【正文】 1 引言 自上大學(xué)以來，設(shè)計(jì) 就是必不可少的一部分，特別是對(duì)于我們這些學(xué)機(jī)械專業(yè)的學(xué)生來說。其目的就在于使 學(xué)生通過實(shí)習(xí) 設(shè)計(jì) 獲得基本生產(chǎn)的感性認(rèn)識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)踐 ，擴(kuò)大我們的知識(shí)面，鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力，同時(shí)也是學(xué)生接觸社會(huì)，了解產(chǎn)業(yè)情況，了解國(guó)情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)校到社會(huì)的轉(zhuǎn)變 。畢業(yè)設(shè)計(jì) 則是大學(xué)里面最重要的一次設(shè)計(jì)，是對(duì)大學(xué)四年來所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)，也是我們走上工作崗位之前的最后一次設(shè)計(jì)，它能非常及時(shí)的鞏固我們大學(xué)所學(xué)的知識(shí)。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是立式鋼筋彎曲機(jī)的設(shè)計(jì)。 通過做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生基本掌 握機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，掌握建筑鋼筋彎曲機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用方法并了解其現(xiàn)狀。培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)過的基本理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)及專業(yè)技能解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生接觸社會(huì)、了解社會(huì)和獲取有用信息的能力，使學(xué)生的專業(yè)能力和綜合素質(zhì)進(jìn)一步得到提高。具體設(shè)計(jì)要求為： （ 1）技術(shù)參數(shù) 彎曲鋼筋直徑 1~10mm，彎曲次數(shù) 22 次 /分； （ 2）其他要求 原理正確，結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，易于調(diào)整和維護(hù)。 經(jīng)過設(shè)計(jì)之前的實(shí)習(xí)、調(diào)研，理解并掌握了鋼筋彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)原理。鋼筋彎曲主要在一個(gè)圓 盤上來實(shí)現(xiàn)的。 工作盤的中心孔中插入心軸，同時(shí)工作盤上開有許多孔，以便成型軸的插入。當(dāng)工作盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，心軸和工作軸都在轉(zhuǎn)動(dòng)，由于心軸在圓心上，圓盤雖在轉(zhuǎn)動(dòng)，但其位置卻并未移動(dòng)。此時(shí)，工作軸就可以繞其心軸做圓弧運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，將所要彎曲的鋼筋查如工作軸和心周中就可以將鋼筋彎曲成型了。 而圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)主要由電機(jī)來控制，為其提供動(dòng)力來源。電機(jī)經(jīng)過減速裝置帶動(dòng)其工作圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)。 減速裝置一般為三級(jí)減速，經(jīng)過一級(jí)帶輪和二級(jí)齒輪減速，然后通過連桿、齒條等機(jī)構(gòu)帶動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)。在實(shí)習(xí)中我們看到立式鋼筋彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)和其工作情況。立式鋼筋彎曲機(jī) 上有兩個(gè)工作圓盤，它們可以同時(shí)工作，這樣 兩個(gè)工人就可以在同一時(shí)間同一臺(tái)機(jī)器上完成不同角度，或不同粗細(xì)程度的鋼筋彎曲工作，從而節(jié)省了個(gè)人勞動(dòng)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。 在實(shí)習(xí)期間，工人師傅還向我們介紹了彎曲機(jī)的具體使用方法和其注意事項(xiàng)，同時(shí)，也講到了現(xiàn)在 國(guó)內(nèi)通常使用的彎曲機(jī)的不足之處 ，這 對(duì)我的設(shè)計(jì)有一定的啟發(fā)。 1． 