GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的設計與運動仿真[三維proe][20張CAD高清圖紙和文檔打包]
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基于CAD仿真生產(chǎn)正齒輪和漩渦齒輪中滾切加工 摘要:以一個精確且實際的滾齒過程模擬為目標,輔以三維計算機輔助設備,本文介紹了一個有效且真實的近似值。滾齒機運動學直接應用于齒輪間隙。每個生成位置公式化一個將穿接體積綁定到工件的空間曲面路徑。三維表面路徑由滾齒和工件齒輪的相對旋轉與位移結合生成。這些滾齒和工件齒輪用于分離遭受體積的同時創(chuàng)建碎片和余下工件齒輪的立體幾何圖形。利用商業(yè)CAD軟件包的建模和圖形能力,HOB3D開發(fā)軟件程序精準仿真了正齒輪和漩渦齒輪的生產(chǎn)過程。但三維立體的幾何數(shù)據(jù)結果以及碎片和齒輪提供的完整幾何信息需要進一步的研究,如切削阻力的預測、滾齒過程的優(yōu)化過程中工具壓力和磨損的發(fā)展等。 關鍵詞:滾齒;制造仿真;CAD建模1、前言滾齒廣泛成熟應用于制造任何旋轉中心一致的外部齒形。與傳統(tǒng)機器(如車削和銑削)相比,滾銑過程就是一項先進的金屬切削技術。盡管它在齒輪初步加工中使用最為廣泛,但是滾銑過程的復雜性和成本使人們對這項技術所知甚少。該工程的運動性原理是基于工件與滾刀之間三個相關聯(lián)的運動。像制作正齒輪或螺旋齒輪,工件以恒角速度循著它的對稱軸旋轉,同時又循著相對的齒輪滾刀旋轉。根據(jù)使用的滾齒機器,工作臺和滾刀可能根據(jù)已經(jīng)選擇的進給速率沿著工作軸運動。旨在確定未變形切片的幾何圖形、切削力組件和工具磨損的發(fā)展,關于不同近似值的滾齒過程的仿真已經(jīng)隨著數(shù)值與分析模型的發(fā)展而提出。這三個仿真結果的工業(yè)分量與優(yōu)化滾齒過程中每件產(chǎn)品損耗的效率息息相關。在決定切削力組件中,是必不可少的參數(shù)。同時,未變形切片的幾何圖形能預先定義工具磨損的發(fā)展狀況。而在滾齒過程的相關數(shù)據(jù)中,切削力組件與工具磨損是非常重要的損耗。滾刀設計參量與調準誤差的偏差的具有有效規(guī)范,Kim提出能夠以參數(shù)形式描繪滾刀齒形輪廓幾何圖形的工具,并且該工具決定展成法齒輪作為滾刀設計參量和通過數(shù)字模型生成過程而生成動作規(guī)范的曲面方程。Fan提出霍布斯螺旋錐齒輪和準雙曲面齒輪的嚙合、齒面生成的數(shù)學模型的仿真,同時,齒的接觸分析程序也有所發(fā)展。該研究提供了關于滾齒過程數(shù)值建模的基本理論,隨后根據(jù)類似的建模策略,一些全新的近似值也將提出。提出這些近似值是為了決定滾齒過程的結果,但是這些值最大的特點是為達到簡化的目的,將真實的三維過程還原成平面模型。那之前的近似值的應用使用了平面模型,并沒有體現(xiàn)出與精度直接相關的(如計算位面的數(shù)量等不同的輸入?yún)?shù))切片和齒輪的精確立體幾何。此外,任何后面的提取的切片和齒輪平面幾何圖形(如有限元分析)需要附加的數(shù)據(jù)處理來支持插入的二維結果。著眼于真實且精準的滾齒過程的仿真,減去不可避免的建模不足,本文闡述了制造正齒輪和螺旋齒輪的仿真技術。利用HOB3D軟件程序強有力地建模和圖形能力,HOB3D用于引導CAD系統(tǒng)。HOB3D根據(jù)可視化Basic語言中計算機代碼編制而成,并根據(jù)相同的切割原理將這種能力擴展到其他切割過程中。固體模型結果的輸出格式提供真實的零件、切片和工作齒輪,這樣更容易勝任今后的個體研究或者作為任何其他CAD,CAM 或FEA商業(yè)軟件系統(tǒng)的輸入方式。2、HOB3D 的建模程序滾刀和工件間的輾擴原理讓滾齒過程不同于傳統(tǒng)的碾磨。如圖1所示,被切齒輪的幾何特征被指定,將要使用的滾刀將與其產(chǎn)生運動學,這就是該過程的問題。6個參數(shù)基本上能夠描述結果齒輪的幾何圖形:模塊(m),齒的數(shù)量(Z2)、外徑(dg)、螺旋角(ha)、齒輪寬度(W)和壓力角(an)。這些參數(shù)的關聯(lián)自動忽略了滾刀模塊(m)。然而,外徑、列數(shù)(ni)、緣起的數(shù)字(z1)、軸向間距()和螺旋角()等其他道具幾何參數(shù)卻能進行選擇。