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Abstract
Along with the development of the construction industry, construction machinery as a modern industrial and civil buildings and the construction of the production process indispensable equipment. Building production and the construction process mechanization and automation, reducing the construction site with the labor intensity, improve labor productivity and lower production cost of construction for the development of the construction industry has laid a solid foundation. As construction machinery for the construction industry to provide the necessary technical equipment, So as the construction industry to measure productivity levels are an important sign, and to ensure project quality, lower construction costs, enhance economic efficiency, social benefits and speeding up the pace of construction provides an important tool. Therefore, the design of construction machinery and research is of great significance.
In this paper, the bar straight for the design of a more systematic study Straightening of reinforced plane were classified and comprehensive presentation; Straightening of reinforced machine control system outlined; Straightening of reinforced the working principle for the analysis of the system; Straightening of reinforced machine power calculation and allocation, Analysis, structural design, the design of the key parts and choice of detail. In light of the actual production of the needs of the overall product structure and properties of the optimal design, reached a relatively sound design requirements, the final straight of reinforcing bars for the overall test.
The design of reinforced Straightening motor-driven machine for cutting scissors bar helicopters, Straightening for the diameter of 14 mm disk or drawing a round of reinforced steel bars. As required length automatically and directly cut, the transfer process will be reinforced direct oxidation of the surface skin, remove rust and dirt. Make full use of its good mobility, small size, simple operation, high efficiency, improving the speed, Construction quality assurance at the same time, reducing manual and materials costs, reduce labor intensity and improved labor productivity.
Keywords : reinforcement bar straightening machine; Architecture; Machinery; Construction
中文題目：鋼筋調(diào)直機設計
外文題目：THE DESIGN OF THE REINFORCEMENT BAR STRAIGHTENING MACHINE
畢業(yè)設計（論文）共 53 頁（其中：外文文獻及譯文13頁） 圖紙共7張
完成日期 2007年6月 答辯日期 2007年7月
遼寧工程技術(shù)大學
本科生實習報告書
教學單位 機械工程學院
專 業(yè) 涉外機械
班 級 03-1班
學生姓名 紀 可
學 號 0307110109
指導教師 康 文 龍
學生實習報告：要求對實習的主要內(nèi)容、本人學習與工作的表現(xiàn)、收獲與體會、以及存在的問題等方面進行總結(jié)。
在畢業(yè)設計前期，為了充實設計知識，了解設計內(nèi)容，我去了阜新北方建設集團進行為期四周的的生產(chǎn)實習。生產(chǎn)實習是每一個大學畢業(yè)生必須擁有的一段經(jīng)歷，它使我們在實踐中了解社會，讓我們學到了很多在課堂上學不到的知識,使我們開拓了視野，增長了見識，為我們以后進一步走向社會打下了堅實的基礎。同時，通過親身體驗社會實踐，鍛煉自己的才干，培養(yǎng)自己的韌性，更為重要的是檢驗一下自己所學的知識能否被社會所用，自己的能力能否被社會所承認。并且找出自己的不足和差距所在。實習對于我們將要走入社會的學生來說是一次熟悉社會,了解社會的好機會。實習是我們了解社會的第一站。
作為一個施工企業(yè)，在接受工程任務后，必須高質(zhì)量、高速度、高效率、低成本地來完成建筑工程的施工，為國家提供積累，同時促進企業(yè)自身的發(fā)展。在這里，先進的施工機械是完成這一任務的重要保證。
一 實習內(nèi)容
1 建筑機械的類型
1）沙石機械 2）混凝土機械 3）混凝土制品機械 4）起重運輸機械 5）裝修機械 6）鋼筋及預應力機械 7）木工機械 8）空氣壓縮機與水泵 9）壓實機械 10）樁工機械 11）土方機械 12）路面機械 13）拆除機械。
2 建筑機械的產(chǎn)品型號
例如：
（1） 挖掘機WY25：表示整機質(zhì)量等級為25t的履帶式液壓單斗挖掘機
（2） 塔式起重機QTZ80：表示額定重力矩為800kN·m的上回轉(zhuǎn)自升式塔式起重機
（3） 混凝土攪拌機JZC350：表示出料容量為350L的齒圈錐形反轉(zhuǎn)出料混凝土攪拌機
（4） 鋼筋調(diào)直切斷機GTG 6/12：表示調(diào)直切斷鋼筋公稱直徑為6—12㎜的固定式鋼筋調(diào)直切斷機
3 鋼筋機械的類型
1）鋼筋強化機械 2）鋼筋切斷機械 3）鋼筋調(diào)直機械 4）鋼筋彎曲機械 5）鋼筋鐓頭機械 6）鋼筋連接機械。
4鋼筋調(diào)直機的分類：
鋼筋調(diào)直機按調(diào)直原理分為孔模式和斜棍式兩種；按切斷機構(gòu)分為下切剪刀式和旋轉(zhuǎn)剪刀式；而下切剪刀式按切斷控制裝置的不同可分為機械控制式與光電控制式.
二收獲與體會
現(xiàn)代科技時代飛速發(fā)展中，高技術(shù)產(chǎn)品的種類越來越多，生產(chǎn)工藝以及生產(chǎn)流程也各不相同。但不論是何種產(chǎn)品，從原料加工到制成產(chǎn)品都是遵循一定的生產(chǎn)原理，通過一些主要設備及工藝流程來完成的。因此，在專業(yè)實習過程中，我們首先要了解其生產(chǎn)原理，弄清生產(chǎn)的工藝流程和主要設備的構(gòu)造及操作。其次，在專業(yè)人員指導下，通過實習過程見習產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)及開發(fā)等環(huán)節(jié)，初步培養(yǎng)我們的知識運用能力。實習期間，我利用此次難得的機會，努力工作，嚴格要求自己，虛心向領(lǐng)導學習，利用空余時間認真學習一些課本內(nèi)容以外的相關(guān)知識，掌握了一些基本的專業(yè)技能，從而進一步鞏固自己所學到的知識，為以后真正走上工作崗位打下基礎。這次實習中，我們的各個方面都有了進步，相信這次實習給我們帶來的經(jīng)歷一定可以為我們將來的學習和生活提供很大的幫助!我會不斷的理解和體會實習中所學到的知識，在未來的工作中我將把我所學到的理論知識和實踐經(jīng)驗不斷的應用到實際工作來，充分展示自我的個人價值和人生價值。為實現(xiàn)自我的理想和光明的前程努力。
指
導
教
師
意
見
