【正文】 由于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間有限，且我們的 設(shè)計(jì)水平也還處于初學(xué)者階段，設(shè)計(jì)中難免有不足，歡迎各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。再次感謝 XX 老師！ 在此我還要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)們，和同學(xué)們?cè)谝黄鹩懻搯?wèn)題和同學(xué)們提出的建議都讓我受益匪淺，更讓我少走了許多彎路。 XX 老師雖然工作繁忙，而且還要經(jīng)常出差，但是每當(dāng)我們有問(wèn)題時(shí)，無(wú)論老師是在出差還是在忙工作，他都會(huì)幫我們?cè)敿?xì)的解答。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)。 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。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，計(jì)算量 巨大，要考慮的方面多，遇到的問(wèn)題和困難也很多，但是通過(guò)老師不斷的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，加上自己查閱大量的資料，最終還是將 遇到的問(wèn)題解決了。 42 第 5 章 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的鋼筋切斷機(jī)簡(jiǎn)單實(shí)用，采用 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。 圖 49 總裝配圖 圖 49 為 總?cè)S虛擬裝配，把傳動(dòng)系統(tǒng)加入電機(jī)，在裝配進(jìn)機(jī)架里，實(shí)現(xiàn)總裝配。 圖 47 連桿 圖 47為 連桿的三維建模，連桿和曲軸通過(guò)滑動(dòng)軸承連接，共同構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，從而把圓周運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)換為直線往返運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)活動(dòng)刀片的和固定刀片交錯(cuò)運(yùn)動(dòng)切斷鋼筋。而曲軸就是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的核心部件，曲軸的偏心距是 26mm。此次使用的是直齒圓柱齒輪，材料是 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS。其余的 V帶可以通過(guò) 零件 線性 陣列得到。大帶輪基準(zhǔn)直徑為200mm，采用孔板式，內(nèi)孔直徑為 25mm，材料選用鑄鐵 HT150 39 圖 44 V帶 圖 44為 V帶的三維建模， 帶傳動(dòng)，它具有緩沖、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、合過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸：結(jié)構(gòu)形式采用整體式，內(nèi)孔直徑 d=38mm。 38 圖 42 小帶輪 圖 42為 小帶輪的三維建模，小帶輪通過(guò)鍵連接裝在電機(jī)軸上。其還可以進(jìn)行虛擬裝配，通過(guò)虛擬裝配你可以看到自己設(shè)計(jì)的零件裝配時(shí)會(huì)不會(huì)有干涉，若有可以返回修改零件，改完后會(huì)重新自動(dòng)在裝配體中重新建模 ，非常方便。 Solidworks軟件 功能強(qiáng)大，組件繁多 ， 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用 。如今，三維建模軟件已應(yīng)用廣泛，許多優(yōu)秀的三維建模軟件得到設(shè)計(jì)者的青睞，例如： Solidwokers、 UG、 Pro/E 等。 37 第 4 章 三維建模和虛擬裝配 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的迅速應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)在機(jī)械行業(yè)已經(jīng)不可或缺，逐漸改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造方式。 求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 1P 和 2P 因?yàn)? 111 eFF ra ??? 222 eFF ra ??? 由表 135 分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算的徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 對(duì)軸承 1 X1=， Y1= 36 對(duì)軸承 2 X2=1， Y2=0 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表 136， ～?pf ，取 ?pf 。 求兩軸承的計(jì)算軸向力 對(duì)于 70000C 型軸承，按表 137，軸承派生軸向力 rd eF?F ，其中， e 為表 135中的判斷系數(shù)，其值由0CFa 的大小來(lái)確定，但現(xiàn)在軸承軸向力 aF 未知，故先初取 e=，因此可估算 vrF1 vrF2 teF 1Fd 2dF 35 NFF rd 11 ?? NFF rd 22 ?? 