1872_Gw40型鋼筋彎曲機的結構設計與運動分析,_gw40,型鋼,彎曲,曲折,結構設計,運動,分析 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 1 頁 1 緒論鋼筋彎曲機是鋼筋加工必不可少的設備之一，它主要用于各類建筑工程中對鋼筋的彎曲．鋼筋彎曲機通常與切斷機配套使用，其應用十分廣泛．隨著國家投資拉動的效果顯現(xiàn)，尤其是國家大力開展高鐵的建設，鋼筋彎曲機的生產銷售增長迅速．與其他的鋼筋切斷機、彎箍機、調直切斷機的的情況類似，河南省長葛市已經(jīng)形成了該類機械的生產基地．國產產品大多能滿足使用需求，但也有一些產品的質量不能滿足國家標準的要求．河南長葛本地的鋼筋彎曲機生產現(xiàn)狀與質量水平反映了國產鋼筋彎曲機的現(xiàn)狀.我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以得到快速發(fā)展，一方面通過引進國外先進技術提升自身產品檔次和國內勞動力成本低廉是一個原因，另一方面國家連續(xù)多年實施積極的財政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。各廠家的鋼筋彎曲機的構造基本相同．鋼筋彎曲機的傳動方案有以下2種：“帶一兩級齒輪一蝸輪蝸桿傳動”和“帶一三級齒輪傳動” [2]．采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機，其傳動效率不如齒輪傳動的彎曲機．也就是說，在同樣的驅動電機功率條件下，齒輪傳動的彎曲機彎曲同直徑的鋼筋顯得更輕松．但蝸輪蝸桿傳動的自鎖特性，使工作中彎曲的定位精度會更高些．目前，以“帶一兩級齒輪一蝸輪蝸桿傳動”方案的彎曲機的生產、應用較為普遍，市場占有率高．目前，機械傳動類鋼筋彎曲機的結構與生產工藝已經(jīng)非常成熟．各個廠家產品的質量差異主要體現(xiàn)在以下幾點：1)各個廠家的機箱的造型及用料有較大的差異．用料太少的鋼筋彎曲機，設備的整體剛性太差，外型也缺乏美感．2)僅有少量廠家注重工作圓盤及其他附件的表面質量，將工作圓盤及其他附件進行了鍍層處理，將各插孑L采用橡膠套堵封．3)有些鋼筋彎曲機的生產廠家，配用非標生產的電機．這些電機的輸出功率偏小，在連續(xù)工作中容易起熱，無法彎曲標定直徑的鋼筋．4)傳動系統(tǒng)的齒輪、蝸輪蝸桿等，在加工質量，材料的選用，熱處理工藝等方面有差異．5)大量廠家的彎曲機不注意外觀涂裝質量，少量廠家采用噴塑處理的方式，外觀視覺效果還不錯． 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 2 頁 本機用于彎曲各種A3鋼和Ⅱ級螺紋鋼，工作方式簡單，彎曲形狀一致，調整簡單，操作方便，使用可靠，性能穩(wěn)定。它能將材料彎成工作中所需的各種形狀。本機使用一段時間后應將工作盤換180°方位使用，這樣內部機件也改變了180°位置，使機械零件達到均勻磨損，延長機械使用壽命。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)、西電東送、房地產開發(fā)以及公路道路建設、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，技術創(chuàng)新層出不窮，彎曲機的設計改良也不斷得到更新與進步，具有良好的發(fā)展前景。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 3 頁 2 鋼筋彎曲機的方案與選擇2.1 引言在各種建筑工程中,大量使用鋼筋彎曲機.近來國產鋼筋彎曲機的生產、使用呈現(xiàn)快速增長的趨勢,其傳動方案主要有兩種,即“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動”及“帶—三級齒輪傳動”,其中以“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動”方案的彎曲機的生產、應用較為普遍,市場占有率高.隨著所需加工彎曲的鋼材尺寸逐漸加大,鋼材技術性能的不斷改良,在使用中發(fā)現(xiàn)有彎不動的情況或者電機發(fā)熱嚴重的現(xiàn)象.從理論上講,可以通過增加驅動電機的功率來解決此類問題,但這會增加產品的生產及使用成本,因此設計生產性價比優(yōu)良的鋼筋彎曲機一直是生產廠家努力的目標.