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湘 潭 大 學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書
論文（設(shè)計）題目： 鋼筋切割設(shè)計
學(xué)號： 姓名： 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師： 系主任：
一、主要內(nèi)容及基本要求
設(shè)計一款鋼筋切斷機，主要包含液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、潤滑的設(shè)計應(yīng)該滿足以下要求：
1 切割機的最大鋼筋切割直徑為40mm
2 切割機的切割速度為30次/分
3 圖紙要求達到2張A0圖紙
4 總字數(shù)達到3000字以上
5完成資料查閱和3000字以上的文獻翻譯
二、重點研究的問題
1 傳動系統(tǒng)軸的設(shè)計；
2 齒輪的設(shè)計；
3 各零件準確的裝配使機械能夠正常的運轉(zhuǎn)；
三、進度安排
序號
各階段完成的內(nèi)容
完成時間
1
查閱資料、調(diào)研
1~2周
2
開題報告、制定方案
3~4周
3
實驗（設(shè)計）
5~6周
4
分析、調(diào)研
7~10周
5
寫出初稿
11~12周
6
修改寫出正式稿
13周
7
答辯
14周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻
[1] 張海柱.淺談鋼筋切斷機的變速機構(gòu)設(shè)計[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā).2010,(11):24 .
[2] 章友文.鋼筋切斷機剪切機理分析[J]. 工程機械.1991，(3):16 .
[3] 高蕊.鋼筋切斷機切斷過程分析及最大沖切力的計算[J].建筑機械.1995,(11):23 .
[4]劉鴻鷹.鋼筋切斷機力功論證[J].工程機械.1993,(5):15.
[5] 章友文.鋼筋切斷機設(shè)計與分析[J].工程機械.1993,11(4):8.
[6] 楊志勤.一種新型的鋼筋切斷刀片[J].建筑機械.2001,(4):44.
[7] 劉鴻鷹，章友文.鋼筋切斷機設(shè)計和使用上存在的問題[J].建筑機械化.1990, 4；15
[8]西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室《機械設(shè)計第八版》[M].高等教育出版社.2002：
[9]吳宗澤，羅圣國《機械設(shè)計手冊》[M].北京：機械工業(yè)出版社.2006.
[10] 西北工業(yè)大學(xué)機械原理及機械零件教研室《機械原理第七版》[M].高等教育出版社.2006
[11]郭克希，王建國.《機械制圖》[M].北京：機械工業(yè)出版社.2009；
[12]徐學(xué)林.《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》[M].湖南大學(xué)出版社.2009：
[13]劉鴻文.《材料力學(xué)第5版》[M].高等教育出版社.2010：
[14]周振勇.GQ40臥式鋼筋切割機[J].建筑機械化.1995,11期
湘潭大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計說明書
題 目： 鋼筋切斷機設(shè)計
學(xué) 院： 興湘學(xué)院
專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化四班
學(xué) 號：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
完成日期： 2014年5月
湘 潭 大 學(xué)
目錄
摘要……………………………………………………………………………1
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1
1前言………………………………………………………………………………2
1.1概述…………………………………………………………………………………2
1.2題目選取……………………………………………………………………………3
1.3鋼筋切割機的工作原理……………………………………………………………3
2傳動方案……………………………………………………………………3
2.1切割鋼筋需用力計算……………………………………………………………3
2.2 電機功率計算……………………………………………………………………4
3 傳動部分設(shè)計………………………………………………………………………5
3.1基本傳動數(shù)據(jù)計算…………………………………………………………………5
3.1.1分配傳動比………………………………………………………………………5
3.1.2計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)………………………………………………6
3.2帶傳動設(shè)計…………………………………………………………………………6
3.2.1基本數(shù)據(jù)…………………………………………………………………………6
3.2.2帶輪基準直徑……………………………………………………………………6
3.2.3帶速的計算………………………………………………………………………7
3.2.4中心距、帶長及包角的計算……………………………………………………7
3.2.5確定帶的根數(shù)……………………………………………………………………7
3.2.6計算單根V帶的初拉力的最小值………………………………………………8
3.2.7計算壓軸力………………………………………………………………………8
3.2.8帶輪結(jié)構(gòu)尺寸的零件圖…………………………………………………………8
3.3齒輪傳動設(shè)計………………………………………………………………………9
3.3.1第一級齒輪傳動設(shè)計……………………………………………………………9
3.3.2第二級齒輪傳動設(shè)計…………………………………………………………14
3.4軸的校核…………………………………………………………………………19
3.4.1一軸的校核……………………………………………………………………19
3.4.2二軸的校核……………………………………………………………………24
3.4.3三軸的校核……………………………………………………………………29
3.5鍵的校核…………………………………………………………………………34
3.5.1一軸平鍵的強度校核…………………………………………………………34
3.5.2二軸平鍵的強度校核…………………………………………………………36
3.5.3三軸平鍵的強度校核…………………………………………………………37
3.6軸承的校核………………………………………………………………………38
3.6.1一軸軸承………………………………………………………………………38
3.6.2二軸軸承………………………………………………………………………38
3.6.3三軸軸承………………………………………………………………………39
3.7飛輪的設(shè)計………………………………………………………………………40