一旦兩個部分的幾何參數(shù)建立,動力學鏈將初始化。滾刀和工作齒的螺旋角被稱為兩個部分間的安裝角,并且它能描述這兩個部分相互運動的路線。刀具旋轉的坐標軸、工具軸向位移和工件旋轉的坐標軸能決定不同的切削運動。通過這些方式,軸向進給(fa)可描述兩個不同滾銑策略:上爬式(CL)或上切式(UC)。假定螺旋齒輪的兩個附加的變分存在,工具的螺旋角()與齒的螺旋角(ha)相比,如果齒螺旋角的指向與滾刀的螺旋角指向一致,則該過程稱為等向向型(ED),否則為反向型(CD)。如圖2所示,立體幾何圖形輸入初始化后,工具齒置于CAD中且一個滾刀齒耙的前面截形是精確且可視的。同時,這也決定有效切割的滾刀齒(N)的裝配。由于軸對稱配置問題的存在。滾齒過程的運動也直接應用于齒輪的三維齒隙。此外,結合滾刀和工作齒的配置,計算如同鐵軌般的空間樣條,每一個生成的位置都能形成三維表面(如連續(xù)的齒縫)。這些三維表面用于分辨未變形的切片幾何圖形,分離受體量并最終創(chuàng)造切片和余下工作齒的幾何圖形。3 HOB3D的仿真策略在HOB3D方法中,在仿真過程中,發(fā)生在滾刀和工作齒之間每次旋轉和位移都直接轉移到滾刀上。如圖3所示,這兩部分的總體坐標系統(tǒng)固定在工件的上層中心上,為移動提供一個穩(wěn)定的引用系統(tǒng)。在以前的數(shù)值近似研究工作已經(jīng)顯示的動力學圖形(引言中有提及)得以調整。不考慮整體的損耗,滾刀可以用齒數(shù)命名為齒0。標示的齒0的向量vO來源于滾刀的Yh坐標軸上的CH并且它的尾部位于前刀面的中間部位,形成了相當于dh/2的模型。在XYZ球形坐標中建立垂直距離L1該向量決定了滾刀坐標系統(tǒng)XhYhZh中的Zh坐標軸且位于球形Z坐標和切割開始的方位。一旦仿真參數(shù)建立,工作齒的立體圖形生成,有效切割的滾刀齒能夠使用。滾齒仿真開始時可看做時間為0。此時,YZ平面和YhZh平行且它們的水平距離平行且在整個仿真過程中趨于穩(wěn)定,公式為:L2=(dh/2)+(dh/2)-t。在實際操作中,L2的距離決定切割的深度,使用者將其看做一個輸入?yún)?shù)。為了決定安裝角s,滾刀坐標系統(tǒng)XhYhZh沿著坐標軸Xh旋轉,這樣仿真過程才能被完整的描述??紤]滾刀幾何軸的輸入?yún)?shù)使用空間向量vO容易計算每個有效齒的N中的與vO相關的向量v1。 在切割仿真中,獨立的參數(shù)1計算滾刀工具Yh軸的轉動角。參數(shù)2決定工作齒中滾刀的轉動角,fa依賴1且它們的值根據(jù)角的值(如圖3)確定。有效切割滾刀齒的正向運動發(fā)生在齒縫間。據(jù)此,判斷vO和考慮切割滾刀齒vf的第一個識別向量得以確定。正向運動首先運用到vf,接著后面的向量vi,直到最后一個切割滾刀齒的工作周期vl,從而精準地仿真整個生產(chǎn)過程。假如仿真螺旋齒輪的裝配,為了增加或減少旋轉工件的角速度,確保滾銑切割和齒輪切割角度相契合,齒輪的旋轉系統(tǒng)中需增加特別的角量。根據(jù)滾銑過程的種類,為使整個運動鏈中2,加速或減速,需插入新的角參數(shù)d.計算d的參數(shù)值需在齒節(jié)圓中進行,如圖3最下邊細節(jié)圖所示。如圖4,在CAD中,運動鏈用于構建三維立體樣條路徑。該樣條路徑由切割滾刀齒的向量vi生成的的插值點產(chǎn)生,同時在仿真參數(shù)12 fa作用下得以適當?shù)霓D變和旋轉。同理,在i-th切割齒每次旋轉位置,表4中單位向量(CHn1)i和(CHn2)i為了生成適合三維空間的平面而進行轉換和旋轉。如圖4中間部分所示,二維空間中切割滾刀齒的側面由空間平面生成。沿著軌跡制造的空間樣條,通過構建的開放剖面模線,三維立體開放表面由齒輪間隙空間創(chuàng)造。該表面的路徑描繪i-th切割齒的生成位置并限制進入工件的穿透體積。使用布爾運算和CAD的制圖能力,該表面路徑可幫助分辨每個生成位置中切片的幾何圖形。切片的幾何圖形受限于外部創(chuàng)建表面中工作齒輪間隙瞬間形成的外部體積。然后,被識別的立體幾何圖形從工件中減去并導致下一個是切片和余下工作齒的三維立體圖形的生成。由于仿真過程中立體結果部分的輸出形式,之后任何種類的過程都能簡單實用,如圖4右下部圖A,在特定的旋轉位置可以檢測切片的立體幾何圖形厚度的最大值。在CAD中使用HOB3D仿真就能獲取圖4所示信息。