按式（ 1311）得 NFFF daea ????? NFF da ??? 025 01 ??Ca 02 ??Ca 由表 135 進(jìn)行插值計(jì)算，的 ?e ， ?e 。 查 GB/T27689，查得 6207 軸承的性能參數(shù)為： N19800Cr ? ， NC r 135000 ? ， 極限轉(zhuǎn)速 6300r/min(脂潤(rùn)滑 ) 兩軸承的軸向力 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。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)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍵用抗拉強(qiáng)度不低于 MPa600 的鋼制造，如 45 鋼 、 Q235等。 即靜聯(lián)接： pp kldT ][1023 ?? ??? 式中 T ———— 傳遞的轉(zhuǎn)矩 )mmN( ? d ———— 軸的直徑 )mm( k ———— 鍵與輪轂的接觸高度 (mm)，一般取 2hk? l ———— 鍵的接觸長(zhǎng)度 (mm).圓頭平鍵 bLl ?? p][? ——— 許用擠壓應(yīng)力 )MPa( 鍵的工作長(zhǎng)度 mm50mm)2070( ????? bLl 擠壓面高度 mm62122 ??? hk 34 轉(zhuǎn)矩 npT ?? 66 ?????? 許用擠壓應(yīng)力，查表 MPa60][ ?p? ， 則，擠壓應(yīng)力 M P P a70906 6 ???? ???? ap MPk l dT? 所以 此鍵是安全的。 根據(jù)三軸上的齒輪的寬度，并查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，得出該鍵的結(jié)構(gòu)尺寸分別為： 鍵寬 b=20mm 鍵高 h=12mm 鍵長(zhǎng) L=70mm 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 ??6 。 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。鍵的橫截面尺寸 bh 依軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選取。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。 165 7 17 1410 ?????? ??? ??? i pi iii pi iini pi ii I LTI LTI LTG? ??? 所以軸的剛度足夠。因此，為了使軸不致因剛度不夠而失效，設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)軸的工作條件限制其變形量，即撓度 ≤[ ]、轉(zhuǎn)角 ≤[ ]、扭角 ≤[ ]??6 。軸的剛度不夠就會(huì)影響軸的正常工作。 單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取系數(shù) ? =，則 11 MMca ? = ? ? ? ? 222222 5 ????? TMM ca ?= ? ? ? ? 222233 ????? TMM ca ?= 44 MMca ? = Ⅱ 截面的計(jì)算彎矩 44 ?????? LMMM cacaca Ⅱ = 32 233 ???????? L MMMM cacacaca Ⅲ = )( )(2 233 ?????????? L MMMM cacacaca Ⅳ = 7)按彎扭合成應(yīng)力校 核軸的強(qiáng)度 由計(jì)算彎矩圖可知， A截面的計(jì)算彎矩最大，該處的計(jì)算應(yīng)力為 ： 333 ? ??? WM cacaA?= Ⅱ 截面的計(jì)算應(yīng)力為 3 ???? WM ca Ⅱca Ⅱ?= Ⅲ 截面的計(jì)算應(yīng)力為 3 ? ??? WM ca Ⅲca Ⅲ?== Ⅳ 截面的計(jì)算應(yīng)力為 3 ???? WM ca Ⅳca Ⅳ?= 以上計(jì)算應(yīng)力均小于許用應(yīng)力 ? ?1? =60MPa，故切斷機(jī)二軸是安全的。 2211 HV MMM ?? = 22 22 HV MMM ?? = = 22 44 HV MMM ?? = 5)作轉(zhuǎn)矩圖，如圖 38e 所示。 111 LFM NVV ? =58== 233242 )( LFLLFM tNVV ??? = mm????? 3 4 7 3 4 . 1 1 N9 2 . 56 3 6 5 .4 36 9 . 59 2 . 53 8 4 8 .9 9 ）（ = 222113 )( LFLLFM tNVV ??? = （ 58+） += = 344 LFM NVV ? === 水平面彎矩 因?yàn)槎S在水平方向沒(méi)有 受力，所以二軸水平方向上的彎矩也為 0。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中二軸選取 45鋼調(diào)質(zhì)，硬度 230HBS，強(qiáng)度極限 B? =640MPa,屈服極限 S? =355MPa，彎曲疲勞極限 1? =275MPa，剪切疲勞極限 1? =155MPa，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力 ][S? =60MPa。 軸的毛坯以鍛件優(yōu)先，其次是圓鋼，尺寸較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜者可考慮鑄鋼或球墨鑄鐵。 值得注意的是：鋼材的種類和熱處理對(duì)其彈性模量的影響甚小，因此，如欲采用合金鋼或通過(guò)熱處理來(lái)提高軸的剛度并無(wú)實(shí)效。 合金鋼 合金鋼具有較高的力學(xué)性能，但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。