GQ50型钢筋切断机的结构设计与运动仿真【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 单位代码 02 学 号 080105007 分 类 号 密 级 毕业设计 说明书 钢筋切断机的结构设计与运动仿真 院系名称 工学院 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 钢筋切断机的结构设计与运动仿真 摘要 本产品的设计是根据黄河科技学院工学院机械系 2012 届毕业设计的要求，在参观调研的基础上，对大学四年已学知识的总结、实践与提高。按照指导老师的要求，我首先查 阅了大量关于此产品设计的资料，做好初期准备。然后到河南省长葛市黄河旋风 股份 有限公司参观，深入了解钢筋切断机的工作原理及使用要求，在此基础上，形成自己初步的设计思路。 本产品设计给定的原始参数是：切断能力为（ 60） 圆钢；电机功率为4切次数为 28 次 /断行程为 40次设计的主要研究内容和技术关键是：根据钢筋切断机的使用要求，确定其工作原理，在此基础上进行钢筋切断机的结构设计，确定主要结构尺寸。主要包括以下几点： 1、电动机的选择； 2、传动装置的设计和计算； 3、轴承的选择； 4、曲 轴连杆机构的设计； 5、机体的设计； 6、刀片的设计选择。然后根据这些设计数据进行产品的建模及运动仿真。 本次产品建模使用的是美国 司的三维设计软件 011。首先是根据设计数据建立各个零件的草图， 在草图的基础上运用零件特征生成三维实体；然后在 011软件的虚拟环境中进行虚拟装配，建立数字样机；最后进行应力分析、运动干涉分析及运动仿真。 本设计可以大幅降低钢筋切断机的研发周期及成本，从而提高产品的市场竞争力和企业的经济效益。 关键词 ： 钢筋切断机，结构设计， 011，虚拟装配，运动仿真 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is to of 012 of a to a on of to of I a do to to in to a of on to of 0) mm 8 0 of to on of 1, of 2, of 3, 4, of 5, s 6, to of is s 3 d 011 of is to to up of in of d in 011 in to in so as to of of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 011, 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 绪论 . 1 2 设计前的准备 . 3 划任务书 . 3 品设计的依据 . 3 划任务书 . 3 计前的准备 . 3 3 钢筋切断机的总体设计 . 4 筋切断机的 工作原理 . 4 筋切断机的 基本结构 . 4 4 传动方案的设计 . 5 本传动数据计算 . 5 配传动比 . 5 算各州的运动及动力参数 . 5 传动的设计 . 6 型的选择 . 6 轮基准直径的确定 . 6 速的确定 . 6 心距、带长及包角的确定。 . 6 定带的根数 . 7 轮结构与尺寸 . 7 轮传动的设计 . 7 材料、确定初步参数 . 7 面疲劳强度计算 . 8 根抗弯疲劳强度验算 . 10 5 011 . 12 011 的组成 . 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 维绘图软件 011 的优点 . 12 维工程图处理能力比较好 . 12 有良好的设计项目管理功能 . 13 数化技术和变量化技术 . 13 便的操作风格 . 13 彩的显示功能 . 13 6 主要零件的设计及建模 . 14 体的设计流程 . 14 他主要零件的建模效果展示 . 23 7 钢筋切断机的装配 . 29 配流程 . 29 侧盖的 装配步骤 . 29 建文件 . 30 入所有零件 . 30 机体安装大侧盖 . 30 配效果图展示 . 33 8 应用 . 34 查零部件之间的干涉 . 34 杆及连杆铜瓦的干涉检查 . 34 9 绘制各主要零件的工程图 . 37 10 传动结构的运动仿真 . 41 立一个简单的装配 . 41 动 仿真步骤 . 41 致谢 . 45 参考文献 . 46 附 录 . 48 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪论 钢筋切断机 是 建筑机械的一种 。它是钢筋加工必不可少的设备之一，主要用语房屋建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断。