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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 30 頁(yè) 1 緒論 鋼筋彎曲機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用于各類建筑工程中對(duì)鋼筋的彎曲．鋼筋彎曲機(jī)通常與切斷機(jī)配套使用，其應(yīng)用十分廣泛．隨著國(guó)家投資拉動(dòng)的效果顯現(xiàn)，尤其是國(guó)家大力開(kāi)展高鐵的建設(shè)，鋼筋彎曲機(jī)的生產(chǎn)銷售增長(zhǎng)迅速．與其他的鋼筋切斷機(jī)、彎箍機(jī)、調(diào)直切斷機(jī)的的情況類似，河南省長(zhǎng)葛市已經(jīng)形成了該類機(jī)械的生產(chǎn)基地．國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品大多能滿足使用需求，但也有一些產(chǎn)品的質(zhì)量不能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求．河南長(zhǎng)葛本地的鋼筋彎曲機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀與質(zhì)量水平反映了國(guó)產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)的現(xiàn)狀. 我國(guó)工程建筑機(jī)械行業(yè)近幾年之所以得到快速發(fā)展，一方面通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)提升自身產(chǎn)品檔次和國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力成本低廉是一個(gè)原因，另一方面國(guó)家連續(xù)多年實(shí)施積極的財(cái)政政策更是促使行業(yè)增長(zhǎng)的根本動(dòng)因。 各廠家的鋼筋彎曲機(jī)的構(gòu)造基本相同．鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)方案有以下2種：“帶一兩級(jí)齒輪一蝸輪蝸桿傳動(dòng)”和“帶一三級(jí)齒輪傳動(dòng)”[2]．采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī)，其傳動(dòng)效率不如齒輪傳動(dòng)的彎曲機(jī)．也就是說(shuō)，在同樣的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率條件下，齒輪傳動(dòng)的彎曲機(jī)彎曲同直徑的鋼筋顯得更輕松．但蝸輪蝸桿傳動(dòng)的自鎖特性，使工作中彎曲的定位精度會(huì)更高些．目前，以“帶一兩級(jí)齒輪一蝸輪蝸桿傳動(dòng)”方案的彎曲機(jī)的生產(chǎn)、應(yīng)用較為普遍，市場(chǎng)占有率高． 目前，機(jī)械傳動(dòng)類鋼筋彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝已經(jīng)非常成熟．各個(gè)廠家產(chǎn)品的質(zhì)量差異主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1)各個(gè)廠家的機(jī)箱的造型及用料有較大的差異．用料太少的鋼筋彎曲機(jī)，設(shè)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(zhì)量，將工作圓盤及其他附件進(jìn)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(jī)的生產(chǎn)廠家，配用非標(biāo)生產(chǎn)的電機(jī)．這些電機(jī)的輸出功率偏小，在連續(xù)工作中容易起熱，無(wú)法彎曲標(biāo)定直徑的鋼筋．4)傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪、蝸輪蝸桿等，在加工質(zhì)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(jī)不注意外觀涂裝質(zhì)量，少量廠家采用噴塑處理的方式，外觀視覺(jué)效果還不錯(cuò)． 本機(jī)用于彎曲各種A3鋼和Ⅱ級(jí)螺紋鋼，工作方式簡(jiǎn)單，彎曲形狀一致，調(diào)整簡(jiǎn)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(jī)使用一段時(shí)間后應(yīng)將工作盤換180°方位使用，這樣內(nèi)部機(jī)件也改變了180°位置，使機(jī)械零件達(dá)到均勻磨損，延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命。 受國(guó)家連續(xù)多年實(shí)施的積極財(cái)政政策的刺激，包括西部大開(kāi)發(fā)、西電東送、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)以及公路道路建設(shè)、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等一大批依托工程項(xiàng)目的實(shí)施，這對(duì)于重大建設(shè)項(xiàng)目裝備行業(yè)的工程建筑機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō)可謂是難得的機(jī)遇，因此整個(gè)行業(yè)的內(nèi)需勢(shì)頭旺盛，技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，彎曲機(jī)的設(shè)計(jì)改良也不斷得到更新與進(jìn)步，具有良好的發(fā)展前景。 