29 頁m/N10/23.703601.4852*21 ????dbTKFAtA則 .7.022εZHa 45.69.εYKFa載荷系數(shù) KH、K F 的確定，由公式可知 0.315.08.1??????αβVA42.35.093?HaFFb) 齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算1) 確定許用應(yīng)力[σ H]① 總工作時(shí)間 th，假設(shè)該切斷機(jī)的壽命為 10 年，每年工作 300 天，每天工作 8 個(gè)小時(shí)，則： h120835??② 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N 2??8 6.6.6.6.3110 304570046?? ???????????hiiihv tTtrn7812 156?uNv③ 壽命系數(shù) Zn1、Z n2 ，查閱相關(guān)手冊(cè)選取 Zn1=1.0、Z n2=1.15④ 接觸疲勞極限?。害?hlim1=720MPa、σ hlim2=580MPa⑤ 安全系數(shù)?。篠 h=1.0⑥ 許用應(yīng)力 [σ h1]、[σ h2]??MPa72019.62lim1 ???hnHhSZσσ 34.52li2hnhσσ2) 彈性系數(shù) ZE 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選取 Pa190?EZ3) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選取 ZH=2.5本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 9 頁 共 29 頁4) 求所需小齒輪直徑 d1????m34.57208.5194.61.09.23 211? ?????????????????hedhZuTkσψ ε與初估大小基本相符。5) 確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù)中心距 a： 圓整中心矩取 222mm??75.2041.634.5????模數(shù) m：由中心矩 a 及初選齒數(shù) Z1 、Z 2 得：3921?Z分度圓直徑 d1,d26031???mz m384122???mzd確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=60×0.6=36mm小齒輪尺寬取 b2=40mmc) 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算1) 求許用彎曲應(yīng)力 [σ F]① 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NF1、N F2??7 2.62.62.62.631108. 30457046?? ???????????hiiihFtTtrn7712 1'uNF② 壽命系數(shù) Yn1、Y n2 ，查閱相關(guān)手冊(cè)選取 Yn1=1、Y n2=1③ 極限應(yīng)力?。害?Flim1=290MPa、σ Flim2=220MPa④ 尺寸系數(shù) Yx：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選，取 Yx=1.5⑤ 安全系數(shù) SF：參照表 9-13，取 SF=1.5本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 10 頁 共 29 頁⑥ 需用應(yīng)力[σ F1] 、[ σ F2] 由式（9-20） ，許用彎曲應(yīng)力?? MPa3875.129021lim1 ????SYFxNFσσ29.2li2FxFσσ2) 齒形系數(shù) YFa1、Y Fa2 由圖 9-19，取YFa1=2.56 YFa2=2.153) 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1、Y sa2 由圖 9-20，取Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度 由式（9-17） ，齒根彎曲應(yīng)力??1411MPa49MPa692.05.2.3602.FsaFFmbdTKσσ ???????2122 a.1462.5849FsaFYσσσ ???3.3.2 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)：a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪：40Cr 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 260HBS大齒輪：45 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為 28，則大齒輪的齒數(shù)為 28×5=1403) 齒數(shù)比即為傳動(dòng)比 528140?i4) 選擇尺寬系數(shù) ψ d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參照相關(guān)手冊(cè)并根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)選取 ψ d=2/3初估小齒輪直徑 d1=84mm，則小齒輪的尺寬為 b=ψ d× d1=2/3×84=56mm齒輪圓周速度為：參照手冊(cè)選精度等級(jí)為 9 級(jí)。s/05m.160784160n??????5) 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 11 頁 共 29 頁mN105.2796.105.9np105.9T61 ???????6) 確定重合度系數(shù) Zε 、Y ε ：由公式可知重合度為 4.1028.31???????????ε則由手冊(cè)中相應(yīng)公式可知： 68.374.14??εεZ.05.2.0?