國內設計工作者很早就對此問題進行了研究一二,但相關文獻主要探討鋼筋彎曲變形所需功率的大小,而未涉及傳動方案不同對其的影響,亦未見國外對此問題的研究報道.本文擬對鋼筋彎曲機傳動方案從傳動效率、傳動精度方面進行分析比較,指出兩種傳動方案在傳動效率、傳動精度方面顯著的差別及選擇使用的原則、場合,并提出一種傳動方案的改良思路,以便廣大用戶更好地選擇所需的機型,也有利于生產廠家設計生產滿足市場需要的產品,促進國產鋼筋彎曲機設計、生產、使用水平的進一步提高.2.2 典型的鋼筋彎曲機傳動方案現(xiàn)行的鋼筋彎曲機主要有兩種傳動方案,一種為電機通過一級帶傳動、兩級齒輪傳動、一級蝸輪蝸桿傳動,簡稱蝸輪蝸桿傳動方案,如圖 1 所示.另一種為電機通過一級帶傳動、三級齒輪傳動,簡稱全齒輪傳動方案,如圖 2 所示.蝸輪蝸桿傳動彎曲機的市場占有率遠大于全齒輪傳動彎曲機。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 4 頁 圖 1 蝸輪蝸桿傳動帶 輪 齒 輪 齒 輪齒 輪工 作 臺圖 2 全齒輪傳動2.3 鋼筋彎曲機的傳動精度現(xiàn)有的鋼筋彎曲機多為人工操作，也有半自動及全自動的。在彎曲過程中,當達到所需位置時，由人工切斷電機電源，或者用行程開關類電器發(fā)出指令，控制電機電源。此時，電機停止工作,由于彎曲機的傳動機構受所彎鋼筋的反向作用，工作盤所停位置較準確。但在工作盤返回到原始位置，準備下一次彎曲時，其停頓位置受傳動精度的影響較大，因此，需分析傳動方案的精度。為便于比較，均從第 1 級齒輪傳動誤差開 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 5 頁 始計算，不計皮帶傳動的影響。1. 蝸輪蝸桿傳動蝸輪蝸桿傳動的精度（1-1）wgwg iiZ???????/)/(2341式中， 為第 1,2 級齒輪傳動誤差； 為蝸輪蝸桿傳動誤差； 為蝸輪2, wi蝸桿傳動比，取 19.9。代入相關參數(shù)有wgg??????30/75/212. 全齒輪傳動全齒輪傳動的精度 356256341 )/()//( ggg ZZ?????????式中, ， 為第 1,2,3 級齒輪傳動誤差。2,?g代入相關參數(shù)有32164./85.7/ ggg ????????3. 傳動精度的比較為便于比較,設定各級齒輪傳動誤差相同，均以 表示,蝸輪蝸桿傳動的誤差與齒g輪傳動誤差幾乎相等，即 。則 ，wg???????406.1g???258.1?很顯然,采用蝸輪蝸桿傳動時,傳動精度較高。2.4 鋼筋彎曲機的傳動效率隨著所需加工彎曲的鋼筋的尺寸逐漸加大,對同樣的驅動電機,鋼筋彎曲機的傳動效率將是設計或選擇使用的重要指標之一.為方便分析比較,略去帶傳動及各支承軸承處的效率損失。1. 蝸輪蝸桿傳動的效率（1-2）321??式中， 為第 1 級齒輪傳動效率取 0.98； 為第 2 級齒輪傳動效率，取 0.98，? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 6 頁 為蝸桿傳動效率 ,取 0.73。而3?η=0.97×0.97×0.73=0.687。2. 全齒輪傳動全齒輪傳動的效率321??式中， ， ， 分別為第 1，2，3 級齒輪傳動的效率,均取為 0.913，則3η=0.94。比較后可得出結論： 第一 采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機的傳動效率遠低于全齒輪傳動的鋼筋彎曲機,其使用過程中功率損失較大,這是機器對較大鋼筋彎不動或者電機發(fā)熱的主要原因. 第二 采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機的傳動精度略高于全齒輪傳動鋼筋彎曲機. 對于絕大多數(shù)手動操作的鋼筋彎曲機,其生產廠家設計生產時或者用戶選擇時應該優(yōu)先考慮采用全齒輪傳動. 第三 對于少數(shù)采用全自動或者半自動操作的鋼筋彎曲機,為了提高彎曲機的停歇位置精度,簡化相關控制裝置,可考慮采用蝸輪蝸桿傳動.通過對鋼筋彎曲機傳動效率及傳動精度的分析比較，認為：手動操作的彎曲機，宜采用“帶—三級齒輪傳動”結構，以利提高其傳動效率；而全自動或半自動操作的彎曲機，宜采用“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動”結構，以利提高傳動精度。 