3.8鋼筋切割機刀片…………………………………………………………………41
3.9鋼筋切割機易出現(xiàn)的故障………………………………………………………41
4 鋼筋切割機的摩擦，磨損和潤滑…………………………………………………42
5結(jié)論………………………………………………………………………………42
參考文獻………………………………………………………………………42
致謝……………………………………………………………………………42
湘 潭 大 學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表
學(xué)號 姓名 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 鋼筋切斷機設(shè)計
評價項目
評 價 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運用知識的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力；
4.是否具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。
論文
（設(shè)計）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴謹合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何；
3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。
綜
合
評
價
該生選題符合培養(yǎng)目標，難度適中，與科研及實際生產(chǎn)要求相結(jié)合。有查閱資料、綜合歸納資料的能力，具備研究方案的設(shè)計能力，具備一定的外文與計算機應(yīng)用能力。立論正確，論述充分，結(jié)構(gòu)嚴謹合理，有理論及實際應(yīng)用價值。
評閱人：
年 月 日
湘 潭 大 學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計）鑒定意見
學(xué)號： 2010963120 姓名： 劉聞夫 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化
畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 42 頁 圖 表 10 張
論文（設(shè)計）題目：鋼筋切斷機
內(nèi)容提要：
本畢業(yè)設(shè)計主要針對機床的傳動部分，其中包括以下幾個部分：(1)帶輪的
設(shè)計，(2)齒輪設(shè)計，（3）軸的設(shè)計，（4）鍵的設(shè)計，（5）飛輪的設(shè)計，（6）箱體的
設(shè)計。
考慮到機器的尺寸過大，本設(shè)計簡化了聯(lián)軸器，簡化了箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計?？紤]到
機械的穩(wěn)定性和精確性，本設(shè)計采用了帶輪加齒輪的傳動設(shè)計理念。帶輪傳動有緩沖
、吸振、運行平穩(wěn)、噪聲小、有過載保護等優(yōu)點。齒輪的設(shè)計主要是考慮到齒輪的
傳動特點，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，傳動穩(wěn)定。齒輪的設(shè)計準則是齒根彎曲疲勞
強度及齒面接觸疲勞強度?？紤]到機床特定的工作載荷，對齒輪的材料進行選擇，同時
設(shè)計齒輪的尺寸，考慮其熱處理方式等。為了減小齒輪的脈沖型受力，本設(shè)計增加了飛
輪。主要考慮機床工作結(jié)構(gòu)的需要，此零件的設(shè)計可以使得安裝簡易，裝配結(jié)構(gòu)緊湊。
設(shè)計其結(jié)構(gòu)尺寸，以使得零件的加工簡易，強度可靠，生產(chǎn)成本控制在經(jīng)濟允許的范圍
內(nèi)。
指導(dǎo)教師評語
該生的畢業(yè)設(shè)計為鋼筋切斷機，在設(shè)計過程當中，工作積極主動，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并改正錯誤，在規(guī)定的時間里完成了畢業(yè)任務(wù)。其中包括升降工作臺的總裝配圖，各重要零件圖和設(shè)計計算說明書。設(shè)計計算方法基本正確，設(shè)計結(jié)果基本正確，圖紙完成基本符合要求。畢業(yè)設(shè)計反映了該生已具備獨立工作的能力。
同意參加答辯，建議成績評定為 ： 。
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡要情況及評語
根據(jù)答辯情況，答辯小組同意其成績評定為： 。
答辯小組組長：
年 月 日
答辯委員會意見
經(jīng)答辯委員會討論，同意該畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定為 。
答辯委員會主任：
年 月 日
5
鋼筋切斷機設(shè)計
摘 要：為實現(xiàn)鋼筋切割工作的現(xiàn)代化，國內(nèi)外研制了不少鋼筋切割機。然而在鋼筋切割機系列中，對切割Ф40鋼筋的切割還是處于一個較為薄弱環(huán)節(jié)，為了降低切割Ф40鋼筋的難度，提高工作效率。本設(shè)計采用電動機經(jīng)一級V帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復(fù)直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切割鋼筋。
關(guān)鍵詞：鋼筋切割機；設(shè)計；工作效率；齒輪傳動；
Design of The Steel Bar Cutting Mac Machine
Abstract: To realize the modernization of the steel bar cutting work, at home and abroad people had developed a lot of steel bar cutting machine. In steel bar cutting machine series, however, of cutting Ф 40 reinforced research is still in the weak link, in order to decrease the difficulty of cutting Ф 40 reinforcement to improve work efficiency. This design uses the motor by a V belt transmission and secondary gear transmission to slowdown. Then, it drives the crank rotate, The crank connected to slide block and moving blades in the slippery way make the back and forth straight line sport, makes the moving blades and the fixed blade shear and cut steel.
