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1、 鋼筋彎曲機的結構設計 摘要：經(jīng)過強度計算剖析，以為現(xiàn)有GW-40折彎機的大部分有較大的設計裕量，必須改動一些零部件及電動機功率即可大幅度加強加工能力滿足ф40鋼筋的彎曲加工。還可升級為GW-50鋼筋彎曲機。 GW-60型半自動鋼筋折彎機適用于彎曲Φ4-Φ18毫米鋼筋之用，本機的傳動機構采納全封閉式，變速桿換擋，可使工部盤取得兩種轉速，鋼筋的彎曲角度由工作盤旁面的擋塊調理，機械局部經(jīng)過電器管制完成半自動。 關鍵詞：鋼筋彎曲機 始彎矩 終彎矩 主軸扭矩 控制設備 1緒論 1.1 國內外發(fā)展現(xiàn)狀 我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面

2、通過引進國 外先進技術提升自身產(chǎn)品檔次和國內勞動力成本低廉是一個原因，另一方面 我國不斷多年實行的踴躍的財政政策更是促使行業(yè)增長的基本動因。 受國家連續(xù)多年實施的積極財政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西氣東輸、 西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路（道路）、城市基礎設施建設等一 大批依托工程項目的實施，這對于重大建設項目裝備行業(yè)的工程建筑機械行 業(yè)來說可謂是難得的機遇，因此整個行業(yè)的內需勢頭旺盛。同時受我國加入 WTO和我國鼓舞進口政策的鼓勵，工程建筑機械產(chǎn)品的進口情勢也明顯好轉。 我國建筑機械行業(yè)運行的基本環(huán)境、建筑機械行業(yè)運行的基本狀況、建筑 機械行業(yè)創(chuàng)新、建筑機械行業(yè)發(fā)

3、展的政策環(huán)境、國內建筑機械公司與國外建 筑機械公司的競爭力比較以及2004年我國建筑機械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢進行 了深入透徹的分析。 1.2概 述 鋼筋折彎機屬于一種對鋼筋彎曲機構造的改良。本實用新型包含減速器、大齒輪、小齒輪、折彎盤面，其特色在于構造中：雙級制動電機與減速器直聯(lián)作一級減速；小齒輪與大齒輪嚙組成二級減速；大齒輪不斷帶動彎曲盤面旋轉；彎曲盤面上設置有核心軸孔和若干彎曲軸孔；工作臺面的定位方杠上分布設置有若干定位軸孔。因為雙級制動電機與減速器直聯(lián)作一級減速，輸進、輸外轉數(shù)比精確，折彎速度堅定、精確，且可利用電氣自動控制變更速度，制動器可保障彎曲角度。應用電機的正反轉，對鋼筋取

4、得雙向折彎。中心軸可交替，便于維修?？梢允褂弥悄芑目刂?。 目前我國正在大力發(fā)展基建及建設城市化,各種修建耗費了大批的鋼筋,其中箍筋加工的效率和品質是最難處理的過程之一,箍筋不但使用量非常大,并且形態(tài)和尺寸變更多樣,尺寸精度要求高,箍筋的制做在原鋼筋加工中是勞動強度大,人力物力耗費大,低效率,低質量保障的環(huán)節(jié)。隨著我國建筑業(yè)的迅速蔓延，在政府的回應和箍筋的制造自動化技術的迫切要求建設單位，我們進行技術研究過程改進，終于在經(jīng)過不懈努力開發(fā)的專利技術——速度gw-60鋼筋彎曲機 gw-60鋼筋彎曲機鋼筋彎曲試驗機-漁排上新開發(fā)的，設備齊全，專利技術，著名的十，中國標準出版社”的建筑用

5、鋼標準”，大會推薦品牌1擺線針輪減速機，電機和精密微機2單片機控制系統(tǒng)，數(shù)字顯示角度，3種獨特可靠的限位裝置增加4，防止廢鋼，螺釘泄漏對設備的危害5，結構合理簡單附件，備件6，電氣安全控制的彎曲，噪音低，清潔的環(huán)境，7，設計合理，設備完善，技術先進，使用壽命長，主要有8類：gw-50a gw-40c / B gw-25a（28）gw-40b鋼筋彎曲試驗機按對GB方法（eqviso7438:1985）和GB1499-1998（neqiso6935-2:1991）的要求，對gw-40b，gw-40a進行改進，以取代原有的gw-40，gw-40a等模型，該設備符合YB / t5126-93鋼筋平面反

6、向彎曲試驗方法的要求。是質量差的價格，實惠的產(chǎn)品。（注：gw-40b最大彎心輪尺寸5xΦ40= 200，和gw-40c 7XΦ40= 280）項目的技術規(guī)格彎曲鋼筋直徑φ25φ40范圍內隨機選擇φ6φ2鋼筋向前彎曲0角的技術參數(shù)，180任意設置鋼筋反向彎曲0，180的任何設置車輪轉速＜2 r/min，12/S和距離205mm工作盤直徑Φ580mm電機功率1.5KW隨機分布的標準曲線設置（直徑25直徑40）機器尺寸960 x 780x 1190（mm）整機重量1100kg 1. 鋼筋彎曲機的結構設計 2.1系統(tǒng)性能與參數(shù) GW60型鋼筋彎曲機應用于建筑業(yè)于彎曲Φ4—Φ18鋼所用。

7、 本機工序簡易，折彎形狀相同，整理簡便，性能穩(wěn)衡，它能將Q235Φ40圓鋼或Φ8—Φ32螺紋鋼筋折彎成工程中所急需的各種類型和形狀。 彎曲鋼筋直徑 Φ4-Φ18mm 工作盤直徑 Φ300mm 工作盤轉數(shù) 35轉/分 電動機 Y100L-4-1.5KW 外型尺寸 350350700 整機重量 180kg 2.2系統(tǒng)工作原理及框圖 GW-60鋼筋折彎和工作原理框架如圖1： 控制設備 工作臺 減 速 箱 帶 輪 電動機 圖1 工作框圖 其中減速器由軸、軸承和齒輪組合而成。 一個垂直軸上