圖像處理程序通過增加詞語、階段和箭頭使圖片獲得更好的解釋。之前提到的有關仿真的所有工作都由操控CAD圖形能力的HOB3D控制。它迫使生成的圖形實物進入,又從中收集圖形數(shù)據(jù),同時完成編程數(shù)值計算。CAD與程序的數(shù)值計算不間斷交叉在算法上如圖5所示。使用者插入程序參數(shù)后進入初始化并形成工作輪的柱面圖形,有效切割齒的數(shù)量N也得到估算??臻g向量v0成為一個固定的數(shù)值??臻g平面的基本要素切割齒的數(shù)量參數(shù)i設定為f(第一次切割齒數(shù)量)、向量vi和單位向量(CH n1)i 和 (CH n2)i相較于v0有了確定數(shù)值。滾銑過程的向前運動應用于這些向量。結果數(shù)值、描述3D的樣條點集和3D平面用于生成CAD中相應的實體。生成的3D點集在CAD中插補3D樣條的建設。對于每個創(chuàng)建的樣條平面,齒形以數(shù)值形式描畫在CAD系統(tǒng)中。循著3D樣條軌跡形成切割齒的3D表面路徑。樣條表面的立體幾何圖形包括從工作齒中減去另存為i切片圖形(見圖4)。I計數(shù)器設值為i+1且不斷重復相同過程直到i變?yōu)?(最后切割齒數(shù))。 為了減少計算時間和精力,對于每次有效滾齒i的生成位置,滾刀Yh軸的整體旋轉限制在0-180度。這樣在整個仿真過程中,只有影響結果立體圖形的位移,對過程的充分性沒有任何影響。每個樣條表面相繼組建和切片立體幾何圖形減少的完成。齒縫由收集的每個生成位置形成。4.H0B3D仿真結果HOB3D的擴展程序用于正齒輪和螺旋齒輪的制造,它后加工的代碼用于決定立體切片厚度的發(fā)展。之前的研究工作通過使用HOB3D生成的齒輪缺口的立體幾何圖形,建議計劃得到驗證和確定。那些缺口的剖面與Perti和DIN3972介紹的標準型作比,平均誤差小于10m齒輪產(chǎn)生的工作深度。這樣微不足道的偏差滿足計算精度的期望,并驗證開發(fā)的代碼的充分性。4.1 正齒輪的制造過程仿真HOB3D用于仿真正齒輪的制造過程。圖6展示了上切式案例處理的輸入數(shù)據(jù)和輸出切片提出了堅實的幾何圖形的生成位置。左邊的圖片顯示滾刀的切削方向,并從滾刀位置觀察切片。測試切片的三維立體幾何圖形,我們發(fā)現(xiàn)切片形狀的極端圖形變化能夠確定,盡管值不止跨越一個域。 程序擴展的后加工代碼用于每次旋轉點中每個切線工作循環(huán)中最大厚度。旋轉點屬于使用的運動生成點,設定為0-90。假設切片的立體幾何圖形中旋轉點相互交叉,厚度的最大值能夠被識別記錄。這個序列導致如圖6所示的每個切片最大厚度值的生成。右邊的圖所示測量發(fā)生在十九旋轉點,該旋轉點范圍為45到63。為改善結果的可視化圖表,圖6是分開的兩個部分(上、下)。圖的上部分展示十六分之一的切片生成,生成對應位置-18至3。這些數(shù)值的最大厚度范圍為0-0.6毫米。從中可以觀察, 第一個旋轉位置切片厚度接近于零時,最大值接近結束的切片。當厚度取最高至0.57毫米,切片生成點為-18,表示切片的生成點沖-17到-3,其最大厚度在0.1至0.3間擺動。減少切片的厚度值并保持,切片的生成位置為-2至13.這也是圖下方下個16生成點的范圍為0至0.1毫米。它可以很容易地觀察到最高值后切片的厚度是一樣的且如同第一個十六分之一,從0.1毫米的最高值出現(xiàn)生成位置2,工作周期停在生成位置13,這時切片最大厚度值非常接近于零。上切式案例仿真數(shù)據(jù)用于僅通過改變軸向 (fa)輸入尋找上爬式結果的近似值。評定切片的立體幾何圖形后,HOB3D的后加工用于測試切片厚度的最大值,也就是如之前所描述的。圖7中,上切式和上爬式的每個生成點的最大厚度都有記錄和測繪。圖7的兩個圖所示,兩個案例中第一個有效的(滲透)生成的位置是規(guī)定一個切割滾刀齒為i=18。上切式案例的最后有效生成點為i=13而上爬式案例則是vi= v14。除了在第一個產(chǎn)生的位置測量的上切式最大的切片厚度接近0.6毫米,可以看出兩種情況下的測量結果是0-0.3毫米范圍內(nèi)振蕩。對于最大厚度最高的測量值的上切式和上爬式分別為0.57毫米(生成點為-18)和0.32毫米(生成點為-14)。4.2 螺旋齒制造的仿真為了制造螺旋齒,根據(jù)所選的過程參數(shù),也就是在HOB3D模型中所描述的,需要介紹四種不同的滾刀策略。