成績評定： 指導教師簽字：
年 月 日
實習單位意見
負責人簽字：
（單位蓋章）
年 月 日
備注
注：實習結(jié)束時，由實習學生填寫本表后，交指導教師和實習單位簽署意見，最后交所在教學單位歸檔保管。
摘要
伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑機械成為現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑施工與生產(chǎn)過程中不可缺少的設備。建筑生產(chǎn)與施工過程實現(xiàn)機械化、自動化、降低施工現(xiàn)場人員的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)施工成本，為建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。由于建筑機械能夠為建筑業(yè)提供必要的技術(shù)設備，因此成為衡量建筑業(yè)生產(chǎn)力水平的一個重要標志，并且為確保工程質(zhì)量、降低工程造價、提高經(jīng)濟效益、社會效益與加快工程建設速度提供了重要的手段。因此，對建筑機械的設計和研究具有十分重要的意義。
本文對鋼筋調(diào)直機的設計進行了比較系統(tǒng)的研究，對鋼筋調(diào)直機進行了分類和綜合的介紹；對鋼筋調(diào)直機的控制系統(tǒng)進行了概述；對鋼筋調(diào)直機的工作原理進行了系統(tǒng)的分析；對鋼筋調(diào)直機的功率計算與分配、受力分析、結(jié)構(gòu)設計、主要零部件設計與選擇等進行了詳細的介紹。結(jié)合實際生產(chǎn)的需要，對產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)和工作性能進行了優(yōu)化設計，達到了比較完善的設計要求，最后對鋼筋調(diào)直機進行了總體調(diào)試。
本次設計的鋼筋調(diào)直機為電機驅(qū)動下切剪刀式鋼筋調(diào)直機，用于調(diào)直直徑為14mm以下的盤圓鋼筋或冷拔鋼筋。并且根據(jù)需要長度進行自動調(diào)直和切斷，調(diào)直過程中將鋼筋表面氧化皮、鐵銹和污物除掉。充分發(fā)揮了其良好的機動性，體積小，操作簡單，效率高等特點，在提高施工速度，保證施工質(zhì)量的同時，降低了人工與材料的成本，減輕了勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率。
關(guān)鍵詞：鋼筋調(diào)直機；建筑；機械；施工
遼寧工程技術(shù)大學
本科畢業(yè)設計（論文）開 題 報 告
題 目 鋼筋調(diào)直機設計
指 導 教 師 康文龍
院（系、部） 機械工程學院
專 業(yè) 班 級 涉外機械03—1班
學 號 0307110109
姓 名 紀 可
日 期 二零零七年三月二十七 日
教務處印制
4
一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀
伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑機械成為現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑施工與生產(chǎn)過程中不可缺少的設備。建筑生產(chǎn)與施工過程實現(xiàn)機械化、自動化、降低施工現(xiàn)場人員的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)施工成本，為建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。由于建筑機械能夠為建筑業(yè)提供必要的技術(shù)設備，因此成為衡量建筑業(yè)生產(chǎn)力水平的一個重要標志，并且為確保工程質(zhì)量、降低工程造價、提高經(jīng)濟效益、社會效益與加快工程建設速度提供了重要的手段。所以，提高建筑機械的管理、使用、維護與維修能力，對加快建筑生產(chǎn)與施工速度，具有十分重要的意義。
在建筑物中，鋼筋混凝土與預應力鋼筋混凝土機構(gòu)得到廣泛的應用，而鋼筋作為結(jié)構(gòu)中的骨架起著級其重要的作用。因此，鋼筋加工機械成為建設施工工程中不可缺少的重要設備。而鋼筋調(diào)直機作為一種重要的鋼筋加工機械，是其中使用較多的一種設備。為了更快速、更有效的調(diào)直出高質(zhì)量的鋼筋，設計一種自動化程度高、加工質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，加工品種多，工作效率高，適用于建筑、水利、橋梁等施工行業(yè)的鋼筋調(diào)直機，既能提高生產(chǎn)效率和鋼筋調(diào)直質(zhì)量，又能簡化操作程序，而且可以減輕工人的勞動強度。
鋼筋調(diào)直是鋼筋加工中的一項重要工序，通常，鋼筋調(diào)直機用于調(diào)直φ14㎜以下的盤圓鋼筋和冷拔鋼筋，并且根據(jù)需要的長度進行自動調(diào)直，在調(diào)直過程中將鋼筋表面的氧化皮、鐵銹和污物除掉。鋼筋調(diào)直機又分為孔模式和斜輥式兩種。而孔模式是現(xiàn)今應用較多的一種方式。本次設計的建筑鋼筋調(diào)直機為GT4-8型鋼筋調(diào)直機，采用切刀斷料式的調(diào)直剪切方法，這種調(diào)直機結(jié)構(gòu)簡單，造型獨特，噪聲較低，功率損失少，效率較高，鋼筋調(diào)直準確，調(diào)直范圍大，操作安全可靠，特別是減輕了工人的勞動強度。綜上所述，此鋼筋調(diào)直機制造難度小，精度易控制，成本也較低，能夠很好的完成鋼筋調(diào)直工作。
二、研究方案及預期結(jié)果
GT4-8型鋼筋調(diào)直機為切刀斷料式，主要由調(diào)直筒、傳動箱、切斷機構(gòu)、承受架、及機座等組成，能夠調(diào)直切斷直徑為4—8㎜的鋼筋，鋼筋抗拉強度650MPa，切斷長度為300-6000㎜，切斷長度誤差≤3，牽引速度為40m/min，調(diào)直筒轉(zhuǎn)速為2800r/min，送料、牽引輥直徑為90㎜，調(diào)直、牽引與切斷電機型號為JO2-42-4型，調(diào)直、牽引與切斷功率為5.5KW，外形尺寸長×寬×高為7250㎜×600㎜×1220㎜，整機重量為1000Kg。
調(diào)直過程：鋼筋經(jīng)導向筒進入調(diào)直筒，調(diào)直筒內(nèi)裝有五個不在同一中心線上的調(diào)直塊，鋼筋在每個調(diào)直塊的中孔中穿過，由上、下牽引輪夾緊后向前送進，穿過切斷機構(gòu)到受料槽中，調(diào)直筒以高速旋轉(zhuǎn)，調(diào)直塊反復的連續(xù)彎曲鋼筋，將鋼筋調(diào)直，同時清除鋼筋表面的污物。
傳動系統(tǒng)：電動機通過三角膠帶傳動裝置帶動調(diào)直筒旋轉(zhuǎn)而進行調(diào)直工作。經(jīng)電動機上的另一膠帶輪以及一對錐齒輪帶動偏心軸，再經(jīng)二級齒輪減速，驅(qū)動上下壓輥等速反向旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)鋼筋牽引運動。又經(jīng)過偏心軸和雙滑塊機構(gòu)，帶動錘頭上下運動，當上切刀進入錘頭下面時即受到錘頭敲擊，完成鋼筋切斷。
切斷機構(gòu)主要由曲柄輪、連桿、錘頭、定長拉桿、復位彈簧、刀臺座、上切刀、下切刀、上切刀架組成。
電器線路主要由熔斷器、交流接觸器、熱繼電器、常開按鈕、電動機、轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成。
三、研究進度
第5 ~6周 調(diào)研收集資料；
第7 周 擬訂設計方案；
第8~11周 對鋼筋調(diào)直機總體設計；
第12周 對傳動系統(tǒng)和電器線路進行設計；
第13周 對調(diào)直機機構(gòu)和牽引剪切機構(gòu)進行設計；
第14~15周 整理圖紙、編寫設計說明書；
第16周 進行論文的檢查并準備答辯
四、主要參考文獻
[1] 田奇 馬志奇 童占榮 王進．鋼筋及預應力機械應用技術(shù)．中國建材工業(yè)出版社. ．
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[2] 田奇 建筑機械使用與維護 中國建材工業(yè)出版社 2003.8
[3] 孟憲源．現(xiàn)代機構(gòu)手冊[M]．第1版．北京：機械工業(yè)出版社．1994，6
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[5] 徐灝．機械設計手冊（2）[M] ．第2版．北京：機械工業(yè)出版社．2000
[6] 徐灝．機械設計手 冊（3）[M] ．第2版．北京：機械工業(yè)出版社．2000
[7] 王宗林．CHC5/14鋼筋矯直切斷機．北京．建筑機械．2003
[8] 何斌 宋銘奇．中小型建筑機械手冊．長沙．湖南科學技術(shù)出版社．1986
[9] 《建筑機械使用手冊》編寫組．建筑機械使用手冊．北京．中國建筑工業(yè)出版社．1990
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[11] Shu Xiaolong.Determination of load sharing factor for plametary gearing with small tooth number difference[J].Mechanism and Machine Throry,1995,30(2).