綜上所述，本次設計的GW40鋼筋彎曲機所適應彎曲鋼筋的直徑范圍是640??（光圓鋼筋） ， ?8— 36（Ⅱ級螺紋鋼） ，要求有較高的傳動精度，屬于半自動操作所以此次設計的鋼筋彎曲機采用方案一，即電機通過一級帶傳動、兩級齒輪傳動、一級蝸輪蝸桿傳動。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 7 頁 3 彎矩的計算與電動機的選擇3.1 工作裝置的設計如圖所示為其結構設計。根據(jù)工作需要，并且借鑒現(xiàn)有的鋼筋彎曲機的臺面尺寸，定其大致尺寸見下圖1—當鐵軸孔 2—圓輪 3—心軸孔 4—成型軸 5—啟動銷釘 6—滾軸 7—孔眼條板 8—鋼筋 9—分離式擋板 10—凸輪圖 4 工作裝置結構3.1.1 工作臺面的各部分組成鋼筋彎曲機的工作臺面主要由，工作盤，心軸、成型軸、擋鐵軸等主要部件組成。1．心軸按規(guī)范規(guī)定，鋼筋的彎曲半徑是 1.25 倍鋼筋直徑，因此不同直徑鋼筋的彎曲半徑是不同的，為了保證彎曲半徑，應設計不同直徑的心軸。根據(jù)設計要求設計九種不同直徑即 16、20、25、35、45、60、75、85、100。如彎一根直徑 6mm 鋼筋的彎鉤，彎曲半徑是 7.5mm，可選擇 16mm 的心軸，而彎一根直徑 25mm 鋼筋的彎鉤，彎曲半徑是 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 8 頁 31mm,則可選擇 60mm 的心軸，即心軸約等于 2 倍的彎曲半徑。其構造如圖 5 所示：圖 5 心軸結構2．成型軸成型軸是和工作臺一起旋轉驅使鋼筋彎曲成型的構件，一般成型軸孔和心軸孔的距離是一定值，成型軸至心軸的距離隨著鋼筋和心軸直徑的變化而變化，所以為了更好的調節(jié)心軸、鋼筋和成型軸三者之間的間隙，有時可在成型軸上加一個偏心套。一般將成型孔和心軸孔設計相同，成型軸直徑定為 80mm。3．擋鐵軸擋鐵軸是阻止鋼筋隨著成型軸旋轉的附件，其插在擋鐵插座上。擋鐵軸可用一般心軸代替，為了便于鋼筋彎曲時，鋼筋和擋鐵軸不發(fā)生摩摖，直接讓偏心套環(huán)繞擋鐵軸旋轉，可在擋鐵軸上加一個偏心套即可。4．分離式擋板鋼筋擋架是在彎曲鋼筋彎時，防止鋼筋發(fā)生向上拱曲，使鋼筋成型正確。鋼筋擋架是分離式擋板可變擋架，其圖如下：分離式擋板上后擋板的長短是可調的，楔鐵緊一點，擋距變小，楔鐵松一點，擋距變大，使用靈活方便的擋架支撐桿是可調的，當鋼筋彎曲粗鋼筋時，將擋桿縮短，彎曲細鋼筋時，將擋桿調長，使擋架的擋板緊貼鋼筋，當鋼筋成型后，工作盤反轉，超過起始位置時，擋架的擋板鉤能從擋柱體上滑脫，使擋架離開工作盤，避免損壞設備。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 9 頁 圖 6 分離式擋板3.1.2 結構及工作原理該機的臺面系統(tǒng)為彎曲鋼筋的結構和工作原理系統(tǒng)，根據(jù)所彎鋼筋直經(jīng)的大小，首先通過手輪使插入座橫向位移，調整擋料裝置與心軸之間的距離，使鋼筋能順利進入。工作盤上有 9 個孔，中心孔用來插心軸，周圍的 8 個孔用來插成型軸。工作盤外的插入孔上插有擋鐵軸。它由電動機帶動蝸桿減速器旋轉，蝸桿減速器通過齒輪傳動，再帶動工作盤旋轉。當工作盤旋轉時，中心軸和成型軸都在轉動，由于中心軸在圓心上，圓盤雖在轉動，但中心軸位置并沒有移動；而成型軸卻圍繞著中心軸作圓弧轉動。如果鋼筋一端被擋鐵軸阻止自由活動，那么鋼筋就被成型軸繞著中心軸進行彎曲。通過調整成型軸的位置，可將鋼筋彎曲成所需要的形狀。改變中心軸的直徑(16、20、25、35、45、60、75、85、100 mm)，可保證不同直徑的鋼筋所需的不同的彎曲半徑。在工作盤的圓周上有燕尾槽是安裝碰塊之用，并在工作盤的圓周上標有的刻度線，根據(jù)鋼筋所需的彎曲角度，選擇相應的角度，調整碰塊的位置;當彎曲360?鋼筋時，碰塊與行程開關接觸，通過行程開關使電動機達到正轉和反轉，實現(xiàn)鋼筋彎曲的一次循環(huán)。送料滾裝在臺面的兩側，送料有力，防止臺面拉傷。3.1.3 工作過程鋼筋彎曲機的工作過程如圖所示。將鋼筋放在工作盤的心軸和成型軸之間，開動彎曲機使工作盤轉動，當工作盤轉動到一個位置時，成型軸也跟隨一起轉動，由于鋼筋一端被擋鐵軸擋住不能自由運動，成型軸就迫使鋼筋繞著心軸彎成相應的角度，如果工作盤繼續(xù)旋轉，成型軸也就跟隨旋轉。