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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
河 北 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題 目： 臥式鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 閆立業(yè) 學(xué) 號(hào)： 020501120
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師： 雒運(yùn)強(qiáng)（副教授）
2006年4月16日
1 文獻(xiàn)綜述
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展，建筑市場(chǎng)呈現(xiàn)出前所未有的喜人景象。鋼筋在建筑上應(yīng)用非常廣泛，它可以用作預(yù)制構(gòu)件，鋼筋混凝土和箍筋等。為此，需要鋼筋切斷機(jī)按所要求的鋼筋的規(guī)格的長(zhǎng)度將其切斷。目前建筑工地使用的鋼筋切斷機(jī)雖能完成切斷動(dòng)作，但其執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有考慮到對(duì)切刀運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力特性的要求，切刀工作過(guò)程中產(chǎn)生的沖擊很大，切斷效率較低。因此，有必要將現(xiàn)存的鋼筋切斷機(jī)加以改進(jìn)，重新設(shè)計(jì)，以獲得動(dòng)態(tài)性能較好的鋼筋切斷機(jī)。
1.1 鋼筋切斷機(jī)的種類和特點(diǎn)
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)的建筑用鋼筋切斷機(jī)市場(chǎng)現(xiàn)已基本形成。目前，市場(chǎng)上生產(chǎn)和銷售的鋼筋切斷機(jī)種類很多，根據(jù)設(shè)備組成的各工作機(jī)構(gòu)特點(diǎn)可以按6 種方法進(jìn)行分類，見表1
表１ 鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的分類：
形式
特點(diǎn)
調(diào)直方式
調(diào)直模式
鋼筋調(diào)直效果好，比較容易控制。但調(diào)直速度低，被加工鋼筋表面有劃傷，工作噪聲較大；適合各種光圓鋼筋。
曲線輥式
調(diào)直速度較快，鋼筋調(diào)直效果好，且易控制。但被加工鋼筋表面劃傷較重，工作噪聲較大；適合各種光圓鋼筋和對(duì)鋼筋表面劃傷要求不高的場(chǎng)合。
對(duì)輥式
調(diào)直速度快，被加工鋼筋表面有劃傷輕微，工作噪聲??；鋼筋調(diào)直效果一般，控制要求較高。適合各種鋼筋，特別適合冷、熱軋帶肋鋼筋。
調(diào)直模式+ 對(duì)輥復(fù)合式
鋼筋調(diào)直效果比較好，比較容易控制。調(diào)直速度高于曲線輥式，低于對(duì)輥式。被加工鋼筋表面有劃傷。工作噪聲比較?。贿m合各種鋼筋。
切斷方式
錘擊切斷方式
適用中、小直徑鋼筋，工作噪聲連續(xù)、較大。易出現(xiàn)連切現(xiàn)象，定尺誤差最小。適用于中、低速度的鋼筋調(diào)直機(jī)和對(duì)定尺精度要求較高的場(chǎng)合。
飛剪切斷方式
適用大、中直徑鋼筋，工作噪聲較大，不連續(xù)。定尺精度不高，但沒(méi)有連切現(xiàn)象。適用于高速鋼筋調(diào)直機(jī)。
液壓切斷方式
適用大、中直徑鋼筋，工作噪聲小。沒(méi)有連切現(xiàn)象。適用于速度不太高的鋼筋調(diào)直機(jī)。
落料方式
支撐柱式
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作噪聲小。適用于小直徑光圓鋼筋，且鋼筋調(diào)直度較高的場(chǎng)合。
翻板式
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工作噪聲較大，適用大、中直徑鋼筋。
撤板式
結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工作噪聲較大，適用大、中直徑鋼筋。
敞口式
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作噪聲較小，適用于大、中直徑鋼筋，且鋼筋調(diào)直較好的場(chǎng)合。
定尺方式
機(jī)械式
定尺誤差小，易控制。噪聲較大，壽命短。適用于對(duì)定尺誤差要求較高，速度要求不高的場(chǎng)合。
機(jī)電式
定尺誤差稍大，噪聲較小，壽命長(zhǎng)。適用于對(duì)定尺誤差要求較低，調(diào)直速度要求較高的場(chǎng)合
控制方式
普通電氣控制
線路復(fù)雜，對(duì)維護(hù)人員要求較高?？刂凭鹊?，易發(fā)生故障，初期調(diào)試麻煩。
ＰＬＣ控制
線路簡(jiǎn)單，對(duì)維護(hù)人員要求不高?？刂凭容^高，運(yùn)行比較穩(wěn)定，初期調(diào)試簡(jiǎn)單。
上料方式
開卷式
設(shè)備復(fù)雜，放線速度快、鋼筋不扭轉(zhuǎn)，特別適合于高速工作狀態(tài)。
非開卷式
設(shè)備單一，適于調(diào)直速度不太高的工作場(chǎng)合。放線時(shí)鋼筋自然扭轉(zhuǎn)。
根據(jù)工作環(huán)境及任務(wù)要求，我初步選定錘擊式切斷方式、PLC控制電動(dòng)機(jī)。
1.2 我國(guó)鋼筋切斷機(jī)的發(fā)展方向
縱觀我國(guó)建筑用鋼筋切斷機(jī)的總體水平，與國(guó)際上先進(jìn)產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在：企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低，鋼筋的直線度不高，表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于，我國(guó)的建筑用鋼筋切斷機(jī)市場(chǎng)還沒(méi)有真正形成，還處在地域及價(jià)格因素占主導(dǎo)位置的過(guò)渡階段，尚未進(jìn)入真正的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散，且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài)，在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強(qiáng)大的技術(shù)投入在這種條件下，企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，很難找到擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，尚沒(méi)有出現(xiàn)可以稱得上領(lǐng)軍式的企業(yè)。
