立式钢筋切断机毕业论文

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)立式钢筋切断机作者姓名：李亚男专业：机械制造及自动化指导教师姓名：魏高峰专业技术职务：教授目录131.131.231.341.4442.142.252.362.3.162.3.272.482.51010152.619192122232.727 2829 30摘要本课题设计建筑上的立式钢筋切断机的工作原理是：采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后 , 带动偏心圆旋转 , 偏心圆推动连杆使刀架和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动 , 使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。根据电机的工作环境选择电动机类型，采用立式安装，防护式电机，鼠笼式

2、三相异步电动机。选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。一级带传动，它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、和过载保护等优点，并安装张紧轮。两级齿轮减速，齿轮传动可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，工作安全可靠等特点。动力由电动机输出 , 通过减速系统传动 , 把动力输入到执行机构。由于传动系统作是回转运动 , 而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动 , 为了实现这种转换 , 可以采用曲柄滑块机构 , 盘行凸轮移动滚子从动件机构 , 齿轮齿条机构。本课题采用偏心轮机构作为本机械的执行机构。关键词切断建筑钢筋齿轮偏心轮ABSTRACTT

3、his article introduces a kind of architectural stand type steel cutting machines. Its operating principles are: It use electric motors level triangle belt transmission and secondary gear transmission to slowdown. Then, it drives the cam rotate, The cam connected to slide block and moving blades in t

4、he slippery way make the back and forth straight line sport, makes the moving blades and the fixed blade shear and cut steel.According to the working environment choice the type of electric motors, using , protection of the electrical, squirrel-cage three-phase asynchronous motor. Option three slowd

5、own,first level belt slowdown, followed by the secondary gear deceleration. First level with the introduction of automated, because it protect the over loading. Then introduce a secondary gear deceleration slowdown, becausegear transmission can be used to transmit arbitrary space between the two axi

6、s movement and momentum, 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, Th

7、e steel cutting machine needs the back and forth straight line sport ,in order to achieve this transformation, we can use slider-cam institutions or gear and rack. I decided to consider realistic conditions using slider-cam as the executing machinery.KeywordsCutting; architectural; reinforcing steel

8、 dar; gear; slider-cam第一章引言1.1 切断机简介钢筋切断机是把钢筋切成所需长度的专用机械,它是钢筋加工必不可少的设备之一，在大型建筑工地上的应用非常广泛。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：电动机输出动力经带传动和二级齿轮传动减速后，带动偏心轮旋转, 偏心轮推动动刀片在机座的支架上作往复直线运动, 使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。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，因此近年来逐步被机械加工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。1.2 发展状况近年来，我国在钢筋加工技术装备方面

9、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) 切断机频率低。国内钢筋切断机每分钟切断次数一般 28-31 次，而国外的钢筋切断机每分钟切断次数为 43-51 次，最高切断次数甚至可以达到61rmin 。2) 设计合理性较差。 国内钢筋切断机的刀片采用单螺栓固定， 且厚度较薄，而国外切断机刀片采用双螺栓固定， 因此导致刀片的受力和寿命等综合性能都较国外有一定差距。国外的钢筋切断机在细节上设计更为合理。例如日本的立式钢筋切断机的偏心距较国内的大， 但是更有利于用户更换刀片，调整剪切角度。3) 自动化水平不高。国内钢筋切断机的切断机的控制精度较低，不适合上自动化加

10、工作业， 而国外钢筋切断机的操作控制技术和计算机、 电子技术的应用都处于较高水平， 机电液一体化程度较高， 可以工厂化生产建筑用各种形式的钢筋。如奥地利的 EVG公司的产品通过触摸显示屏。 IJ 以自接编辑数据， 程序控制所需箍筋的形状和质量， 能满足建设工程用各种形式钢筋。4) 外观质量粗糙国内钢筋切断机的观感较差、整机性能不尽人意。而国外切断机的外罩采用一次性冲压成型， 油漆经烤漆处理，色泽搭配美观方。从钢筋切断机的发展趋势看，随着建筑设计与建筑配筋表采购钢筋，钢筋一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，定尺后自动切断、落料。同时国外的产品充分融合液压技术、机械技术、电子技术