用倒順開關使工作盤反轉，成型軸回到起始位置并卸料，即一根鋼筋的彎曲結束。不同直徑的鋼筋其彎曲半徑一般是不同的， 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 10 頁 為了彎曲各種直徑鋼筋，在工作盤中間孔中換不同直徑的心軸，并選擇成型軸在工作盤的位置和擋鐵軸的位置即可。該彎曲機的通用性強，結構簡單，操縱方便，可將鋼筋彎曲成各種形狀和角度。（a）裝料 （b）彎 （c）彎 （d）回位90?180?1—心軸 2—成型軸 3—擋鐵軸 4—鋼筋 5—工作盤鋼筋彎曲機工作過程3.1.4 工作盤的設計鋼筋受力情況及與計算有關的幾何尺寸標記見圖。設彎曲鋼筋所需彎矩： 2002 sinsiin??FLFLMrT ??式中 F 為撥料柱對鋼筋的作用力；Fr 為 F 的徑向分力；a 為 F 與鋼筋軸線夾角。當一定、a 越大則撥料柱及主軸徑向負荷越?。?， 一定、 越大T )/rcos(01L?10L則 a 越大。因此，若想提高彎曲機的工作能力，則應加大彎曲機的工作盤的直徑，增大撥料柱中心到主軸中心距離 。0L根據(jù)工作需求，初步設計鋼筋彎曲機的工作盤尺寸為：直徑 345mm， =88mm。1L。 0124.5Lm?則 。10arcos(/)arcos(8/124.5)L??? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 11 頁 1—工作盤 2—中心柱套(直徑 D) 3—撥料柱(直徑 d)4—擋料柱 5—鋼筋(公稱直徑 d) 6—插入座 3.2 彎矩的計算鋼筋最大彎曲力矩的計算 Mmax=(k1+k0/2Rx)W s (2-1)?式中Kt=1.7（對圓斷面） ，為形狀系數(shù)； W 為鋼筋抗彎截面模量； k0= / s， 為塑性模量；k 0=11.6'E?'σ s鋼筋屈服強度； Rx=R/d，( R 為鋼筋的最小彎曲半徑（R=1.75d）,d 為被彎曲鋼筋的直徑。)查找《機械設計手冊》 ，可知： σ s =353Mpa Eˊ=0.5E所以： Mmax=(k1+k0/2Rx)W s =（1.7+11.6/2×1.75）×0.1×40 3×235×103=7547.9 ? mN? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 12 頁 3.3 電動機的選擇電動機選用 Y 系列三相異步電動機，額定功率 ；額定轉速3()eAKW?。其電動機的型號為 Y100L2—4。由表 3－3 查的電動機中心高1430/minenr?H＝100mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長度分別為 D=28mm 和 E=60mm。表 1；其技術參數(shù)：滿載時型 號 額定功率/kW額定電流/A 轉速/r.min額定轉矩 最大 轉矩 重量/kgY100L2-43 8.8 1430 2.2 2.3 38表 2；其安裝尺寸：安裝尺寸機座號H A B D E F G100L 0.51?160 140C63 0.9428??60 8 24K123.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)總傳動比 。4108mni?本次設計為多級傳動，i=i 1i2i3i4 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 13 頁 在已知總傳動比要求時，如何合理選擇和分配各級傳動比，要考慮以下幾點：1）各級傳動機構的傳動比應盡量在推薦范圍內選取。2）應使傳動裝置結構尺寸較小，重量較輕。3）應使各傳動件尺寸協(xié)調，結構勻稱合理，避免干涉碰撞。由表 13-2 可知普通 V 帶的傳動功率適中，單級傳動比為 2-4，這里我們選取i1=2.6。蝸桿傳動但級傳動比為 10-40，取 i4=20。i2i3= 。取 i2=1.4， i 3=2.580.46.??綜上取i1=2.6， i 2=1.4， i 3=2.5， i 4=20.則：1、各軸轉速電動機軸為 0 軸，減速器高速軸為 1 軸，中速軸為 2 軸，低速軸為 3 軸，蝸桿軸為 4 軸，則各軸轉速分別為：013/minmnr?105/i2.6i?239./in.4nri?32157./mi.i?r/min34157.920ni?2、各軸輸入功率查《機械設計課程設計》表 2-4 得：V 帶傳動效率 =0.96，圓柱齒輪傳動效率為1?