2 鋼筋彎曲機(jī)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(jī).近來(lái)國(guó)產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)的生產(chǎn)、使用呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),其傳動(dòng)方案主要有兩種,即“帶—兩級(jí)齒輪—蝸輪蝸桿傳動(dòng)”及“帶—三級(jí)齒輪傳動(dòng)”,其中以“帶—兩級(jí)齒輪—蝸輪蝸桿傳動(dòng)”方案的彎曲機(jī)的生產(chǎn)、應(yīng)用較為普遍,市場(chǎng)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(shù)性能的不斷改良,在使用中發(fā)現(xiàn)有彎不動(dòng)的情況或者電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重的現(xiàn)象.從理論上講,可以通過(guò)增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率來(lái)解決此類問(wèn)題,但這會(huì)增加產(chǎn)品的生產(chǎn)及使用成本,因此設(shè)計(jì)生產(chǎn)性價(jià)比優(yōu)良的鋼筋彎曲機(jī)一直是生產(chǎn)廠家努力的目標(biāo).國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)工作者很早就對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了研究一二,但相關(guān)文獻(xiàn)主要探討鋼筋彎曲變形所需功率的大小,而未涉及傳動(dòng)方案不同對(duì)其的影響,亦未見(jiàn)國(guó)外對(duì)此問(wèn)題的研究報(bào)道.本文擬對(duì)鋼筋彎曲機(jī)傳動(dòng)方案從傳動(dòng)效率、傳動(dòng)精度方面進(jìn)行分析比較,指出兩種傳動(dòng)方案在傳動(dòng)效率、傳動(dòng)精度方面顯著的差別及選擇使用的原則、場(chǎng)合,并提出一種傳動(dòng)方案的改良思路,以便廣大用戶更好地選擇所需的機(jī)型,也有利于生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)滿足市場(chǎng)需要的產(chǎn)品,促進(jìn)國(guó)產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用水平的進(jìn)一步提高. 2.2 典型的鋼筋彎曲機(jī)傳動(dòng)方案 現(xiàn)行的鋼筋彎曲機(jī)主要有兩種傳動(dòng)方案,一種為電機(jī)通過(guò)一級(jí)帶傳動(dòng)、兩級(jí)齒輪傳動(dòng)、一級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng),簡(jiǎn)稱蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案,如圖1所示.另一種為電機(jī)通過(guò)一級(jí)帶傳動(dòng)、三級(jí)齒輪傳動(dòng),簡(jiǎn)稱全齒輪傳動(dòng)方案,如圖2所示.蝸輪蝸桿傳動(dòng)彎曲機(jī)的市場(chǎng)占有率遠(yuǎn)大于全齒輪傳動(dòng)彎曲機(jī)。 圖1 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 圖2 全齒輪傳動(dòng) 2.3 鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)精度 現(xiàn)有的鋼筋彎曲機(jī)多為人工操作，也有半自動(dòng)及全自動(dòng)的。在彎曲過(guò)程中,當(dāng)達(dá)到所需位置時(shí)，由人工切斷電機(jī)電源，或者用行程開(kāi)關(guān)類電器發(fā)出指令，控制電機(jī)電源。此時(shí)，電機(jī)停止工作,由于彎曲機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)受所彎鋼筋的反向作用，工作盤所停位置較準(zhǔn)確。但在工作盤返回到原始位置，準(zhǔn)備下一次彎曲時(shí)，其停頓位置受傳動(dòng)精度的影響較大，因此，需分析傳動(dòng)方案的精度。為便于比較，均從第1級(jí)齒輪傳動(dòng)誤差開(kāi)始計(jì)算，不計(jì)皮帶傳動(dòng)的影響。 1. 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的精度 　 （1-1） 式中，為第1,2級(jí)齒輪傳動(dòng)誤差；為蝸輪蝸桿傳動(dòng)誤差；為蝸輪蝸桿傳動(dòng)比，取19.9。 代入相關(guān)參數(shù)有 　 2. 全齒輪傳動(dòng) 全齒輪傳動(dòng)的精度 式中, ，為第1,2,3級(jí)齒輪傳動(dòng)誤差。 代入相關(guān)參數(shù)有 　 3. 傳動(dòng)精度的比較 為便于比較,設(shè)定各級(jí)齒輪傳動(dòng)誤差相同，均以表示,蝸輪蝸桿傳動(dòng)的誤差與齒輪傳動(dòng)誤差幾乎相等，即。則， 很顯然,采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)時(shí),傳動(dòng)精度較高。 2.4 鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)效率 隨著所需加工彎曲的鋼筋的尺寸逐漸加大,對(duì)同樣的驅(qū)動(dòng)電機(jī),鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)效率將是設(shè)計(jì)或選擇使用的重要指標(biāo)之一.為方便分析比較,略去帶傳動(dòng)及各支承軸承處的效率損失。 1. 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的效率 　 （1-2） 式中，為第1級(jí)齒輪傳動(dòng)效率取0.98；為第2級(jí)齒輪傳動(dòng)效率，取0.98，為蝸桿傳動(dòng)效率,取0.73。而 η=0.97×0.97×0.73=0.687。 2. 全齒輪傳動(dòng) 全齒輪傳動(dòng)的效率 　 式中， ，，分別為第1，2，3級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率,均取為0.913，則η=0.94。 比較后可得出結(jié)論： 第一 采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)效率遠(yuǎn)低于全齒輪傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī),其使用過(guò)程中功率損失較大,這是機(jī)器對(duì)較大鋼筋彎不動(dòng)或者電機(jī)發(fā)熱的主要原因. 第二 采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)精度略高于全齒輪傳動(dòng)鋼筋彎曲機(jī). 對(duì)于絕大多數(shù)手動(dòng)操作的鋼筋彎曲機(jī),其生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)或者用戶選擇時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮采用全齒輪傳動(dòng). 第三 對(duì)于少數(shù)采用全自動(dòng)或者半自動(dòng)操作的鋼筋彎曲機(jī),為了提高彎曲機(jī)的停歇位置精度,簡(jiǎn)化相關(guān)控制裝置,可考慮采用蝸輪蝸桿傳動(dòng). 通過(guò)對(duì)鋼筋彎曲機(jī)傳動(dòng)效率及傳動(dòng)精度的分析比較，認(rèn)為：手動(dòng)操作的彎曲機(jī)，宜采用“帶—三級(jí)齒輪傳動(dòng)”結(jié)構(gòu)，以利提高其傳動(dòng)效率；而全自動(dòng)或半自動(dòng)操作的彎曲機(jī)，宜采用“帶—兩級(jí)齒輪—蝸輪蝸桿傳動(dòng)”結(jié)構(gòu)，以利提高傳動(dòng)精度。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)的GW40鋼筋彎曲機(jī)所適應(yīng)彎曲鋼筋的直徑范圍是（光圓鋼筋），8—36（Ⅱ級(jí)螺紋鋼），要求有較高的傳動(dòng)精度，屬于半自動(dòng)操作所以此次設(shè)計(jì)的鋼筋彎曲機(jī)采用方案一，即電機(jī)通過(guò)一級(jí)帶傳動(dòng)、兩級(jí)齒輪傳動(dòng)、一級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)。 3 彎矩的計(jì)算與電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1 工作裝置的設(shè)計(jì) 如圖所示為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)工作需要，并且借鑒現(xiàn)有的鋼筋彎曲機(jī)的臺(tái)面尺寸，定其大致尺寸見(jiàn)下圖 1—當(dāng)鐵軸孔 2—圓輪 3—心軸孔 4—成型軸 5—啟動(dòng)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(jié)構(gòu) 3.1.1 工作臺(tái)面的各部分組成 鋼筋彎曲機(jī)的工作臺(tái)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(yīng)設(shè)計(jì)不同直徑的心軸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)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31mm,則可選擇60mm的心軸，即心軸約等于2 倍的彎曲半徑。其構(gòu)造如圖5所示： 圖5 心軸結(jié)構(gòu) 2．成型軸 成型軸是和工作臺(tái)一起旋轉(zhuǎn)驅(qū)使鋼筋彎曲成型的構(gòu)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(diào)節(jié)心軸、鋼筋和成型軸三者之間的間隙，有時(shí)可在成型軸上加一個(gè)偏心套。一般將成型孔和心軸孔設(shè)計(jì)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(zhuǎn)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(shí)，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(zhuǎn)，可在擋鐵軸上加一個(gè)偏心套即可。 4．