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1、目录第1章 绪论11.1 概述11.2 国内外研究概况及发展趋势1第2章 整体传动方案设计42.1 主要设计参数42.2 钢筋切断机的工作原理42.3 切断钢筋所需力计算52.4 剪刃行程52.5 功率计算6第3章 传动结构设计73.1 基本传动数据计算73.1.1 分配传动比73.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数73.2 带传动设计83.2.1 确定计算功率83.2.2 带型的确定83.2.3 带轮基准直径83.2.4 验算带速83.2.5 中心距、带长及包角的确定83.2.6 确定V带的根数93.2.7 确定V带张紧力93.2.8 确定轴上的载荷93.2.9 主要设计结果93.3 高速
2、级齿轮传动设计103.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数103.3.2 按齿面接触强度设计113.3.3 按齿根弯曲强度设计123.3.4 几何尺-寸计算143.3.5 结构设计及绘制齿轮零件图153.4 低速级齿轮传动设计153.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数153.4.2 按齿面接触强度计算153.4.3 按齿根弯曲强度设计173.4.4 几何尺寸计算193.4.5 结构设计及绘制齿轮零件图193.5 轴的设计与校核203.5.1 一轴的设计与校核203.5.2 二轴的设计与校核273.6 键的强度校核333.6.1 键的选择333.6.2 验算挤压强度333.7 轴承
3、的校核343.7.1 两轴承的轴向力343.7.2 求两轴承的计算轴向力343.7.3 求轴承的当量动载荷和353.7.4 计算轴承的寿命36第4章 三维建模和虚拟装配37第5章 结论42参考文献43致谢44第1章 绪论1.1 概述钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用语房屋建筑、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。 制造业是国民经济的基础行业，随着经济全球化的不断发展、机械制造业的飞速发展，新的技术革命轰
4、轰烈烈开展。一些传统的设计方法也在悄然的发生变化。随着现代科技的发展，计算机辅助设计已经渗透到机械发展的各个行业中，而且通过该项技术机械行业得到了大大的发展。各种计算机辅助设计软件已成为必不可少的设计工具。例如：AutoCAD、Solidwokers、UG等二维和三维建模软件，还可借助先进的Pre/E、ANSYS和ADAMS软件进行联合仿真。通过这些技术从而取代了传统的生产方式：仅仅依靠二维图纸先生产出样品，经反复实验、改进，然后才投入批量生产。通过新技术进行设计生产不仅可以降低成本还可以提高可靠性。1.2 国内外研究概况及发展趋势经过几十年的发展，我国的建筑用钢筋切断机市场现已基本形成。目前
5、，市场上生产和销售的钢筋切断机种类很多，根据设备组成的各工作机构特点可以按6 种方法进行分类，按调直方式可分为调直模式、曲线辊式、对辊式、调直模式+ 对辊复合式。调直模式的特点：钢筋调直效果好，比较容易控制；但调直速度低，被加工钢筋表面有划伤，工作噪声较大；适合各种光圆钢筋。曲线辊式的特点调直速度较快，钢筋调直效果好，且易控制。但被加工钢筋表面划伤较重，工作噪声较大；适合各种光圆钢筋和对钢筋表面划伤要求不高的场合。对辊式的特点：调直速度快，被加工钢筋表面有划伤轻微，工作噪声小；钢筋调直效果一般，控制要求较高。适合各种钢筋，特别适合冷、热轧带肋钢筋。调直模式+ 对辊复合式的特点：钢筋调直效果比较
6、好，比较容易控制。调直速度高于曲线辊式，低于对辊式；被加工钢筋表面有划伤。工作噪声比较小；适合各种钢筋。按切断方式可分为：锤击切断方式、飞剪切断方式、液压切断方式。锤击切断方式的特点：适用中、小直径钢筋，工作噪声连续、较大。易出现连切现象，定尺误差最小；适用于中、低速度的钢筋调直机和对定尺精度要求较高的场合。飞剪切断方式的特点：适用大、中直径钢筋，工作噪声较大，不连续。定尺精度不高，但没有连切现象；适用于高速钢筋调直机。液压切断方式的特点：适用大、中直径钢筋，工作噪声小。没有连切现象；适用于速度不太高的钢筋调直机。按落料方式可分为：支撑柱式、翻板式、撤板式、敞口式。支撑柱式的特点：结构简单，工