這些策略的示意圖如圖8所示,表示螺旋齒輪生產(chǎn)過程中的螺旋角 (ha 0)。HOB3D使用這四種策略仿真當螺旋角為30度時螺旋齒的制造。除了工具的螺旋角和軸向進給,檢測物的輸入數(shù)據(jù)值是完全相同的。如圖8和圖9所示,這些參數(shù)表示每種情況下滾刀策略。評估四種不同策略下切片的立體幾何圖形后,HOB3D的后加工用于測算切片最大厚度,如之前描述的策略。反向上切式測試案例、反向上爬式測試案例、等向上切式測試案例和等向上爬式測試案例的每個生成點上的最大厚度都被記錄和繪制,如圖9所示。如圖9第四圖所示,反向上切式案例的第一個有效(滲透)生成點為當切割滾刀值為22至-7.這也是圖片中黑色箭頭向左指用于表示切削齒的順序。反向上爬式出現(xiàn)同樣情況是當vf=v-7,vl=v18。這是工件的左旋轉和滾刀的工具齒的數(shù)量造成的。等向案例中,當?shù)认蛏锨惺桨咐秊関f=v-20,vl=v7,且等向上爬式案例為時,箭頭是反向的,這是由于工件的右旋轉和滾刀的工具齒的數(shù)量。應該注意到,四個策略的的最大切片厚度振動在同一范圍,即0毫米到0.52毫米,和每個的最高值近似為0.5毫米的值。同時,應該注意,反向上切式的圖例和等向上爬式圖例中出現(xiàn)的相同振蕩行為,也適用于反向和等向上切式案例。有HOB3D生成用于仿真等向上切式滾齒過程的3D切片立體圖形如圖10所示。輸入的數(shù)據(jù)處理如下圖。左邊的圖片顯示滾刀的切削方向,并從滾刀位置觀察切片。測試切片的三維立體幾何圖形,我們發(fā)現(xiàn)切片形狀的極端圖形變化能夠確定,盡管值不止跨越一個域。 程序的后加工代碼擴展再一次用于每次旋轉點中每個切線工作循環(huán)中最大厚度。旋轉點屬于使用的運動生成點,設定為0-90。假設切片的立體幾何圖形中旋轉點相互交叉,厚度的最大值能夠被識別記錄。這個序列導致如圖10所示的每個切片最大厚度值的生成。右邊的圖所示測量發(fā)生在16旋轉點,該旋轉點范圍為45到60。為改善結果的可視化圖表,圖10是分開的兩個部分(上、下)。圖的上部分展示十三分之一的切片生成,生成對應位置-7至5。這些數(shù)值的最大厚度范圍為0-0.36毫米。從中可以觀察, 切片厚度值在生成位置為-7至5之間時有一個提升速率,且當取最大值0.025時,生成位置為-7,取0.36毫米時,生成位置為5。同時可以觀察到,這些最大厚度值出現(xiàn)位置接近連續(xù)循環(huán)的中間位置。減少切片的厚度值并保持,切片的生成位置為6至10.這也是下一個十三(6-18)的生成點中數(shù)值變化范圍為0-0.51毫米的原因。切片厚度最大值為0.51毫米時,最后旋轉位置芯片生成的位置為11。從生成位置11開始,最大厚度值降序排列,到最后(gp:18)切片最大厚度值非常接近于零。5、結語在當前的研究中,基于CAD制作而成的先進的驗證仿真程序HOB3D提了出來并用于滾齒過程的仿真、正齒輪和螺旋齒輪的制造過程。相較于以前的研究嘗試,就目前的調查而言, 為了每個生成的位置,滾齒機的運動學是直接應用于一齒三維空間的建筑空間表面路徑。運動學在每一個制造滾齒機的過程中涉及旋轉和位移兩個滾動部分(滾刀和工作齒)。三維表面路徑用于分離受體并直接生成切片和余下工作齒連續(xù)立體幾何圖形??紤]到質量和由此產(chǎn)生的立體幾何圖形的輸出格式并能運用于進一步調查并消除外推需要而進行了直接的后加工處理。為了兩種不同種類的正齒輪制造和四種不同類型的螺旋齒的制造,提取切片立體幾何圖形的厚度測量、記錄和繪制均由HOB3D完成。該研究結果包括動態(tài)行為的準確預測和刀具磨損滾齒機的發(fā)展過程,具有重要工業(yè)和研究意義。隨著該項研究工作的完成(預測切削力、損耗和工具破損等)和HOB3D軟件程序的完成,這將構成CAD系統(tǒng)模塊的一部分。GQ50鋼筋切斷機(圖)鋼筋切斷機功率鋼筋切斷機型號它適用于建筑工程上各種鋼筋混凝土中普通碳素鋼,及熱軋圓鋼和螺紋鋼。亦可切斷扁鋼、方鋼和角鋼GQ50鋼筋切斷機技術參數(shù):型號GQ12GQ40GQ50切斷圓鋼(Q235-A)直徑(612)mm(640)mm(650)mm切斷扁鋼最大規(guī)格(7015)mm(8015)mm切斷方鋼(Q235-A)最大規(guī)格切斷角鋼最大規(guī)格(3232)mm(5050)mm(4040)mm(6363)mm連續(xù)切斷次數(shù)30次/min32次/min28次/電機功率0.75KW2.2KW4.0KWGQ50鋼筋切斷機特點:1. 