五、指導教師意見
指導教師簽字：
遼寧工程技術(shù)大學畢業(yè)設計（論文）
前言
21世紀是一個技術(shù)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(jié)構(gòu)與設計概念得到不斷創(chuàng)新，高性能材料的開發(fā)應用使預應力混凝土技術(shù)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(gòu)架材料，而鋼筋的加工和成型直接影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強度、造價、工程質(zhì)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。
在土木工程中，鋼筋混凝土與預應力鋼筋混凝土是主要的建筑構(gòu)件，擔當著極其重要的承載作用，其中混凝土承受壓力，鋼筋承擔壓力。鋼筋混凝土構(gòu)件的形狀千差萬別，從鋼材生產(chǎn)廠家購置的各種類型鋼筋，根據(jù)生產(chǎn)工藝與運輸需要，送達施工現(xiàn)場時，其形狀也是各異。為了滿足工程的需要，必須先使用各種鋼筋機械對鋼筋進行預處理及加工。為了保證鋼筋與混凝土的結(jié)合良好，必須對銹蝕的鋼筋進行表面除銹、對不規(guī)則彎曲的鋼筋進行拉伸于調(diào)直；為了節(jié)約鋼材，降低成本，減少不必要的鋼材浪費，可以采用鋼筋的冷拔工藝處理，以提高鋼筋的抗拉強度。在施工過程中，根據(jù)設計要求進行鋼筋配制時，由于鋼筋配制的部位不同，鋼筋的形狀、大小與粗細存在著極大差異，必須對鋼筋進行彎曲、切斷等等。
隨著社會與經(jīng)濟的高速發(fā)展，在土木工程與建筑施工中，不同類型的鋼筋機械與設備的廣泛應用，對提高工程質(zhì)量、確保工程進度，發(fā)揮著重要作用。鋼筋調(diào)直機械作為鋼筋及預應力機械的一種類型，在土木與建筑工程建設中有重要應用，鋼筋調(diào)直也是鋼筋加工中的一項重要工序。通常鋼筋調(diào)直機用于調(diào)直14mm以下的盤圓鋼筋和冷拔鋼筋，并且根據(jù)需要的長度進行自動調(diào)直和切斷，在調(diào)直過程中將鋼筋表面的氧化皮、鐵銹和污物除掉。
1 鋼筋調(diào)直機的設計
1.1 鋼筋調(diào)直機的分類
鋼筋調(diào)直機按調(diào)直原理的不同分為孔摸式和斜輥式兩種；按切斷機構(gòu)的不同分為下切剪刀式和旋轉(zhuǎn)剪刀式兩種；而下切剪刀式按切斷控制裝置的不同又可分為機械控制式與光電控制式。本次設計為機械控制式鋼筋調(diào)直機，切斷方式為下切剪刀式。
1.2 鋼筋調(diào)直機調(diào)直剪切原理
下切剪刀式鋼筋調(diào)直機調(diào)直剪切原理如圖所示：
圖1-1調(diào)直剪切原理
Fig.1-1 principle of straightening and sheering
1-盤料架；2-調(diào)直筒；3-牽引輪；4-剪刀；5-定長裝置；
工作時，繞在旋轉(zhuǎn)架1上的鋼筋，由連續(xù)旋轉(zhuǎn)著的牽引輥3拉過調(diào)直筒2，并在下切剪刀4中間通過，進入受料部。當調(diào)直鋼筋端頭頂動定長裝置的直桿5后，切斷剪刀便對鋼筋進行切斷動作，然后剪刀有恢復原位或固定不動。如果鋼絲的牽引速度V=0.6m/s.而剪刀升降時間t=0.1s，則鋼絲在切斷瞬間的運動距離S=Vt=0.6×0.1=0.06m，為此，剪刀阻礙鋼絲的運動，而引起牽引輥產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，磨損加劇，生產(chǎn)率降低，故此種調(diào)直機的調(diào)直速度不宜太快。
1.3 鋼筋調(diào)直機的主要技術(shù)性能
表1-1鋼筋調(diào)直機的型號規(guī)格及技術(shù)要求
Tab.1-1 model standard and technique ability of reinforcement bar straightening machine
參數(shù)名稱
數(shù)值
調(diào)直切斷鋼筋直徑（mm）
4～8
鋼筋抗拉強度(MPa)
650
切斷長度(mm)
300～6000
切斷長度誤差(mm/m)
牽引速度(m/min)
40
調(diào)直筒轉(zhuǎn)速(r/min)
2800
送料、牽引輥直徑(mm)
90
電機型號：調(diào)直
牽引
切斷
功率： 調(diào)直(kW)
牽引(kW)
切斷(kW)
5.5
外形尺寸：長(mm)
寬(mm)
高(mm)
7250
550
1220
整機重量(kg)
1000
1.4 鋼筋調(diào)直機工作原理與基本構(gòu)造
該鋼筋調(diào)直機為下切剪刀式，工作原理如圖所示：
圖1-2鋼筋調(diào)直機機構(gòu)簡圖
Fig.1-2 mechanism schematic of reinforcement bar straightening machine
1-電動機；2-調(diào)直筒；3-減速齒輪；4-減速齒輪；5-減速齒輪；6-圓錐齒輪；7-曲柄軸；8-錘頭；9-壓縮彈簧；10-定長拉桿；11-定長擋板；12-鋼筋；13-滑動刀臺；14-牽引輪；15-皮帶傳動機構(gòu)
采用一臺電動機作總動力裝置，電動機軸端安裝兩個V帶輪，分別驅(qū)動調(diào)直筒、牽引和切斷機構(gòu)。其牽引、切斷機構(gòu)傳動如下：電動機啟動后，經(jīng)V帶輪帶動圓錐齒輪6旋轉(zhuǎn)，通過另一圓錐齒輪使曲柄軸7旋轉(zhuǎn)，在通過減速齒輪3、4、5帶動一對同速反向回轉(zhuǎn)齒輪，使牽引輪14轉(zhuǎn)動，牽引鋼筋12向前運動。曲柄輪7上的連桿使錘頭8上、下運動，調(diào)直好的鋼筋頂住與滑動刀臺13相連的定長擋板11時，擋板帶動定長拉桿10將刀臺拉到錘頭下面，刀臺在錘頭沖擊下將鋼筋切斷。
切斷機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖所示：
圖1-3鋼筋調(diào)直機的切斷機構(gòu)
Fig.1-3 cut off mechanism of reinforcement bar straightening machine
1-曲柄輪；2-連桿；3-錘頭；4-定長拉桿；5-鋼筋；6-復位彈簧；7-刀臺座；8-下切刀；9-上切刀；10-上切刀架；
下切刀8固定在刀座臺7上，調(diào)直后的鋼筋從切刀中孔中通過。上切刀9安裝在刀架10上，非工作狀態(tài)時，上刀架被復位彈簧6推至上方，當定長拉桿4將刀臺座7拉到錘頭3下面時，上刀架受到錘頭的沖擊向下運動，鋼筋在上、下刀片間被切斷。在切斷鋼筋時，切刀有一個下降過程，下降時間一般為0.1s，而鋼筋的牽引速度為0.6m/s,因此在切斷瞬間，鋼筋可有0.6×0.1=0.06m的運動距離，而實際上鋼筋在被切斷的瞬間是停止運動的，所以造成鋼筋在牽引輪中的滑動，使牽引輪受到磨損。因此，調(diào)直機的調(diào)直速度不宜太快。
調(diào)直機的電氣控制系統(tǒng)圖為：
圖1-4 鋼筋調(diào)直機的電器線路
Fig.1-4 electrical circuit of reinforcement bar straightening machine