= =0.97 蝸輪蝸桿傳動效率 =0.73，2?3 4?0edpkw?110.962.8k?? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 2125.80.97.2.76p kw????P3=P2 65P4=P3 5.073.912KW3 各軸轉矩 00950.314pTNmn????11 2.8595?22 .769050.0932pT Nmn??????33 .591.7?T4= 41.2903.0PNmn??? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 4 V 帶傳動設計V 帶的設計計算電動機與齒輪減速器之間用普通 V 帶傳動，電動機為 Y100L2-4，額定功率 P=3KW，轉速 n1=1430r/min,i=2.6，每天工作 16 個小時。1 設計功率根據(jù)工作情況由表 8-7 得工作情況系數(shù) KA=1.2.Pca=KA P=1.2 3=3.6KW??2 選定帶型根據(jù) Pca=3.6KW，n 1=1430r/min，由圖 8-11 查得選擇 A 型。3 確定帶輪的基準直徑 dd1，并驗算帶速1）初選小帶輪的基準直徑 dd1,由表 8-6 和 8-8，取小帶輪的基準直徑 dd1=98mm。2）驗算帶速 v。v= m/s19814307.606n????因為 5m/s 0min()8 計算壓軸力 Fp壓軸力的最小值為（F p） min= 。10in 164.22()s237.sin87.z N???? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 17 頁 5 齒輪的設計5.1 高速級齒輪傳動的設計計算１． 齒輪材料，熱處理及精度選用直齒圓柱齒輪，工作壽命 15 年（每年工作 300 天）兩班制。材料：高速級小齒輪選用 調質，齒面硬度為 250HBS ，40CrMpapaFEHlin8,6211????高速級大齒輪選用 調質，齒面硬度為 220HBS， 5FElin460,022 9161(8315)2.0hNjL?????992..73由表 10-19 取解除疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.92,KNH2=0.94,由表 10-18 得 KFN1= 0.85 ,KFN2=0.88取失效概率為 1%，安全系數(shù) ，S F=1.251?[ ]=1H?lim1620.9570.4NHS?MPa[ ]= 2li2.K?[ ]= 1F?1480.5326.4EFS?Pa[ ]=2F26..85EFNK?M 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 18 頁 2. 齒輪精度按 GB/T10095－1998，選擇 8 級3.初步設計齒輪傳動的主要尺寸高速級傳動比 ，高速軸轉速 傳動功率21.3i?150/minnr?12.8Pkw?取載荷系數(shù)（表 10-2）K A= 1.5 齒寬系數(shù)（表 10-7） 05d?小齒輪上轉矩 664112.89.509.505PT Nmn????取 (表 10-6)，8.EZ?.2?HZ3113422)[].50.3189.5()6472. EdKTum?????????齒數(shù) ，則 ，取 Z2=33，則實際傳動比1Z2.3.?213.4zi?模數(shù) 17.23.1dmZ?齒寬 0.5.96.dbm???取 214,4B按表 4-1 取 ， ，m.3123.580.d??23.51.dm??中心距 1298da??4.驗算齒輪彎曲強度齒形系數(shù) ，12.69FaY?1.57SaY? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 19 頁 ，2.5FaY?21.65SaY?11421.0.9.73556.[]6.FFKTbmzMpaMpa???????2211256.4.6597.[]3.8SFFaFYMpMpa??????安全5.小齒輪的圓周速度 13.480.52.3/606ndv ms????對照表 11-2 可知選用 8 級精度是合適的（二）低速級齒輪傳動的設計計算1.