分離式擋板 鋼筋擋架是在彎曲鋼筋彎時(shí)，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(zhǎng)短是可調(diào)的，楔鐵緊一點(diǎn)，擋距變小，楔鐵松一點(diǎn)，擋距變大，使用靈活方便的擋架支撐桿是可調(diào)的，當(dāng)鋼筋彎曲粗鋼筋時(shí)，將擋桿縮短，彎曲細(xì)鋼筋時(shí)，將擋桿調(diào)長(zhǎng)，使擋架的擋板緊貼鋼筋，當(dāng)鋼筋成型后，工作盤反轉(zhuǎn)，超過(guò)起始位置時(shí)，擋架的擋板鉤能從擋柱體上滑脫，使擋架離開(kāi)工作盤，避免損壞設(shè)備。 圖6 分離式擋板 3.1.2結(jié)構(gòu)及工作原理 該機(jī)的臺(tái)面系統(tǒng)為彎曲鋼筋的結(jié)構(gòu)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(guò)手輪使插入座橫向位移，調(diào)整擋料裝置與心軸之間的距離，使鋼筋能順利進(jìn)入。工作盤上有9個(gè)孔，中心孔用來(lái)插心軸，周圍的8個(gè)孔用來(lái)插成型軸。工作盤外的插入孔上插有擋鐵軸。它由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸桿減速器旋轉(zhuǎn)，蝸桿減速器通過(guò)齒輪傳動(dòng)，再帶動(dòng)工作盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)工作盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，中心軸和成型軸都在轉(zhuǎn)動(dòng)，由于中心軸在圓心上，圓盤雖在轉(zhuǎn)動(dòng)，但中心軸位置并沒(méi)有移動(dòng)；而成型軸卻圍繞著中心軸作圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)。如果鋼筋一端被擋鐵軸阻止自由活動(dòng)，那么鋼筋就被成型軸繞著中心軸進(jìn)行彎曲。通過(guò)調(diào)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(biāo)有的刻度線，根據(jù)鋼筋所需的彎曲角度，選擇相應(yīng)的角度，調(diào)整碰塊的位置;當(dāng)彎曲鋼筋時(shí)，碰塊與行程開(kāi)關(guān)接觸，通過(guò)行程開(kāi)關(guān)使電動(dòng)機(jī)達(dá)到正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)鋼筋彎曲的一次循環(huán)。送料滾裝在臺(tái)面的兩側(cè)，送料有力，防止臺(tái)面拉傷。 3.1.3 工作過(guò)程 鋼筋彎曲機(jī)的工作過(guò)程如圖所示。將鋼筋放在工作盤的心軸和成型軸之間，開(kāi)動(dòng)彎曲機(jī)使工作盤轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)工作盤轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)位置時(shí)，成型軸也跟隨一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于鋼筋一端被擋鐵軸擋住不能自由運(yùn)動(dòng)，成型軸就迫使鋼筋繞著心軸彎成相應(yīng)的角度，如果工作盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，成型軸也就跟隨旋轉(zhuǎn)。用倒順開(kāi)關(guān)使工作盤反轉(zhuǎn)，成型軸回到起始位置并卸料，即一根鋼筋的彎曲結(jié)束。不同直徑的鋼筋其彎曲半徑一般是不同的，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(jī)的通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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 1—心軸 2—成型軸 3—擋鐵軸 4—鋼筋 5—工作盤 鋼筋彎曲機(jī)工作過(guò)程 3.1.4 工作盤的設(shè)計(jì) 鋼筋受力情況及與計(jì)算有關(guān)的幾何尺寸標(biāo)記見(jiàn)圖。設(shè)彎曲鋼筋所需彎矩： 式中F為撥料柱對(duì)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(dāng)一定、a越大則撥料柱及主軸徑向負(fù)荷越?。唬欢?、越大則a越大。因此，若想提高彎曲機(jī)的工作能力，則應(yīng)加大彎曲機(jī)的工作盤的直徑，增大撥料柱中心到主軸中心距離。 根據(jù)工作需求，初步設(shè)計(jì)鋼筋彎曲機(jī)的工作盤尺寸為：直徑345mm， =88mm。。 則 。 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(jì)算 鋼筋最大彎曲力矩的計(jì)算 Mmax=(k1+k0/2Rx)Ws (2-1) 式中 Kt=1.7（對(duì)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；k0=11.6 σs鋼筋屈服強(qiáng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，可知： σs =353Mpa Eˊ=0.5E 所以： Mmax=(k1+k0/2Rx)Ws =（1.7+11.6/2×1.75）×0.1×403×235×103=7547.9 3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率；額定轉(zhuǎn)速。