εεY7) 確定載荷系數(shù) KH 、K F確定使用系數(shù) KA：查閱手冊(cè)選取使用系數(shù)為 KA=1.85確定動(dòng)載系數(shù) Kv：查閱手冊(cè)選取動(dòng)載系數(shù) Kv=1.0確定齒間載荷分布系數(shù) KHa、K Fa： m/N10/6.1956840.2121 ?????dbTFAtA則 3.6.022εZKHa 47.8.εYFa載荷系數(shù) KH、K F 的確定，由公式可知 2.3.150.81??????αVA?34732?HaFFc) 齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算1) 確定許用應(yīng)力[ σ H]①總工作時(shí)間 th，假設(shè)該彎曲機(jī)的壽命為 10 年，每年工作 300 天，每天工作 8 個(gè)小時(shí)，則： h120835??②應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N 2本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 12 頁 共 29 頁??7 6.6.6.6.311035. 304570226?? ???????????hiiihv tTtrnN6712 1.53.?uv③壽命系數(shù) Zn1、Z n2 ，查閱相關(guān)手冊(cè)選取 Zn1=1.33、Z n2=1.48④接觸疲勞極限?。害?hlim1=760MPa、σ hlim2=760MPa⑤安全系數(shù)?。篠 h=1⑥許用應(yīng)力 [σ h1]、[σ h2]??MPa8.103.762lim1 ???hnHhSZσσ .24.2li2hnhσσ2) 彈性系數(shù) ZE 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選取 Pa190?EZ3) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選取 ZH=2.54) 求所需小齒輪直徑 d1????m0.7 8.124605953/28.1.3 23 211? ?????????????????hedhuTkσψ ε與初估大小基本相符。5) 確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù)中心距 a： 圓整中心矩取 252mm??21050.7????模數(shù) m：由中心矩 a 及初選齒數(shù) Z1 、Z 2 得：340281?Z分度圓直徑 d1,d2本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 13 頁 共 29 頁m84231???zd m420132???zd確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=84×2/3=56mm小齒輪尺寬取 b2=60mmc) 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算1) 求許用彎曲應(yīng)力 [σ F]① 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NF1、N F2??7 2.62.62.62.631105. 3045706?? ???????????hiiihFtTtrn6712 1.53.'uNF② 壽命系數(shù) Yn1、Yn2 ，查閱相關(guān)手冊(cè)選取 Yn1=1、Yn2=1③ 極限應(yīng)力?。害?Flim1=290MPa、σ Flim2=230MPa④ 尺寸系數(shù) Yx：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選，取 Yx=1.5⑤ 安全系數(shù) SF：參照表 9-13，取 SF=1.5⑥ 需用應(yīng)力[σ F1] 、[ σ F2] 由式（9-20） ，許用彎曲應(yīng)力?? MPa3875.129021lim1 ????SYFxNFσσ0.32li2FxFσσ2) 齒形系數(shù) YFa1、Y Fa2 由圖 9-19，取YFa1=2.56 YFa2=2.153) 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1、Y sa2 由圖 9-20，取Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度 由式（9-17） ，齒根彎曲應(yīng)力本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 14 頁 共 29 頁??1511MPa3MPa681.02.6840.2FsaFFYmbdTKσσ ???????2122 a9762.153FsaFYσσσ ???3.4 軸的校核3.4.1 一軸的校核軸直徑的設(shè)計(jì)式??89m.17402.61nPC2.0159333T6 ?????d軸的剛度計(jì)算a) 按當(dāng)量彎矩法校核1) 設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡(jiǎn)圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 15 頁 共 29 頁圖 2 軸的受力轉(zhuǎn)矩彎矩圖2) 求作用在軸上的力如表 1，作圖如圖 2-c本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 16 頁 共 29 頁表 1 作用在軸上的力垂直面（Fv） 水平面（Fh）軸承 1 F2=12N F4=891N齒輪 2 = NBvF367498NFAH?軸承 3 F1=476N F3=1570N帶輪 4 0v?1056NBH3） 求作用在軸上的彎矩如表 2，作出彎矩圖如圖 2-d、2-e表 2 作用在軸上的彎矩垂直面（Mv） 水平面（Mh）1308N.m9-Ft1??vMN.mm-97101???cHFM合成彎矩Ⅰ截面 ??97128.m.722??Ⅰ 0534N10498??Ⅱv 15N.m204367-389H??