鋼筋下料機設(shè)計

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XX學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）專用稿紙 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文題目 ： 鋼筋下料機的設(shè)計 姓名 ： XX 學(xué)號 ： XXXXXXXX 班級 ： X班 年級 ： XXXX級 專業(yè) ： XXXXXX 學(xué)院 ： XXXX學(xué)院 指導(dǎo)教師 ： XXX 教 授 完成時間 ： 2016年 3 月17日 作者聲明 本畢業(yè)論文（設(shè)計）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下由本人獨立撰寫完成的，沒有剽竊、抄襲、造假等違反道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和其他侵權(quán)行為。對本論文（設(shè)計）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。因本畢業(yè)論文（設(shè)計）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔。 畢業(yè)論文（設(shè)計）成果歸XX學(xué)院所有。 特此聲明 作者專業(yè) ： XXXXXX 作者學(xué)號 ： XXXXXX 作者簽名 ： 2016年 月 日 鋼筋下料機的設(shè)計 Design of steel bar cutting machine Liu, Mou mou 2016年 3 月 17 日 摘 要 在全球經(jīng)濟發(fā)展的大環(huán)境之下，我國各個行業(yè)在受到其他國家先進技術(shù)沖擊的同時，與國外品牌企業(yè)的溝通交流的機會也變的越來越多。鋼筋下料機行業(yè)通過行業(yè)展會、科研合作等多種途徑，不斷的提高了自身實力和核心競爭力，縮小與發(fā)達國家之間的差距。在新的市場需求的驅(qū)動下，鋼筋下料機的更新和優(yōu)化升級更加迫切。國內(nèi)鋼筋下料機設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)充分挖掘市場潛力，大力發(fā)展大型經(jīng)濟高效型的鋼筋下料機械設(shè)備，在人工切斷過渡到機械設(shè)備自動切斷鋼筋的演變中發(fā)揮著積極作用。 一般生產(chǎn)大型鋼筋下料機設(shè)備的企業(yè)對設(shè)備安全指數(shù)上都有嚴格的要求。各企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)備時，都充分考慮到設(shè)備在運行中可能會出現(xiàn)的種種問題，從而減少設(shè)備因為振動或者操作不當而引起的噪音大、污染重等現(xiàn)象。國內(nèi)鋼筋下料機設(shè)備的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟、安全穩(wěn)定主題保持一致。加大鋼筋下料機設(shè)備新型節(jié)能、高效鋼筋下料機的研發(fā)及生產(chǎn)是行業(yè)發(fā)展的大趨勢，同時也迎合了國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)發(fā)展的需求。鋼筋下料機的發(fā)展與人類社會的進步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各學(xué)科間相互滲透，各行業(yè)間相互交流，廣泛使用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝，目前鋼筋下料機正向著大型、高效、可靠、節(jié)能、降耗和自動化方向發(fā)展。本次設(shè)計的鋼筋切斷機切斷鋼筋直徑為Φ32mm，抗拉強度335Mpa，兩刀刃的最大開口距37mm；最小開口距5mm，每分鐘切斷15次，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能穩(wěn)定；隨著科技的發(fā)展,鋼筋切斷機設(shè)備在性能，成本，工藝上面將會有更進一步的提高。 關(guān)鍵詞：機械工業(yè)；鋼筋下料機；切斷；高效  Abstract With development of all kind of science technology and global economy, Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompressedneceengththdirectionprocedurework.Theinvertedpendulumisatypicalhighordersystem,withmultivariable,non-linear, strong-coupling,fleetandabsolutelyinstable.Itisrepresentativeasanidealmodeltoprovenewcontroltheoryandtechniques.Duringthecontrolprocess,pendulumcaneffectivelyreflectmanykeyproblemssuchasequanimity,robust,follow-upandtrack,therefore.Thispaperstudiesacontrolmethodofdoubleinvertedpendulum.Firstofall,themathematicalmodelofthedoubleinvertedpendulumisestablished,thenmakeacontroldesigntodoubleinvertedpendulumonthemathematicalmodel,anddeterminethesystemperformanceindexweightmatrix,byusinggeneticalgorithminordertoattainthesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Finally,thesimulationofthesystemismadeby.Afterseveraltestmatrixvaluetheresultsarenotsatisfactoryresponse,thenweoptimizematrixbyusingGeneticAlgorithm.Simulationresultsshow.Thesystemresponsecanmeetthedesignrequirements∮32 afterGeneticAlgorithm335Mpa.Small twisted paper 37 machine for ordinary home, not only can be used for 5 meat, can also be used with crushed 15 meter, crushed ice, spices and otherfood, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structuredesign. Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop； Fout degrees of freedom. 目 錄 1 緒論 1 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2 鋼筋下料機的發(fā)展現(xiàn)狀 3 2 鋼筋下料機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 5 2.1 鋼筋下料機的總體方案圖 7 2.2 鋼筋下料機的工作原理 9 2.3 機械傳動部分的設(shè)計計算 10 2.3.1電機的選型計算 11 2.3.2 V帶傳動的設(shè)計計算 11 2.3.3齒輪傳動的設(shè)計計算 12 2.3.4軸承的選擇 13 3 各主要零部件強度的校核 15 3.1偏心軸強度的校核計算 16 3.2齒輪強度的校核計算 17 3.3軸承強度的校核計算 17 4 鋼筋下料機中主要零件的三維建模 20 4.1電機的三維建模 22 4.2偏心軸的三維建模 22 4.3 V帶輪的三維建模 23 4.4連桿的三維建模 25 4.5 動刀刃的三維建模 26 4.6 鋼筋下料機的三維建模 27 5 鋼筋下料機中重要零件的有限元應(yīng)力應(yīng)變分析 29 結(jié)論 32 謝辭 33 參考文獻 34 1 緒論 1.1課題的來源與研究的目的和意義 由于機械工程的知識總量已經(jīng)遠遠超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。機械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益為目標，并研制和發(fā)展新的機械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經(jīng)濟目標和任務(wù)。機器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)?，F(xiàn)代機械工程機械和機械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細胞和分子。電子計算機硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進手功能。又一方面實踐促進人腦智力。在人類的進化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進和平行進化。 本畢業(yè)設(shè)計課題來自于鋼筋下料機生產(chǎn)制造公司的生產(chǎn)實際，通過設(shè)計出鋼筋下料機，從而來掌握鋼筋下料機的整個設(shè)計生產(chǎn)流程，培養(yǎng)工程意識。 我國生產(chǎn)的鋼筋下料機結(jié)構(gòu)簡陋，剖切效率始終不高，雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受國產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計水平等的影響，我國目前生產(chǎn)的鋼筋下料機的總體水平與進口產(chǎn)品及港口用戶的要求仍有較大差距，鋼筋下料機的生產(chǎn)也是如此，為滿足市場需求，開發(fā)出一種新型的鋼筋下料機勢在必行！ 相信此種鋼筋下料機的出現(xiàn)將會大大提高鋼筋的下料能力和質(zhì)量，為企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟效益方面能夠帶來顯著的進步，同時也在某種程度上推進了機械工業(yè)的不斷發(fā)展。 綜上所述，結(jié)合自身所學(xué)和本次所選課題的難易度，覺得無論是在知識層面還是在軟件的運用技能上面，該課題很適合我，加之本課題來源于當今社會機械工業(yè)冰糕剖切設(shè)備的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計出鋼筋下料機，從而來滿足當今社會冰糕剖切設(shè)備不足的缺陷，并且能夠在一定程度上為后續(xù)的鋼筋下料機的發(fā)展起到一定的參考價值和借鑒作用。 