RD-熔斷器；D-交流接觸器；RJ-熱繼電器；AN-常開按鈕；D-電動機；QK-轉(zhuǎn)換開關(guān)；
調(diào)直機的傳動示意展開圖：
圖1-5 鋼筋調(diào)直機的傳動示意展開圖：
Fig.1-5 transmission opening figure of reinforcement bar straightening machine
1-電動機；2-調(diào)直筒；3-皮帶輪；4-皮帶輪；5-皮帶輪；6-齒輪；7-齒輪；8-齒輪；9-齒輪；10-齒輪；11-齒輪；12-錐齒輪；13-錐齒輪；14-上壓輥；15-下壓輥；16-框架；17-雙滑塊機構(gòu)；18-雙滑塊機構(gòu)；19-錘頭；20-上切刀；21-方刀臺；22-拉桿；
電動機經(jīng)三角膠帶驅(qū)動調(diào)直筒2旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)鋼筋調(diào)直。經(jīng)電動機上的另一膠帶輪以及一對錐齒輪帶動偏心軸，再經(jīng)二級齒輪減速，驅(qū)動上下壓輥14、15等速反向旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)鋼筋牽引運動。又經(jīng)過偏心軸和雙滑塊機構(gòu)17、18，帶動錘頭19上下運動，當上切刀20進入錘頭下面時即受到錘頭敲擊，完成鋼筋切斷。
上壓輥14裝在框架16上，轉(zhuǎn)動偏心手柄可使框架銷作轉(zhuǎn)動，以便根據(jù)鋼筋直徑調(diào)整
壓輥間隙。方刀臺21和承受架的拉桿22相連，當鋼筋端部頂?shù)嚼瓧U上的定尺板時，將方
刀臺拉到錘頭下面，即可切斷鋼筋。定尺板在承受架上的位置，可以按切斷鋼筋所需長度
進行調(diào)節(jié)。
2 主要計算
2.1 生產(chǎn)率和功率計算
2.1.1 生產(chǎn)率計算
（2-1）式中 D-牽引輪直徑（mm）
N-牽引輪轉(zhuǎn)速（r/min）
-每米鋼筋重量（kg）
K-滑動系數(shù)，一般取K=0.95～0.98
帶入相應數(shù)據(jù)得：
2.1.2 功率計算，選擇電動機
調(diào)直部分：
調(diào)直筒所需的功率：
（2-2）
式中 `
調(diào)直筒的扭矩：
（2-3）
式中
帶入相應數(shù)據(jù)，得：
牽引部分：
鋼筋牽引功率：
（2-4）
式中
牽引輪壓緊力：
（2-5）
式中
切斷部分：
鋼筋剪切功率：
（2-6）
式中
帶入相應數(shù)據(jù)，經(jīng)計算得：
鋼筋切斷力P：
（2-7）
式中 d-鋼筋直徑，mm
-材料抗剪極限強度，
帶入相應數(shù)據(jù)得：
鋼筋切斷機動刀片的沖程數(shù)n：
(r/min) （2-8）
式中 -電動機轉(zhuǎn)速，r/min
i-機械總傳動比
帶入相應數(shù)據(jù)得：
(r/min)
作用在偏心輪軸的扭矩M：
（2-9）
式中 -偏心距，mm
－偏心輪半徑與滑塊運動方向所成之角
－
L-連桿長度，mm
－偏心輪軸徑的半徑，mm
-偏心輪半徑，mm
－滑塊銷半徑，mm
-滑動摩擦系數(shù)，=0.10～0.15
帶入相應數(shù)據(jù)得：
驅(qū)動功率N：
（2-10）式中 -作用在偏心輪軸的扭矩，N mm
-鋼筋切斷次數(shù)，1/min
-傳動系統(tǒng)總效率
帶入相應數(shù)據(jù)得：
=
總功率：
考慮到摩擦損耗等因素，選電動機型號為，功率為5.5KW，轉(zhuǎn)速為1440r/min.
2.2 第一組皮帶傳動機構(gòu)的設計
設計的原始條件為：傳動的工作條件，傳遞的功率P，主、從動輪的轉(zhuǎn)速、（傳動比i），傳動對外廓尺寸的要求。
設計內(nèi)容：確定帶的型號、長度、根數(shù)；
傳動中心距；
帶輪基準直徑及結(jié)構(gòu)尺寸；
計算初拉力， 帶對軸的壓力
設計的步驟和方法
2.2.1 確定設計功率
考慮載荷性質(zhì)和每天運轉(zhuǎn)的時間等因素，設計功率要求要比傳遞的功率略大，即：
（2-11）
式中 P-傳遞的額定功率，（KW）
-工作情況系數(shù)，=1.2
4.141.2=4.97(KW)
2.2.2 初選帶的型號
根據(jù)設計功率和主動輪轉(zhuǎn)速=1440r/mim。選定帶的型號為A型。
2.2.3 確定帶輪的基準直徑和
（1）選擇，由，查表得 =280（mm）
（2）驗算帶速V，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑，帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根速過多，故V應在5～25mm/s之內(nèi)。
（2-12）
（3）計算從動輪基準直徑：
=i ==138.57（mm） （2-13）
取標準值=140（mm）
2.2.4 確定中心距a和帶的基準長度
一般取 （2-14）
計算相應于的帶基準長度：
根據(jù)初定的查表，選取接近值的基準長度=1600（mm）
實際中心距： （2-15）
2.2.5 驗算小輪包角
（2-16）
2.2.6 計算帶的根數(shù)
取Z=2 （2-17）
式中 -包角系數(shù)，考慮包角與實驗條件不符（）時對傳動能力的影響
-長度系數(shù)，考慮帶長與實驗條件不符時對傳動能力的影響
-實驗條件下，單根V帶所能傳遞的功率
-單根V帶傳遞功率的增量
考慮傳動比時，帶在大輪上的彎曲應力小，故在壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率，其計算式為：
（2-18）
式中 -彎曲影響系數(shù)，
-傳動比系數(shù) =1.12
2.2.7 計算帶作用在軸上的載荷Q
為設計軸和軸承，應計算出V帶對軸的壓力Q：
（2-19）
式中 Z-帶的根數(shù)
-單根V帶的初拉力N
（2-20）
（2-21）
2.3 第二組皮帶傳動機構(gòu)的設計
57
設計的原始條件為：傳動的工作條件，傳遞的功率P，主、從動輪的轉(zhuǎn)速、（傳動比i），傳動對外廓尺寸的要求。
設計內(nèi)容：確定帶的型號、長度、根數(shù)；
傳動中心距；
帶輪基準直徑及結(jié)構(gòu)尺寸；
計算初拉力， 帶對軸的壓力
2.3.1 確定設計功率
考慮載荷性質(zhì)和每天運轉(zhuǎn)的時間等因素，設計功率要求要比傳遞的功率略大，即：
（2-22）
式中 P-傳遞的額定功率，KW
-工作情況系數(shù)，=1.2
1.361.2=1.632(KW)
2.3.2 初選帶的型號
根據(jù)設計功率和主動輪轉(zhuǎn)速=1440r/mim。選定帶的型號為A型。
2.3.3 確定帶輪的基準直徑和
（1）選擇，由，查表得 =140mm
（2）驗算帶速V，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑，帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根速過多，故V應在5～25mm/s之內(nèi)。
（2-23）
（3）計算從動輪基準直徑：
=i ==280（mm） （2-24）
取標準值=280mm
2.3.4 確定中心距a和帶的基準長度
一般取 （2-25）
計算相應于的帶基準長度：