機身堅固耐用結構緊湊,造型美觀;2. 手按式壓注油杯使加油方便,便于潤滑3. 機體小,設有輪腳,移動方便GQ50鋼筋切斷機切斷鋼筋直徑:10-50mm(鋼筋抗拉強度Vb450MPa以下) 切斷扁鋼最大規(guī)格:8516mm切斷方鋼最大規(guī)格:(Q235A)4040mm切斷角鋼最大規(guī)格:6363mm切刀公稱沖程:34mm連續(xù)切斷次數(shù):35次minGQ50鋼筋切斷機技術參數(shù):電動機:型號:Y90L-2-B3功率:4kw電壓:380V轉速:2880rmin外形尺寸:880780730mm3整機質量:580kg題 目GQ50型鋼筋切斷機的三維結構設計與仿真一、選題的目的及研究意義本次畢業(yè)設計的題目是:GQ50型鋼筋切斷機的三維結構設計與仿真。本次設計的研究對象為鋼筋切斷機。鋼筋切斷機是一種剪切鋼筋所使用的一種工具。一般有全自動鋼筋切斷機,和半自動鋼筋切斷機之分。它是鋼筋加工必不可少的設備之一,它主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設備相比,具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點,因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用,在國民經(jīng)濟建設的各個領域發(fā)揮了重要的作用。 通過對GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的設計與運動仿真,熟悉機械設計的基本步驟,基本方法,培養(yǎng)本人查找文獻、手冊等的綜合能力。通過對此處畢業(yè)設計也達到自己熟悉使用二維CAD軟件和三維proe軟件的能力。二、綜述與本課題相關領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應用領域等縱觀我國建筑用鋼筋切斷機的總體水平,與國際上先進產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在:企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)品的技術含量低,生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調直速度較低,鋼筋的直線度不高,表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于,我國的建筑用鋼筋切斷機市場還沒有真正形成,還處在地域及價格因素占主導位置的過渡階段,尚未進入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散,且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài),在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強大的技術投入在這種條件下,企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴重,很難找到擁有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品,尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領軍式的企業(yè)。建筑用新級鋼筋的推廣使用為鋼筋切斷機的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。為此,許多企業(yè)投入大量資金,爭相開發(fā)、研制適合新!級鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋切斷機。在傳統(tǒng)的調直模式和曲線輥式調直切斷機中廣泛采用的錘擊式切斷機構,長期以來一直存在連切的問題,被行業(yè)稱之為老大難問題。多少年來,許多生產(chǎn)企業(yè)和使用單位為此傷透了腦筋,想盡了各種辦法,始終沒有徹底解決。