1.2 鋼筋下料機的發(fā)展現(xiàn)狀 當今社會，隨著機械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機械設(shè)備也在不斷地更新，不斷地完善，鋼筋下料機同樣在發(fā)展著，近年來隨著我國房產(chǎn)經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，建筑行業(yè)也隨之呈現(xiàn)出前所未有的喜人景象，作為建筑中需求量較大的鋼筋它的需求量也是猛增，因而有利的拉動了鋼筋切斷機的市場需求。 鋼筋切斷機是鋼筋加工生產(chǎn)中必不可少的設(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斷，與其他切斷設(shè)備相比，鋼筋切斷機具有重量輕，耗能少，工作可靠，效率高等特點，在機械加工和小型軋鋼廠等都被廣泛使用，在國民經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用。 2 鋼筋下料機總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 2.1 鋼筋下料機的總體方案圖 本次設(shè)計的鋼筋下料機采取的方案是：選擇三級減速，先是一級帶減速，然后是兩級齒輪減速。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、和過載保護等優(yōu)點。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,而鋼筋切斷機的執(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),盤行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，決定采用曲柄滑塊機構(gòu)作為本機械的執(zhí)行機構(gòu)。如果使用人工切斷不但勞動強度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個專用的鋼筋下料機以成為發(fā)展趨勢。具體方案布局圖如下： 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、和過載保護等優(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,而鋼筋切斷機的執(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),盤行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)。如果使用人工裝配不但勞動強度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個專用的鋼筋下料機以成為發(fā)展趨勢。 2.2 鋼筋下料機的工作原理 本次所設(shè)計的鋼筋下料機的工作原理為：采用電動機通過帶動三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動偏心軸旋轉(zhuǎn), 偏心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斷鋼筋。本次設(shè)計的鋼筋切斷機切斷鋼筋直徑為Φ32mm，抗拉強度335Mpa，兩刀刃的最大開口距37mm；最小開口距5mm，每分鐘切斷15次，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能穩(wěn)定。 2.3 機械傳動部分的設(shè)計計算 2.3.1電機的選型計算 已知整個鋼筋下料機中機架及其他所有零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?0Kg，其中忽略帶傳動和齒輪傳動的傳動效率，計算所需要的電機功率，從而來選擇電動機，具體的電機設(shè)計計算如下: 具體的電機設(shè)計計算如下: 1、確定運行時間 本次設(shè)計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機轉(zhuǎn)速 3.負載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.電機轉(zhuǎn)矩 啟動轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機型號為160BL-A，此無電機廠家為機電產(chǎn)品。根據(jù)電機的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用電機型號為160BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最大轉(zhuǎn)矩為9N.m， 額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。電機大致圖如下： 外形尺寸315x175，電機輸出軸徑為24mm。 