8、水平旋轉盤是gw-60彎曲機的工作機構，如圖2所示，鋼筋布置在虛線位置，支承銷軸固定在機器上，中心銷軸和折彎銷軸裝在圓盤上，圓盤回轉時便將鋼筋折彎。為了折彎各種各樣鋼筋， 在圓盤上有幾個孔，用于插折彎銷軸，也可相應地換取不同直徑的中心銷軸。 圖2 工作原理圖 2.3彎矩計算 2.3.1工作狀態(tài) 1) 鋼筋受力情況與計算有關的幾何尺寸標記。 設鋼筋需要的彎矩：Mt=式中 F為撥斜柱對鋼筋的作用力；Fr為F的徑向分力;a為F與鋼筋軸線夾角。 當Mt一定，a越大則撥斜柱及主軸徑向負荷越??；a=arcos(L1/Lo)一定，Lo越大。因此，彎曲機的工作盤應加大直徑，增大撥斜柱中心到

9、主軸中心距離L0 GW-60鋼筋彎曲機的工作盤設計：直徑Ф300mm，空間距118mm，L0=150.7 mm，Ls=235，a=43.7，所受力情況如圖所示。 圖3 鋼筋受力情況 2) 鋼筋彎曲機所需主軸扭矩及功率 根據(jù)鋼筋折彎加工規(guī)則規(guī)定的折彎半徑折彎鋼筋，其折彎部分的變形量都靠近或超過材料的額定延伸率，鋼筋應力超越屈服極限產(chǎn)生塑性變形。 2.3.2材料達到屈服極限時的始彎矩 1) 按Ф40螺紋鋼筋公稱直徑計算 M0=K1Wσs式中，M0為始彎矩，W為抗彎截面模數(shù)，K 1為截面系數(shù)，對圓截面K 1=1.7；對于25MnSi螺紋鋼筋M0=372（N/mm2）,則

10、得出始彎矩M0=3976（Nm） 2) 鋼筋變形硬化后的終彎矩 鋼筋在塑性變形階段出現(xiàn)變形硬化（強化），變形硬化后的終彎矩：M=（K 1+K0/2Rx）Wσs式中，K0為強化系數(shù)，K0=2.0/δp=2.0/0.13=17, δp為延伸率，25MnSi的 δp=14%，Rx=R/d0,R為彎心直徑，R=3 d0，則得出終彎矩 M=11850（Nm） 3) 鋼筋彎曲所需距 Mt=[(M0+M)/2]/K=8738（Nm）式中，K為彎曲時的滾動摩擦系數(shù)，K=1.05 按上述計算方法同樣可以得出Ф50I級鋼筋（σb=450 N/mm2）彎矩所需彎矩：Mt=8738（Nm）,取比較

11、大的作為下面計算依據(jù)。 4) 電動機功率 由功率扭矩關系公式 A0=Tn/9550=2.9KW,考慮到部分機械效率η=0.75，則電動機最大負載功率 A= A0/η=2.9/0.75=3.9（KW），電動機選用Y系列三相異步電動機，額定功率為=4（KW）,額定轉速=1440r/min。 2.4電動機選擇 2.4.1.電動機的介紹 電機機是電能轉換成機械能源裝備分配給每個用戶在，電機采用直流電機、交流電機能力電機功率系統(tǒng)主要交流電機，并且可以同步電機的或異步電動機（電動機定子磁場的場的速度和轉子的轉速不會維持同步高速）。 這種電氣能源機

12、器的機械能源。旋轉運動通常電機功率，電機轉子電機；也可以以直線運動，稱為直線電機。電動機能提供的功率范圍廣泛，從毫瓦級到萬千瓦級。使用電機及其控制非常方便，具有自起動，加速，制動，反轉，開關等能力，能滿足各種運行要求；電動機的工作效率較高，沒有煙霧和氣味，對環(huán)境無污染，噪音小。由于它具有一系列的優(yōu)點，因此在各方面的工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，貿(mào)易，交通，國防，商業(yè)和家用電器，廣泛用于醫(yī)療器械和設備。 各種電機中廣泛使用的是交流異步電動機（又稱感應電動機）。它使用方便，運行可靠，成本低，結構牢固，但功率因數(shù)低，難以控制。動力機低速用于大容量（參見同步電機同步電機的）。不僅對同步電機的功率因數(shù)高，和速度是獨

13、立負載只取決于電力系統(tǒng)，頻。工作更穩(wěn)定。在要求寬范圍調速的場合多直流電機。但它有換向器，結構復雜，價格昂貴，維護困難，不適于惡劣環(huán)境。第二十世紀的70年代后，隨著電力電子技術的發(fā)展，交流電機調速技術的日趨成熟，設備價格日益降低，已開始得到應用。本標準規(guī)定的電機（連續(xù)，短線操作系統(tǒng)，間歇循環(huán)運行）能承受以免引起電機過熱的最大輸出機械功率表示其額定功率，使用時要注意銘牌上的規(guī)定。電動機運行時需注意其負荷特性和電機相匹配的特點，避免速度或停止開關。很多的電機速度控制的方法，能適應不同生產(chǎn)機械的轉速變化。一般的電機轉速時輸出功率的變化速度。從能量消耗的角度，速度可分為兩種：第一，保持恒定的輸入功率。通

14、過改變能源消費速度調節(jié)裝置，來調節(jié)電機的轉速來調節(jié)輸出功率。電機的轉速來調節(jié)電機的輸入功率。 2.4.2.電機的選擇原則 電機類型通常包括選擇馬達功率和轉矩等。這些具體的設想如下：首先，電機和電機的負載特性機械特性選型發(fā)現(xiàn)他們是一致的，根據(jù)是否滿足調速范圍和準確性來考慮，經(jīng)濟，如果所有方面問題，滿足。接下來，我們就可以開始計算電動機功率，起動和加速轉矩標定，標定扭矩過載倍數(shù)發(fā)燒。如果發(fā)燒檢查不通過，可以減少功率開關數(shù)電機FSN小?；蛘?，滿足加速的要求，無論是通過降低加速轉矩滿足上述要求。最后，做出具體決定。 步進電機的選擇 1) 步距角的選擇 電機的步距角決定于負載精度的要求，