钢筋切断机与其他切断设备相比，具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被 建筑工地 和小型轧钢厂等广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。 新中国成立初期，建筑工程中钢筋加工技术非常落后，主要依靠手工或者简单工具，劳动强度大、生产效率低、工程质量很难保证。太原重型机械学院是国内最早生产钢筋切断机的单位之一。他们于 1958 年首次引进苏联的卧式钢筋切 断机图纸，生产了国内第一台钢筋切断机。随后又于 1985 年引进了日本立式钢筋切断机和德国卧式钢筋切断机，并在此基础上研发了 闭式及半封闭式切断机。该系列的钢筋切断机均是采用机械轮剪切进行切断的。此外，沈阳建筑工程学院工厂、陕西渭南农业科技股份有限公司、黑虎建筑机械公司等企业也生产过不同类型的机械式钢筋切断机。 目前，国内的钢筋切断机多以机械轮剪式切断为主。其工作过程基本为：电动机输出动力经过带传动和三级齿轮传动减速后，带动曲轴旋转，曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑 道中做往复直线运动，使动刀片和定刀片相错而切断钢筋。 近年来，我国在钢筋切断机技术装备方面有了长足的进步，但产品的技术水平与国外先进水平相比，尚有以下几个方面的差距： 1)国外切断机偏心轴的偏心距较大 。 如日本立式切断机偏心距 24国内一般为17看似省料、齿轮结构偏小些，但给用户带来麻烦，不易管理 。 因为在由切大料到切小料时，不是换刀垫就是换刀片，有时还需要转换角度。 2)国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺过硬，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产 机器 。 3)国内切断机刀片设计不合理 。 单螺栓固定，刀片厚度够薄， 40 型和 50 型刀片厚度均为 17国外都是双螺栓固定， 25 27，因此国外刀片在受力及寿命等综合性能方面都较国内优良。 4)国内切断机每分钟切断次数少 。 国内一般为 28 31次，国外要高出 15 20次，最高高出 30次，工作效率较高。 5)国外机型一般采用半开式结构 。 齿轮、轴承用油脂润滑，曲轴轴径、连杆瓦、冲买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 切刀座、转体处用手工加稀油润滑 。 国内机型结构有全开、全闭、半开半闭 3种，润滑方式有集中稀油润滑和飞溅润滑 2种。 6)国内切断机外观质 量、整机性能不尽人意 。 国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角，整机光洁美观。而国内一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、经验，生产工艺几十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。 从钢筋切断机的发展趋势看，随着建筑设计与建筑施工技术的国际化，建筑工程设计与应用钢筋必将进入商品化供应时代，即根据建 筑配筋表采购钢筋，钢筋使用现场转化成可用钢筋，商品化供应钢筋。而钢筋的一体化生产就要求钢筋切断机必须实现自动控制 钢筋自动送料，定尺寸后自动切断、落料。 另一方面，国外的产品充分融合了液压技术、机械技术、电子技术等，形成了以机械为筋骨、液压为肌肉、电气为神经的机电液一体化综合控制技术，充分发挥各自的优势，体现综合最优驱动及控制能力。因此，钢筋切断机不但要求实现定长剪切的高精度控制，同时要求其具有相对高的生产效率。所以，如何使钢筋切断机的机电液系统有机地高度集成，充分发挥各自优势，将是今后研究的主要方向。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 设计前的准备 划任务书 品设计的依据 本设计是在对 河南省长葛市黄河旋风股份有限公司进行生产参观 后， 对钢筋切断机形成初步认识后，深刻理解其工作原理与结构特点，根据自己大学四年所学的机械方面的各种知识，对钢筋切断机做一个机构设计，并建立数字样机进行运动仿真。本设计力求高效、快速的完成产品研发与校验，并使产品具备完善可靠的性能，满足市场需求，增强企业竞争力。 划任务书 根据建筑市场的使用需求， 表 2 表 2筋切断机的 参数 电 动 机 额定功率 4断能力 60冲切次数 28次 /切行程 40计前的准备 接到任务书初期，先查阅了大量有关钢筋切断机的的论文、资料。其后，为了在产品设计前能对钢筋切断机有一个整体、大概的认识，我在王良文教授的帮助指导下，对河南省长葛市黄河旋风股份有限公司进行了为期一天的参观、调研，认真观察了钢筋切断机的结构及生产过程，在其间遇到的各种问题，仔细听取了黄河旋风股份有限公司建筑机械部张工程师的讲解。 