建筑用新Ⅲ級(jí)鋼筋的推廣使用為鋼筋切斷機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。為此，許多企業(yè)投入大量資金，爭(zhēng)相開發(fā)、研制適合新!級(jí)鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋切斷機(jī)。
在傳統(tǒng)的調(diào)直模式和曲線輥式調(diào)直切斷機(jī)中廣泛采用的錘擊式切斷機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)期以來(lái)一直存在連切的問(wèn)題，被行業(yè)稱之為老大難問(wèn)題。多少年來(lái)，許多生產(chǎn)企業(yè)和使用單位為此傷透了腦筋，想盡了各種辦法，始終沒(méi)有徹底解決。隨著專利技術(shù)“錘擊式?jīng)_壓及切斷設(shè)備的零連切裝置”的開發(fā)與應(yīng)用，不僅徹底解決了錘擊式切斷機(jī)構(gòu)的連切問(wèn)題，而且調(diào)直度好，長(zhǎng)度誤差小，受到了新老戶、特別是廣大鋼筋焊網(wǎng)企業(yè)的熱烈歡迎。僅傳統(tǒng)設(shè)備改造一項(xiàng)就為開發(fā)企業(yè)帶來(lái)一大片市場(chǎng)。
采用剪式切斷機(jī)構(gòu)的新型對(duì)輥式鋼筋切斷機(jī)的使用，不僅明顯地降低了對(duì)冷、熱軋帶肋鋼筋表面的傷，也使得鋼筋的調(diào)直速度由過(guò)去的４０－６０m/min， 提高到90-120m/min、150m/min，甚至達(dá)到180m/min以上，直線度≤3mm/m，長(zhǎng)度誤差±2mm，完全可以和國(guó)外產(chǎn)品媲美。
復(fù)合式（對(duì)輥+調(diào)直模式）鋼筋切斷機(jī)，不僅保持了傳統(tǒng)產(chǎn)品（調(diào)直模式）調(diào)直度好的特點(diǎn)，同時(shí)也使對(duì)輥式調(diào)直機(jī)的優(yōu)勢(shì)得到了充分發(fā)揮，調(diào)直速度由過(guò)去的30-50m/min 提高到80m/min。調(diào)直鋼筋的范圍也由φ5-10mm提高到φ14mm，直線度≤4‰，定尺精度≤10mm。
在電氣控制方面，眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)，竟相采用先進(jìn)的PLC 式電腦控制，不僅使控制單元得到了簡(jiǎn)化，整機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，維護(hù)更加簡(jiǎn)單，更使我國(guó)建筑用鋼筋切斷機(jī)的整體水平躍上一個(gè)新的臺(tái)階，極大地縮短了與國(guó)際上先進(jìn)產(chǎn)品的差距。
面對(duì)空前廣闊的鋼筋切斷機(jī)市場(chǎng)，廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。多年來(lái)，受運(yùn)輸長(zhǎng)度等多種因素影響，大型軋鋼企業(yè)生產(chǎn)的直徑小于φ14鋼筋都是以盤條形式走向市場(chǎng)。目前已有個(gè)別企業(yè)看準(zhǔn)后續(xù)加工（即鋼筋的調(diào)直與定尺切斷）中的可觀利潤(rùn)，開始購(gòu)入單機(jī)。一旦這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)并完成對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進(jìn)，將以往的盤條改為直條走向市場(chǎng)，勢(shì)必對(duì)現(xiàn)有的鋼筋切斷機(jī)市場(chǎng)，特別是對(duì)鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無(wú)遠(yuǎn)慮，必有近憂，這是一個(gè)應(yīng)該引起廣大鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問(wèn)題。
綜上所述，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展為建筑行業(yè)，特別是為建筑機(jī)械的發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間，為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個(gè)展示自己的舞臺(tái)。面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的我國(guó)建筑機(jī)械市場(chǎng)，加強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理，加大科技投入，重視新技術(shù)、新產(chǎn)品的研究開發(fā)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品售后服務(wù)水平，積極、主動(dòng)走向市場(chǎng)，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣大用戶的需求，盡快縮短與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的差距，無(wú)疑是我國(guó)廣大鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。
２ 本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段及途徑
2.1 這次我要做地題目是臥式鋼筋切斷機(jī)，本次設(shè)計(jì)的基本要求
a．用手工將不同規(guī)格的鋼筋按送至刀口，將其切斷；以后再次送入，作下次截?cái)唷?