2.3.2 V帶傳動的設(shè)計計算 1）設(shè)計功率 －工況系數(shù)，查B1表8－1－22 ，?。?.2 P－傳遞的功率 2）選定帶型 根據(jù)和查B1圖8－1－2選取普通V帶B型，－小帶輪轉(zhuǎn)速，為1440r/min 3）傳動比 1.76 ＝＝ 4）小帶輪基準直徑（mm） 由B1表8－1－12和表8－1－14選定 ＝100mm>＝75r/min 5）大帶輪基準直徑（mm） 由B3表8－7得=150mm 6）帶速驗算 7）初定軸間距（mm） 8）所需帶的基準長度（mm） ＝ ＝650mm 依B1表8－1－8?。?00mm，即帶型為A－900 9）實際軸間距 10）小帶輪包角 = = 11）單根V帶的基本額定功率 根據(jù)帶型號、和普通V帶查B1表8－1－27（c） 取0.37kw 12）時單根V帶型額定功率增量 根據(jù)帶型號、和查B1表8－1－27（c） 取0.15kw 13）V帶的根數(shù)Z Z = －小帶輪包角修正系數(shù)查B1表8－1－23,取0.96 －帶長修正系數(shù)查B1表8－1－8，取0.87 14） 單根V帶的預(yù)緊力 = =134（N） m－V帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查B1表8－1－24，取0.1k/gm 15）作用在軸上的力 －考慮新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的1.5倍 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 帶輪應(yīng)既有足夠的強度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。 輪槽工作表面應(yīng)光滑（表面粗糙度）以減輕帶的磨損。 帶輪的材料為HT200。查B1表8－1－10得基準寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準直徑查B1，帶輪的零件圖如下圖所示： 2.3.3齒輪傳動的設(shè)計計算 ﹙1﹚材料選用原則 選材的基本原則是材料在能滿足零件使用性能的前提下，具有較好的工藝性和經(jīng)濟性。 材料的使用性能是指機械零件在正常工作條件下應(yīng)具備的力學(xué)、物理、化學(xué)等性能，是保證該零件可靠性的基礎(chǔ)。對一般機械零件來說，選材時主要考慮的是其力學(xué)性能；而對于非金屬材料制成的零件，還應(yīng)該考慮其工作環(huán)境對零件性能的影響。 零件按力學(xué)性能選材時，首先應(yīng)正確分析其工作條件、形狀尺寸及應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合該類零件出現(xiàn)的主要失效形式，找出其在實際使用中的主要和次要的失效抗力指標，以此作為選材的依據(jù)。 ﹙2﹚齒輪模數(shù)的確定 參考同類產(chǎn)品：選取小齒輪材料為45#鋼，齒面淬火，淬火硬度為HRC45~50；齒輪1材料為45#鋼，表面淬火，淬火硬度BRC48~55。初選z=100, 則z2=i100=2100=200, z=iz3=3.623=83, 為減小傳動的尺寸，齒輪和齒輪一均為硬齒面，其目的是使大齒輪和中間齒輪使用壽命相當。 模數(shù)大小需由彎曲疲勞強度確定。由于第二對齒輪傳動承載較大，就按第二對齒輪傳動初步計算。 按彎曲強度，m ① [1]P201式（10-5） 式中，取載荷系數(shù)K=1.325　，z=100，轉(zhuǎn)矩T=6338 Nw　 齒寬系數(shù)=0.51 齒輪、齒輪1許用彎曲應(yīng)力：[]=637MP，[]=396MP 齒形系數(shù)：Y=2.69 ， Y=2.21 應(yīng)力修正系數(shù)：Y=1.58 ， Y=1.77 以上數(shù)據(jù)均查自[1]P200 =＜= 就按二者中的大值計算，將諸值代入①式，得 M≥ = =8.5mm 圓整，取m=8mm。 ﹙3﹚接觸強度和彎曲強度的驗算 一、驗算接觸強度 （１）　齒數(shù)和精度等級：z=100，z=23,z=83, 圓周速度v=5 m/min，8極精度 （２）使用系數(shù) K=1 （３）動載系數(shù) K=1.0，K=1.02 （４）齒向載荷分配系數(shù) K=1.21，K=1.13 （５）齒寬系數(shù) =0.78，=0.51 　　以上2—5數(shù)據(jù)均查自[1]P193-205 （６）載荷系數(shù)K：K=K.K.K.K=111.11.21=1.33 K=K.K.K.K=11.021.151.13=1.325 （７）總工作時間 設(shè)計每日工作8個小時，一年300天，使用壽命8年，使用期限內(nèi)工作時間占20% t=830080.2=3840h （８）工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪為主動輪，每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同側(cè)嚙合一次；中間輪同一側(cè)齒面也嚙合一次。因此，接觸應(yīng)力按脈動循環(huán)變化 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910 （９）彈性系數(shù) Z=189.8，Z=188.9 （10）節(jié)點區(qū)域系數(shù) Z=2.22，Z=2.5 （11）接觸疲勞極限 =1280 ，=1370 ，=950 （12）接觸安全系數(shù) S=S=1 （13）接觸壽命系數(shù) KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3 　　以上9—13數(shù)據(jù)均查自[1]P201—210 （14）許用接觸應(yīng)力 []===1472 []===1713 []===1235 （15）齒寬 b1=b2=b3=100mm （16）驗算 =Z.Z=189.82.5 =1453<[]=1472 =Z.Z =188.92.5 =1224<[]=1235 經(jīng)計算知，大小齒輪均滿足接觸強度要求。 二、驗算彎曲強度 齒形系數(shù)Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21 應(yīng)力修正系數(shù)Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775 彎曲疲勞極限 ＝600，＝650，＝450 彎曲安全系數(shù)S S=1.0 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 小齒輪為主動輪。