11、等，形成以机械为筋革、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较高的生产效率。所以，如何使钢筋切断机的机电 液系统有机地高度集成，充分发挥各自的优势，将是今后研究的主要方向。1.3 题目选取毕业设计的任务是立式钢筋切断机的设计。要求切断钢筋的最大直径是14mm，切断速度是 30rmin 。在设计中通过计算和考虑实际情况选则合适的结构及参数，从而达到设计要求，同时尽可能的降低成本，这也是一个综合运用所学专业知识的过程。毕业设计是对三年大学所学知识的一个总结，也是走上工作岗

12、位前的一次模拟训练。1.4 立式钢筋切断机的特点立式切断机与普通的卧式切断机不同，立式切断机的切断方向是沿竖直方向，由于这一特点，其内部传动装置与卧式切断机是不同的，但它们的目的都是为了能实现钢筋的切断功能，总体的切断原理没有太大差别。与卧式切断机相比，立式切断机具有润滑性能好、功耗少，移动方便等优点。切断机的进退刀装置采用的是偏心圆和弹簧连杆的组合，可已实现刀具的慢进快退，是整个切断过程更高效，同时提高了切断质量。切断机的切断高度是一米左右，更加人性化，有利于操作。第二章切断机的整体装置设计2.1 传动装置的设计选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。首先采用一级带传动，因为它具有缓冲

13、、吸振、运行平稳、噪音小、合过载保护等优点，并安装张紧轮。然后采用两级齿轮减速，因为齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围较大，传动效率高、传动比正确，实用寿命长，工作安全可靠等特点。动力由电动机输出，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直线是往复运动，为了实现这种转换，可以采用曲柄滑块机构，判刑凸轮移动滚子从动件机构，齿轮齿条机构。考虑现实条件我决定采用偏心轮机构作为本机械的执行机构。2.2 电机的选择为了保证钢筋的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力错误！未找到引用源。即切断钢筋的条件为： =QA 查资料可知钢

14、筋的许用剪应力为：错误！未找到引用源。取最大值 错误！未找到引用源。由于本次切断机切断的最大刚筋粗度为：错误！未找到引用源。=14mm，则本机器的最小切断力为：Q（ 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。142 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。 4）=142 错误！未找到引用源。 3.14 错误！未找到引用源。=21848N取切断机的 Q=22000N。刀的速度小于曲轴处的线速度。则切断处的功率P:查表可知在传动过程中，带传动的效率为 错误！未找到引用源。0.940.97； 二级齿轮减速器的效率为 错误！未找到引用源。 0.960.99；滚动轴承的传动效率为 错误！未找到引用源。0

15、.940.98； 连联轴器的效率为 错误！未找到引用源。 0.810.88由以上可知总的传动效率为:错误！未找到引用源。0.94× 0.96×0.94×0.81=0.67由此可知所选电机功率最小应为P 错误！未找到引用源。查手册并根据电机的工作环境和性质选取电机为：Y 系列封闭式三相异步电动机，代号为 Y132S-8，具体参数如下：电机名称： Y 系列三相异步电机型号： Y132S-8额定功率 错误！未找到引用源。 ：2.2转速 rmin ：750电流： 5.8效率： 80.5功率因子： 0.71堵转电流额定电流： 5.5堵转转矩额定转矩： 2最大转矩额定转矩：

16、2重量： 65类别： Y 系列2.3 传动装置各运动参数和动力参数总传动比的确定及各级传动比的分配1 、已选定输出端主轴转速错误！未找到引用源。 30rmin ,满载转速： 错误！未找到引用源。750rmin可得传动系统的总传动比： i 错误！未找到引用源。 =252、分配传动装置的传动比：i =错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。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的齿数。初步取错误！未找到引用源。 ，则错误！未找到引用源。 8.33记错误！未找到引用源。 ，错误！未找到引用源。3、分配减速器的各级传动比两级大齿轮浸油深度相近且材质及齿宽系数