根據(jù)初定的查表，選取接近值的基準長度=1400（mm）
實際中心距： （2-26）
2.3.5 驗算小輪包角
（2-27）
2.3.6 計算帶的根數(shù)
取Z=2 （2-28）
式中 -包角系數(shù)，考慮包角與實驗條件不符（）時對傳動能力的影響
-長度系數(shù)，考慮帶長與實驗條件不符時對傳動能力的影響
-實驗條件下，單根V帶所能傳遞的功率
-單根V帶傳遞功率的增量
考慮傳動比時，帶在大輪上的彎曲應力小，故在壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率，其計算式為：
（2-29）
式中 -彎曲影響系數(shù)，
-傳動比系數(shù) =1.12
2.3.7 計算帶作用在軸上的載荷Q
為設計軸和軸承，應計算出V帶對軸的壓力Q：
（2-30）
式中 Z-帶的根數(shù)
-單根V帶的初拉力N
2.3.8 主動帶輪設計
軸伸直徑d=38mm, 長度L=80mm，故主動帶輪軸孔直徑應取，轂長應小于80mm.大主動帶輪結(jié)構(gòu)為輻板式帶輪，小主動帶輪結(jié)構(gòu)為實心式帶輪，輪槽尺寸及輪寬等按表計算得：
小帶輪：基準寬度10mm，頂寬b=13mm； 基準線上槽深5mm； 基準線下槽深12mm； 槽間距 mm; 第一槽對稱面至端面的距離mm; 最小輪緣厚； 帶輪寬 z—輪槽數(shù)；外徑； 輪槽角； 極限偏差mm；當B＜1.5時，L=B=35mm，為軸的直徑；
大帶輪：基準寬度10mm，頂寬b=13mm； 基準線上槽深5mm； 基準線下槽深12mm； 槽間距 mm; 第一槽對稱面至端面的距離mm; 最小輪緣厚； 帶輪寬 z—輪槽數(shù)；外徑： 輪槽角； 極限偏差mm；；
3 直齒輪設計
在閉式傳動中，輪齒折斷和點蝕均可能發(fā)生，設計時先按齒面接觸疲勞強度確定傳動主要參數(shù)，再驗算齒根彎曲疲勞強度。
小齒輪齒數(shù)應大于17齒，以避免根切現(xiàn)象而影響齒根彎曲強度，一般取=18～40，=i。為防止輪齒早期損壞，，應盡量互為質(zhì)數(shù)。當分度圓直徑確定時，在滿足齒根彎曲強度的前提下，適當減少模數(shù)以增加齒數(shù)，有利于提高重合度。對傳遞動力的齒輪傳動，模數(shù)應大于2mm（至少1.5mm）,齒數(shù)比(傳動比)i不宜過大,以小于5為佳,以防止兩齒輪直徑相差過大及輪齒工作負擔相差過大。
增大齒寬b時，輪齒的工作應力和都將減少，有利于提高輪齒承載能力，但b過大易造成載荷沿齒寬分布不均勻。對于制造安裝精度要求高，軸和支承剛度大，齒輪相對于軸承是對稱布置時，可取稍大些，0.8～1.4。非對稱布置時0.6～1.2；懸臂布置及開式傳動中0.3～0.4。在硬度HB＞350的硬齒面?zhèn)鲃又?，還應下降50%。
一級減數(shù)直齒輪設計
已知一級傳遞功率，小齒輪轉(zhuǎn)速=720r/min,傳動比i=2.7,每天1班，，預期壽命10年。
3.1 確定齒輪傳動精度等級
根據(jù)使用情況和估計速度m/s,則選用8級精度的齒輪。選擇材料：小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，；大齒輪選用45號鋼 ，正火處理，；按國家標準，分度圓上的壓力角；對于正常齒，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)
3.1.1 計算許用應力
（3-1）
主動輪和從動輪齒面硬度為230HBS和170HBS，，并查圖得，=570Mpa,=520Mpa,查圖得，=1.0，=1.14, =1.0,
=1.0,=1.0,=0.92,=1.0。
（3-2）
（3-3）
3.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距
小齒輪轉(zhuǎn)距： （3-4）
初取，取，查表得， （3-5）
確定中心距：
（3-6）
取a=155mm
估計模數(shù)：m=(0.007～0.02)a=(0.007～0.02)×155=1.085～3.1mm,取m=3mm.
各輪齒數(shù)：
（3-7）
取
實際傳動比 （3-8）
傳動比誤差 許用
分度圓直徑：
（3-9）
驗算圓周速度 ,選擇8級精度的齒輪合適。
3.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度
因電機驅(qū)動，載荷平穩(wěn)，查表，，由于速度v=3.17m/s,8級精度齒輪 ，查圖得 ，軸上軸承不對稱分布，且，查圖得 ，齒寬b=。取b=54mm,。
查表得
載荷系數(shù) （3-10）
計算端面和縱向重合度：
（3-11）
（3-12）
由查圖得，，取u=2.7
（3-13）
=158MP 安全。
3.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度
根據(jù)材料熱處理，查圖 ，查圖 ，則計算出許用應力
（3-14）
（3-15）
由圖得，
驗算彎曲疲勞強度
（3-16）
（3-17）
安全。
3.1.5 齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
同理
當3軸4軸間傳動比=2.5時，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
軸4和軸5間的傳動比=1，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
4 錐齒輪的設計
初定齒數(shù)比u=1.計算兩錐齒輪，參照GT4-8型調(diào)直機的傳動示意展開圖
錐齒輪材料采用45號鋼加工制造，采用大圓角留磨滾刀加工，齒面滲碳淬火磨齒，并采用齒面強化噴丸工藝，以提高接觸與彎曲強度。錐齒輪～63，精度6Cgb11365-89。（ 噴丸強化工藝,此技術(shù)提供一種通過利用噴丸強化工藝在齒輪表面形成壓縮殘余應力來提高齒輪的疲勞強度的方法。此技術(shù)的方法是在利用高壓空氣向齒輪表面投射大量的噴丸時向與連接作為噴射對象的齒輪齒的齒根圓與漸開線的交點及與上述噴射對象的齒輪齒相鄰的齒輪齒的齒頂圓與漸開線的交點的直線平行的方向，更具體地講，是向與該直線成0°至15°角的方向投射。）
軸交角。由電動機驅(qū)動，工作載荷略有輕微沖擊，錐齒輪1懸臂支承，錐齒輪2兩端支承，傳遞轉(zhuǎn)矩：
，轉(zhuǎn)速720r/min。 （4-1）
1．基本參數(shù)：
2．初步設計： （4-2）式中 K-載荷系數(shù)，取1.5
u-齒數(shù)比，取1
-齒輪的許用接觸應力
-估計時的安全系數(shù)，取1.1
-試驗齒輪的接觸疲勞極限
估算的結(jié)果： =
幾何尺寸： 齒數(shù)比： 齒數(shù) =25；=25 （4-3）
=4 m——模數(shù)
大端分度圓直徑：
（4-4）
分錐角：
（4-5）
（4-6）
外錐距： （4-7）
齒寬：
=0.25～0.33取=0.3 （4-8）
（重載荷3.03.5）
平均分度圓直徑：
（4-9）
中錐距： （4-10）
平均模數(shù)： （4-11）
齒距：P==3.144=12.56mm （4-12）
齒寬系數(shù)：=0.3
節(jié)錐角：
高度變位系數(shù)： （4-13）
齒頂高： （4-14）
齒根高： （4-15）
頂隙： （4-16）