回到学校后，收集、整理钢筋切断机的相关资料，通过分析其 性能和技术指标，并结合自己所学的理论知识进行设计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 钢筋切断机 的总体设计 筋切断机的 工作原理 工作原理：采用电动机经过一级带传动和三级齿轮传动减速后，带动曲轴旋转，曲轴推动连杆，使滑块和动刀片在机座的滑道中做往复直线运动，这样，活动刀片和固定刀片就能相错而切断钢筋。 筋切断机的 基本结构 传动方案简述：首先是一级带传动，然后是三级齿轮减速。 首先采用一级带传动，因为它具有缓冲、吸震、运行平稳、噪声小、过载保护等优点。然后采用三级齿轮减速，因为齿轮传动可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并 具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等优点。 动力是由电动机输出，通过减速系统传动，把动力输入到执行机构。由于传动系统做的是回转运动，而钢筋切断机的执行机 构需要的是直线往复运动。为了实现这种转换，可以采用曲柄滑块机构或者齿轮齿条机构。考虑到现实使用条件，决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。 考虑到工地上的机械需要经常变幻地方，且考虑到经济性，应尽量使产品的尺寸减小、结构紧凑，所以本设计中的小齿轮都采用齿轮轴的形式。为了节能、储能和减震，本设计运用了飞轮的优点。为了使飞轮 的结构尺寸不至于过大，本产品把飞轮与大带轮作为一个整体来设计，安装在第一根轴上。 本设计基本结构如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 传动方案的设计 本传动数据计算 配传动比 电动机功率为 4择型号为 满载转速为 2890r/ 1）总传动比 103282890 配传动装置的传动比 10 上式中10 别为带传动与减速器（ 三 级齿轮减速）的传动比，为使 V 带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取0i=减速器的传动比为 3）分配减速器的各级传动比 查阅机械设计手册，取 1i =4， 2i =4，则3i=4。 算各州的运动及动力参数 1）各轴的转速 轴 m in/ 0 9 001 m 轴 m in/ 141 8 0 6112 m in/ 1223 m in/ 2）各轴的输入功率 查机械设计课程设计手册表 1带传动的传 动效率01=取齿轮传动的传动效率为 轴 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轴 轴 曲曲 轴的输入转矩 电动机的输出转矩 9 049 55 0 d轴 轴 7 623223 传动的设计 型的选择 由设计数据可知， 带轮的转速为 2890r/带轮的转速为 1806r/ 查机械设计可知， 工况系数取 4=6据以上数值及小带轮的转速查相应得图表选取 带。 轮基准直径的确定 查机械设计表 8取小带轮的基准直径为 200大带轮的基准直径为320 速的确定 s/ 心距、带长及包角的确定。 由机械设计式 8的中心距为 0.7(d1+(d1+ 则 00+320)(200+320) 得 364 1040 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 初步确定中心距为 800 根据相关公式初步计算带的基准长度： 200320()320200(280024 )(22 20221210 ）（500算实际中心矩： 42025004002 0 轮包角： 0 12 a 定带的根数 11 查表知 =2 轮结构与尺寸 带轮结构与尺寸设计详见附录图纸。 轮传动的设计 为加工方便和降低成本，本设计中，小齿轮均以齿轮轴代替 。此外，本设计采用三级齿轮传动减速，齿轮的详细结构及尺寸设计见附录图纸 。在此仅以 第 一级的 齿轮设计为例，详述其设计过程。 第一级齿轮设计过程如下： 材料、确定初步参数 1）选材料 齿轮轴： 40均取齿面硬度为 260齿轮： 45钢调制，平均取齿面硬度为 260） 初选齿数 取 齿轮轴 的齿数为 14，则大齿轮的齿数为 14 4=56 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3) 齿数比即为传动比 41456 选择尺宽系数 照相关手册并根据以前学过的知识选取 d=初估 齿轮轴的 直径 0小齿轮的尺 宽为 b= d 50=25) 齿轮圆周速度为： s/80660100060 11 级。 