17、相近，分配减速器的各级传动比按展开式布置，查阅有关标准，取错误！未找到引用源。 ，错误！未找到引用源。计算机构各轴的运动及动力参数1、各轴的转速小带轮轴大带轮轴高速轴中间轴低速轴错误！未找到引用源。 750 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。2、各轴功率各轴的效率：带： 01=0.97 ，齿轮：02 =0.97 ，03 =0.97 ，联轴器： 04=0.99错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。=2.2 X 0.99=2.2kw错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。 01=2.2 错误！未找到引用源。 =2.134k

18、w错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。 02 =错误！未找到引用源。=2.0699kw错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。 03 =错误！未找到引用源。=2.0079kw错误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。 04 =错误！未找到引用源。=1.9878kw3、各轴的转矩错误！未找到引用源。 N·m错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 N·m错误！未找到引用源。N ·m错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 237.191 481 N· m错误！未找到引用源。 N·m2.4 带传动的设计带传动是一种常见的机械传动形式，

19、它由主、从动带轮和传动带组成。带传动的优点：能缓冲、吸振。且运动平稳、噪声小，并可以通过增减带长适应不同的中心距要求。最主要的是可以起过载保护的作用。在本设计中选择V 带作为一级传动。1、由设计可知： V 带传动的功率为2.2kw，小带轮的转速为 750rmin，大带轮的转速为 250rmin。查表可知，工况系数取KA=1.2 ，Pc=1.2× 2.2=2.64kw。根据以上数值及小带轮的转速，查相应的图表选取A型 V带。2、带轮基准直径：查阅相关手册选取小带轮基准直径为d1=100mm，则大带轮基准直径为d2=3×100=300mm，圆整后 d2=315mm。3、 带速的

20、确定： d1 n3.14100 750v1000603.925m / s6010004、中心矩、带长及包角的确定。由式0.7(d1+d2)<a0<2(d1+d2)可知：0.7(100+315)<a0<2(100+315) 得290.5a0830初步确定中心矩为a0=300mm根据相关公式初步计算带的基准长度：错误！未找到引用源。查表选取带的长度为1255.40mm计算实际中心矩：错误！未找到引用源。取中心距大小为 340mm验算小带轮包角：5、确定带的根数：错误！未找到引用源。查表知p1=1.32kwp1=0.17kl=0.93 则 错误！未找到引用源。取 Z=36、确

21、定带轮的初拉力错误！未找到引用源。查表q=0.10kgm错误！未找到引用源。ka=0.89新安装v 带出拉力应为1.5 F0 ， 对于运转后的v 带,初拉力应为1.3 F0 。7、计算压轴力：8、 V 带带轮的设计小带轮：采用腹板式，材料：HT150大带轮：采用轮辐式，材料：HT150带轮结构见图 2图 2-2带轮的结构与尺寸图2.5 齿轮传动的设计低速级齿轮的传动设计a) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1) 选材料 小齿轮： 40Cr 钢调质，平均取齿面硬度为 280HBS 大齿轮： 45 钢调质，平均取齿面硬度为 260HBS2) 精确度等级 为减小传动的尺寸，采用硬面硬、齿心要韧的斜

22、齿圆柱齿轮传动，并采用8 级精度（ GB10095-88）3）初选齿数小齿轮轮齿 Z1=22, 则大齿轮齿数 Z2=22 错误！未找到引用源。=50b)按齿根接触强度设计由设计计算公式进行计算，即错误！未找到引用源。1.确定各式内各计算数值1 ）试选载荷系数 错误！未找到引用源。 =1.6 ，查手册的 错误！未找到引用源。 =0.765, 错误！未找到引用源。 =0.865, 得错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。 +错误！未找到引用源。 =0.765+0.865=1.6302) 错误！未找到引用源。 =237.191N· m， =错误！未找到引用源。 =5022错误！未找到引

23、用源。 =2.33) 查手册，选取齿宽系数 d 1.04）查手册，选取材料的弹性影响系数Z E =189.8 MPa125）按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限错误！未找到引用源。=600MPa，大齿轮的接触疲劳强度极限为 错误！未找到引用源。 =550MPa 6）由 N=60njLh，计算应力循环次数，式中： n 为齿轮转速， j 为齿轮每转一圈时同一齿面啮合的次数，错误！未找到引用源。 为齿轮工作寿命N1=60n1j 错误！未找到引用源。 =60 错误！未找到引用源。 13.087 错误！未找到引用源。 (2 错误！未找到引用源。 8 错误！未找到引用源。 300 错误！未找到引用源。