15、將負載的最小分辨率（當量）換算到電機軸上，每個當量電機需走多少角度（包括減速）。電機的步距角需等于或小于這角度。當前市場上步進電機的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機）、0.9度/1.8度（二、四相電機）、1.5度/3度 （三相電機）等。 2) 靜力矩的選擇 步進電機的動力矩一般很難確定，我們一般先確定電機的靜力矩。靜力矩選取的根據(jù)是電機工作的負載，而負載可分為慣性負載和摩擦負載。單一的慣性負載和摩擦負載是不存在的。直接發(fā)動時（一般由低速）二種負載都要思考，加速起動時主要思考慣性負載，勻速運行只要思考摩擦負載。一般情況下，靜力矩應為摩擦負載的2-3倍內好，靜力矩一旦選擇好

16、，電機的機座和長度就能定下來。 3) 電流的選擇 靜力矩相同的電機，由于電流數(shù)據(jù)不同，其運行特性差別非常大，可根據(jù)矩頻特性曲線圖，判別電機的電流（參考驅動電源、及驅動電壓） 4) 力矩與功率換算 步進電機一般在較大范圍內調整速度應用、其功率肯定是變化的，一般就用力矩來換算，力矩和功率換算如下： P= ΩM Ω=2πn/60 P=2πnM/60 其P為功率單位為瓦，Ω為每秒角速度，單位為弧度，n為每分鐘轉速，M為力矩單位為牛頓米 P=2πfM/400(半步工作） 其中f為每秒脈沖數(shù)（簡稱PPS) 應用中的注意點 1) 步進電機使用于低速場合

17、---每分鐘轉速不過1000轉，（0.9度時6666PPS)，最好在1000-3000PPS(0.9度）這中間使用，可使用減速裝置使其在此數(shù)據(jù)間工作，此時電機工作效率比較高，噪音低點。 2) 步進電機別使用整步狀態(tài)，整步狀態(tài)時振動較大。 3) 因為其他原因，只有標稱為12V電壓的電機使用12V外，其他電機的電壓值不是驅動電壓伏值 ，可依據(jù)驅動器選取驅動電壓（建議：57BYG采用直流24V-36V，86BYG應用直流50V,110BYG應用高于直流80V），12伏的電壓除12V恒壓驅動外也可以使用其他驅動電源， 不過應該考慮溫度升高。 4) 轉動慣量大的負載應該選取大機座電動機。 5

18、) 電動機在高速或大慣量負載時，個別不要在任務速度起始動作，采納逐步升頻提高速度，一電動機不失掉工步，二可能減輕工作噪音同時可以提升中止的定位精度。 6) 高精度時，應經(jīng)過機械減小速度、提升電機速度,或采納高細分數(shù)的驅動器來處理，也能夠采用5相電機，但是整個系統(tǒng)的價錢昂貴，生產(chǎn)廠家比較少，被淘汰的說法是外行話。 7) 電機不應在振動區(qū)內使用，如若必需可通過改動電壓、電流或加一些阻尼的處置。 8) 電機在600PPS（0.9度）以下使用，應該采納小電流、大電感、低電壓來驅動。 9) 應遵照先選電機后選驅動的準則。 綜合以上等因素，最后覺定選用MSM590—502C型電機 2.5軸承的

19、選擇 2.5.1滾動軸承的選擇 依據(jù)撥盤的軸端直徑選擇軸承，軸承所承受力主要是徑向力，因此采納深溝球軸承，選擇型號為16008的軸承,其中16008的技術參數(shù)為： d=40mm D=68mm B=9mm 2.5.216008軸承的配合的選擇 軸承的精度等級為D級，內圈與軸的配合采納過盈配合,軸承內圈與軸的配合采用基孔制，由此軸的公差帶選用k6,查表得在基寸為200mm時，IT6DE 公差數(shù)值為29um，此時軸得基本下偏差ei=+0.017mm，則軸得尺寸為mm。外圈與殼體孔的配合采納基軸制，過渡配合，由此選用殼體孔公差帶為M6，IT6基寸

20、為68mm時的公差數(shù)值為0.032mm，孔的基本上偏差ES=-0.020，則孔的尺寸為mm。 2.6控制設備的選擇 2.6.1變頻器的概述 變頻器是用于功率半導體器件將工頻電源變換為另一頻率的開關電源控制設備的作用。工頻（50Hz或60Hz）變換成各種頻率的交流電源，以實現(xiàn)電機的變速運行的設備，其中控制電路完成對主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，對平滑濾波整流電路輸出的直流中間電路，逆變電路直流和然后逆變成交流電。對于矢量控制變頻器需要大型變壓器的計算，有時也需要一個CPU以及一些相應的電路轉矩計算。通過改變定子繞組的電源來達到調速的目的頻率控制頻率。 有許多類型的變頻器

21、，根據(jù)主電路模式的分類可以分為電壓型逆變器和電流源型變頻器；按照開關方式分類，可以分為PAM逆變器控制，PWM控制的逆變器和高頻PWM逆變器的控制；根據(jù)分類工作原理可分為V/F控制變頻器，滑差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類可以分為通用變頻器，高性能專用變頻器，變頻器，單相逆變器和三相逆變器。 1）檢測自動糾正行動后的異常狀態(tài)，如過電流失速防止，過電壓失速防止再生。 2）異常檢測的功率半導體器件的PWM控制信號阻斷后，電機自動停止。如過電流切斷，再生過電壓切斷，半導體冷卻風扇過熱和瞬時停電保護。 2.6.2變頻器的工作原理 目前，大多數(shù)是通用逆變器的交流-直