1 題目的選取 隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也發(fā)展迅速，越來越多的建筑材料被需求 ，鋼筋就是建筑工程中大量使用的一種材料，它在建筑行業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。因此，鋼筋加工是鋼筋混泥土施工中的一個(gè)重要組 成部分。為了適應(yīng)建筑工程中的不同的需求，把已切斷的鋼筋彎曲成所需要的尺寸形狀是鋼筋加工中一道很重要的工序。鋼筋彎曲速度快，彎曲精度高，效率高對(duì)工程質(zhì)量的提高起著至關(guān)重要的作用。目前，建筑工地上常用的彎曲鋼筋成型的方法主要有兩種：（ 1）手工彎曲。（ 2） 機(jī)械彎曲。兩中相比較，前者設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，但工作效率低，而且是手動(dòng)彎曲，這樣彎曲精度不高。不適合大批量生產(chǎn)。后者彎曲容易，而且減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，適合于大批量生產(chǎn)?，F(xiàn)在已經(jīng)逐步代替了手工彎曲。這次設(shè)計(jì)采用的是機(jī)械彎曲形式，而且取雙工位，兩個(gè) 工 人可以在同一時(shí)間，同一機(jī)器上完成不同的工作，而且互不干涉。這樣 提高了工作效率，節(jié)省了個(gè)人的勞動(dòng)時(shí)間。 1． 2 鋼筋彎曲機(jī)的工作原理 鋼 筋彎曲機(jī)的具體工作原理為：電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力，經(jīng)過帶輪，齒輪減速機(jī)構(gòu)傳遞給工作圓盤，帶動(dòng)其工作盤轉(zhuǎn)動(dòng)。 鋼筋的彎曲就主要在其工作圓盤上來實(shí)現(xiàn)的。 工作盤的中心孔中插入心軸，同時(shí)工作盤上開有許多孔，以便成型軸的插入。當(dāng)工作盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，心軸和工作軸都在轉(zhuǎn)動(dòng)，由于心軸在圓心上，圓盤雖在轉(zhuǎn)動(dòng)，但其位置卻并未移動(dòng)。此時(shí)，工作軸就可以繞其心軸做圓弧運(yùn)動(dòng)。此時(shí)將鋼筋插入工作圓盤中的心軸和成型軸 之間就可以將鋼筋彎曲成型了。 當(dāng)彎曲不同直徑的鋼筋時(shí)，只需將工作圓盤上的心軸和成型軸更換即可。例如，當(dāng)彎曲細(xì)鋼筋時(shí)，心軸和成型軸都換成粗直徑的軸套即可，但注意軸套的大小要合適 。當(dāng)彎曲粗直徑的鋼筋時(shí)，心軸換成細(xì)直徑的，成型軸換成稍細(xì)直徑的 ，更換時(shí)要考慮鋼筋彎曲的角度和最小鋼筋直徑。 1． 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 因?yàn)殇摻顝澢鷻C(jī)系一般普通機(jī)械。因此選用一般交流異步電動(dòng)機(jī)。它的特點(diǎn)是外型小、重量輕、效率高、使用方便，運(yùn)行可靠且易于維修檢測(cè)。 J02 型系列電動(dòng)機(jī)系一般用途封閉冷式三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，能防止 塵，鐵屑或其他雜物 浸入電機(jī)內(nèi)部，適用于塵土多， 水土飛濺的場(chǎng)所。 根據(jù)彎曲鋼筋的直徑范圍和彎曲力矩，最后確定選用的電機(jī)型號(hào)為 J02324。 1． 4 傳動(dòng)方案的選擇 在各種建筑工程中 ， 大量使用鋼筋彎曲機(jī) 。 近來國(guó)產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)的生產(chǎn) 使用呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì) ， 其傳動(dòng)方案主要有兩種 ，即“帶 — 兩級(jí)齒輪 — 蝸輪蝸桿傳動(dòng)”及“帶 — 三級(jí)齒輪傳動(dòng)”， 其中以“帶 — 兩級(jí)齒輪 — 蝸輪蝸桿傳動(dòng)”方案的彎曲機(jī)的生產(chǎn)、應(yīng)用較為普遍 ， 市場(chǎng)占有率高 。 隨著所需加工彎曲的鋼材尺寸逐漸加大 ， 鋼材技術(shù)性能的不斷改良 ， 在使用中發(fā)現(xiàn)有彎不動(dòng)的情況或者電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重的現(xiàn)象 。 從理論 上講 ， 可以通過增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率來解決此類問題 ， 但這會(huì)增加產(chǎn)品的生產(chǎn)及使用成本 ， 因此設(shè)計(jì)生產(chǎn)性價(jià)比優(yōu)良的鋼筋彎曲機(jī)一直是生產(chǎn)廠家努力的目標(biāo) 。 現(xiàn)行的鋼筋彎曲機(jī)主要有兩種傳動(dòng)方案 ， 一種為電機(jī)通過一級(jí)帶傳動(dòng)、兩級(jí)齒輪傳動(dòng)、一級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng) ， 簡(jiǎn)稱蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案 ， 如圖 1 所示 。 