【正文】 是走上工作崗位前的一次模擬訓(xùn)練 。要求切斷 鋼筋的 最大 直徑 14mm， 切斷 速度為 30 次 /分。所以，如何使鋼筋切斷機(jī)的機(jī)電液系統(tǒng)有 機(jī)地高度集成，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，將是今后研究的主要方向。 同時(shí)國(guó)外的產(chǎn)品充分融合液壓技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)等，形成以機(jī)械為筋哥、液壓為肌肉、電氣為神經(jīng)的機(jī)電液一體化綜合控制技術(shù)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)綜合最優(yōu)驅(qū)動(dòng)及控制能力。 從鋼筋切斷機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)看，隨著建筑設(shè)計(jì)與建筑施上技術(shù)的國(guó)際化，建 筑工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用鋼筋必將進(jìn)入商品化供應(yīng)時(shí)代，即根據(jù)建筑配筋表采購(gòu)鋼筋，鋼筋加上山現(xiàn)場(chǎng)加上轉(zhuǎn)成上 )一化生產(chǎn)，商品化供應(yīng)鋼筋。 (4)外觀質(zhì)量粗糙國(guó)內(nèi)鋼筋切斷機(jī)的觀感較差、整機(jī)性能不盡如人意。而國(guó)外鋼筋切斷機(jī)的操作控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)、電子技術(shù)的應(yīng)用都處于較高水平，機(jī)電液一體化程度較高，可以工廠化生產(chǎn)建筑用各種形式的鋼筋。例如日本立式切斷機(jī)的偏心距較國(guó)內(nèi) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 2 頁(yè) 共 46 頁(yè) 的大，但是更利于用戶更換刀片，調(diào)整剪切角度。 (2)設(shè)計(jì)合理性較差 國(guó)內(nèi)鋼筋切斷機(jī)的刀片采用單螺栓固定，且厚度較薄，而國(guó)外切斷機(jī)刀片采用雙螺栓固定，因此導(dǎo)致刀片的受力和壽命等綜合性能都較國(guó)外有一定差距。其工作過(guò)程基本為 :電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)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)自線運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)刀片和定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋。此外沈陽(yáng)建筑上程學(xué)院工廠、陜西渭南農(nóng)業(yè)科技股份有限公司、黑虎建筑機(jī)械公司等企業(yè)也生產(chǎn)過(guò)不同類型的機(jī)械式鋼筋切斷機(jī)。隨后又于約 1985 年引進(jìn)了日本立式切斷機(jī)和德國(guó)臥式切斷機(jī)，并在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)了 GQ40, GQ50, GQ65 等一系列開式、封閉式及半封閉式切斷機(jī)。太原重型機(jī)械學(xué)院機(jī)器 )一是國(guó)內(nèi)最早生產(chǎn)鋼筋切斷機(jī)的 )一家之一。 目前，國(guó)內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程廣泛采用各種型號(hào)的鋼筋切斷機(jī)對(duì)鋼筋進(jìn)行定尺切斷。實(shí)現(xiàn)鋼筋切斷機(jī)的自動(dòng)化控制對(duì)確保上程質(zhì)量、提高施上效率、加快工程進(jìn)度，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度等具有重要意義。 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 1 頁(yè) 共 46 頁(yè) 1 引言 鋼筋切斷機(jī)是建筑機(jī)械的一種，主要用于鋼筋加工上。與其他切斷機(jī)設(shè)備相比，具有重量輕、耗能少、上作可靠、效率高等特點(diǎn)，因此近年來(lái)逐步被建筑上地和小型軋鋼 )一般單位廣泛采用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。本課題主要研究鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)，使其具有一定的實(shí)用性。根據(jù)鋼筋切斷機(jī)傳動(dòng)方式的不同將其分為機(jī)械式和液壓式兩種，其中機(jī)械式 鋼筋切斷機(jī)是以電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械裝置產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)凸輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而剪切鋼筋 :而液壓式鋼筋切斷機(jī)是由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，帶動(dòng)車刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)從而剪切鋼筋 新中國(guó)成立初期，建筑工程中鋼筋加上技術(shù)非常落后，主要依靠手上或簡(jiǎn)單上具，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、工程質(zhì)量很難保證。他們于 1958 年首先引進(jìn)蘇聯(lián)的臥式鋼筋切斷機(jī)圖紙，生產(chǎn)了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)鋼筋切斷機(jī)。該系列的鋼筋切斷機(jī)均是采用機(jī)械輪剪進(jìn)行切斷的。 目 前國(guó)內(nèi)的鋼筋加上多以機(jī)械輪剪式切斷為主。 近年來(lái)，我國(guó)在鋼筋加上技術(shù)裝備方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但產(chǎn)品的技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平相比，尚有以 下幾個(gè)方面的差距 (1)切斷頻率低 國(guó)內(nèi)鋼筋切斷機(jī)每分鐘切斷次數(shù)一般 2831 次，而國(guó)外的鋼筋切斷機(jī)每分鐘切斷次數(shù)為 43 51 次，最高切斷次數(shù)甚至可以達(dá)到每分鐘 61 次。