隨著專利技術“錘擊式?jīng)_壓及切斷設備的零連切裝置”的開發(fā)與應用,不僅徹底解決了錘擊式切斷機構的連切問題,而且調直度好,長度誤差小,受到了新老戶、特別是廣大鋼筋焊網(wǎng)企業(yè)的熱烈歡迎。僅傳統(tǒng)設備改造一項就為開發(fā)企業(yè)帶來一大片市場。在電氣控制方面,眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術,竟相采用先進的PLC 式電腦控制,不僅使控制單元得到了簡化,整機的運行更加穩(wěn)定、可靠,維護更加簡單,更使我國建筑用鋼筋切斷機的整體水平躍上一個新的臺階,極大地縮短了與國際上先進產(chǎn)品的差距。面對空前廣闊的鋼筋切斷機市場,廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。多年來,受運輸長度等多種因素影響,大型軋鋼企業(yè)生產(chǎn)的直徑小于14鋼筋都是以盤條形式走向市場。目前已有個別企業(yè)看準后續(xù)加工(即鋼筋的調直與定尺切斷)中的可觀利潤,開始購入單機。一旦這些企業(yè)實現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進,將以往的盤條改為直條走向市場,勢必對現(xiàn)有的鋼筋切斷機市場,特別是對鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠慮,必有近憂,這是一個應該引起廣大鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問題。綜上所述,我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展為建筑行業(yè),特別是為建筑機械的發(fā)展提供了一個廣闊的發(fā)展空間,為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個展示自己的舞臺。面對競爭日益激烈的我國建筑機械市場,加強企業(yè)的經(jīng)營管理,加大科技投入,重視新技術、新產(chǎn)品的研究開發(fā),提高產(chǎn)品質量和產(chǎn)品售后服務水平,積極、主動走向市場,使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣大用戶的需求,盡快縮短與國外先進企業(yè)的差距,無疑是我國廣大鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。本次畢業(yè)設計采用計算機仿真技術結合動力學理論,對鋼筋切斷機進行零件三維設計、裝配,建立鋼筋切斷機三維仿真模型,模擬鋼筋切斷機運行狀況,對鋼筋切斷機進行仿真分析研究,以加快產(chǎn)品技術更新。 三、GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計方案和解決問題的思路和方法1、GQ50型鋼筋切斷機的三維結構設計與仿真的設計方案通過查找G50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的相關稅資料和專利文獻選取本次設計的基本設計方案為:工作原理:采用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。如圖1-1:圖1-1 鋼筋切斷機的基本結構形式1電機 2小帶輪 3大帶輪 4軸連軸齒輪5軸大齒輪 6軸連軸齒輪 7游動大齒輪 8離合器9機體 10軸 11軸連軸齒輪 12軸 13軸大齒輪 14軸 15曲柄 16連桿 17活動刀座 18活動刀片 19固定刀片2、GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的基本思路:本次畢業(yè)設計的基本思路為:鋼筋切斷機的發(fā)展,鋼筋切斷機的基本工作原理,本次設計的基本任務及參數(shù)要求,本次是合計的基本任務,本次設計的基本參數(shù)要求GQ50鋼筋切斷機傳動結構設計,傳動方式及電機的型號的選取,鋼筋切斷機傳動方案的選取,鋼筋切斷機電機的選取,鋼筋切斷機傳動比的分配,傳動主體各軸的運動和動力參數(shù)計算,帶傳動的設計,傳動主體中齒輪傳動的設計,軸的設計與校核,鍵的選取與校核,軸承的選取與校核 鋼筋切斷機的零部件的繪制以及總圖的裝配,實現(xiàn)主傳動機構的運動仿真。