22、流-交流轉換器，通常是一個電壓頻率轉換器的將軍，主電路圖，它是人的核心電路，探頭是由一整流電路的AC - DC轉換電路（能源），直流濾波電路和逆變電路的消費）（直流-交流轉換器），當然，電流限制電路，制動電路，控制電路等部分。 濾波電路 逆變器的負載是異步電動機的電感性負載，無論在電動或發(fā)電狀態(tài)的異步電機，直流濾波電路和異步電動機之間，沒有交換的無功功率，無功電量取決于能量存儲元件的直流中間電路緩沖。同時，三相整流橋輸出電壓和直流脈沖電壓和電流。為了減小直流電壓和電流的波動，直流濾波電路對整流電路的輸出進行濾波功能。 通用變頻器直流濾波電路的高鋁電解電容器的容量

23、通常是由若干個電容器串聯(lián)和并聯(lián)電容器組，以得到所需的電壓值的能力。此外，因為電解電容的容量有較大的離散性，這將使它們與電壓不相等。因此，電容器的并聯(lián)電阻和壓力均勻性，消除離散的影響，而電容器的壽命將嚴重制約了換能器的生活。 整流電路 通用變頻器的整流電路是由三相橋式整流橋。它的功能是將電源進行整流，中間直流平波逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。三相交流電源一般只在輸入電容和壓敏電阻吸收網(wǎng)絡分為整流橋。網(wǎng)絡的作用是吸收交流高頻諧波信號和浪涌電壓，以避免造成損壞的驅動器。當電源電壓為380V三相，整流器件的最大反向電壓一般為1200－1600V，最大整流電流是兩倍的變頻器的額

24、定電流。 逆變電路 逆變電路是在控制電路中，直流電路輸出的直流電源轉換成頻率和電壓可以任意調節(jié)的交流電源。逆變電路的輸出是逆變器，所以逆變電路是變頻器的核心電路，起著非常重要的作用。 最常見的逆變電路結構形式是利用六個功率開關器件（GTR，IGBT，GTO）組成的三相橋式逆變電路，對變頻器的功率開關器件，關機控制導則，對三相交流輸出任意頻率可以得到。 逆變主電路器件一般用于中、小容量的集成模塊或智能模塊。內部模塊的高度集成的整流模塊，逆變模塊，各種傳感器，保護電路和驅動電路。例如三菱ipmpm50rsa120，富士7mbp50ra060，西門子公司生產(chǎn)的BSM5

25、0GD120等，對整流模塊的內部集成，功率因數(shù)校正電路，IGBT逆變模塊及各種檢測和保護功能。該模塊的典型開關頻率為20kHz，保護欠電壓，過電壓和過熱故障信號輸出。 在逆變電路具有續(xù)流電路。續(xù)流電路的功能是當頻率降低，電機轉速下降。針對異步電動機的再生電能的直流電路通道提供反饋。在反演過程中，寄生電感能量釋放通道。同時在兩個開關同一橋臂的時候。在同一時間開放狀態(tài)將短路現(xiàn)象，并燒毀整流裝置。所以在實際的通用變頻器也提供了各種輔助電路相應的緩沖電路，保護，保證電路能正常工作，事故發(fā)生時，該轉換裝置自第二十世紀70年代，隨著交流電機調速理論，電力電子技術，微處理器的全數(shù)字控制關鍵技術發(fā)展

26、的核心，交流電機變頻調速技術逐漸成熟。目前，變頻調速技術的應用幾乎已經(jīng)擴展到工業(yè)生產(chǎn)的各個領域，并已廣泛應用于空調，洗衣機，冰箱等家用電器。 如果逆變器模型選擇不當，不僅會造成不必要的浪費，甚至導致設備的正常運行，所以我們必須有一個正確的選擇，三種不同的電機和設備匹配變換器模型和良好的日常維護以達到最好的效果。 2.6.3變頻器的類型選擇 在逆變器的選擇應注意電壓等級應額定電壓和三種不同的電機線和遵循以下原則： 1）風機和泵類負載，由于低速扭矩小，過載能力和速度精度要求較低，所以廉價的變頻器的選擇。 2）希望與恒轉矩特性，但在速度、精度和動態(tài)性能要求不高的負載

27、可不使用矢量控制變頻器。 3）低速需要硬的機械特性，需要一定的精度，但在動態(tài)性能沒有苛刻的負載可用于無速度反饋矢量控制變頻器。 4）對于一些在速度、精度和動態(tài)性能方面有了更高的要求，高精度同步運行負荷要求，可以選擇帶速度反饋的矢量控制變頻器。 2.6.4變頻器容量的選擇 通常額定輸出電流逆變器的容量（一），輸出容量（kVA），適用于電機功率（KW）說。額定輸出電流的變換器可連續(xù)輸出的最大交流電流有效值，不管使用不得超過連續(xù)輸出電流值。產(chǎn)能為三的額定輸出電流和電壓在輸出額定的輸出功率確定。適用電機的功率為2至4級標準電機為對象的在額定輸出電流，可以通過電機功率驅動。6以上的電機和變電

28、機和特殊電機額定電流超過標準電機，不能根據(jù)適用電機電源選擇容量。2因此，用標準的4電機驅動持續(xù)的恒定負載的逆變器，按照適用電機容量選擇。6以上的變極電機驅動負載，在負載和間歇負荷和短期負荷變化時，逆變器的容量應按最大工作電流可能出現(xiàn)在選擇操作過程，即IN≥IMmax式中 IN——變頻器的額定電流，IMmax ——電動機的最大工作電流。 2.6.5技術參數(shù) 輸入頻率(Hz) 45Hz到55Hz 輸入功率因數(shù) 0.95（>20%負載） 變頻器效率 額定負載下>0.96 輸出頻率范圍(Hz) 0.5Hz到120Hz 輸出頻率分辨率(Hz) 0.01Hz 過載能力

29、120%一分鐘，150%立即保護 模擬量輸入 0～10V/4～20mA，任意設定 模擬量輸出 兩路0～10V/4～20mA可選 加減速時間 0.1到3000s 控制開關量輸入輸出 可按用戶要求擴展 運行環(huán)境溫度 0到40℃ 貯存/運輸溫度 -40到70℃ 冷卻方式 風冷 環(huán)境濕度 <90%,無凝結 安裝海拔高度 <1000米 防護等級 IP20 3KV系列 變頻器型號 A03/050 ～ A03/150（含） A03/150 ～ A03/300（含） 變頻器容量(KVA) 250 ～ 750 750 ～1500 適配電機功率(KW)