齒輪材料，熱處理及精度材料：小齒輪選用 鋼調質，齒面硬度為 260HBS ，45? MpapaFEHlin470,6011????大齒輪選用 鋼調質，齒面硬度為 240HBS， li 65822由表 11-5，取 , 25.1,.?FHSKHN1=0.92,KNH2=0.94 KFN1= 0.85 ,KFN2=0.88[ ] =1H?lim160.90.81NHS?MPa[ ] = 2li258.45.6? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 20 頁 [ ] = 1F?1470.85319.62EFNKS??MPa[ ] =226..4F2. 齒輪精度按 GB/T10095－1998，選擇 8 級3.初步設計齒輪傳動的主要尺寸高速級傳動比 ，高速軸轉速 傳動功率32.5i?239./minnr?2.76Pkw?齒輪按 8 精度制造。取載荷系數(shù)（表 11-3） 齒寬系數(shù)（表 11-6）51K.0?d?小齒輪上轉矩 66 4212.79.509.06.81039PT Nmn???????取 ((表 11-4)，8.EZ5.HZ3 2113422()[].56780.5189.5()46. EdKTum?????????齒數(shù) ，則 ，則實際傳動比16z2.510z?23140.56zi?模數(shù) 18.4.3dmZ齒寬 10.6.5.0db????取 25,按表 4-1 取 ， ，4.m14.72dm??240.518dm?? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 21 頁 中心距 126dam??4.驗算齒輪彎曲強度齒形系數(shù) ，12.80FaY?1.5SaY?，2.Fa 73S1112421.5680..53.681.9[]9.FaFKTbmzMpaMpa???????安全221128.9.73054.2[].84FaSFFYMpaMpa???????5.齒輪的圓周速度 13.46.39.12/600ndv ms??對照表 11-2 可知選用 8 級精度是合適的。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 22 頁 6 蝸輪蝸桿的設計已知輸入功率 P=2.71KW，蝸桿轉速 n3=157.7r/min,傳動比 i4=20，要求壽命Lh=12000h。1 選擇蝸桿傳動類型根據(jù) GB/T10085-1988 的推薦，采用阿基米德蝸桿（ZA） 。2 選擇材料考慮到傳動功率不大，速度中等，故選擇 45 鋼。蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45-55HRC。蝸輪用 ZCuA110Fe3，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒面用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 HT100 制造。3 按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。（1）確定作用在蝸輪上的轉矩 Z1=2 66 64342.5079.509.1.1/ /PT Nmni???????（2）確定載荷系數(shù)取載荷分布不均勻系數(shù) =1.3，由表 11-5 選取使用系數(shù) =1.15，動載荷系數(shù)K? AK=1.15vKK= =A?v1.53.172??（3）確定彈性影響系數(shù) EZ因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配， =160EZ12MPa（4）確定接觸系數(shù) Zp先假設蝸桿分度圓直徑 d1和傳動中心距 a 的比值 d1/a =0.35,從圖 11-18 中可查Zp=2.9.（5）確定許用接觸應力[ ]H? 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 23 頁 蝸輪的基本許用應力[ ]， =268MPaH?應力循環(huán)次數(shù) N=60jn2Lh= 6157.60205.10???壽命系數(shù) KHN=7861.35.?