Ⅱ合成彎矩Ⅱ截面 ???105.m.5103482???ⅡM4）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖 2-f5）作出當(dāng)量彎矩圖如圖 2-g，并確定可能的危險(xiǎn)截面Ⅰ、Ⅱ如圖 2-a。并算出危險(xiǎn)截面的彎矩如表 3。表 3 截面的彎矩Ⅰ截面 ??1054N.mTM22????ⅠⅠeⅡ截面 6ⅡⅡ6）確定許用應(yīng)力已知軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，查表得 =650MPa。用插入法查表得b?本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 17 頁 共 29 頁=102.5MPa， =60MPa。??b0???b1????59.01260?????7）校核軸徑如表 4表 4 驗(yàn)算軸徑Ⅰ截面 ??m621.0M3be????ⅠⅠdⅡ截面 48.31be?ⅡⅡ結(jié)論：按當(dāng)量彎矩法校核，軸的強(qiáng)度足夠。b) 軸的剛度計(jì)算 ??????7171410 2.90.865 233.57 ipiipinipi ILTIILTG?23I4p1d?508I42p?36I4p3d?1270I4p?8693I45pd?2I46p?5103I47pd?682I4p8?本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 18 頁 共 29 頁5.012. 1648295208346716952704836520739?? ?????? ?????所以軸的剛度足夠3.4.2 三軸的校核軸直徑的設(shè)計(jì)式??54.9m1.860nPC2.0159333T6 ?????d軸的剛度計(jì)算a) 按當(dāng)量彎矩法校核設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡(jiǎn)圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。1） 軸的受力簡(jiǎn)圖如圖 3-a本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 19 頁 共 29 頁本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 20 頁 共 29 頁圖 3 軸的受力彎矩轉(zhuǎn)矩圖2）求作用在軸上的力如表 5，并作圖如圖 3-c表 5 作用在軸上的力垂直面（Fv） 水平面（Fh）軸承 1 F3=1627N F1=8362N齒輪 =2381NBvF867NFAH?軸承 2 F4=754N F3=12619N曲軸 0v?21848NBH3）計(jì)算出彎矩如表 6，并作圖如圖 3-d、e本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 21 頁 共 29 頁表 6 軸上的彎矩垂直面（Mv） 水平面（Mh）.m-314825N9.-Fp1??vMN.mm16804793.51??cHFM合成彎矩Ⅰ截面 ????m640N607.22??Ⅰ 189?Ⅱv .5317HⅡ合成彎矩Ⅱ截面 ????60315467272??ⅡM4）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖 3-f5）作出當(dāng)量彎矩圖如圖 3-g，并確定可能的危險(xiǎn)截面Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的彎矩如表 7表 7 危險(xiǎn)截面的彎矩Ⅰ截面 ??m1640N.TM22????ⅠⅠeⅡ截面 3ⅡⅡ6）確定許用應(yīng)力已知軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，查表得 =650MPa。用插入法查表得b?=102.5MPa， =60MPa??b0???b1??59.02601????7）校核軸徑如表 8表 8 校核軸徑Ⅰ截面 ??m46.91.0M3be????ⅠⅠdⅡ截面 08.5.31be?ⅡⅡ本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 22 頁 共 29 頁結(jié)論：按當(dāng)量彎矩法校核，軸的強(qiáng)度足夠。b) 軸的剛度計(jì)算 ??????7171410 2.90.865 233.57 ipiipinipi ILTIILTG?所以軸的剛度足夠0??3.5 鍵的校核3.5.1. 平鍵的強(qiáng)度校核. a) 鍵的選擇 鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)使用要求和工作狀況來選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)拒的大小，聯(lián)接的對(duì)中性要求，是否要求軸向固定，聯(lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)及滑動(dòng)距離長(zhǎng)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(zhǎng)度 L。鍵的橫截面尺寸 b×h 依軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長(zhǎng)度 L 一般可按輪轂的長(zhǎng)度選定，即鍵長(zhǎng)略短于輪轂長(zhǎng)度，并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。故根據(jù)以上所提出的以及該機(jī)工作時(shí)的要求，故選用 A 型普通平鍵。由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長(zhǎng) L=30mmb) 驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度.