齒頂角： （4-17）
齒根角： （4-18）
齒寬中點分度圓直徑：
（4-19）
齒寬中點螺旋角：
大端齒頂圓直徑：
（4-20）
大端齒根圓直徑：
（4-21）
頂錐角： （4-22）
根錐角： （4-23）
安裝距：A，根據(jù)結(jié)構(gòu)而定。
冠頂距：
軸線交角 （4-24）
當 （4-25）
輪冠距： （4-26）
錐齒輪強度校核計算：
接觸強度校核 （4-27）
式中 分度圓的切向力 N
使用系數(shù)
動載荷系數(shù)
載荷分布系數(shù)
載荷分配系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
彈性系數(shù)
重合度、螺旋角系數(shù)
錐齒輪系數(shù)
計算結(jié)果：
許用接觸應力 （4-28）
式中 試驗齒輪接觸疲勞極限
壽命系數(shù)
潤滑油膜影響系數(shù)
最小安全系數(shù)
尺寸系數(shù)
工作硬化系數(shù)
計算結(jié)果
通過
彎曲強度校核 （4-29）
式中 復合齒形系數(shù)
重合度和螺旋角系數(shù)
其余項同前，并且
計算結(jié)果：
許用彎曲應力：
（4-30）
式中 齒根基本強度
壽命系數(shù)
相對齒根圓角敏感系數(shù)
相對齒根表面狀況系數(shù)
尺寸系數(shù)
最小安全系數(shù)
計算結(jié)果
通過
5 軸的設計與強度校核
5.1 Ⅰ軸的設計與強度校核
5.1.1 軸的結(jié)構(gòu)設計
圖5-1軸的結(jié)構(gòu)圖
Fig.5-1 construction figure of shaft one
5.1.2 求出齒輪受力
輸出軸轉(zhuǎn)矩： （5-1）
齒輪圓周力： （5-2）
齒輪軸向力： （5-3）
齒輪徑向力： （5-4）
支反力： XOY面 （垂直面）
（5-5）
XOZ面（水平面）
（5-6）
XOY面上的彎矩：
（5-7）
XOZ面上的彎矩：
（5-8）
合成彎矩：
（5-9）
當量彎矩：
（5-10）
取危險截面按當量彎矩驗算直徑。危險截面取左軸承處（載荷最大）及安裝帶輪處（軸徑最小且載荷較大、有鍵槽）。
右軸承部位驗算
（5-11）
d=45mm＞35mm,合格。
安裝帶輪部位驗算
（5-12）
d=30mm＞20mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=30＞20×1.04=20.8，合格
綜上計算結(jié)果，該軸強度足夠。
5.2 Ⅱ軸的設計與強度校核
5.2.1 軸的結(jié)構(gòu)設計
圖5-2軸的結(jié)構(gòu)圖
Fig.5-2 construction figure of shaft two
5.2.2 求出齒輪受力
輸出軸轉(zhuǎn)矩： （5-13）
圓柱齒輪
齒輪圓周： （5-14）
齒輪徑向力： （5-15）
標準直齒圓錐齒輪
齒輪圓周力： （5-15）
齒輪軸向力： （5-16）
齒輪徑向力： （5-17）
支反力 XOY面 （垂直面）
（5-18）
XOZ面（水平面）
（5-19）
XOY面上的彎矩：
（5-20）
XOZ面上的彎矩：
（5-21）
合成彎矩：
（5-22）
當量彎矩：
（5-23）
取危險截面按當量彎矩驗算直徑。危險截面取右軸承處（載荷最大）、安裝圓柱齒輪處、安裝錐齒輪處及安裝偏心輪處。
右軸承處驗算
（5-24）
d=35mm＞29.8mm,合格。
安裝圓柱齒輪處驗算
（5-25）
d=40mm＞28.4mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=40＞28.4×1.04=29.5mm,合格。
安裝錐齒輪處驗算
（5-26）
d=35mm＞18mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=35＞18×1.04=18.72mm,合格。
安裝偏心輪處
（5-27）
d=25mm＞17mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=25＞17×1.04=17.68mm，合格。
綜上計算結(jié)果，該軸強度足夠。
6 主要零件的規(guī)格及加工要求
6.1 調(diào)直筒及調(diào)直塊
調(diào)直筒及調(diào)直塊的尺寸要求見零件圖，調(diào)直筒可用一般結(jié)構(gòu)鋼或碳鋼制造，調(diào)直塊須用廠具鋼制造，并進行熱處理，塊的內(nèi)孔要具有一定的光潔度。GT4-8型調(diào)直機的調(diào)直筒，有兩套調(diào)直模，每套有五個，其中一套內(nèi)徑為10mm，可以調(diào)直6～8mm直徑的鋼筋，另一套內(nèi)徑為6mm，可調(diào)直5mm直徑以下的鋼筋。調(diào)直模用工具鋼制成，并經(jīng)熱處理。安裝時，調(diào)直模的喇叭口應全部向調(diào)直筒進口方向。調(diào)直模在調(diào)直筒中的安裝位置如圖所示，
圖6-1調(diào)直模的安裝方法
Fig.6-1 installation method of straightening model
調(diào)直模偏移量的大小，要根據(jù)調(diào)直模的磨損程度和鋼筋的性質(zhì)通過試驗確定，一般為7～10mm，但不論采用哪種方法，調(diào)直筒最外兩端的兩個調(diào)直模，必須在調(diào)直筒導孔的軸線上，如果發(fā)現(xiàn)鋼筋調(diào)的不直，應及時調(diào)整調(diào)直模的偏移量。
6.2.齒輪
調(diào)直機上的所有齒輪均采用45號鋼加工制造，并須經(jīng)過表面淬火等熱處理。
6.3.調(diào)直機的各傳動軸均安裝滾動軸承
表1-1鋼筋調(diào)直機的軸承型號及用量
Tab.1-1 bearing size and number of reinforcement bar straightening machine
軸承名稱
型號
數(shù)量
安裝部位
軸承名稱
型號
數(shù)量
安裝部位
單列圓錐滾子軸承
7206
1
錐齒輪軸左端
單列圓錐滾子軸承
7512
1
偏心軸下端
雙列向心球軸承
1307
1
錐齒輪軸右端
單列向心球軸承
306
2
下壓輥軸兩端
單列圓錐滾子軸承
7308
1
偏心軸上端
單列向心球軸承
306
2
上壓輥軸兩端
6.4 傳送壓輥的選用和調(diào)整
調(diào)直機有兩對鋼筋傳送壓輥供選用，每對壓輥上又有兩種深度的環(huán)槽，因此應根據(jù)鋼筋直徑選擇適當?shù)膲狠伈?。一般在夾緊鋼筋后，應保證上下壓輥之間有3mm左右的間隙為合適。
傳送鋼筋的牽引力，決定于壓輥間的壓緊程度，壓緊度要保證鋼筋能順利的被牽引前進，不應有明顯的轉(zhuǎn)動現(xiàn)象，而且在被切斷的一瞬間，應能允許鋼筋與壓輥之間發(fā)生打滑現(xiàn)象。
6.5 定長機構(gòu)的選擇與調(diào)整
鋼筋切斷長度，由定長機構(gòu)自動調(diào)整，為了保證切斷質(zhì)量，首先要按滑動刀臺的活動上切刀位置，調(diào)整其固定切刀，使上下兩切刀的刃口間有1mm以內(nèi)的間隙，并經(jīng)常檢查下切刀的鎖緊螺母有無松動現(xiàn)象，以及上切刀的抬刀彈簧的彈性。