每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同一側(cè)嚙合一次，彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)變化；中間同一側(cè)齒面口嚙合一次，彎曲應(yīng)力按對稱循環(huán)變化。 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910 彎曲壽命系數(shù)KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15 許用彎曲應(yīng)力[] []===540 []===650 []===518 驗算： <[] <[] <[] <[] 經(jīng)計算知：大小齒輪均滿足彎曲強度要求，且具有高的可靠性。 2.3.4軸承的選擇 軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動、安裝和拆卸。因為在本設(shè)計的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對中性差的問題，所以選用深溝球軸承，因為深溝球軸承主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用深溝球軸承，根據(jù)d=30mm,由參考資料2P7－356 表7－2－78深溝球（GB/T288-1994），選用6206深溝球軸承。 3 鋼筋下料機中主要零件的三維建模 3.1偏心軸強度的校核計算 偏心軸是組成機械的重要零件之一，它是安裝各種傳動零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動傳動轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運動，并通過軸承與機座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個組合體—軸系部件，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。 由于控制風門開合所用的軸即傳遞扭矩又承受彎矩，所以我所設(shè)計的階梯軸為轉(zhuǎn)軸，軸的初步設(shè)計是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強度，校核彎曲強度，由于軸的材料很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對軸的強度、剛度、和其他機械性能等的要求，采用熱處理方式，同時考慮制造加工工藝并力求經(jīng)濟合理，通過設(shè)計計算來選擇軸的材料，選用最常見的Q235A鋼作為軸的材料,且其需用切應(yīng)力為40MPa。 軸與其上的零件組合成一個組合體，在軸的設(shè)計中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的材料選用Q235A鋼，為保證其力學(xué)性能，進行調(diào)質(zhì)或正火處理。 軸的計算內(nèi)容：（以下設(shè)計內(nèi)容參照《機械設(shè)計課程設(shè)計》P24-30及《機械設(shè)計》P310-319） 1、初步計算軸的直徑 按照扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計公式得=35.26mm?？紤]到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當增加軸徑以補償鍵槽對軸強度的削弱。取軸的直徑d為40mm，即最右端裝帶輪處的直徑為40mm。裝有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個支點的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調(diào)各段軸的長度，考慮到要裝軸承座和機構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長度。 3.2齒輪強度的校核計算 1）驗算接觸強度 （１）齒數(shù)和精度等級：z=19，z=23,z=83, 圓周速度v=5 m/min，8極精度 （２）使用系數(shù) K=1 （３）動載系數(shù) K=1.0，K=1.02 （４）齒向載荷分配系數(shù) K=1.21，K=1.13 （５）齒寬系數(shù) =0.78，=0.51 　以上2—5數(shù)據(jù)均查自[1]P193-205 （６）載荷系數(shù)K：K=K.K.K.K=111.11.21=1.33 K=K.K.K.K=11.021.151.13=1.325 （７）總工作時間 設(shè)計每日工作8個小時，一年300天，使用壽命8年，使用期限內(nèi)工作時間占20% t=830080.2=3840h （８）工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪為主動輪，每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同側(cè)嚙合一次；中間輪同一側(cè)齒面也嚙合一次。