7、作噪声小。适用于小直径光圆钢筋，且钢筋调直度较高的场合。翻板式的特点：结构较复杂，工作噪声较大，适用大、中直径钢筋。撤板式的特点：结构较复杂，工作噪声较大，适用大、中直径钢筋。敞口式的特点：结构简单，工作噪声较小，适用于大、中直径钢筋，且钢筋调直较好的场合。按定尺方式可分为：机械式、机电式。机械式的特点：定尺误差小，易控制。噪声较大，寿命短。适用于对定尺误差要求较高，速度要求不高的场合。机电式的特点：定尺误差稍大，噪声较小，寿命长。适用于对定尺误差要求较低，调直速度要求较高的场合。按控制方式可分为：普通电气控制、控制。普通电气控的特点：线路复杂，对维护人员要求较高。控制精度低，易发生故障，初期
8、调试麻烦。控制的特点：线路简单，对维护人员要求不高。控制精度较高，运行比较稳定，初期调试简单。按上料方式可分为：开卷式和非开卷式。开卷式的特点：设备复杂，放线速度快、钢筋不扭转，特别适合于高速工作状态。非开卷式的特点：设备单一，适于调直速度不太高的工作场合。放线时钢筋自然扭转。纵观我国建筑用钢筋切断机的总体水平，与国际上先进产品相比还是比较落后。主要表现在：企业生产规模小，产品的技术含量低，生产效率低下。企业很少有拥有自主知识产权的产品。我国钢筋加工机械的生产一直以老机型为主缺少创新。在我国从整个钢筋加工机械行业看，存在产品单一、品种不齐全、产品系列化程度低等现象。从用户要求方面看，绝大部分用
9、户喜欢购买老机型产品，钢筋加工机械处于机械、半机械、手工加工的局面，用户有大建筑公司、有小型施工队，大部分用户对钢筋的加工能用手工干就不采用机械干，能用简单机器完成的就不采用自动、半自动化机器。 国外钢筋加工机械从整体看，产品品种齐全，除钢筋切断机、弯曲机、调直切断机外还有螺旋状钢筋弯曲机、弯曲切断机、焊接钢筋网切断机、弯曲机，具有快速送料和无级调速的自动盘圆调直切断机，混凝土构件铁筋用细钢丝自动加工机等产品。由于钢筋切断机技术含量低、易仿造、利润不高等原因，所以厂家几十年来基本维持现状，发展不快，与国外同行相比具体有以下几方面差距。 (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
10、为24mm，而国内一般为17mm。看似省料、齿轮结构偏小些，但在由切大料到切小料时，不是换刀挚就是换刀片，有时还需转换角度，给用户带来麻烦，不易管理。 (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，刀片厚度过薄，40型和50型刀片厚度均为17mm；而国外都是双螺栓固定，刀片厚度为25，-27mm，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
11、)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
12、较差。综上所述，我国经济建设的飞速发展为建筑行业，特别是为建筑机械的发展提供了一个广阔的发展空间，为广大生产企业提供一个展示自己的舞台。面对竞争日益激烈的我国建筑机械市场，加强企业的经营管理，加大科技投入，重视新技术、新产品的研究开发，提高产品质量和产品售后服务水平，积极、主动走向市场，使企业的产品不断地满足广大用户的需求，尽快缩短与国外先进企业的差距，无疑是我国广大钢筋切断机生产企业生存与发展的必由之路。第2章 整体传动方案设计传动方案简述：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、吸振、运行平稳、噪声小、和过载保护等优点，并安装张紧轮。然后采用两级齿
13、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。由于传动系统作的是回转运动,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。考虑现实条件，我决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。2.1 主要设计参数本次毕业设计的任务是卧式钢筋切断机的设计。其主要参数为：切断钢筋直径（mm） 60刚进抗拉强度（MPa） 450两刀刃的最大开口距（mm） 65两刀刃的最小开口距（mm） 13剪切