Key words: The steel bar cutting; Design; Work efficiency; Gear transmission
1 前言
1.1 概述
鋼筋切斷機是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用于房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切割。用于剪切建筑鋼筋及圓鋼下料。鋼筋切割機與其他切割設(shè)備相比，具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點，因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。
我國鋼筋切斷機的發(fā)展經(jīng)歷了比較曲折的道路。太原重機學(xué)院機器廠是最早生產(chǎn)鋼筋切割機的廠家之一，1958年首先引進蘇聯(lián)的臥式鋼筋切割機圖紙，開始生產(chǎn)了全國第一臺鋼筋切斷機，現(xiàn)生產(chǎn)的GQ4OA型就是其改進型。原機型體積較大，重1000多kg，電機功率7.5kw，是標準的傻大粗產(chǎn)品；經(jīng)改進現(xiàn)重量降為720kg、4kw。1982年設(shè)計出GQ40BⅡ型鋼筋切割機，在曲軸大齒輪處裝上剛性轉(zhuǎn)鍵離合器，用腳踏操縱控制切斷。
國內(nèi)外切割機的對比：由于切割機技術(shù)含量低、易仿造、利潤不高等原因，所以廠家?guī)资陙砘揪S持現(xiàn)狀，發(fā)展不快，與國外同行相比具體有以下幾方面差距。
1)國外切割機偏心軸的偏心距較大，如日本立式切割機偏心距24mm，而國內(nèi)一般為17mm看似省料、齒輪結(jié)構(gòu)偏小些，但給用戶帶來麻煩，不易管理．因為在由切大料到切小料時，不是換刀墊就是換刀片，有時還需要轉(zhuǎn)換角度。
2)國外切割機的機架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬，使切割機在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機器。
3)國內(nèi)切割機刀片設(shè)計不合理，單螺栓固定，刀片厚度比較薄，40型和50型刀片厚度均為17mm；而國外都是雙螺栓固定，25～27mm厚，因此國外刀片在受力及壽命等綜合性能方面都較國內(nèi)優(yōu)良。
4)國內(nèi)切割機每分鐘切割次數(shù)少．國內(nèi)一般為28～31次，國外要高出15～20次，最高高出30次，工作效率較高。
5)國外機型一般采用半開式結(jié)構(gòu)，齒輪、軸承用油脂潤滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體處用手工加稀油潤滑．國內(nèi)機型結(jié)構(gòu)有全開、全閉、半開半閉3種，潤滑方式有集中稀油潤滑和飛濺潤滑2種。
6)國內(nèi)切割機外觀質(zhì)量、整機性能不盡人意；國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn)，在技術(shù)設(shè)備上舍得投入，自動化生產(chǎn)水平較高,形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對外觀質(zhì)量更是精益求精，外罩一次性沖壓成型，油漆經(jīng)烤漆噴涂處理，色澤搭配科學(xué)合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機光潔美觀。而國內(nèi)一些一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長，但沒有一家形成規(guī)模，加之設(shè)備老化，加工過程拼體力、經(jīng)驗，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差。
1．2 題目選取
本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是鋼筋切斷機的設(shè)計。要求切割鋼筋的最大直徑40mm，切割速度為30次/分。
1．3 鋼筋切割機的工作原理
工作原理：采用電動機經(jīng)一級V帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復(fù)直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切割鋼筋。
2 傳動方案