30、 200 ～ 600 600 ～ 1250 額定輸出電流(A) 50 ～ 150 150 ～ 300 額定輸入電壓(V) 3000V10% 外型尺寸(mm) (WHD) 390024801200 （3900～5400）24801200 重量(Kg) 3000 ～ 5000 5000 ～ 7300 6KV系列 變頻器型號 A06/025 ～ A06/050（含） A06/050 ～ A06/170（含） A06/170 ～ A06/220（含） A06/220 ～ A06/400（含） 變頻器容量(KVA) 250 ～ 500 500 ～ 1750

31、1750 ～ 2200 2250 ～ 4000 適配電機功率(KW) 200 ～ 400 400 ～ 1400 1400 ～ 1800 1800 ～ 3200 額定輸出電流(A) 25 ～ 50 50 ～ 170 170 ～ 220 220 ～ 400 額定輸入電壓(V) 6000V10% 外型尺寸(mm) (WHD) 360024801200 3900～5100）24801200 490024801200 （5400～7200）24801200 重量(Kg) 3500 ～ 4200 4200 ～ 6000 6000 ～ 8000 8000 ～

32、12000 10KV系列 變頻器型號 A10/010 ～ A10/050（含） A10/050 ～ A10/110（含） A10/110 ～ A10/220（含） A10/220 ～ A10/400（含） 變頻器容量(KVA) 250 ～ 780 780 ～ 2000 2000 ～ 3800 3800 ～ 6250 適配電機功率(KW) 200 ～ 630 630 ～ 1600 1600 ～ 3000 3000 ～ 5000 額定輸出電流(A) 10 ～ 50 50 ～ 110 110 ～ 220 220 ～ 400 額定輸入電壓(V) 10000

33、V10% 外型尺(mm) (WHD) （4200～4800）24801200 570024801200 680024801600 （8000～9000）24801600 重量(Kg) 4000 5000 ～ 8000 9500 ～ 12000 12000 ～ 18000 最后選用VFD-M型變頻器。 2. 參數(shù)的計算 3.1 V帶傳動設計 一般電動機和齒輪減速器間用普通v帶傳動，電動機使用Y112M-4，額定功率P=4KW，轉速=1440，減速器輸入軸轉速=514，輸送裝置工作時有略微沖擊，每天工作16個小時 設計功率 根據(jù)工作情況由表8

34、—1—22查得工況系數(shù)=1.2，=P=1.24=4.8KW 選定帶型 根據(jù)=4.8KW和轉速=1440，有圖8—1—2選定A型 計算傳動比 ===2.8 小帶輪基準直徑 由表8—1—12和表8—1—14取小帶輪基準直徑=75mm 大帶輪的基準直徑 大帶輪的基準直徑=（1-） 取彈性滑動率=0.02 = （1-）=2.8=205.8mm 實際傳動比==2.85 從動輪的實際轉速===505.26 轉速誤差=1.7% 對帶式輸送裝備來說，轉速誤差在范圍是能接受的。 帶速 ==5.62 初定軸間距 0.7（+）（+） 0.7（

35、75+205）（75+205） 196 取=400mm 所需v帶基準長度 =2+ =2 =800+439.6+10.56 =1250.16mm 查表8—1—8選取 實際軸間距a =400mm 小帶輪包角 =- = = 單根v帶的基本額定功率 根據(jù)=75mm和=1440由表8—1—27（c）用內插法得A型v帶的=0.68KW 額定功率的增量 根據(jù)和由表8—1—27（c）用內插法得A型v帶的=0.17KW V帶的根數(shù)Z Z= 根據(jù)查表8—1—23得=0.9

36、5 根據(jù)=1250mm查表得8—1—8得=0.93 Z===6.38 取Z=7根 單根V帶的預緊力 =500（ 由表8—1—24查得A型帶m=0.10 則=500（=99.53N 壓軸力 ==2=1372N 繪制工作圖 圖4 V帶輪 3.2第一級圓柱齒輪設計 3.2.1選擇材料 選擇，和精度等級，參照表8—3—24和表8—3—25選取兩齒輪材料為：大，小齒輪都是40Cr，并經(jīng)過調質和表面淬火，齒面硬度是48-50HRc，精度等級是6級。按照硬度下限值，由圖8—3—8（d）中的MQ級質量指標查得==1120Mpa；由圖8—3—9（d）的MQ級質量指標看

37、得σFE1=σFE2=700Mpa, σFlim1=σFlim2=350 3.2.2按接觸強度進行初步設計 確定中心距a(按表8—3—28公式進行設計) a>CmAa(μ+1) =1 K=1.7 取 確定模數(shù)m(參考表8—3—4推薦表) m=(0.007~0.02)a=1.4~4, 取m=3mm 確定齒數(shù)z,z z===20.51 取z=21 z=μz=5.521=115.5 取z=116 計算主要的幾何尺寸（按表8—3—5進行計算） 分度圓的直徑 d=m z=321=63mm

38、 d=m z=3*116=348mm 齒頂圓直徑 d= d+2h=63+23=69mm d= d+2h=348+23=353mm 端面壓力角 基圓直徑 d= dcos=63cos20=59.15mm d= dcos=348cos20=326.77mm 齒頂圓壓力角 =arccos=31.02 = arccos=22.63 端面重合度 =[ z（tg-tg）+ z(tg-tg)] =1.9 齒寬系數(shù) ===1

39、.3 縱向重合度 =0 3.2.3齒輪校核 校核齒面接觸強度 （按表8—3—15校核） 強度條件：=[] 計算應力：=ZZZZZ = 式中： 名義切向力F===2005N 使用系數(shù) K=1（由表8—3—31查取） 動載系數(shù) =（） 式中 V= A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2 齒向載荷散布系數(shù) K=1.35（由表8—3—32按硬齒面齒輪，組裝時修整，6級精度K非對稱支稱公式計算） 齒