國(guó)外的鋼筋切斷機(jī)在細(xì)節(jié)上設(shè)計(jì)更為合理。 (3)自動(dòng)化水平不高 國(guó)內(nèi)鋼筋切斷機(jī)的 控制精度較低，不適合上工一化加工作業(yè)。如奧地利的 EVG 公司的產(chǎn)品通過(guò)觸摸顯示屏 .IJ 以自接編輯數(shù)據(jù)，山程序控制所需箍筋的形狀和數(shù)量，能滿足建設(shè)工程用各種形式鋼筋。而國(guó)外切斷機(jī)的外罩采用一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆處理，色澤搭配美觀大方。而鋼筋的上 )一化生產(chǎn)就要求鋼筋切斷機(jī)必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制一一鋼筋自動(dòng)送料，定尺后自動(dòng)切斷、落料。因此，鋼筋切斷機(jī)不但要求實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)剪切的高精度控制，同時(shí)要求其具有相對(duì)高的生產(chǎn)效率。 2．立式 鋼筋 切斷機(jī)的總體設(shè)計(jì) 題目的選取 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是 臥式鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)。 在設(shè)計(jì)中通過(guò)計(jì)算 和考慮實(shí)際情況選則 合適的結(jié)構(gòu) 及 參數(shù)，從而達(dá)到 設(shè)計(jì) 要求，同時(shí)盡 可能的降低 成本，這也是一個(gè)綜合運(yùn)用所學(xué) 專業(yè) 知識(shí)的過(guò)程。 鋼筋切斷機(jī)的 基本結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)方案簡(jiǎn)述： 選擇三級(jí)減速，先是一級(jí)帶減速，再兩級(jí)齒輪減速。然后采用兩級(jí)齒輪減速，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)可用來(lái)傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力， 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 3 頁(yè) 共 46 頁(yè) 并具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，工作安全可靠等特點(diǎn)。由于傳動(dòng)系統(tǒng)作 的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ,而鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) ,為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換 ,可以采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu) ,盤行凸輪移動(dòng)滾子從動(dòng)件機(jī)構(gòu) ,齒輪齒條機(jī)構(gòu)。 考慮到工地 上的機(jī)械需要經(jīng)常變換地方，則本設(shè)計(jì)把切斷機(jī)的整體尺寸減小，使結(jié)構(gòu)緊湊，所以小齒輪都采用齒輪軸的形式。為使飛輪的尺寸不致過(guò)大，需要把飛輪安裝在高速軸上，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中還要考慮安裝飛輪軸的剛性和結(jié)構(gòu)上的可能性等，本設(shè)計(jì)把飛輪安裝在第二根軸上。為方便 運(yùn)算，本設(shè)計(jì)過(guò)程把曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化成圖 圖 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 設(shè)曲柄長(zhǎng)為 a，連桿長(zhǎng)為 b，偏心距為 e。 為使在切斷過(guò)程中的力最大，則使偏心距等于曲柄長(zhǎng)。 根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件 a+eb 則 b40mm 當(dāng)在 AB 位置時(shí)為切斷過(guò)程， OA,OB 豎直夾角為 20 度。且應(yīng)使在最 小傳動(dòng)角 位置時(shí)，剛好處于工作阻力較小的空回行程中。 需用力計(jì)算 為了保證鋼筋的剪斷，剪應(yīng)力應(yīng)超過(guò)材料的許應(yīng)剪應(yīng)力 ??? 。又 [σ ]= σ b/n，對(duì)于塑性材 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 5 頁(yè) 共 46 頁(yè) 料 n=— [σ ]=300/=167 MPa 由于本切斷機(jī)切斷的最大鋼 筋粗度為：14max ?d mm。則 [τ ]=134 MPa 則本機(jī)器的最小切斷力為： ? ?)14(422m a x2m a x???????dQdQ??? 取切斷機(jī)的 Q=21000N。則切斷處的功率 P ：??????????? ??QP W 查表可知在傳動(dòng)過(guò)程中，帶傳動(dòng)的效率為η = ~； 二級(jí)齒輪減速器的效率為η = ~； 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率為η = ~； 連桿傳動(dòng)的效率為η = ~；滑動(dòng)軸承的效率為 ~?? 由以上可知總的傳動(dòng)效率為 : η = = 由此可知所選電機(jī)功率最小應(yīng)為 ??P w 鋼筋切斷時(shí)，當(dāng)?shù)肚械戒摻钪睆降?50%65%時(shí)，鋼筋就會(huì)斷。 這樣可以選用較小功率的原動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到減少投資及降低能耗的目的。 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 6 頁(yè) 共 46 頁(yè) 選擇的飛輪如 圖 3 4 0705 0 04 2 0 圖 飛輪的尺寸 gDGgDDGJ AA 4/8/)( 22221 ??? GA 為輪緣的重量， D1， D2，和 D 分別為輪緣的外徑，內(nèi)徑和平均直徑。 查手冊(cè)并根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境和性質(zhì)選取電機(jī)為： Y 系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，代號(hào)為 Y100L14，輸出功率為 ，同步 速度為 1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 1430 r/min 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 7 頁(yè) 共 46 頁(yè) 4. 