平鍵聯(lián)接的失效形式有：對(duì)普通平鍵聯(lián)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(shè)計(jì)中，假定壓力沿鍵長(zhǎng)和鍵高均勻分布，可按平均擠壓應(yīng)力進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性的條件計(jì)算，即：靜聯(lián)接 ppkldT][2???式中 ———— 傳遞的轉(zhuǎn)矩 )mN(?———— 軸的直徑 d———— 鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取 k 2hk?———— 鍵的接觸長(zhǎng)度(mm).圓頭平鍵 l bLl??本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 23 頁 共 29 頁———— 許用擠壓應(yīng)力 )p][?MPa(鍵的工作長(zhǎng)度 m1)425(???bLl擠壓面高度 10hk轉(zhuǎn)矩 npT65.9?? N09.1587966 ???許用擠壓應(yīng)力，查表， MPa0][?p?則 擠壓應(yīng)力Pa602.431596.26???apklT??所以 此鍵是安全的。附：鍵的材料：因?yàn)閴簼⒑湍p是鍵聯(lián)接的主要失效形式，所以鍵的材料要求有足夠的硬度。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍵用抗拉強(qiáng)度不低于 的鋼制造，如 45 鋼 Q275 MPa60等。3.6 軸承的校核 滾動(dòng)軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。滾動(dòng)軸承的類型、尺寸和公差等級(jí)均已制訂有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型、尺寸和公差等級(jí)等，并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.6.1 初選軸承型號(hào) 試選 10000K 軸承，查 GB281-1994，查得 10000K 軸承的性能參數(shù)為：C=14617N Co=162850N (脂潤(rùn)滑)190min?3.6.2 壽命計(jì)算 a) 計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力.查表得 10000K 軸承的內(nèi)部軸向力 )2/(YFRs?65.0'32815cos67.0cos. ????YN12470481503922 ???RF本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 24 頁 共 29 頁則：N9028)(7121?YFRSb) 計(jì)算外加軸向載荷 Xc) 計(jì)算軸承的軸向載荷 因?yàn)?21SF?故 軸承 1 N902811??SAF軸承 2 21d) 當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算 由式 )(aRpPYFXfF??查表得： 的界限值 A 42.05.1??tge90.152382RF7.01248?RA查表知 eFRA?9./1故 39.0cos40???YXeRA7.1故 39.04.22?Y則：本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 25 頁 共 29 頁N905)90283.124.(2)11????ARpPFYXfF13).7.()221 ARpPf式中. (輕度沖擊的運(yùn)轉(zhuǎn)).?pf由于 ，且軸承 1、2 采用型號(hào)、尺寸相同的軸承，谷只對(duì)軸承 2 進(jìn)行壽21PF?命計(jì)算。 N032?Pe) 計(jì)算軸承壽命h45019)367(2)110660????PhFCnLf) 極限轉(zhuǎn)速計(jì)算 由式 lim21nfmas5.03467??PFC?6.7./21rctgrctgRA?查得：載荷系數(shù) 5.1f載荷分布系數(shù) 802?故 minr9.60?masnir1?計(jì)算結(jié)果表明，選用的 10000K 型圓柱孔調(diào)心軸承能滿足要求。4 鋼筋切斷機(jī)的摩擦、磨損和潤(rùn)滑本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 26 頁 共 29 頁摩擦是不可避免的自然現(xiàn)象，摩擦得結(jié)果造成機(jī)器的能量損耗、效率降低、溫度升高、出現(xiàn)噪聲、性能下降的問題。摩擦必然會(huì)造成磨損，在實(shí)際應(yīng)用中有許多零件都 因磨損過渡而報(bào)廢。潤(rùn)滑則是改善摩擦、減緩磨損的有效方法。切斷機(jī)中的摩擦主要是軸承的摩擦，而磨損包括滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦。軸承就是滾動(dòng)摩擦，其摩擦力較小損耗也較小。摩擦得結(jié)果勢(shì)必會(huì)造成磨損，而影響磨損的因素也有很多，主要有載荷大小、材料匹配、潤(rùn)滑狀況、工作溫度等。為減少磨損需要從這些方面入手，采取各種有效方法，減少磨損。減少磨損的主要方法有：1.潤(rùn)滑。2.注意選擇材料，按照基本磨損形式正確選擇材料是提高機(jī)械和零件耐磨性的關(guān)鍵之一。3.提高加工精度和表面質(zhì)量也可以減少磨損。4.合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，正確合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是減少磨損和提高耐磨性的有效途徑。5.正確使用和維護(hù)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 27 頁 共 29 頁結(jié)束語本次設(shè)計(jì)的是一種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)明實(shí)用的鋼筋切斷裝置，該裝置的特點(diǎn)是價(jià)格低廉，節(jié)省空間，維修方便。