6) 计算小齿轮转矩 T1 6161 确定载荷系数 定使用系数 阅手册选取使用系数为 定动载系数 阅手册选取动载系数 定齿间载荷分布系数 100*2 411 K 则 1 22 1 H、 确定，由公式可知 面疲劳强度计算 1) 确定许用应力 H 总工作时间 设该切断机的寿命为 10年，每年工作 300 天，每天工作 8个小时，则： 0 0 083 0 05 应力循环次数 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 0 0 01 8 0 616060 v 寿命系数 查阅相关手册选取 接触疲劳极限取： 20 80 安全系数取： 许用应力 MP i MP 02l i 弹性系数 阅机械设计手册可选取 Z 3) 节点区域系数 H=) 求所需小齿轮直径 5) 计算模数 取模数 。 6） 确定 分度圆 、中心距 分度圆直径 d1,文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 确定尺宽：取大齿轮 齿 宽为 6 8轮轴齿宽 取 0心距 a： 08562 21 根抗弯疲劳强度验算 1) 求许用弯曲应力 F 应力循环次数 0 0 048016060 F 寿命系数 查阅相关手册选取 、 极限应力取： 90 20 尺寸系数 阅机械设计手册选，取 安全系数 照表 9 需用应力 、 由式（ 9许用弯曲应力 MP 022 1l i M P MP 022 2l i M P 2) 齿形系数 图 9 ) 应力修正系数 图 9 ) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（ 9齿根弯曲应力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1411111M P 211 2212 MP 9 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 011 件是美国 999年底推出的三维可视化实体模拟软件，目前已推出最新版本 012，而我在本次设计中使用的是目前比较成熟稳定的版本 包含三维建模、信息管理、协同工作和技术支持等各种特征。使用 以创建三维模型和二维制造工程图、可以创建自适应的特征、零件和子部件，还可以管理上千个零件和大型部件，它的 “ 连接到网络 ”工具可以使工作组人员协同工作，方便数 据共享和同事之间设计理念的沟通。 维运算 速度和着色功能方面有突破的进展。它是建立在 计人员能够简单迅速地获得零件和装配体的真实感，这样就缩短了用户设计意图的产生与系统反应时间的距离，从而最小限度的影响设计人员的创意和发挥。 在二维绘图软件市场中， 目前应用最为广泛的通用交互 式计算机辅助绘图与设计软件。 其 强大生命力在于 它的通用性、多工 业标准和开放的体系结构。与出一家的 011 具有相同的特点 ，所不同 之处在于 绘制二维图方面具有不可比拟的优点， 但在三维造型方面功能欠缺。 11 特点在于处理三维造型、虚拟装配、运动模拟等方面具有独特的优势。其功能强大的三维造型给设计者提供了空前的想象力，从尺寸、外形、颜色各个方面给人以真实的感觉。同时在设计过程中可以及时发现纰漏，并及时处理，避免造成不必要的制造成 本 011 的组成 011 包括 5 个模块：零件造型、钣金、装配、 表达视图、工程图。这些模块创建了相互关联而又独立的文件。 另外，它还集 成了应力分析、运动仿真、 换等功能，方便用户对产品做进一步研发。 维 绘图 软件 011 的优点 维工程图处理能力比较好 因为机械设计的最终目的是为了出工程图，为产品加工、装配打基础。所以买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机械设计软件必须具有优良的二维工程图创建和处理能力。三维软件 011的二维工程图处理 能力是比较好的一个，由于建立了统一的工程设计数据库，其二维图素与三维模型关联，因此在工程图中也能逆向修改三维模型的尺寸。 有良好的设计项 目管理功能 011 能够相当完整地以设计项目为线索，自 动管理相关的文件及设计数据，而不需要其他管理软件的介入。 数化技术和变量化技术 从功能上划分，三维设计软件可以分为参数化技术和变量化技术两类。参数化技术用“顺序方法”对约束求解，达到全数据相关、全尺寸约束、用尺寸驱动设计结果的修改；变量化技术用“几何图形约束和方程耦合”来求解，达到将参数化技术中的全尺寸约束细分为“尺寸约束”和“几何约束” ，而工程关系 就可以直接与几何约束耦合处理，实现基于装配关系的关联设计 8。 从 011的功能设置和实际使用中所 表现的结果， 011 属于变量化技术一类。