14、次数（次/min） 27/58总速比 50.6/107曲轴偏心距（mm） 26连杆长度（mm） 300电机功率（kW）/电压（V）/转速（r/min） 7.5/380/2900外形尺寸（mm） 1500*660*915整机重量（kg） 900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。毕业设计是对四年大学所学知识的一个总结，也是走上工作岗位前的一次模拟训练。2.2 钢筋切断机的工作原理 工作原理：采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运
15、动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。图2-1钢筋切断机原理图2.3 切断钢筋所需力计算为了保证钢筋的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力。即切断筋的条件为： 根据提供的参数钢筋的抗拉强度为450MPa，则其剪切屈服强度为380MPa。同时切断钢筋直径为60mm。则本钢筋切断机的最小切断力为 102KN2.4 剪刃行程行程太小，翘头的工件通不过，行程太大，对于曲柄式剪切机会使曲柄增大，从而使剪切机的工作扭矩和驱动功率增大，相应的结构尺寸也将增大。根据生产经验，剪刃行程可取60mm。两刀刃的最大开口距是65mm，最小开口距13mm。则曲轴的偏心距为26mm。2.5 功率计算刀的速度小于曲轴处的线
16、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= 0.96；齿轮传动的效率为= 0.97； 滚动轴承的传动效率为= 0.99； 连杆传动的效率为= 0.81。由以上可知总的传动效率为:= 0.960.9920.9720.81=0.72由此可知所选电机功率最小应为KW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Y132S2-2，输出功率为7.5kw，满载转速为2900 r/min。第3章 传动结构设计3.1 基本传动数据计算3.1.1 分配传动比电动机型号为Y，满载转速为2900r/min。(1) 总传动比 (2) 分配传动装置的传动比 上式中i
17、0、i1分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，在分配传动比时，为使齿轮的传动比圆整以获得圆整齿数，同时使大带轮的尺寸适当增大以起到类似于飞轮的作用。因此，初步取i0=2，则i1=50/2=25。(3) 分配减速器的各级传动比按展开式布置，查阅有关标准，取 i12=6.25，则i34=4。3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数（1） 各轴的转速 轴 r/min 轴 r/min 轴 r/min（2）各轴的输入功率 轴P1=P0=7.50.94=7.05KW 轴P2=P112=7.050.970.98=6.702KW 轴P3=P223=6.7020.970.98=6.37KW（3） 各轴的
18、输入转矩电动机输出转矩 轴轴轴3.2 带传动设计已知条件：电动机功率P0=7.5KW，满载转速n0=2900r/min，初定传动比i0=2，电动机每天工作16小时。3.2.1 确定计算功率查表8-7可知 工况系数取 KA=1.5，Pc=1.57.5=11.25kw。3.2.2 带型的确定由设计可知：V带传动的功率为7.5kw，小带轮的转速为2900r/min，大带轮的转速为1450r/min。根据以上数值及小带轮的转速查图8-11选取B型V带。3.2.3 带轮基准直径查阅相关手册选取小带轮基准直径为d0=100mm，则大带轮基准直径为d1=2100=200mm，选定d1=200mm。3.2.4 验算带速因为5m/sv30m/s，所以带速合适。3.2.5 中心距、带长及包角的确定由式0.7（+）2(+)则210P2，所以按轴承1的受力大小验算故所选轴承满足寿命要求。第4章 三维建模和虚拟装配随着计算机技术在各个领域的迅速应用，计算机辅助设计和计算机辅助制造技术在机械行业已经不可或缺，逐渐改变了传统的设计制造方式。减少了设计周期，提高了可靠性。如今，三维建模软件