該切斷機(jī)是采用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動(dòng)連桿使滑塊和動(dòng)刀片在機(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),使活動(dòng)刀片和固定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋。并用型鋼焊接了鋼架，使其結(jié)構(gòu)盡可能的簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)中，我盡可能的采用通用部件，從而使設(shè)計(jì)周期縮短，成本降低。設(shè)計(jì)過程中，我主要考慮了機(jī)器的性能以及經(jīng)濟(jì)性，在保證其完成工作要求的前提下，盡可能的提高其性價(jià)比。這是我第一次搞這樣的綜合性的設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)一些漏洞或不足之處，如一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)件的選用或一些經(jīng)濟(jì)性上的構(gòu)思可能有欠妥當(dāng)，造成一些不必要的浪費(fèi)，敬請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。通過這次設(shè)計(jì)，使我的綜合考慮問題的能力得到了提高，而且通過綜合的運(yùn)用機(jī)械知識(shí)，使自己的專業(yè)水平得到了很大的進(jìn)步。夠已經(jīng)能初步的將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 28 頁 共 29 頁致謝畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)的最后一站，它與以往的課程設(shè)計(jì)不同。課程設(shè)計(jì)主要是針對(duì)某一門課程或幾門課程進(jìn)行的綜合練習(xí)，而畢業(yè)設(shè)計(jì)是綜合性的，它反映了學(xué)生對(duì)所學(xué)各門專業(yè)知識(shí)運(yùn)用能力。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我們運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力得到了進(jìn)一步提高，知識(shí)得到了鞏固，使我們對(duì)設(shè)備的整體設(shè)計(jì)思想有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，通過對(duì)臥式鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)，我們運(yùn)用了各門專業(yè)課程，再一次夯實(shí)了我們的知識(shí)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)在雒運(yùn)強(qiáng)老師的悉心指導(dǎo)下完成的，由付其鳳老師審核，對(duì)此我們表示衷心的感謝。由于我們水平有限，設(shè)計(jì)中難免有不足，歡迎各位老師指正批評(píng)。本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 （ 論 文 ） 第 29 頁 共 29 頁參 考 文 獻(xiàn)1 蘇翼林主編.材料力學(xué)（第3版）.天津：天津大學(xué)出版社，20012 孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理（第6版）.北京：高等教育出版社，20013 李繼慶，陳作模主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，19994 梁崇高等著.平面連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，19935 劉政昆編著.間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu).大連：大連理工大學(xué)出版社，19916 伏爾默J等著.連桿機(jī)構(gòu).石則昌等譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19907 田野編寫.我國(guó)鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展.建筑機(jī)械化，2005年第1期23頁8 王慰椿.機(jī)械基礎(chǔ)與建筑機(jī)械.南京：東南大學(xué)出版社，19909 高蕊.鋼筋切斷機(jī)切斷過程分析及最大沖切力的計(jì)算.建筑機(jī)械，1995第2期24-25頁10 何德譽(yù).曲柄壓力機(jī).北京：清華大學(xué)出版社，198711 車仁煒，陸念力 王樹春.一種新型鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)研究.機(jī)械傳動(dòng)，2004年第2期48-49頁12 高蕊.鋼筋切斷機(jī)刀片合理側(cè)隙的保證方法.建筑機(jī)械化，1997年第4期37-38頁 13 王平，張強(qiáng)，許世輝.鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的頂?shù)杜c連切[J].建筑機(jī)械,1997年第5期47-48頁14 宜亞麗.鋼筋矯直切斷機(jī)剪切機(jī)構(gòu)研究分析.機(jī)械，2004年第10期14-16頁15 孟進(jìn)禮，衛(wèi)青珍.對(duì)鋼筋切斷機(jī)發(fā)展的幾點(diǎn)看法.建筑機(jī)械化，2000年第2期14-15頁16 Trans.ASME.77(2),1955