為了改善其力學(xué)性能，應(yīng)進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理。綜上所述，要求軸的材料有良好的綜合機(jī)械性能，常采用中碳鋼、中碳合金鋼 ??6 。其可能的失效形式有：疲勞斷裂、過(guò)載斷裂、彈性變形過(guò)大等。 式中 [ ]、 [ ]、 [ ]分別為許用撓度、許用轉(zhuǎn)角和許用扭角。例如電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的撓度過(guò)大，會(huì)改變轉(zhuǎn)子與定子的間隙而影響電機(jī)的性能；機(jī)床主軸的剛度不夠，將影響加工精度。 （ 4）輸入軸的剛度驗(yàn)算算 軸受彎矩作用會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，受轉(zhuǎn)矩作用會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。 25 圖 36g 轉(zhuǎn)矩圖 T= 6）作計(jì)算彎矩圖，如圖 36h 所示。 圖 36f 合成彎矩圖 4 4 3 7 1 .0 207 4 2 7 6MMM 22F12H12 11 ?????? VM m???? 1 1 8 . 6 Nmm1 1 8 6 4 7 . 0 2 N 4 4 3 7 1 .0 207 4 2 7 6MMM 22F22H22 22 ?????? VM m???? 1 1 8 . 6 Nmm1 1 8 6 4 7 . 0 2 N FMM ?3 == 5)作轉(zhuǎn)矩圖，如圖 36g 所示。 圖 36d 彎矩圖 mmNmmNLF NV ?????? 11V1mmNmmNLF NV ?????? 4 2 2 7 22V2 水平面彎矩 因水平方向上作用力為 0，所以水平彎矩也為 0 Fp力產(chǎn)生的彎矩，如圖 36e 所示。 軸直徑設(shè)計(jì)式： mmnPAd 330 ??? 取 d=25mm 一軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如圖 5所示 圖 35 切斷機(jī)輸入軸裝配草圖 （ 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 1）繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 36b 所示。 為便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯形。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中輸入軸選取 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度 230HBS，強(qiáng)度極限 B? =640MPa,屈服極限 S? =355MPa，彎曲疲勞極限 1? =275MPa，剪切疲勞極限 1? =155MPa，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力 ][S? =60MPa （ 2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是使軸的各部分具有合理的形狀和尺寸。 軸的毛坯以鍛件優(yōu)先，其次是圓鋼，尺寸較大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜者可考慮鑄鋼或球墨鑄鐵。 值得注意的 是：鋼材的種類和熱處理對(duì)其彈性模量的影響甚小，因此，如欲采用合金鋼或通過(guò)熱處理來(lái)提高軸的剛度并無(wú)實(shí)效。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 故可采用 Q23 Q275 等碳素結(jié)構(gòu)鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉。 一軸的設(shè)計(jì)與校核 （ 1） 選擇軸的材料 軸的材料主要碳鋼和合金鋼。 為保證軸上零件可靠工作，需要零件在工作過(guò)程中有準(zhǔn)確的位置，即零件在軸上必須有準(zhǔn)確的定位和固定 ??9 。 幾何尺寸計(jì)算 （ 1）計(jì)算分度圓直徑 9033033 ???? mzd mm 360312044 ???? mzd mm （ 2）計(jì)算中心距 2252 360902 43 ????? dda mm （ 3）計(jì)算齒輪寬度 90901b 3 ???? dd? mm 取 4B =90mm, 3B =94mm 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒 輪零件圖 圖 34 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)大齒輪結(jié)構(gòu)圖 20 軸的設(shè)計(jì)與校核 軸是組成機(jī)械的主要零件之一。 ? ? 3 3F a 3 ???F SaY? ? ? 4 4F a 4 ???F SaY? 大齒輪的數(shù)值大。 6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 1 .4 1 81 .3 FFVA ?????? ?? 5）查取齒形系數(shù)。 18 3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 根據(jù) v=， 7級(jí)精度，由圖 108得 vK =； 直齒輪， 1?? ?? FH KK ； 由教材表 102 查得使用系數(shù) 1?AK ； 由教材表 104 用插值法查得 7 級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置是，?HK =