滑動刀臺的回位是靠壓縮彈簧的張力，在定尺拉桿上裝有三個壓縮彈簧，在調(diào)直粗鋼筋時，三個彈簧同時起作用。當調(diào)直細鋼筋時，只需1～2彈簧。彈簧的預緊力是以保證能可靠的回位為準。如果彈簧預緊力不足，會造成滑動刀臺停留在錘頭下發(fā)生連切鋼筋的故障，若彈簧預緊力過大，則鋼筋不易頂動頂尺板，而發(fā)生鋼筋頂彎或切斷尺寸不準，并造成壓輥過度損傷鋼筋的現(xiàn)象。
鋼筋發(fā)生連切現(xiàn)象，除由于彈簧的預緊力不足外，還可能是傳送壓輥壓力過大，或者是料槽的鋼筋下落阻力過大所造成的。所以，發(fā)生不正?，F(xiàn)象時，應立即停車檢查，進行調(diào)整。
7 結(jié)論
伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑機械成為現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑施工與生產(chǎn)過程中不可缺少的設備。建筑生產(chǎn)與施工過程實現(xiàn)機械化、自動化、降低施工現(xiàn)場人員的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)施工成本，為建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。由于建筑機械能夠為建筑業(yè)提供必要的技術(shù)設備，因此成為衡量建筑業(yè)生產(chǎn)力水平的一個重要標志，并且為確保工程質(zhì)量、降低工程造價、提高經(jīng)濟效益、社會效益與加快工程建設速度提供了重要的手段。所以，提高建筑機械的管理、使用、維護與維修能力，對加快建筑生產(chǎn)與施工速度，具有十分重要的意義。
本文根據(jù)鋼筋調(diào)直機的設計原則和具體要求，結(jié)合工地的實際需要進行設計，該鋼筋調(diào)直機具備良好的機動性，它體積小，重量輕，能快速的在不同場地之間轉(zhuǎn)移，它能量大，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，最大限度的發(fā)揮設備的利用率和生產(chǎn)率。本次設計借助于AUTOCAD進行繪圖，基本上達到了設計要求。
本次設計還存在不足之處，一是由于鋼筋的牽引速度V=0.6m/s,而剪刀升降時間t=0.1s,則鋼筋在切斷的瞬間的運動距離S=Vt=0.6×0.1=0.06m，為此，剪刀阻礙鋼絲的運動，而引起牽引輥產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，磨損加劇，生產(chǎn)率降低，故此種調(diào)直機的調(diào)直速度不宜太快。二是由于機械設計的復雜性和整體性，本人掌握不夠全面。三是由于經(jīng)驗方面的欠缺，故需要進一步的研究和實踐。
致謝
本設計在導師康文龍教授的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調(diào)試，無不凝聚著康文龍導師的心血和汗水，在四年的本科學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向?qū)煴硎旧钌畹母兄x和崇高的敬意，祝愿導師身體健康。
在論文的完成過程當中，同時得到了季璐瑤、璀璨的熱情幫助，一并表示深深地感謝!
最后，誠摯的感謝所有參加本論文評審和答辯的各位老師，感謝你們在百忙之中抽出時間參加我的答辯。
參考文獻
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附錄A 譯文
降低商用飛機的直接維護費用的方法
Haiqiao Wu
Yi Liu
Yunliang Ding和
Jia Liu
[作者]
Haiqiao Wu，Yi Liu，Yunliang Ding和Jia Liu都是在中華人民共和國南京大學航空宇航工程學院從事航空學和行于學的學者。
[關(guān)鍵詞]
直接費用，商用飛機，維護費用，專家，鑒定測試
[摘要]
商用飛機的直接維護費用（DMC）對飛機費用的所有權(quán)起一個重要作用。我們的研究目標是發(fā)現(xiàn)一些減少DMC的方法。本論文首先指出設計和果實診斷是影響DMC的主要因素，對于特定的航空公司這一因素，可忽略不計。一項R&M設計的新觀念——為了要減少DMC，本論文討論了自由操作時期和過失診斷專家系統(tǒng)的維護。
[電子的通路路徑]
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降低商用飛機的直接維護費用的方法
[介紹]
商用飛機的維護活動是飛機耐飛性能的一個必要組成部分。飛機維護是令飛機回復到可使用狀態(tài)下的一個上木。它包括維護、修理、徹底檢查、檢驗和狀態(tài)測定。它可以分為兩種類型。
修正的維護。這些活動，即由提供對于某一已知的或疑似的故障及（或）缺陷的方案，來是失敗的結(jié)果回復到一種令人滿意的情況。修正的維護大體上可分為過失確認、過失隔離、拆卸、替換、重新裝配、對準或者調(diào)整，以及測試。這一種維護的類型即是不預定的維護，而且受益于診斷的使用以減輕在維護資源方面的負擔。
預防的維護。這些活動，即由系統(tǒng)檢驗、探測、疲勞項目的替換、調(diào)整、口徑測定，以及清潔等，來使之保持在可使用狀態(tài)。在飛機和儀器的整個壽命中，它以一種規(guī)定的形式實行。因此，它也被成做預定的維護。
維護通常的目標是，在一家航空公司需要維修飛機時，能夠以最低的費用提供一套完整的維護服務?，F(xiàn)在商用飛機的維護費用對飛機費用的所有權(quán)起一個重要作用。維護費用一般占與飛機操作相關(guān)費用的10%-20%（Maple,2001）。
直接的維護費用（DMC）被定義為，用于維護一個飛機或相關(guān)儀器所需的勞動力費用和材料費用（ATA，國際航空運輸協(xié)會和ICCAIA，1992）。DMC不包括勞動和物質(zhì)的開支，如行政、監(jiān)督、使用工具工作、測試儀器、設備、記錄及保存等活動的費用（Knotts,1999）。航空公司通常會尋求維護費用的保證，如果DMC超過約定的指定水平，飛機制造者將招致財政上的處罰。
我們的研究目標是找出一些為商用飛機減少DMC的方法。本論文首先分析了影響DMC的主要因素，然后討論了可以減少DMC的一些方法。
[DMC的主要影響因素]
依照定義，DMC的公式是：
DMC=（+）LR+MC,
其中，是指飛機維護人員在飛機上的工作時間；是指飛機維護人員不在飛機上的凌夷部分工作時間；LR是指勞動費用；MC是指材料的費用。影響DMC的因素可以依下列各項分類。
[設計因素]
可靠性和可維護性（R&M）是飛機的固有價值。它只能由設計決定。雖然像經(jīng)過高度訓練的人和一個應答的補給系統(tǒng)這樣的其他因素，也能使時間限定在一個絕對的最小量中，但是只有國有的R&M才能決定這一最小量。即使改良訓練或技術(shù)支持也不能夠有效的彌補因一架拙劣設計（根據(jù)R&M）的商用飛機在可用性方面所造成的損失。將支持飛機飛行的費用減少到最小，最大限度的提高籍由最好設計所生產(chǎn)出的產(chǎn)品的可用性，使之可靠并且可維護。對于商用飛機整個壽命期所花費用來說，大概有70%-80%的費用是由設計階段來決定的。
[過失診斷效率]