b．運(yùn)動(dòng)要求
i）在切斷過(guò)程中，要求切斷速度盡可能小，速度盡可能均勻，以保證切削質(zhì)量，減少?zèng)_擊。
ii）保證切刀行程H。
iii) 切刀空行程中速度盡可能快，以提高效率。
vi) 保證切刀的每分鐘切斷次數(shù)（生產(chǎn)率）。
c．動(dòng)力要求：切刀能產(chǎn)生足夠的沖力克服工作阻力，要有較好的傳動(dòng)性能。
2.2 我的設(shè)計(jì)的工作原理
采用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(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。如圖1：
圖1傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
2.2.1 電機(jī)的選擇
根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)類型，采用臥式安裝，防護(hù)式電機(jī)，繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)。
2.2.2 傳動(dòng)方式的選擇
選擇三級(jí)減速，先是一級(jí)帶減速，再兩級(jí)齒輪減速。首先采用一級(jí)帶傳動(dòng)，因?yàn)樗哂芯彌_、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、合過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。并安裝張緊輪。然后采用兩級(jí)齒輪減速，因?yàn)樗捎脕?lái)傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，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)。
2.2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇
動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)輸出,通過(guò)減速系統(tǒng)傳動(dòng),把動(dòng)力輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。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)。
三種方案優(yōu)缺點(diǎn)分析：
曲柄滑塊機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)比較容易,通過(guò)改變不同長(zhǎng)度比的桿件搭配就可以控制滑塊的行程及速度
齒輪齒條機(jī)構(gòu),傳動(dòng)平穩(wěn),速度均勻,但是它的輸出運(yùn)動(dòng)為單向的,在一個(gè)工作周期內(nèi)只有通過(guò)改變齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向才能實(shí)現(xiàn)往復(fù),不適合本題的要求.
盤行凸輪移動(dòng)滾子從動(dòng)件機(jī)構(gòu),通過(guò)計(jì)算出移動(dòng)滾子從動(dòng)件的位移S和轉(zhuǎn)動(dòng)角R的關(guān)系S(R),由S(R)計(jì)算出凸輪廓線,然后制造出相應(yīng)形狀的凸輪,可以比較精確的實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)要求.但是,正如上述分析,凸輪制造比較麻煩,除非特殊需要,否則在一般條件下,不宜使用這種方案.
綜合上述分析,考慮現(xiàn)實(shí)條件我決定采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為本機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)?。曲柄的主要結(jié)構(gòu)型式又分為四種：圓盤式，偏心輪式，偏心軸式，曲軸式。通過(guò)考慮實(shí)際情況，我決定選擇曲軸式。
同時(shí)，在曲軸處安裝一飛輪，用于儲(chǔ)存慣性能。使切斷過(guò)程順利進(jìn)行。
2.2.4 外殼的選擇
我采用全開式，原因有兩個(gè)方面。一 有利于散熱，同時(shí)方便在關(guān)鍵部位放潤(rùn)滑油。二 價(jià)格便宜，制造簡(jiǎn)單。
2.3 方案的優(yōu)缺點(diǎn)的分析
從整體上來(lái)說(shuō)，臥式鋼筋切斷機(jī)占地面積較大，但相對(duì)的高度較小。從結(jié)構(gòu)上說(shuō)，用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(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，
有較好的急回特性，推程速度平穩(wěn)，急回速度較快。
參考文獻(xiàn)
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3 李繼慶，陳作模主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，1999
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13 王平，張強(qiáng)，許世輝.鋼筋調(diào)直切斷機(jī)的頂?shù)杜c連切[J].建筑機(jī)械,1997年第5期47-48頁(yè)
14 宜亞麗.鋼筋矯直切斷機(jī)剪切機(jī)構(gòu)研究分析.機(jī)械，2004年第10期14-16頁(yè)
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指導(dǎo)教師意見：
1.對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：
該同學(xué)搜集到的文獻(xiàn)資料具有很強(qiáng)的針對(duì)性，特別是對(duì)文獻(xiàn)中的結(jié)構(gòu)和形式分析較為具體全面，為下面所設(shè)計(jì)的鋼筋切斷機(jī)的選型和方案制定打下了基礎(chǔ)。
2.對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：
本課題有一定的深度，所設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括了皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)等。要求對(duì)機(jī)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用焊接結(jié)構(gòu)，需要學(xué)生有一定的想象力。本課題適合于機(jī)械類學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生得到綜合的訓(xùn)練。本課題有一定的難度和工作量要求，經(jīng)過(guò)學(xué)生努力后可以按時(shí)完成本設(shè)計(jì)。
指導(dǎo)教師：
2006年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負(fù) 責(zé) 人：
年 月 日