40、間載荷分配系數(shù) （由表8—3—33查?。? 節(jié)點區(qū)域系數(shù) =1.5（由圖8—3—11查?。? 重合度的系數(shù) （由圖8—3—12查?。? 螺旋角系數(shù) （由圖8—3—13查取） 彈性系數(shù) （由表8—3—34查?。? 單對齒嚙合系數(shù) Z=1 = =143.17MPa 許用應力：[]= 式中：極限應力=1120MPa 最小安全系數(shù)=1.1（由表8—3—35查取） 壽命系數(shù)=0.9

41、2（由圖8—3—17查?。? 潤滑劑系數(shù)=1.05（由圖8—3—19查取，按油粘度等于350） 速度系數(shù)=0.96（按由圖8—3—20查取） 粗糙度系數(shù)=0.9（由圖8—3—21查?。? 齒面工作硬化系數(shù)=1.03（按齒面硬度45HRC，由圖8—3—22查取） 尺寸系數(shù)=1（由圖8—3—23查?。? 則： []==826MPa 滿足[] 校核齒根的強度 （按表8—3—15校核） 強度條件：=[] 許用應力：

42、=； 式中：齒形系數(shù)=2.61， =2.2（由圖8—3—15（a）查取） 應力修正系數(shù)，（由圖8—3—16（a）查取） 重合度系數(shù) =1.9 螺旋角系數(shù)=1.0（由圖8—3—14查?。? 齒向載荷分布系數(shù)==1.3（其中N=0.94，按表8—3—30計算） 齒間載荷分配系數(shù)=1.0（由表8—3—33查?。? 則 =94.8MPa ==88.3MPa 許用應力：[]= （按值較小齒輪校核） 式中： 極限應力=350MPa 安全系數(shù)=1.25（按表8—3—35查取）

43、 應力修正系數(shù)=2（按表8—3—30查?。? 壽命系數(shù)=0.9（按圖8—3—18查取） 齒根圓角敏感系數(shù)=0.97（按圖8—3—25查?。? 齒根表面狀況系數(shù)=1（按圖8—3—26查?。? 尺寸系數(shù)=1（按圖8—3—24查?。? 則 []= 滿足，〈〈[] 驗算結果安全 3.2.4齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 確定使用齒厚偏差代號為：6KL GB10095—88（參考表8—3—54選?。?。 確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值（參考表8—3—58查?。┑冖窆?/p>

44、差組檢驗切向綜合公差，==0.063+0.009=0.072mm,(按表8—3—69計算，由表8—3—60，表8—3—59查取)；第Ⅱ公差組檢驗齒切向綜合公差，=0.6（）=0.6（0.009+0.011）=0.012mm，（按表8—3—69計算，由表8—3—59選?。?；第Ⅲ公差組檢測齒向公差=0.012（由表8—3—61選?。?。 確定齒輪的試驗項目和公差值（見表8—3—58）齒輪，切線長度偏差檢驗。按齒厚偏差的代號KL，根據(jù)表8-3-53m的計算式求得齒厚的上偏差= 12 = 120.009 = - 0.108mm，齒厚下偏差= 16 = 160.009 = - 0.144mm；公法線的平

45、均長度上偏差= * cos-0.72sin = -0.108cos-0.72 = - 0.110mm，下偏差= cos + 0.72sin = - 0.144cos + 0.720.036sin = - 0.126mm；按表8-3-19及其表注說明求得公法線長度= 87.652，跨齒數(shù)k = 10，則公法線長度偏差可表示為：，對齒輪傳動，檢驗中心距極限偏差，根據(jù)中心距= 200mm，由表查得8-3-65查得=；檢驗接觸斑點，由表8-3-64查得接觸斑點沿齒高不小于40%，沿齒長不小于70%；檢驗齒輪副的切向綜合公差= 0.05 + 0.072 = 0.125mm（根據(jù)表8-3-58的表注3，由

46、表8-3-69，表8-3-59及表8-3-60計算與查?。?；檢驗齒切向綜合公差= 0.0228mm，（根據(jù)8-3-58的表注3，由表8-3-69，表8-3-59計算與查?。?。在身體上，平行試驗，軸的= 0.012mm，= 0.006毫米（表8－3－63檢查）。根據(jù)表8的要求，- 3 - 66和8 - 3 - 67檢查確定齒坯的精度。車輪直徑50mm的確定根據(jù)大齒輪的功率和尺寸和形狀公差的6，即0.016mm，一個齒輪跳動公差014毫米徑向和端面。 齒輪工作圖如下： 圖5 大齒輪 因為第一級齒輪傳動比和第二級傳動比一樣，則對齒輪的抉擇、計算及校核都和第一級相同。 3.3第三級

47、圓柱齒輪的設計 3.3.1選擇材料 決定σHlim，σFlim和精度等級： 參照表8—3—24和表8—3—25抉擇兩齒輪數(shù)據(jù)為：大，小齒輪都是40Cr，并且通過調質和表面淬火，齒面硬度是48~50HRc，精度等級是6級。按照硬度下限值，由圖8—3—8（d）中的MQ級質量指標查得σHlim=σHlim=1120Mpa；由圖8—3—9（d）中的MQ級質量指標取得σFE1=σFE2=700Mpa, σFlim1=σFlim2=350 Mpa. 3.3.2按接觸強度進行初步設計 確定中心距a(按表8—3—28公式進行設計) a>CmAa(μ+1) =1 K=1.7

48、 則 a=325mm 取a=400mm 確定模數(shù)m(參考表8—3—4推薦表) m=(0.007~0.02)a=2.8~8, 取m=4mm 確定齒數(shù)z,z z===28 取z=28 z=172 取z=172 計算主要的幾何尺寸（按表8—3—5進行計算） 分度圓的直徑 d=m z=428=112mm d=m z==688mm 齒頂圓直徑 d= d+2h=112+24=120mm d= d+2h=688+24=696mm 齒根圓直徑