傳動方案簡述：選擇三級減速，先是一級帶減速，再兩級齒輪減速。首先采用一級帶傳動，因為它具有緩沖、吸振、運行平穩(wěn)、噪聲小、有過載保護等優(yōu)點，并安裝張緊輪。然后采用兩級齒輪減速，因為齒輪傳動可用來傳遞空間任意兩軸間的運動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。動力由電動機輸出,通過減速系統(tǒng)傳動,把動力輸入到執(zhí)行機構(gòu)。由于傳動系統(tǒng)作 的是回轉(zhuǎn)運動,而鋼筋切割機的執(zhí)行機構(gòu)需要的直線往復(fù)運動,為了實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機構(gòu),盤形凸輪移動滾子從動件機構(gòu),齒輪齒條機構(gòu)?？紤]現(xiàn)實條件我決定采用曲柄滑塊機構(gòu)作為本機械的執(zhí)行機構(gòu)?。
2.1 切割鋼筋需用力計算
為了保證鋼筋的剪割，剪應(yīng)力應(yīng)超過材料的許應(yīng)剪應(yīng)力。即切割鋼筋的條件為： （1）
查資料可知切割鋼筋的最大剪應(yīng)力為[6] （2）
其中為刀刃磨鈍后，由于刀刃間隙增加，切割力增大系數(shù)，取1.3。為鋼筋抗剪與抗拉極限強度比，取0.6。為鋼筋極限抗拉強度，查資料取400Mpa。A為切割面面積。由于本切割機切割的最大鋼筋粗度為：mm。算得：N另外剪切過程實際上是金屬塑性變形過程，金屬在塑性變形中沿晶格滑移，即形成所謂滑移線。為了保證鋼筋能夠被完全剪斷，需要加剪切應(yīng)力應(yīng)超過材料本身的許應(yīng)剪應(yīng)力[t]
即切斷鋼筋的條件為：
t=F/A￡[t] （3）
查資料可知鋼筋的許用剪應(yīng)力為：142MPa，取最大值143MPa。又由于本液壓剪鉗切斷的最大剛筋粗度為：d max400=mm
那么這個機器的最小切斷力應(yīng)該為F/A
F-----為切斷鋼筋所需最大切割力
A----- 為鋼筋的橫切面積等于πd2max/4
經(jīng)過計算得F=21848N 我們?nèi)∏懈顧C的切斷力為F=361326.08N
2.2 電機功率計算
計算電機功率由公式[8] （4）
其中A為一次剪切所需總功。（為剪切功，為空行程耗功，為機構(gòu)摩擦作用損耗功）；K為電機安全系數(shù)，取1.2；n為動刀行程次數(shù)；為行程利用系數(shù)，。查資料可知經(jīng)驗公式，算得：算得的值為，。n=30，算得為。查表可知在傳動過程中，取帶傳動的效率為η=0.94； 二級齒輪減速器的效率為η=0.96；滾動軸承的傳動效率為η=0.94； 連桿傳動的效率為η=0.81。
由以上可知總的傳動效率為：
η= 算得：
查手冊并根據(jù)電機的工作環(huán)境、經(jīng)濟要求和重量要求選取電機為：Y系列（IP44）封閉式三相異步電動機，代號為Y132S-6，額定功率為3kw，滿載轉(zhuǎn)速為960r/min。重量73Kg。
3 傳動部分設(shè)計
3.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算
3.1.1 分配傳動比
電動機型號為Y，滿載轉(zhuǎn)速為960r/min。
a) 總傳動比
b) 分配傳動裝置的傳動比 (5)
上式中i0、i1分別為帶傳動與減速器（兩級齒輪減速）的傳動比，為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大，同時使減速器的傳動比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù)。初步取i0 =2，則減速器的傳動比為 。
c) 分配減速器的各級傳動比
按展開式布置，查閱有關(guān)標準，取 i11=5，則i22=3.2。（注以下有i1代替i11，i2代替i22）
3.1.2 計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)
a) 各軸的轉(zhuǎn)速ⅠⅡⅢ
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
b) 各軸的輸入功率
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
c) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電動機輸出轉(zhuǎn)矩
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
3.2 帶傳動設(shè)計
3.2.1 基本數(shù)據(jù)
由設(shè)計可知，V帶傳動的功率為3kw，小帶輪的轉(zhuǎn)速為960r/min，大帶輪的轉(zhuǎn)速為480r/min。
查表可知 工作情況系數(shù)取 KA=1.2 ，則計算功率Pca=1.2×3=3.6kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應(yīng)得圖表（機械設(shè)計教材圖8-11）選取A型V帶。
3.2.2 帶輪基準直徑
查閱相關(guān)手冊選取小帶輪基準直徑為d1=100mm，則大帶輪基準直徑為d2=2×100=200mm。
3.2.3 帶速的計算
故合適。 （6）
3.2.4 中心距、帶長及包角的計算。
由式
0.7(d1+d2)
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