因此，接觸應(yīng)力按脈動循環(huán)變化 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910 （９）彈性系數(shù) Z=189.8，Z=188.9 （10）節(jié)點區(qū)域系數(shù) Z=2.22，Z=2.5 （11）接觸疲勞極限 =1280 ，=1370 ，=950 （12）接觸安全系數(shù) S=S=1 （13）接觸壽命系數(shù) KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3 　　以上9—13數(shù)據(jù)均查自[1]P201—210 （14）許用接觸應(yīng)力 []===1472 　[]===1713 　 []===1235 （15）齒寬 b1=b2=b3=60mm （16）驗算 =Z.Z=189.82.5 =1453<[]=1472 =Z.Z =188.92.5 =1224<[]=1235 經(jīng)計算知，大小齒輪均滿足接觸強度要求。 2）驗算彎曲強度 （1） 齒形系數(shù)Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21 （2） 應(yīng)力修正系數(shù)Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775 （3） 彎曲疲勞極限 ＝600，＝650，＝450 （4） 彎曲安全系數(shù)S S=1.0 （5） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 小齒輪為主動輪。每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同一側(cè)嚙合一次，彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)變化；中間同一側(cè)齒面口嚙合一次，彎曲應(yīng)力按對稱循環(huán)變化。 N=60rnt=60116.983840=3.910 N=N/i=3.910/1.2=3.2610 N=N/i=3.2610/3.6=0.910 （6） 彎曲壽命系數(shù)KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15 （7） 許用彎曲應(yīng)力[] []===540 []===650 []===518 (8) 驗算： <[] <[] <[] <[] 經(jīng)計算知：大小齒輪均滿足彎曲強度要求，且具有高的可靠性 3.3軸承強度的校核計算 （1）滾動軸承的選擇 滾動軸承為雙列圓錐滾子軸承6206，由文獻[2]表得KN，KN，，。 （2）壽命驗算 軸承所受支反力合力 N （4.1） 對于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N 由文獻[2]表得， ， N （4.2） 按軸承B的受力大小驗算 h （4.3） h=年 由于鋼筋下料機的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達到所計算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 4 鋼筋下料機中主要零件的三維建模 4.1電機的三維建模 - 31 - 4.2偏心軸的三維建模 4.3 V帶輪的三維建模 4.4連桿的三維建模 4.5鋼筋下料機的三維建模 5 鋼筋下料機中重要零件的有限元應(yīng)力應(yīng)變分析 在鋼筋下料機這一設(shè)備里，偏心軸是受力最大也是最重要的零件，在這里，我們以偏心軸為例，進行受力分析，案例如下： 前臂三維零件圖 操作步驟如下圖所示：點擊分析工具欄命令，如圖所示： 點擊“添加夾具”按鈕，對偏心軸添加一個夾具，我們選擇偏心軸左側(cè)為夾具，如下圖所示： 再接著在偏心軸的中間添加一個力，如圖所示： 選擇材料為普通碳鋼，如下圖所示： 點擊開始分析按鈕，系統(tǒng)就會自動對模型進行應(yīng)力等方面的分析，如下圖所示： 這就是分析后的偏心軸的應(yīng)力分布情況： 結(jié) 論 在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計，使我們充分把握的設(shè)計方法和步驟，不僅復(fù)習所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設(shè)計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計進度本文所設(shè)計的是鋼筋下料機的設(shè)計，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設(shè)計完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 謝 辭 在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標。導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識，實事求是的作風，平易近人、寬以待人和豁達的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。 經(jīng)過近半年努力的設(shè)計與計算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因為它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。 參考文獻 [1]張福學(xué)編著.鋼筋下料機技術(shù)及其應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]何發(fā)昌著，邵遠編著.鋼筋下料機的原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1996。 [3]宋學(xué)義著. 鋼筋下料機速查手冊. 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