49、 端面壓力角 基圓直徑 d= dcos=112cos20=107.16mm d= dcos=688cos20=646.72mm 齒頂圓壓力角 =arccos= = arccos= 端面重合度 =[ z（tg-tg）+ z(tg-tg)] =1.15 齒寬系數(shù) ===1.3 齒寬 縱向重合度 =0 3.3.3校核齒輪 校核齒面接觸強度 （按表8—3—30校核

50、） 強度條件：=[] 計算應力：=ZZZZZ = 式中： 名義切向力F===34107N 使用系數(shù) K=1（由表8—3—31查?。? 動載系數(shù) =（） 式中 : V= A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.05 齒向載荷散布系數(shù) K=1.35（由表8—3—32按硬齒面齒輪，裝備時檢修調6級精度K非對稱支稱公式計算） 齒間載荷分配系數(shù) （由表8—3—33查?。? 節(jié)點區(qū)域系數(shù) =1.5（由圖8—3—11查?。? 重合度的系數(shù) （由圖8—3—12查取） 螺旋角系

51、數(shù) （由圖8—3—13查?。? 彈性系數(shù) （由表8—3—34查取） 單對齒齒合系數(shù) Z=1 = =301.42MPa 許用應力：[]= 式中：極限應力=1120MPa 最小安全系數(shù)=1.1（由表8—3—35查取） 壽命系數(shù)=0.92（由圖8—3—17查?。? 潤滑劑系數(shù)=1.05（由圖8—3—19查取，按油粘度等于350） 速度系數(shù)=0.96（按由圖8—3—20查取） 粗糙度系數(shù)=0.9（由圖8—3—21查?。? 齒面工作硬化系數(shù)=

52、1.03（按齒面硬度45HRC，由圖8—3—22查?。? 尺寸系數(shù)=1（由圖8—3—23查?。? 則： []==826MPa 滿足[] 校核齒根的強度 （按表8—3—15校核） 強度條件：=[] 許用應力： =； 式中：齒形系數(shù)=2.61， =2.2（由圖8—3—15（a）查?。? 應力修正系數(shù)，（由圖8—3—16（a）查?。? 重合度系數(shù) =1.9 螺旋角系數(shù)=1.0（由圖8—3—14查?。? 齒向載荷分布系數(shù)==1.3（其中N=0.94，按表8—3—30計算） 齒間載荷分配系數(shù)=1.0（由表8—3—33查?。?

53、 則 =94.8MPa ==88.3MPa 許用應力：[]= （按值較小齒輪校核） 式中： 極限應力=350MPa 安全系數(shù)=1.25（按表8—3—35查?。? 應力修正系數(shù)=2（按表8—3—30查?。? 壽命系數(shù)=0.9（按圖8—3—18查?。? 齒根圓角敏感系數(shù)=0.97（按圖8—3—25查?。? 齒根表面狀況系數(shù)=1（按圖8—3—26查?。? 尺寸系數(shù)=1（按圖8—3—24查取） 則 []= 滿足，〈〈[] 驗算結果安全 3.3.4齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算

54、 確定齒厚偏差代號為：6KL GB10095—88（參考表8—3—54查?。? 確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值（參考表8—3—58查取） 第Ⅰ公差組檢驗切向綜合公差，==0.063+0.009=0.072mm,(按表8—3—69計算，由表8—3—60，表8—3—59取得)； 第Ⅱ公差組測驗齒切向綜合公差，=0.6（）=0.6（0.009+0.011）=0.012mm，（按表8—3—69計算，由表8—3—59取得）； 第Ⅲ公差組測驗齒向公差=0.012（由表8—3—61取得）。 齒輪的切線長度偏差的試驗。按齒厚偏差的代號根據(jù)表8-3-53的計算式求得齒厚的上偏差：KL，- 12-

55、 120.0090.108mm為齒厚下偏差表示16–，160.009==0.144mm為公法線的平均長度上偏差為cos-0.72sin——-0.108cos-0.72；0.110mm***=-下偏差為=，0.72sinCOS0.144cos+0.720.036sin+=-按表8-3-19及其表注說明求得公法線長度——0.126mm為=；k =87.652，跨齒數(shù)：10，則公法線長度偏差可表示為對齒輪傳動檢驗中心距極限偏差根據(jù)中心距為，，200MM，由表查得8-3-65查得為檢驗接觸斑點；由表8-3-64查得接觸斑點沿齒高不小于沿齒長不小于，了70%40%，0.05 += 0.072檢驗齒輪副的

56、切向綜合公差；=（根據(jù)表為8-3-58的表注由表8-3-69表～3，及表8-3-60計算與查取3~59，（0.0228mm；檢驗齒切向綜合公差為），根據(jù)8-3-58的表注由表8-3-69表8-3-59上，3，計算與查取主體上，）了。平行性測試，軸的0.012mm為（表8，0.006mm=- 3 -63的支票）。 按照表8-3-66和8-3-67支票要求決定齒輪的精度。有輪子的直徑50MM的大齒輪按照功率及尺寸與形狀公差為6級0.016mm就是，，齒輪跳動容忍0.014毫米的徑向、端面。 齒輪如圖6所示： 圖6 小齒輪 3.4中間軸的設計 3

57、.4.1計算作用在軸上的力 大輪的受力： 圓周力 == 徑向力 軸向力 小輪的受力： 圓周力 = 徑向力 = 軸向力 = 3.4.2計算支力和彎矩 垂直平面中的支反力 水平面中的支反力 = =2752.3N = =261N 支點的合力 ， = 軸向力 應該由軸向固定軸承來承接。 垂直彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 水平彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ =2752

58、 =504N 合成彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 計算軸徑 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 圖7 軸的受力和結構尺寸簡圖 3.4.3對截面進行校核 截面Ⅰ—Ⅰ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的齒 （由表4—1—17得） （由表4—1—17得） S>1.8 則 軸的強度滿足要求 截面Ⅱ—Ⅱ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的齒 （由表4—1—17得） （由表4—1—17得