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算 分配傳動(dòng)比 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y，額定 轉(zhuǎn)速為 1500 r/min。則 初步取 i0 =4，則減速器的傳動(dòng)比為 45001 ??? iii c) 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比 對(duì)于減速的多級(jí)傳動(dòng) ,按照前小后大的原則分配傳動(dòng)比有利于減輕減速部分的重量。 初 取齒輪傳動(dòng)的齒數(shù) Z1=17， Z2=51， Z1=17， Z1=71 則實(shí)際傳動(dòng)比 317511211 ??? ZZi 17713422 ??? ZZi 實(shí)際總傳動(dòng)比 ?????? iii 傳動(dòng)比誤差 % 1 ??????? i iii 傳動(dòng)比誤差很小，可以選用所選參數(shù) 。帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)為：能緩沖、吸振、且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小，并可通過(guò)增減帶長(zhǎng)適應(yīng)不同的中心距要求。 在本設(shè)計(jì)中選擇 V 帶作為一級(jí)傳動(dòng)。 查表可知 工況系數(shù)取 KA= ， Pc= =。 (2) 帶輪基準(zhǔn)直徑：查閱相關(guān)手冊(cè)選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為 d1=75mm，則大帶輪基準(zhǔn) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 9 頁(yè) 共 46 頁(yè) 直徑為 d2=4 75=300mm (3) 驗(yàn)算 帶速 v s/ 0060 15 0060 1 ?? ???? ??? ndv π V在 225m/s 之間，滿足帶速要求 (4)計(jì)算從動(dòng)帶輪基準(zhǔn)直徑 d2 i=4,取ε = 則 d2=(1ε )id2=() 4 75=294mm 按帶輪基準(zhǔn)直徑系列取 d2=300mm 實(shí)際傳動(dòng)比 75)( 300)1( 12 ??????? ddi ? 傳動(dòng)比誤差 %24 1 ??????? i iii 一般允許誤差 5%，所選大帶輪直徑可用。由式 (d1+d2)a02(d1+d2) 可知： (75+300)a02(75+300) 得 〈 a0〈 750 初步確定中心矩為 a0=380mm 根據(jù)相關(guān)公式初步計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： mm13393804 )75300()30075(238024 )(22 20 221210 ?? ??????????? π）（π a ddddaL d查表選取帶的長(zhǎng)度為 1400mm 驗(yàn)算小帶輪包角： ?? 12 ????? a ddα (6) 確定帶的根數(shù)： ? ?lac kkpp pZ ????00 Δ 查表知 p0= Δ p1= ka= kl= 則 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 10 頁(yè) 共 46 頁(yè) ? ? ?????Z 取 Z=5 (7) 張緊力 20 )(500 qvkvZpF c ??? 查表 q= )1 ( 20 ???????F (8) 作用在軸上的載荷： i i n20 ????????? αFZF q (9) 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見圖 圖 帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1)選材料、確定初步參數(shù) 小齒輪： 45 鋼 淬火 ，平均取齒面硬度為 48HRC 大齒輪： 45 鋼淬火 ，平均取齒面硬度為 46HRC 齒輪精度選為 6 級(jí) 該對(duì)齒輪為硬齒面齒輪，先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 11 頁(yè) 共 46 頁(yè) 核。 齒寬 mmdb d ????? ? , 則取大齒輪寬 25mm,小齒輪寬 30mm 3) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 13 頁(yè) 共 46 頁(yè) HHEh ubd uKTZZZ ][)1( 211 ?? ? ???? 查表的，彈性系數(shù) ZE=1， 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Zh=， 重合度系數(shù) Zε = 接觸疲勞許用應(yīng)力 H][? HWNHH S ZZlim][ ?? 齒輪 1 接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σ Hlim1= 查表的接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) ZN（允許有點(diǎn)蝕） 02 ) 10()110( ???? NZ N ) 10()110( ???? NZ N 查表得，工作硬化系數(shù) Zw= 接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) SHmin= M P ][ 1l i m1 ????? H WNHH S ZZσ? M P ][ 2lim2 ????? H WNHH S ZZσ? 將以上各值代入齒輪接觸疲勞校核公式 124211][35130)13()1(HHEH ubduKTZZZ?? ???????????????? 則接觸疲勞強(qiáng)度安全 4)第一對(duì)齒輪的 主要數(shù)據(jù)如下 傳遞功率 P= (kW) 傳遞轉(zhuǎn)矩 T= 104 () 齒輪 1 轉(zhuǎn)速 n1=375 (r/min) 齒輪 2 轉(zhuǎn)速 n2= (r/min) 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 14 頁(yè) 共 46 頁(yè) 傳動(dòng)比 i= 原動(dòng)機(jī)載荷特性 SF=輕微振動(dòng) 工作機(jī)載荷特 性 WF=輕微振動(dòng) 預(yù)定壽命 H=30000 (小時(shí) ) 布置與結(jié)構(gòu) 齒輪 1 布置形式 ConS1=對(duì)稱布置 齒輪 2 布置形式 ConS2=中間軸上兩齒輪（異側(cè)嚙合） 材料及熱處理