因此， 它能处理局部约束的更改，能基于工程关系求解、能显示处理约束等等，与其它软件相比更容易理解、更适合于完成工程师原始设计构思的表达和实现，对创新设计提供了有效的支持，可以基于装配关系，利用现有结构创造全新零件。 便的操作风格 011 完全没有命令行交互的操作。所有的操 作都是通过功能图标、菜单、对话框和鼠标的操作进行。易学易用，不用背记那些枯燥的操作命令，对于初 学者易学易用，应用方便。 彩的显示功能 011 的显示表达十分理想，在透视效果，甚至 剖切效果下实时地渲染、转动、放缩都有出众的表达效果和速度。还有逼真的运动模拟，多数的机构都能被驱动“真的”运动起来。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 主要零件的设计及建模 实际使的钢筋切断机的所有零件加起来有一百多个，其中主要的零件有：机体，小带轮，大带轮（有飞轮的作用），各个齿轮轴及大齿轮，曲轴，连杆，刀座及刀片。在这里，我以机体的建模设计过程为例，其他零件 只展示建模后的效果图，它们 的设计建模过程可参照机体的设计。 体 的设计流程 机体 的设计 过程简略如下： 1) 启动 011 软件，选择【新建】 ，新建类型为【 。如图 6 图 6动 011软件 2) 在【草图】面板，创建机体整体轮廓草图。如图 6示：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 6体整体轮廓草图 3) 退出【草图】环境，进入【特征】面板，选择【拉伸】操作，拉伸结果如图 6 图 6伸结果 4) 确定三根轴及曲轴的位置，并在侧面上建立草图，选择【拉伸】操作，拉伸结买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 果如 图 6 图 6) 确定螺孔位置，建立草图，创建【打孔】特征，选择螺纹孔，打孔结果如图 6 图 6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6) 在此平面创建草图，并由【拉伸】操作，创建出轴孔特征。轴孔特征如图 6 图 6) 在另一面，运用【拉伸】操作，创建出滑块的滑道及大侧盖的基本配合轮廓。创建结果如图 6 图 6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8) 运用【拉伸】及【打孔】特征，完全建立大侧盖的配合部分以及紧固螺孔。创建结果如图 6 图 6) 运用【拉伸】特征，在机体上平面拉伸出凸起，并再次运用【拉伸】切除操作，拉伸出机体 上视孔。结果如图 6 图 6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10) 在上加工面创建草图，并在此草图上建立【打孔】特征。结果如图 6 61) 运用【拉伸】特征，做出尾座上的固定刀座的卡槽以及放钢筋的凹槽。结果如图 6 图 62) 运用【拉伸】特征，创建出送料轴的安装槽，结果如图 6示：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 63) 运用【拉伸】特征，创建出机器行走轮轴的安装部分，前后轮两处，如图 6 图 6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 64) 为了使机器转向方便，把机器的前轮设计为可转向轮，其转向轴安装孔的建立如图 6 图 6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15) 调整切断钢筋直径的调整轴安装部分设计如图 6 图 66) 机体整体展示，如图 6 图 6文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 他主要零件的建模效果展示 图 6轮轴 图 6轮轴 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 6轮轴 图 6轴大齿轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 6带轮 图 6侧盖 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 6轴端盖 图 6动刀座 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 6杆 图 6轴 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 6动大齿轮 图 6动大齿轮芯套 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828