钢筋切断机设计毕业设计论文

毕业设计（论文）题目钢筋切断机设计

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注意事项

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8）致谢

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教研室（或答辩小组）及教学系意见

摘要

本次设计的卧式钢筋切断机，其工作原理为：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动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。

依据电机工作环境选择电机类型，采用卧式安装，防护式电机，鼠笼式三相异步电动机。传动方案的简述：选择三级减速，首先是一级带减速，其次两级齿轮减速。期初选用一级带传动，由于它具备缓冲、吸振、运转平稳、噪声小、和过载保护等益处。继而选用两级齿轮减速，由于齿轮传动可以用来传递空间任意两轴之间的运动及动力，并且具备功率范围较大，传动效率较高，传动比精确，使用的寿命长，工作安全性可靠等优点。动能由电动机输出,经过减速系统的传动,把动能输入到执行机构。因为传动系统做的是回转运动,可是钢筋切断机的执行机构做的是直线往复运动,为了实现这种改变,本设计选用曲柄滑块机构作为执行机构。

关键词：切断，钢筋，齿轮

Abstract

The design of the horizontal steel cutting machine, its working principle is : the use of

V-belt drive motor after primary and secondary gear reducer , drive crankshaft

rotation , the crankshaft push rod and move the slider in the base of the blade slide

Road for reciprocating linear motion , so that the activities with the wrong blade and a fixed blade and cut rebar.

Select the motor according to the type of motor work environment , the use of horizontal installation , protection motor, three-phase squirrel cage induction motor . Brief transmission scheme: Choose three deceleration , the first level with a deceleration , followed by a two-stage gear . Beginning -level belt drive selection , etc. because it has a buffer , absorbing vibration , smooth operation , low noise, and overload protection benefits. Then choose two-stage gear , because gear can be used

to pass any motion of space and power between two shafts , and have a larger power range , high transmission efficiency, precise gear ratio , long life to use, reliable and

job security and so on. Kinetic energy output by the motor through reduction gear system , the kinetic energy input to the actuator . Because the transmission is done rotary motion , but implementing agencies steel cutting machine to do is linear reciprocating motion , in order to achieve this change , the design selection

slider-crank mechanism as the executing agency

Keywords: Cutting Architectural Reinforcing steel Gear

目录

第1章引言 (6)

1.1 概述 (6)

1.2 题目的选取 (6)

1.3 钢筋切断机的工作原理 (6)

第2章电机选择 (8)

2.1 切断钢筋需用力计算 (8)

2.2 曲柄滑块机构设计及剪刃行程 (8)

2.2.1 去柄滑块机构设计 (8)

2.2.2 剪刃行程 (9)

2.3 功率计算 (9)

第3章传动结构及飞轮设计 (11)

3.1 基本传动数据计算 (11)

3.1.1 分配传动比 (11)

3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数 (11)

3.2 带传动设计 (12)

3.2.1 确定计算功率 (12)

3.2.2 带型的确定 (12)

3.2.3 带轮基准直径 (12)

3.2.4 验算带速 (12)

3.2.5 确定V带基准长度和中心距 (12)

3.2.6 验算小带轮包角 (13)

3.2.7 确定V带的根数 (13)

3.2.8 确定V带张紧力 (13)

3.2.9 确定轴上的载荷（压轴力） (13)

3.2.10 主要设计结果 (13)

3.3 高速级齿轮传动设计 (14)

3.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (14)

3.3.2 按齿面接触强度设计 (15)

3.3.3 按齿根弯曲强度设计 (17)

3.3.4 齿轮几何尺寸 (17)

3.3.5 结构设计及绘制齿轮零件图 (18)

3.4 低速级齿轮传动设计 (18)

3.4.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 (18)

3.4.2 按齿面接触强度设计 (18)

3.4.3 按齿根弯曲强度设计 (21)

3.4.4齿轮几何尺寸 (22)

3.4.5结构设计及绘制齿轮零件图 (22)

3.5飞轮的设计 (23)

3.6 轴的设计与校核 (23)

3.6.1 一轴的设计与校核 (24)

3.6.2 二轴的设计与校核 (27)

3.6.3 三轴的设计与校核 (30)

3.7 键的强度校核 (33)

3.7.1 键的选择 (33)

3.7.2 校核键连接强度 (33)

3.8 轴承的校核 (34)

3.8.1 求两轴承的轴向力 (34)

3.8.2 计算当量动载荷 (35)