系統(tǒng)和技術(shù)的復雜性逐漸增加加大了即使、有效的過失診斷的困難。由此成為系統(tǒng)可維護性的問題因素。而且，從減少時間周期和費用方面來看，無效的過失診斷可能會很貴。因為“沒有發(fā)現(xiàn)錯誤（NFF）”的情形會對維護費用產(chǎn)生很大的影響?，F(xiàn)代系統(tǒng)的設計經(jīng)歷了40%或者更高的儀器錯誤消除率。這些錯誤是有歧義的、勞動密集型的測試程序所造成的。航空電子學和電氣科學方面的不可預定維護費用占民用飛機DMC的18%，40%與儀器錯誤消除相關(guān)的被歸類為NFF。在1992年，一項對部件轉(zhuǎn)移的審計突出了英國空中航線的機群每平均有8000項被轉(zhuǎn)移走?？v觀所有的工作室，其所有部件中的14%，被發(fā)現(xiàn)有NFF。一臺航空電子學儀器平均會產(chǎn)生出30%的NFF。在財政上來看，若是考慮到直接和間接費用，那么 這就等于是每年在NFF上的開支總共就需要兩千萬英鎊（Knotts,1999）。
[與組織相關(guān)的可變因素]
這些可變因素跟一家特定的航空公司有關(guān)。他們包括飛機機群的規(guī)模和共通性，飛機的齡和使用率，維修標準和計劃，檢查間隔的頻率，承做轉(zhuǎn)包工作的水平，會計方法，通貨波動，地方勞動力費用，消耗品的可循環(huán)率，以及材料價格（Maple,2001）。
[環(huán)境因素]
這些因素依賴于操作員的位置。舉例來說，它是沙漠的環(huán)境或者海洋性氣候。再舉例來說，由于沙和鹽的腐蝕，將會對引擎的維護儀器產(chǎn)生重要影響。
在本論文中，我們忽略了某一特定的航空公司這一因素，再討論了設計和過失診斷的影響。
[一項關(guān)于R&M在自由操作期間的維護的新觀念]
在傳統(tǒng)方式下，R&M設計的探討是建立在失敗基礎上的。這種探討認為，在儀器設備的整個壽命期間，偶然的失敗是不可避免的，并且這種失敗將導致許多不可預定的維護工作在日常工作中產(chǎn)生。由于不可預定的維護是不能被計劃出來的，所以，從維護費用方面來說，不可預定的維護可能是做昂貴的。最近的研究表明，給大型的商用噴氣式飛機每一年每一架飛機的不可預定維護費用在一百萬英鎊左右（Kumar et al.,1999a）。為了減少費用，一個以維護的自由操作時期（MFOP）為基礎的新方法已經(jīng)發(fā)展起來了。MFOP被定義為，儀器設備在沒有任何維護措施，也沒有因系統(tǒng)錯誤或限制導致的操作員的約束行為就能夠執(zhí)行現(xiàn)已指定的任務。這個操作的時間段就是MFOP。（Hockley,1998）。
在MFOP的時期，籍由設計，任何的維護的必要性應該是保持在一個最小量。并且，儀器設備僅僅允許執(zhí)行如飛行服務這樣的在計劃內(nèi)的最低限度維護。一個MFOP之后，緊接著就是一個維護恢復時期（MRP）。
MRP被定義為是一段被限定了的時間。在此期間，需要完成適當?shù)陌才藕驼_的維護，使系統(tǒng)回復到滿負荷狀態(tài)，這樣才能夠完成接下來的MFOP。由于它們必須包括不同的維護活動，所以不是所有的MRP將會是相同的期間，因為可替換的單位（LRU）個體排成一行，比如那些使用壽命期滿的，需要做一些徹底檢查，而且不用維護或正確的檢驗。另外，我們會做出正確的維護來是那些錯誤的系統(tǒng)回復到滿負荷狀態(tài)（Hockley,1998）。
MFOP是一個擔保時期的延長。操作員正在考慮在系統(tǒng)的整個使用壽命期間擴充這一概念。產(chǎn)品供應商或者制造商需要作出如下保證，即在指定的一段操作時間內(nèi)，因為有預先社頂?shù)馁|(zhì)量保證登記，不可預定的維護工作是不需要的。這個質(zhì)量由自由操作時期的存留能力時間（MFOPS）按比例來決定（Kumar et al.,1999b）。
MFOPS被定義為某一項目在MFOP的期間存留下來的可能性。
對于商用飛機的MFOP，當考慮到R&M的設計時，會有兩種減少DMC的方法。
飛機的固有可靠性可以得到句到的改變。更高的可靠性可以減低錯誤的次數(shù)，因此，飛機可靠性是有工時和必需的物質(zhì)決定的，DMC就會相應減低。
完成飛機的MFOPS，這就意味著任意的失敗應該在MFOP期間被根除。傳統(tǒng)的文化認為，錯誤不僅是不可避免的，而且，從某種角度來看，它是可以接受的，這應該放棄。一種細節(jié)詳細的知識環(huán)境和使用經(jīng)驗，以及對于為什么失敗的非常機制下的理解，會被灌輸給發(fā)展程序員。許多技術(shù)或者解決辦法都以一條更積極的方式設計其可靠性，不給失敗予任何機會。這些技術(shù)可以有一種緩慢的設計變化過程，即選擇不同的成分，生成一個改進的程序，或者，可以有一種更快速的設計變化過程。
完成最適宜的維護計劃。很明顯，飛機所有的系統(tǒng)在某一時間都需要做一些維護工作，而且，這些工作是在MRP計劃中的。MFOP延期事實上是對MRP所有正確的 維護，因此，不可預定的維護部分其實被轉(zhuǎn)化成了更多的計劃中的維護，它是建立在有更高可靠性的儀器上的，這才能產(chǎn)生更高的可靠性能。MRP的價值與效率的關(guān)系及其平衡的設置建立并支持最好的整個MFOP系統(tǒng)。其實際價值可以在設計期間的系統(tǒng)工程學中的經(jīng)貿(mào)學和方法學來體現(xiàn)。這些能減少維護計劃中一定量的百分比。而后勤支援可能被集中到一個特定的飛機操作地點。緊急事故處理資源可能會重新分配到幾頂?shù)墓ぷ髦?。這樣，MFOP就能為操作者帶來靈活性。此時，操作者可以在一定范圍內(nèi)執(zhí)行組織和正確的維護工作。然后，DMC就會下降，這是因為用于報廢飛機的勞動力和材料減少了。舉例來說，如今一架飛機在整天壽命期中的直線型維護占所有維護勞動力的50%（Maple,2001），由MFOP設計出的飛機常規(guī)工作將會減少到最小量。
[過失診斷]
過失診斷的進程一般可氛圍感應信號、提取特征以及連續(xù)的診斷論證。當對現(xiàn)代的商用飛機診斷失敗時，大部分感應信號和提取的特征程序由于感應器、動力學實驗和信號檢測這些技術(shù)的發(fā)展，可以是自動完成的。這樣，診斷論證（即，怎樣找出錯誤的根源）就成為了決定過失診斷的效率的主要因素。
根據(jù)過失診斷的觀念，飛機是一個復雜的系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)是多樣的階層建筑結(jié)構(gòu)，它包含有許多次級系統(tǒng)，比如飛機主結(jié)構(gòu)、引擎、自動飛行系統(tǒng)、起落架、聯(lián)絡系統(tǒng)、液壓和飛行系統(tǒng)。每個次級系統(tǒng)是由更低級別的次級系統(tǒng)或者次級單元構(gòu)成的。并且，這些次級系統(tǒng)或次級單元之間通常是有聯(lián)系的。由于飛機結(jié)構(gòu)和功能的復雜性和多相性，飛機結(jié)構(gòu)水平之間的聯(lián)系是難以定義的。次級系統(tǒng)或次級單元的輸入和輸出之間的數(shù)量關(guān)系往往是無法測知或不正確的。
很多技術(shù)領(lǐng)域中，先進的技術(shù)如機械化、電氣化、計算機和自動機械控制，以及電子學都適用于現(xiàn)代的飛機。越來越多的電機械儀器已經(jīng)用于飛機。這些儀器的機械和電子部分已經(jīng)不僅整合了飛機的控制，還整合了飛機的功能和結(jié)構(gòu)