[ ]=KHN[ ]， =1.0737 268=288MPaH??（6）計算中心距mm6334 102.9(1.725()10.63[] 8EPHZaKT????取中心距 a=200mm，因 i=20，所以從表 11-2 中可得蝸桿分度圓直徑 d1=80mm，這時 d1/a=0.44 蝸桿和蝸輪的主要參數(shù)和幾何尺寸（1）蝸桿軸向齒距 Pa=25.133mm，直徑系數(shù) q=10，齒頂圓直徑 da1=96mm，齒根圓直徑df1=60.8mm，分度圓倒程角 = ，蝸桿軸向齒厚 sa=12.5mm?,1836。（2）蝸輪蝸輪齒數(shù) z2=40。蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=8 40=320mm?蝸輪喉圓直徑 da2=d2+2ha2=320+2 8=336mm蝸輪齒根圓直徑 df2=d2-2hf2=320-2 1.2 8=300.8mm?蝸輪咽喉母圓半徑 rg2=a- 2110362am???5 校核齒根圓彎曲疲勞強度當量齒數(shù) zv2= 234.cos?根據(jù) zv2=42.42，從圖 11-19 中可查齒形系數(shù) YFa2=2.87螺旋角系數(shù)1.3-=0924Y???。由表 11-8 可得[ ]， =90MPa，K FN=0.644F?許用彎曲應力[ ]=[ ]， KFN=57.96MPa 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 24 頁 2 61.531.5372.102.879148.2a8aFFKTY MPdm???????彎曲強度滿足要求7 軸的設計7.1 Ⅰ軸的設計1 材料：選用 45 號鋼調質處理。查課本第 230 頁表 14-2 C=112 =2.88kw。 =50N.m =550r/min PT1n12 各軸段直徑的確定： 19.4。1min332.819.450PdC??進行結構設計(1): 擬定軸上零件的裝配方案(2): 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度①: 軸向定位要求 1-2 軸段右端要求制出一軸肩，取 L1=55 ， 且 .132d?②: 考慮到主要承受徑向力，軸向也可承受小的軸向載荷。當量摩擦系數(shù)最少，在高速轉時也可承受純的軸向力，工作中容許的內外圈軸線偏斜量（8`-16`）大量生產價格最低，固選用深溝球軸，選 6007。查手冊可知 d2=39（mm） ，l 2=30（mm)，3-4 段安裝軸承，左端用軸端擋圈定位，右端用軸肩定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=38（mm） 。3-4 段的直徑 ， 。d 3=40,l3=20 因為 5-6 段軸也要安裝一個相同軸承，故 d5=40（mm） ，l 5=20(mm) 。③: 6-7 段軸沒有什么與之相配合的零件，但是其右端要有一個軸肩以使軸承能左端軸向定位，d 6=39（mm） ；又因為根據(jù)減減速器的整體方案，此段軸設計時長度應該長一些，故取 l6=67（mm） 。④: 4-5 段軸沒有什么與之相配合的零件，但是其左端要有一個軸肩以使軸承能右端軸向定位，d 4=48（mm） ，由于 5-6 段軸的直徑較大，所以做成連軸齒，分度圓d=45(mm) 已知齒輪的輪轂的寬度為 55（mm） ，所以 l5=55（mm） 。d 7=35,l7=32.各段直徑和長度如下： 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 25 頁 示意圖：畫受載簡圖: 作用在齒輪上的 圓周力為： N12502863tTFd??徑向力為： 286*tg =104N18637rtFgt?????0作用在軸 1 帶輪上的外力：286N 286* tg =104N2452tTNd?2210rttgN???求垂直面的支反力：101N12861530tBVlFR??182AVtBVRFm???求水平面的支承力：N -6625N125467298rBHl??1430AHrBHN?求選定截面的彎矩，并畫彎矩圖。截面 I 的彎矩：6625*55=364375N.m1430721IHAMRl m???5555N.m854IV N?=364417N.m2IIHIV?Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ直徑 32 39 40 48 40 39 35長度 55 30 20 55 20 67 32 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 26 頁 截面 II 的彎矩：=925458N.m1320IHArMRlF???16355N.m1863120376IVt Nm?????=1032861 N.m2IIHIV?彎矩和扭矩圖： 畫當量彎扭圖（彎扭合成）傳動的扭矩 T 等于常數(shù)，有輕微振動，單向傳動，取 0.3??63012 N.m 22()15793.IeIMNm????154602 N.m860II 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 27 頁 A B154602630125972 153286當量應力的計算:對于界面 I，由于和齒輪周向固定，有鍵槽，計算軸徑降低 4%確定[ ]:?b1?軸徑 d=35,由設計手冊查得，軸承代號為 6307，D=72,B=19,7.2 Ⅱ軸設計同軸Ⅰ，尺寸如下：示意圖：Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ直徑 35 48 40 48 40 39 35長度 25 55 20 55 20 35 52 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 28 頁 7.3 主軸的設計同上得主軸尺寸示意圖如下：Ⅰ Ⅱ Ⅲ直徑 74 80 73長度 65 75 102 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 29 頁 結論21 世紀是一個創(chuàng)新的時代，隨著我國經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結構與設計概念得到不斷創(chuàng)新，高性能材料的開發(fā)應用是預應力混凝土技術獲得高速而廣泛的發(fā)展，在鋼筋混凝土中，鋼筋是不可缺少的構架材料，而鋼筋的加工與成型直接影響到鋼筋混凝土結構的強度、造價、工程質量以及施工進度。所以，鋼筋加工機械是建筑施工中不可缺少的機械設備。隨著機械自動化的發(fā)展，鋼筋彎曲機的應用將會越來越廣。本次畢業(yè)設計通過自身的努力和學習，以及指導老師的細心指導，不僅使我強化了自己的建筑機械知識和電路控制理論，更加熟練的操作 AutoCAD 繪圖軟件。使我認識到了機電一體化的結合在機械中的重要性。機電結合實現(xiàn)了機器的全自動化、高效率、高質量的發(fā)展。而且深切的體會到要把所學的知識理論變成可實際應用的系統(tǒng)時所面對的種種難題，認識到提高運用知識、解決實際問題的能力是十分重要的。當然，由于時間和設計經(jīng)驗的不足，本次畢業(yè)設計必然有很多不足和錯誤之處，希望各位老師給予指點。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 30 頁 參考文獻[1]. 吳宗澤主編，機械設計實用手冊。北京：化學工業(yè)出版社。[2]. 江耕華，陳啟松主編。機械傳動手冊。北京：煤炭工業(yè)出版社。[3]. 機械化科學研究院編。實用機械設計手冊。北京：中國農業(yè)機械出版社。[4]. 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編。機械設計。北京：高等教育出版社[5]. 陳作模主編，機械原理。北京：高等教育出版社。[6]. 王光銓主編，機床電力拖動與控制。北京：機械工業(yè)出版社[7]. 馬曉湘，鐘均祥主編。畫法幾何及機械制圖。廣州：華南理工大學出版社。[8]. 廖念針主編，互換性與測量技術基礎。北京：中國計量出版社。[9]. 實用機械電氣技術手冊，北京：機械工業(yè)出版社[10]. 成大先主編，機械設計手冊，北京：化學工業(yè)出版社。[11]. 張海根，高安邦主編，機電傳動控制，北京：高等教育出版社。[12]. 機械設計手冊編委會主編，機械設計手冊，北京：機械工業(yè)出版社。[13]. 任金泉主編，機械設計-課程設計，西安：西安交通大學出版社。[14]. 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