3、GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的方法 查找機械設計手冊、機械設計原理、機械設計基礎等書籍、以及相關中文和外文文獻、國內(nèi)外相關專利等等對鋼筋切斷機主傳動機構進行基本設計;利用proe三維軟件對鋼筋切斷機轉動主體零部件進行三維建模和仿真分析,對設計結構的準確性進行分析(包過尺寸干涉、強度分析等等)四、檢索與本課題有關參考文獻資料的簡要說明本次畢業(yè)設計將采用以下基本文獻為參考對后續(xù)的畢業(yè)設計進行仔細設計:1 胡永華,劉中. 鋼筋切斷機參數(shù)化設計系統(tǒng)開發(fā)J. 機械工程與自動化. 2011(02) 2 歐曉鷗. 高能點火推進器虛擬裝配的研究與實現(xiàn)J. 制造業(yè)自動化. 2006(10) 3 黃素霞,李河宗,蘇夢香. 連鑄機偏心連桿振動裝置的三維參數(shù)化設計J. 機械設計. 2007(07) 4 車仁煒,陸念力,王樹春.一種新型鋼筋切斷機的設計研究J. 機械傳動. 2004(02) 5 于修洪,項輝宇,牛凱. 虛擬現(xiàn)實技術在機械產(chǎn)品裝配中的應用J. 現(xiàn)代制造工程. 2011(05) 6 胡永華,劉中.鋼筋切斷機參數(shù)化設計系統(tǒng)開發(fā)J. 機械工程與自動化. 2011(02) 7 王良文,陳學文. 國產(chǎn)鋼筋切斷機的生產(chǎn)現(xiàn)狀與改良方向J. 建設機械技術與管理. 2009(03) 8 陶浩,段紅杰 鋼筋切斷機的動力學性能J. 煤礦機械. 2008(05) 9 梁崇高等著.平面連桿機構的計算設計.北京:高等教育出版社,199310 田野編寫.我國鋼筋調直切斷機的現(xiàn)狀及發(fā)展.建筑機械化,2005年第1期23頁五、畢業(yè)論文(設計)進程安排1、2015.01.16至2015.03.20 熟悉課題研究內(nèi)容,查閱相關文獻資料,完成開題報告和外文翻譯; 2、2015.03.21至2015.04.10 方案設計,進行鋼筋切斷機主傳動的相關設計計算,進行受力分析; 3、2015.04.11至2015.04.30 進行鋼筋切斷機的結構設計,完成裝配圖設計,運動仿真; 4、2015.05.01至2015.05.20 完成零件圖設計,提交設計說明書初稿; 5、2015.05.21至2015.05.31 修改圖紙和設計說明書,準備答辯六、指導教師意見1對開題報告的評語2對開題報告的意見及建議指導教師(簽名): 年 月 日 所在院(系)審查意見:負責人簽字(蓋公章) 年 月 日 4GQ50鋼筋切斷機結構設計與運動仿真潘林豐(陜理工學院機械工程學院機自專業(yè)1008班,陜西 漢中 723003)指導老師:賈吉林【摘要】鋼筋切斷機是把鋼筋切成所需長度的專用機械,在大型建筑工地上的應用非常廣泛。鋼筋切斷機分為機械傳動和液壓傳動兩種。機械傳動式鋼筋切斷機,工作時大都采用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和三級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。GQ50型鋼筋切斷機,其剪切運動是由一偏心輪連桿機構完成的。但是由于切斷機機體內(nèi)腔狹小,在裝配曲軸連桿時比較困難。尤其是在使用中發(fā)生故障需要維修時,拆卸曲軸連桿更加不容易,給維修造成很大的不變,因此在不改變設備功能的情況下,我對曲軸連桿機構做了一些改進。改進后的偏心輪結構直接從機體的注冊孔中裝入和取出。而不必拆卸連桿,大大簡化了裝配程序,減輕的工人的勞動強度。同時也極大的方便了維修,還簡化了零件的工藝過程,取得良好的經(jīng)濟效益?!