59、） S>1.8 則 軸的強度滿足要求 3.4.4中間軸的工作圖 中間軸的尺寸及配合公差等如圖8所示： 圖8 中間軸 3.5主軸設計 3.5.1計算作用在軸上的力 齒輪的受力 扭矩 T T= 圓周力 == 徑向力 軸向力 工作盤的合彎矩 Mt=[(M0+M)/2]/K=8739（Nm）式中，K是折彎時的滾動摩擦系數(shù)，K=1.05 按上述計算方法一樣能夠取得Ф50I級鋼筋（σb=450 N/mm2）彎矩所需要的彎矩：Mt=8739（Nm） 由公式Mt=式中 F是撥斜柱對鋼筋的作用力；Fr是F的徑向分力;a

60、是F與鋼筋軸線夾角。 則 工作盤的扭矩 所以T>齒輪能夠帶動工作盤轉動 3.5.2計算支力和彎矩 垂直平面中的支反力 水平面中的支反力 = =11198.37N = =-3217.9N 支點的合力 ， = 軸向力 應該由軸向固定的軸承來固定。 垂直彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 水平彎矩 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ =11198.37 =-66.77N 合成彎矩

61、 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 計算軸徑 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 3.5.3對截面進行校核 截面Ⅰ—Ⅰ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的齒 （由表4—1—17得） （由表4—1—17得） S>1.8 所以軸的強度滿足要求 主軸工作圖 圖9 4鋼筋彎曲機的建模與仿真設計 4.1 UG簡介 UG是Unigraphics的簡稱。這是一個互動的CAD／

62、CAM（計算機輔助設計和計算機輔助制造）系統(tǒng)，它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復雜的實體和其他建筑。這主要是基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的快速增長，PC上的應用取得了快速的成長?，F(xiàn)在它已成為模具行業(yè)的三維設計應用的主流。 UG開發(fā)始于1990、七月，它是基于C語言開發(fā)。UG一二和立體空間沒有采用自適應網(wǎng)格方法進行軟件工具的偏微分方程的數(shù)值解柔性網(wǎng)格結構。設計具有足夠的靈活性，以支持多個離散格式。所以該軟件可用于許多不同的應用程序。 一特定的需要從應用知識過程中（自然科學或工程）模擬數(shù)學（和，計算數(shù)學和計算機科學分析。然而，所有這些技術在復雜應用的用途和不太易。這是

63、因為所有這些方法的組合需要巨大的復雜性和跨學科知識。軟件的最終實現(xiàn)也越來越復雜，使人能超越管理范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術，特別是網(wǎng)絡的自適應加密（adaptivemeshrefinement）在過去的十年內，多重網(wǎng)格方法已經(jīng)研究的數(shù)學家，并隨著計算機技術的巨大進步，尤其是大規(guī)模并行計算機的發(fā)展帶來了許多新的可能性。 UG的目標是用最新的數(shù)學技術，即自適應局部網(wǎng)格加密，多重網(wǎng)格和并行計算，為解決復雜的應用程序的一個靈活的、可復用的軟件庫。 4.2主要零件造型 4.2.1工作臺 工作臺是鋼筋彎曲機的主要組成部分，主要由三個圓柱體組成，在底部有孔。工作臺的建立是

64、彎曲機整個建模過程的基礎工作，需要充分利用UG的草圖、拉伸求和、拉伸求差、孔、邊倒圓等功能。首先要建立起整個工作臺的輪廓，然后添加凸臺、圓角、孔等特征。如圖10所示。 圖10 工作臺立體圖 4.2.2齒輪 齒輪機構是機械機構中被廣泛應用的一種高效率的傳動機構，用以傳遞空間兩軸或多軸間的傳動和動力，具有傳動效率高、傳動比精確、功率范圍大、工作壽命長以及工作性能安全可靠等特點。 可調速鋼筋彎曲機的調速功能主要依靠大小齒輪之間的嚙合來控制，齒輪的主要參數(shù)是漸開線、基圓、齒頂圓、分度圓、齒數(shù)和模數(shù)等參數(shù)，在輸入完成一個表達式方程組之后即可通過簡單修改齒數(shù)來快速繪制不同特征的

65、齒輪模型。當所有模型制作完成之后即可開始虛擬裝配。 大齒輪模型的建立 啟動UG軟件，在表達式一欄一次輸入如下表達式方程： 模數(shù)：m=3 齒數(shù)：z=116 壓力角：a=20 漸開線展角：b=45*t 基圓：db=m*z*cos(a) 齒根圓：df=(z-2.5)*m 分度圓：d=z*m 齒頂圓：da=(z+2)*m 漸開線方程：x=db*cos(b)/2++(b*pi()/360*db*sin(b) y=db*sin(b)/2-(b*pi()/360)*db*cos(b) z=0 輸入完成之后便可導出到文

66、件夾，方便下次使用。 完成之后先繪制大齒輪的漸開線，然后添加齒頂圓、齒根圓和分度圓等，再應用UG的“實例特征”功能繪制出一個特征齒，拉伸出實體后使用“陣列”功能來完善齒輪，最后添加上鍵槽、沉孔等特征。完成之后的大齒輪模型如圖11所示。 圖11 大齒輪的三維模型 小齒輪模型的建立 導入大齒輪的表達式，齒數(shù)z的值改為21，繪制好漸開線之后創(chuàng)建出小齒輪的基本模型，然后添加上通孔和鍵槽等特征。完成后的模型如圖12所示。 圖12 小齒輪的三維模型 4.2.3軸 軸的主體模型使用草圖和拉伸功能可以輕松完成，在建立好主體模型之后于需要加工鍵槽的曲面插入新的基準面，繪制好鍵槽的草圖之后使用拉伸求差功能加工出鍵槽，再添加倒角、圓角等特征。效果如下圖所示。 圖13 中間軸的三維模型 圖14 主軸的三維模型 其他零件的模型較為簡單，運用UG基本功能可以輕松完成，這里就不一一介紹了。 圖15 支架立體圖 4.2.4彎曲機三維