24、15) 错误！未找到引用源。N2=N1i 1=错误！未找到引用源。7）查手册，得接触疲劳寿命系数KHN1=0.90,K HN2=0.95 区域系数错误！未找到引用源。8）计算接触疲劳许用应力取实效概率为1%，疲劳强度安全系数 S=1,区域系数 Z =2.5,H由式K Nlim 得S1K N 1 lim 1=0.9 错误！未找到引用源。 600MPa=540MPaS2 K N 2 lim 2 =0.95 错误！未找到引用源。 550MPa=522.5MPa，S故H(1+2)2=(540+522.5)2MPa=531.25MPa2. 计算1）计算小齿轮分度圆直径d1t ，带入H较小值错误！未找到引

25、用源。错误！未找到引用源。 =79.85mm2）计算圆周速度 v错误！未找到引用源。3）计算齿宽b 错误！未找到引用源。 79.85 错误！未找到引用源。 79.85mm4）计算齿宽与齿高之比模数错误！未找到引用源。齿高h错误！未找到引用源。齿高之比错误！未找到引用源。5）计算载荷系数KK A K v K H K H根据 v=0.176ms， 8 级精度，查表得动载系数 错误！未找到引用源。直齿轮，查得 K HK F1.4 ，利用插值法 , 查得 8级精度，小齿轮相对支承非对称布置时 K H1.27由 b h 9.77 ， K H1.27 ，查得 KF1.24 。将数据带入计算得K1.75 1

26、.021.4 1.27 3.176）按实际的载荷系数校正分度圆直径，由式d1 d1t3 K K t 得错误！未找到引用源。7）计算模数错误！未找到引用源。 3.63c) 按齿根弯曲强度设计m2K t T1Y cos2YFa YSa3d z12aF1. 确定公式内各计算数值1）由手册查得小齿轮的弯曲疲劳极限FE 1500MPa ，大齿轮的弯曲疲劳极限FE 2380MPa ；2）查得弯曲疲劳寿命系数KFN10.85、 KFN20.88 ；3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 S1.4F 1K FN1FE 10.85500303.57MPa ，S1.4F 2KFN2FE 20.88380238

27、.86MPa 。S1.44）计算载荷系数KK A K vK FK F1.751.021.4 1.24 3.105）查取齿形系数查得YFa12.72 、 YFa 22.316）查取应力校正系数查得 YSa11.56 、 YSa21.707）计算大、小齿轮的 YFaYSa 并加以比较F YFa1YSa12.72 1.56 F10.0140303.57YFa 2YSa22.31 1.70 F20.0164238.86大齿轮的数值大。2. 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数。由于齿轮模数 m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所

28、决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算的模数 3.06 ，并就近圆整为标准值m=3.5mm；按接触强度算的分度圆直径 d1=100mm,得小齿轮齿数错误！未找到引用源。 30错误！未找到引用源。 30 错误！未找到引用源。69这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触的疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。d) 几何尺寸计算1）计算分度圆的直径 错误！未找到引用源。2）计算中心距 错误！未找到引用源。a=错误！未找到引用源。4）修正螺旋角 错误！未找到引用源。因错误！未找到引用源。 值变化不大， 故参数a , K , Z H 等值不必修正5）计算齿轮宽度b 错误！

29、未找到引用源。取错误！未找到引用源。 =110mm错误！未找到引用源。e) 结构设计：因大齿轮齿顶圆直径大于 160mm，而又小于 500mm，故以选用腹板式结构， 低速级齿轮主要尺寸和参数如下表 1表 2-1低速齿轮的主要尺寸大齿轮小齿轮大齿轮小齿轮法向模数3.53.5齿根高 hf / mm55mmm法向压力角2020齿顶圆直径248.5112/d a / mm全 齿 高88分度圆直径 d241.5102h / mm螺旋角/齿根圆直径231.595d f / mm齿顶高系数11中心距 ammha n173.25法面顶隙系0.250.25齿数比数 C n2.3齿厚5.515.51齿宽 b mm