另一種為電機(jī)通過一級(jí)帶傳動(dòng)、三級(jí)齒輪傳動(dòng) ， 簡(jiǎn)稱全齒輪傳動(dòng)方案 ， 如圖 2 所示 。 蝸輪蝸桿傳動(dòng)彎曲機(jī)的市場(chǎng)占有率遠(yuǎn)大于全齒輪傳動(dòng)彎曲機(jī) 。 圖 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 圖 全齒輪傳動(dòng) 兩者相比較：（ 1） 采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)效率遠(yuǎn)低于全齒輪傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī) ， 其使用過程中功率損失較大 ， 這是機(jī)器對(duì)較大鋼筋彎不動(dòng)或者電機(jī)發(fā)熱的主要原因 。（ 2)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)精度略高于全齒輪傳動(dòng)鋼筋彎曲機(jī) 。 對(duì)于絕大多數(shù)手動(dòng)操作的鋼筋彎曲機(jī) ， 其生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)或者用戶選擇時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮采用全齒輪傳動(dòng) 。（ 3)對(duì)于少數(shù)采用全自動(dòng)或者半自動(dòng)操作的鋼筋彎曲機(jī) ， 為了提高彎曲機(jī)的停歇位置精度 ， 簡(jiǎn)化相關(guān)控制裝置 ， 可考慮采用蝸輪蝸桿傳動(dòng) 。綜上所述在本次設(shè)計(jì)中，我決定采用全齒輪傳動(dòng)方案，由于彎曲機(jī)的 轉(zhuǎn)速為 22 次 /min，因此采用三級(jí)減速就可以了，即電機(jī)經(jīng)過一級(jí)帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng) 。具體傳動(dòng)情況見原理圖。 1． 5 主參數(shù)的確定 此次設(shè)計(jì)的鋼筋彎曲機(jī)采用三級(jí)傳動(dòng)。第一級(jí)為皮帶傳動(dòng)。第二、三級(jí)齒輪傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過皮帶減速后，為了達(dá)到所要求的速度，可以參用標(biāo)準(zhǔn)的減速器。但這樣機(jī)器成本就會(huì)增加，因此采用自行設(shè)計(jì)的齒輪，由于機(jī)體較大，因此傳動(dòng)比不必過多考慮結(jié)構(gòu)上的緊湊。 1． 5． 1 傳動(dòng)比的分配 電機(jī)型號(hào)為 J02324，載轉(zhuǎn)速為 1430 r/min，功率為 3kw。 a）總傳動(dòng) 比 1430 6522i?? b) 分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 10 iii ?? 上式中 i0、 i1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 =4，則減速器的傳動(dòng)比為1 0 65 54ii i? ? ? c) 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 i1=，則i2=。 1． 5． 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Ⅰ ， Ⅱ ， Ⅲ Ⅰ 軸1 0 1430 3 5 7 .5 r / m ini4mnn ? ? ? Ⅱ 軸 12 1 3 5 7 . 5 1 0 2 . 1 4 r / m in3 . 5nn i? ? ? Ⅲ 軸 23 2 1 0 2 .1 4 2 2 r / m in4 .6 4nn i? ? ? b) 各軸的輸入功率 Ⅰ 軸 1 01 3 0 .96 8kwpp? ? ? ? ?η Ⅱ 軸 2 1 12 kwpp? ? ? ? ? ?η Ⅲ 軸 3 2 23 kwpp? ? ? ? ? ?η c) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 Ⅰ 軸 119550dpT n?? 2 .8 89 5 5 0 7 6 .9 N m3 5 7 .5? ? ? ? Ⅱ 軸 119550dpT n?? 2 .7 49 5 5 0 2 5 5 .5 N m1 0 2 .4? ? ? ? Ⅲ 軸 119550dpT n?? 2 .6 09 5 5 0 6 9 4 .5 N m22? ? ? ? 計(jì)算出的各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)如下表 表 各軸的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 軸名 功率 P（ kw） 轉(zhuǎn)矩 T (Nm? ) 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 傳動(dòng)比 i 電機(jī)軸 3 1430 4 I 軸 II 軸 III 軸 22 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 2． 1 帶輪的設(shè)計(jì) 2． 1． 