3.8.3 验算轴承寿命 (35)

第4章定长切断机构的设计与选择 (36)

4.1 滚珠丝杠的工作原理 (36)

4.2 滚珠丝杠特点 (36)

4.3 滚珠丝杠副的安装方式 (36)

第5章润滑与密封 (38)

5.1 传动件的润滑 (38)

5.2 滚动轴承的润滑 (38)

第6章结论 (39)

参考文献 (40)

致谢 (41)

第1章引言

1.1 概述

钢筋加工不可缺少的设备之一是钢筋切断机，主要用于房屋建设、桥梁、地道、电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断[]3。钢筋切断机与其他切断装备比较，具备重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，所以近年来渐渐被机械加工和小型轧钢厂等普遍选用，在经济建设的各个领域发挥了重要的作用[]1。

国内外钢筋切断机的比较：因为切断机技术含量低、易仿造、利润不高等缘故，于是厂家几十年来几乎维持现状，成长不快，与国外同业比较具体有如下几方面差异。

世界经济建设的急剧发展为建筑行业，尤其是为建筑机械的发展供给了一个开阔的发展空间，为很多生产企业提供一个展示自己的舞台。面临竞争越来越激烈的我国建筑机械市场，增强企业的经营管理，加强科技投入，注重新技术、产品的研究开发，提高产品质量和产品售后服务水准，积极地、主动地走向市场，让企业的产品尽量满足用户的需求，尽快缩小与国外先进企业的差距，这是我国钢筋切断机生产企业生存与发展的必经之路[]2。

1.2 题目的选取

这次毕业设计的题目是卧式钢筋切断机设计。要求钢筋切断机切断钢筋的最大直径为14mm，切断速度为15次/。

在本次设计中经过计算和思考实际情况选择适合的机构及设计参数，从而达到本次设计要求。

1.3 钢筋切断机的工作原理

切断机的工作原理：电动机经一级三角带传动以及二级齿轮传动减速后,带动曲轴进行旋转,曲轴推动连杆让滑块和动刀片在机座的滑道中作往复的直线运动,使活动刀片及固定刀片相错从而切断钢筋。

图1-1钢筋切断机原理图

第2章电机选择

传动方案的简述：选择三级减速，首先是一级带减速，其次两级齿轮减速。期初选用一级带传动，由于它具备缓冲、吸振、运转平稳、噪声小、和过载保护等益处。继而选用两级齿轮减速，由于齿轮传动可以用来传递空间任意两轴之间的运动及动力，并且具备功率范围较大，传动效率较高，传动比精确，使用的寿命长，工作安全性可靠等优点。动能由电动机输出,经过减速系统的传动,把动能输入到执行机构。因为传动系统做的是回转运动,可是钢筋切断机的执行机构做的是直线往复运动,为了实现这种改变,不妨选用曲柄滑块机构。

2.1 切断钢筋需用力计算

为了确保钢筋的剪断，剪应力必须超过所选材料的许应剪应力[]τ。所以切断Q

筋的条件是：[]τ

τ≤

=

A

本切断机针对切断钢筋为常用45钢，其屈服强度σb=300MPa。

剪切过程实际上是金属塑性变形过程，对于塑性材料：n=1.2~2.5，取n=2.0则许用应力:=300/2.0=150MPa

关于钢材，常取=（0.750.8）[]=120MPa

因为切断钢筋最大的直径是14mm，横截面积于是切断机需要的切断力为

Q>[]A=120153.86=18463.2N

取切断机的剪断力Q=19000N

2.2 曲柄滑块机构设计及剪刃行程

2.2.1 去柄滑块机构设计

铰链四杆机构的演变方式之一为曲柄滑块机构，它可以让主动件的回轮运动转变成从动的往返运动。本设计曲柄滑块机构简化如下图。

曲柄滑块机构简图

假设曲柄长度为A，连杆长度为B，偏心距的距离为E。

因切断钢筋最大直径为14mm，不能使转矩过大，故设A=20，为使切断过程中力最大，则使E=A=20，根据四杆机构的曲柄构成条件A+E40mm。当在AB位置时为切断过程，通过计算求出连杆长度B>70mm。