30、105110Sn/ / mm齿顶高3.53.5齿数Z6930ha / mm高速级齿轮设计a）选精度等级、材料及齿数高速级齿轮采用硬齿面传动，材料大小齿轮均为40Cr 钢，并经调质及其表面淬火，齿面硬度为4855HRC表面淬火，轮齿变形不大，故精度等级不变，为8 级，选取小齿轮齿数为Z1 =22，大齿轮齿数为错误！未找到引用源。， 取错误！未找到引用源。b）按齿面接触强度设计同低速级齿轮的设计，已知载荷系数错误！未找到引用源。1）查手册的 错误！未找到引用源。 =0.78, 错误！未找到引用源。 =0.87, 得误！未找到引用源。 =错误！未找到引用源。 +错误！未找到引用源。 =1.65错2）

31、按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限 错误！未找到引用源。，又接触疲劳寿命系数 错误！未找到引用源。，得故 许用力错误！未找到引用源。所以，根据式 错误！未找到引用源。3）齿宽错误！未找到引用源。 =1.0 错误！未找到引用源。模数错误！未找到引用源。4）齿高错误！未找到引用源。，得纵向重合 错误！未找到引用源。5）计算载荷系数错误！未找到引用源。根据 v=0.49ms，8 级精度，查得动载系数错误！未找到引用源。斜齿轮，查得 错误！未找到引用源。，利用插值法查得 8 级精度，小齿轮相对支承非对称布置时将数据带入计算得错误！未找到引用源。 =3.766）按实际的载荷系数校正分度圆直径，由式错误！

32、未找到引用源。 得7）计算模数错误！未找到引用源。c）按齿根弯曲强度计算由式错误！未找到引用源。1、确定公式内的各计算数值1）计算载荷系数2）查的错误！未找到引用源。 ,错误！未找到引用源。查得 错误！未找到引用源。计算大、小齿轮的 错误！未找到引用源。并加以比较故小齿轮较大2、 设计计算故 m=2.5, 分度圆直径 d1=48.25mm错误！未找到引用源。取 Z1=19错误！未找到引用源。 ，取 Z2 =673、几何尺寸计算1）中心距 错误！未找到引用源。，圆整为 a= 109mm2）修正螺旋角错误！未找到引用源。因值变化不大，故参数a , K , Z H 等值不必修正3）计算大小齿轮的分度

33、圆直径错误！未找到引用源。=48.16 mm错误！未找到引用源。4 ）计算齿轮宽度错误！未找到引用源。圆整 错误！未找到引用源。4、结构设计因大齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于 500mm，故以选用腹板式结构，高速级齿轮主要尺寸和参数如下表2表 2-2高速级齿轮的主要尺寸和参数大齿轮小齿轮大齿轮小齿轮法向模数 mmm齿 根高2525h f / mm3.1253.125法向压力角齿顶圆直径/2020d a / mm172.552.5全齿高4.54.5分度圆直径169.8448.16h / mmd螺旋角/齿根圆直径d f / mm161.2541.25齿顶高系数11中心距 ammha n10

34、9法面顶隙系0.250.25齿数比数 C n3.53齿厚齿宽 b mmSn/ / mm3.9323.934853齿顶高2.52.5齿数 Zha / mm67192.6轴的设计低速轴的设计1、装配方案图图 2-3低速轴的装配草图2、初步确定轴的最小直径1）由前面得，轴上功率P3=2.0699kw，转速 n3 =30.01rmin ，转矩 T3 =错误！未找到引用源。 N ·m2）求作用于齿上的力已知大齿轮分度圆直径为错误！未找到引用源。得圆周力 Ft ，径向力 Fr 及轴向力 Fa 分别为3、选轴的材料为45 钢，调制处理，查手册取A0=112，得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d ，为使所选的轴的直径 d 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号联轴器的计算转矩L 1=112mm错误！未找到引用源。按照计算转矩 Tca 应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GBT 5014-2003，选用 LT9 型弹性套柱销联轴器， 其公称转矩 2500.000 N mm , 半联轴器的孔径为d - =50mm，半联轴