1 功率的計(jì)算 考慮到帶在工作時(shí)的工作條件不同，帶傳動(dòng)的功率回有變化，按計(jì)算功率Pc 設(shè)計(jì) ： Pc = KAP 式中： P—— 傳動(dòng)的名義功率， KW KA—— 工作情況系數(shù)，詳見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。 查表取 KA= Pc = KAP = 3= KW 2． 1． 2 帶的選取 在一般機(jī)械中，應(yīng)用最廣的是 V帶傳動(dòng)。由于 V帶的楔形增壓原理 ，結(jié)構(gòu)緊湊，且多已標(biāo)準(zhǔn)化并大批量生產(chǎn)， 因此采用 V帶傳動(dòng)。根據(jù)傳動(dòng)的功率大小決定選用普通 V帶 A 系列， A 系列帶的具體參數(shù)如下表 表 型帶的具體參數(shù) 型號(hào) b bp h d A 13 11 8 30 2． 1． 3 帶輪基準(zhǔn)直徑 的確定 一般來說， 皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大，為了提高帶的使用壽命，小帶輪的直徑不宜過小，要求大于許用最小帶輪直徑 Dmin 即 D1≥ dmin， 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=400mm。 2． 1． 4 帶速的確定 1 3 .1 4 1 0 0 1 4 3 0 7 .5 m / s6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv ?? ??? ? ???π 2． 1． 5 中心矩、帶長(zhǎng)及包角的確定 由式 (d1+d2)a02(d1+d2) 可知： (100+400)a02(100+400) 得 350〈 a0〈 1000 中心距過小，將降低帶的壽命，中心距過大會(huì)引起帶的震動(dòng)。 則初取 a0=500 根據(jù)相關(guān)公式初步計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 2 2120 1 2 0() ( 4 0 0 1 0 0 )2 2 5 0 0 ( 1 0 0 4 0 0 ) 1 8 3 0 m m2 4 2 4 5 0 0d ddL a d d a? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ??π π（ ）查表選取帶的長(zhǎng)度為 1800mm 計(jì)算實(shí)際中心矩： 0 39。 1 8 0 0 1 8 3 05 0 0 4 8 5 m m22ddLLaa ? ?? ? ? ? ? 取 485mm 驗(yàn)算小帶輪包角： 211 8 0 5 7 . 3 1 4 4 . 6dda?? ? ? ?α 2． 1． 6 確定帶的根數(shù) NiN0k1k2Z ? 式中令 N0= Ni=3 k1= k2= 3 3 .6 41 .5 0 .7 0 .8Z ? ? ??? 根 式中 N0—— 單根 帶所傳遞的功率 Ni—— 電動(dòng)機(jī)功率 k1—— 工作狀況系數(shù) k2—— 包角影響系數(shù) 2． 1． 7 單根普通 V 帶輪預(yù)緊力 20 2 .55 0 0 ( 1 )cpF m vvZ k? ? ? 查表 m=20 2 .1 2 .55 0 0 ( 1 ) 0 .1 0 2 1 5 5 6 .7 1 N3 1 5 0 .9 4F ? ? ? ? ? ?? 2． 1． 8 有效圓周力 1 0 0 0 2 .11000 15paF v ?? ? ?140N 2． 2 齒輪的設(shè)計(jì) 2． 2． 1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) （Ⅰ，Ⅱ 軸） 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 280HBS 大齒輪： 45 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 280HBS 2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為 18，則大齒輪的齒數(shù)為 18 =63 3) 齒數(shù)比即為傳動(dòng)比 63 ?? 4) 選擇尺寬系數(shù)ψ d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參 63 ??照相關(guān)手冊(cè) 查相關(guān)手冊(cè)取 ψ d= 初估小齒輪直徑 d1=100mm，則小齒輪的尺寬為 ： b=ψ d d1= 100=48mm 5) 齒輪圓周速度為： 11 1 0 0 3 5 7 .5 1 .8 7 m / s6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv ?? ??? ? ?π π 參照 機(jī)械 手冊(cè)選 齒輪 精度等級(jí)為 8 級(jí) 6) 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1 6 6 41139 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 1 . 9 2 5 1 0 N m m3 5 7 . 5pT n? ? ? ? ? ? ? ? ? 7） 確定重合度系數(shù) Zε 、 Yε ：由公式可知重合度為 111 . 8