2.2.2 剪刃行程

由于行程过小，翘头的工件通过不了，行程过大，曲柄式剪切机会使曲柄也相应增大，使切断机的工作扭矩及驱动功率也增大，对应的结构尺寸也将增大。剪刃机构简图如上

依据生产的经验，剪刃行程取H=20mm。于是曲轴的偏心距是20mm。

2.3 功率计算

因为切断刀速率与曲轴处的线速度不一定相同，于是用曲轴处的线速度进行计算，然则计算的结果偏于安全[]4。

则切断处的功率P：

=596.6w

查表可得在传动过程当中，带传动效率是η= 0.96；齿轮传动效率是η= 0.97；滚动轴承传动效率是η= 0.99；连杆传动效率是η= 0.81。

由以上可算得总传动效率为:

因此可选电动机功率最小应为=1.657KW

查阅手册并且按照电机的工作环境及性质选择电机为：Y系列封闭式三相异步电动机，电动机代号是Y112M-6，输出的功率是2.2KW，满载转速是960转/分钟。

第3章 传动结构及飞轮设计

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 系列，满载转速为960转/分钟。

(1) 总传动比 =64

(2) 分配传动装置的传动比 10i i i ?= 上式中、分别是带传动与减速器的传动比，在分配传动比时，让齿轮的

传动比圆整从而获取圆整齿数。初步取i0=2，则i 1=

0i i =64/2=32。 (3) 分配减速器的各级传动比

按照展开式布置，查寻有关资料，取

=6.4，则=5(以下有取代 取代) 3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数

⑴ 各轴的转速ⅠⅡⅢ

Ⅰ 轴=480r/min

Ⅱ 轴

r/min Ⅲ 轴

r/min ⑵ 各轴的输入功率

Ⅰ 轴

Ⅱ 轴

Ⅲ 轴

⑶ 各轴的输入转矩

电动机输出转矩

=9550 2.2/960=21.89N.m

Ⅰ轴 =9550 2.068/480=41.14

Ⅱ轴 =95501,966/75=250.35

Ⅲ轴 =9550 1.869/15=1189.93

3.2 带传动设计

已知条件：电动机功率

，小带轮的转速为960r/min ，大带轮的

转速为480 r/min 。 3.2.1 确定计算功率

查表8-6可知 工况系数取 K A =1.5 ，P c =1.5×2.2=3.3kw 。

3.2.2 带型的确定

由设计可知：V 带传动的功率为2.2kw ，小带轮的转速为960r/min ，大带轮的转速为480r/min 。

由以上数据及小带轮的转速查图选A 型V 带[]6。

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d 1=100mm ，则大带轮基准直径为d 2=2×100=200mm ，选定d 2=200mm 。

3.2.4 验算带速

=3.14×100×960/60×1000=5.0 m/s

因为速度在2m/s

3.2.5 确定V 带基准长度和中心距

由0.7（d 1+ d 2）<0a <2(d 1+ d 2)则210<0a <600，

初选0a =400mm

由相关公式计算得V 带基准长度

查表得： =1250mm

由教材式8-23得实际中心距

=400+（1250-1277,25）

/2=386mm

3.2.6 验算小带轮包角

验算小带轮包角：

-=

3.2.7 确定V 带的根数

根数的计算公式为()L

ca K K P P P Z ??+≥α00 由资料中表查得

Δ ，

则取Z=4 3.2.8 确定V 带张紧力

查表得：A 型V 带单位长度质量是： q=0.1Kg/m

3.2.9 确定轴上的载荷（压轴力）

压轴力最小值为：

=2×4×133.1×=105.9N 3.2.10 主要设计结果

（1)小带轮结构设计 采用实心式，由表查得电动机轴径

=28

e=15

0.3mm f=mm

轮毂宽：

最终宽度结合安装带轮的轴段确定。 轮缘宽=65mm

（2)大带轮结构设计：

结构形式选用孔板式，轮缘宽与小带轮轮缘宽度一样。 初算大带轮的孔径为：根据公式311

0n P A d ≥。

初选输入轴的材料为调质处理的45钢，取1100=A ，于是输入端轴的最小直径为=17.90mm

取mm d 251=，即大带轮孔径mm d 25=大孔

带轮结构图如下：

图3-1带轮的结构与尺寸图

3.3 高速级齿轮传动设计

3.3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

(1) 按传动原理图，选用直齿圆柱齿轮传动[]10。

(2) 切断机是日常工作机械，转速不高，故采用8级精度。

(3) 由课本表10-1可得，选取小齿轮的材料为调质45钢，硬度为236HBW ；大齿轮材料是调质正火45钢，硬度为190HBW 。二种材料硬度差是46HBW 。

(4) 选定小齿轮齿数为

=20，由齿数比即为传动比