其電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y100L2—4。由表3－3查的電動(dòng)機(jī)中心高H＝100mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長(zhǎng)度分別為D=28mm和E=60mm。 表1；其技術(shù)參數(shù)： 型 號(hào) 額定功率 /kW 滿載時(shí) 額定轉(zhuǎn)矩 最大 轉(zhuǎn)矩 重量/kg 額定電流/A 轉(zhuǎn)速 /r.min Y100L2-4 3 8.8 1430 2.2 2.3 38 表2；其安裝尺寸： 機(jī)座號(hào) 安裝尺寸 H A B C 63 D E F G K 12 100L 160 140 60 8 24 3.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 總傳動(dòng)比。 本次設(shè)計(jì)為多級(jí)傳動(dòng)，i=i1i2i3i4 在已知總傳動(dòng)比要求時(shí)，如何合理選擇和分配各級(jí)傳動(dòng)比，要考慮以下幾點(diǎn)： 1） 各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)盡量在推薦范圍內(nèi)選取。 2） 應(yīng)使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量較輕。 3） 應(yīng)使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免干涉碰撞。 由表13-2可知普通V帶的傳動(dòng)功率適中，單級(jí)傳動(dòng)比為2-4，這里我們選取i1=2.6。蝸桿傳動(dòng)但級(jí)傳動(dòng)比為10-40，取i4=20。 i2i3=。取i2=1.4， i3=2.5 綜上取 i1=2.6， i2=1.4， i3=2.5， i4=20. 則： 1、各軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)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(zhuǎn)速分別為： r/min 2、 各軸輸入功率 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表2-4得：V帶傳動(dòng)效率=0.96，圓柱齒輪傳動(dòng)效率為==0.97蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率=0.73， P3=P2 P4=P3 3各軸轉(zhuǎn)矩 T4= 4 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 電動(dòng)機(jī)與齒輪減速器之間用普通V帶傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)為Y100L2-4，額定功率P=3KW，轉(zhuǎn)速n1=1430r/min,i=2.6，每天工作16個(gè)小時(shí)。 1設(shè)計(jì)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=KAP=1.23=3.6KW 2選定帶型 根據(jù)Pca=3.6KW，n1=1430r/min，由圖8-11查得選擇A型。 3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1，并驗(yàn)算帶速 1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1,由表8-6和8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=98mm。 2）驗(yàn)算帶速v。v=m/s 因?yàn)?m/s 8計(jì)算壓軸力Fp 壓軸力的最小值為（Fp）min=。 5 齒輪的設(shè)計(jì) 5.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(jí)小齒輪選用調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS ， 高速級(jí)大齒輪選用調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 220HBS， 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)，SF=1.25 []= []= []= []= 2. 齒輪精度 按GB/T10095－1998，選擇8級(jí) 3.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 高速級(jí)傳動(dòng)比，高速軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)功率 取載荷系數(shù)（表10-2）KA= 1.5 齒寬系數(shù)（表10-7） 小齒輪上轉(zhuǎn)矩 取(表10-6)， 齒數(shù)，則，取Z2=33，則實(shí)際傳動(dòng)比 模數(shù) 齒寬 取 按表4-1取，， 中心距 4.驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 齒形系數(shù)， ， 安全 5.小齒輪的圓周速度 對(duì)照表11-2 可知選用8級(jí)精度是合適的 （二）低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.齒輪材料，熱處理及精度 材料： 小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 260HBS ， 大齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 240HBS， 由表11-5，取, KHN1=0.92,KNH2=0.94 KFN1= 0.85 ,KFN2=0.88 [] = [] = [] = [] = 2. 齒輪精度 按GB/T10095－1998，選擇8級(jí) 3.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 高速級(jí)傳動(dòng)比，高速軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)功率 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） 小齒輪上轉(zhuǎn)矩 取((表11-4)， 齒數(shù)，則，則實(shí)際傳動(dòng)比 模數(shù) 齒寬 取 按表4-1取，， 中心距 4.驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 齒形系數(shù)， ， 安全 5.齒輪的圓周速度 對(duì)照表11-2 可知選用8級(jí)精度是合適的。 6 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 已知輸入功率P=2.71KW，蝸桿轉(zhuǎn)速n3=157.7r/min,傳動(dòng)比i4=20，要求壽命Lh=12000h。 1 選擇蝸桿傳動(dòng)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(dòng)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(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 （1） 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩 Z1=2 （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(dòng)載荷系數(shù)=1.15 K== （3）確定彈性影響系數(shù) 因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，=160 （4）確定接觸系數(shù)Zp 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)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(yīng)力[] 蝸輪的基本許用應(yīng)力[]，=268MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60jn2Lh= 壽命系數(shù)KHN= []=KHN[]，=1.0737268=288MPa （6） 計(jì)算中心距 mm 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(shí)d1/a=0.4 4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 （2） 蝸輪 蝸輪齒數(shù)z2=40。 蝸輪分度圓直徑d2=mz2=840=320mm 蝸輪喉圓直徑da2=d2+2ha2=320+28=336mm 蝸輪齒根圓直徑df2=d2-2hf2=320-21.28=300.8mm 蝸輪咽喉母圓半徑rg2=a- 5校核齒根圓彎曲疲勞強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù)zv2= 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) 由表11-8可得[]，=90MPa，KFN=0.644 許用彎曲應(yīng)力[]=[]，KFN=57.96MPa 彎曲強(qiáng)度滿足要求 7 軸的設(shè)計(jì) 7.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì) 1材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2 C=112 =2.88kw。 =50N.m =550r/min 2各軸段直徑的確定：19.4。 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (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(zhǎng)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. ②: 考慮到主要承受徑向力，軸向也可承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最少，在高速轉(zhuǎn)時(shí)也可承受純的軸向力，工作中容許的內(nèi)外圈軸線偏斜量（8`-16`）大量生產(chǎn)價(jià)格最低，固選用深溝球軸，選6007。查手冊(cè)可知d2=39（mm），l2=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 ，。d3=40,l3=20因?yàn)?-6段軸也要安裝一個(gè)相同軸承，故d5=40（mm），l5=20(mm) 。③: 6-7段軸沒(méi)有什么與之相配合的零件，但是其右端要有一個(gè)軸肩以使軸承能左端軸向定位，d6=39（mm）；又因?yàn)楦鶕?jù)減減速器的整體方案，此段軸設(shè)計(jì)時(shí)長(zhǎng)度應(yīng)該長(zhǎng)一些，故取l6=67（mm）。 ④: 4-5段軸沒(méi)有什么與之相配合的零件，但是其左端要有一個(gè)軸肩以使軸承能右端軸向定位，d4=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）。d7=35,l7=32. 各段直徑和長(zhǎng)度如下： Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 直徑 32 39 40 48 40 39 35 長(zhǎng)度 55 30 20 55 20 67 32 示意圖： 畫受載簡(jiǎn)圖: 作用在齒輪上的 圓周力為： N 徑向力為：286*tg=104N 作用在軸1帶輪上的外力： 286N 286* tg=104N 求垂直面的支反力： 101N 求水平面的支承力： N -6625N 求選定截面的彎矩，并畫彎矩圖。 截面I的彎矩： 6625*55=364375N.m 5555N.m =364417N.m 截面II的彎矩： =925458N.m 16355N.m =1032861 N.m 彎矩和扭矩圖： 畫當(dāng)量彎扭圖（彎扭合成） 傳動(dòng)的扭矩T等于常數(shù)，有輕微振動(dòng)，單向傳動(dòng)，取 63012 N.m 154602 N.m 當(dāng)量應(yīng)力的計(jì)算: 對(duì)于界面I，由于和齒輪周向固定，有鍵槽，計(jì)算軸徑降低4% 確定[]: 軸徑d=35,由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，軸承代號(hào)為6307，D=72,B=19, 7.2 Ⅱ軸設(shè)計(jì) 同軸Ⅰ，尺寸如下： Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ 直徑 35 48 40 48 40 39 35 長(zhǎng)度 25 55 20 55 20 35 52 示意圖： 7.3主軸的設(shè)計(jì) 同上得主軸尺寸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 直徑 74 80 73 長(zhǎng)度 65 75 102 示意圖如下： 結(jié)論 21世紀(jì)是一個(gè)創(chuàng)新的時(shí)代，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)概念得到不斷創(chuàng)新，高性能材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是預(yù)應(yīng)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，而鋼筋的加工與成型直接影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、造價(jià)、工程質(zhì)量以及施工進(jìn)度。所以，鋼筋加工機(jī)械是建筑施工中不可缺少的機(jī)械設(shè)備。隨著機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展，鋼筋彎曲機(jī)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)自身的努力和學(xué)習(xí)，以及指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)，不僅使我強(qiáng)化了自己的建筑機(jī)械知識(shí)和電路控制理論，更加熟練的操作AutoCAD繪圖軟件。使我認(rèn)識(shí)到了機(jī)電一體化的結(jié)合在機(jī)械中的重要性。機(jī)電結(jié)合實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的全自動(dòng)化、高效率、高質(zhì)量的發(fā)展。而且深切的體會(huì)到要把所學(xué)的知識(shí)理論變成可實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)時(shí)所面對(duì)的種種難題，認(rèn)識(shí)到提高運(yùn)用知識(shí)、解決實(shí)際問(wèn)題的能力是十分重要的。 當(dāng)然，由于時(shí)間和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)必然有很多不足和錯(cuò)誤之處，希望各位老師給予指點(diǎn)。 參考文獻(xiàn) [1]. 吳宗澤主編，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社。 [2]. 江耕華，陳啟松主編。機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)。北京：煤炭工業(yè)出版社。 [3]. 機(jī)械化科學(xué)研究院編。實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社。 [4]. 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編。機(jī)械設(shè)計(jì)。北京：高等教育出版社 [5]. 陳作模主編，機(jī)械原理。北京：高等教育出版社。 [6]. 王光銓主編，機(jī)床電力拖動(dòng)與控制。北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [7]. 馬曉湘，鐘均祥主編。畫法幾何及機(jī)械制圖。廣州：華南理工大學(xué)出版社。 [8]. 廖念針主編，互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)。北京：中國(guó)計(jì)量出版社。 [9]. 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