娟P鍵詞】:鋼筋切斷機;偏心輪;曲軸連桿機構GQ50 reinforcing steel cutter structural design and movement simulationPan Linfeng(Grade10,Class08,Major Mechanical Design,Manufacturing and AutomationDept.,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003Shaanxi)Tutor:Jia Jilin Abstract Reinforcing steel cutting machine is used to cut the required length of steel machinery specialized for large construction sites in the application of very extensive. Reinforcing steel cutting machine into mechanical transmission and hydraulic transmission of two. Mechanical transmission reinforced cutting machine, working mostly used as a V-belt drive motor and gear drive slow down after three, driven crankshaft rotation, promoting the crankshaft and connecting rod to move the slider blade in the frame of the chute in a reciprocating linear motion So that the activities of the blade and a fixed blade and cut off the wrong steel. GQ50-steel cutter, whose movement from one type of the crankshaft linkage to complete. However, due to cut off the small inner cavity of the body, in the assembly when the crankshaft link more difficult. Especially in the use of a fault in need of repair, demolition crank link more difficult to repair a big change, so do not change the function of the equipment under the circumstances, we have made some improvement to crank linkage. The improved structure of the cam directly from the body of the aircraft registered in the hole and packed out. Without dismantling the link, greatly simplifies the assembly, reducing labor intensity of workers. But also greatly facilitate the maintenance, has also simplified the process of parts and achieved good economic returns.Key words: steel cutting machine, the structure design, proe, virtual assembling, movement simulation 目錄1 緒論11.1 鋼筋切斷機的研究現(xiàn)狀11.2 本次設計的任務21.3 本次設計目的與意義32 鋼筋切斷機的總體設計42.1 鋼筋切斷機的基本介紹42.2 GQ50型鋼筋切斷機的改良方向52.3鋼筋切斷機的工作原理62.4 鋼筋切斷機的基本結構62.4.1 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的設計方案的確定62.4.2 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的基本思路72.4.3 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的方法73 方案設計比較83.1驅動裝置方案選擇83.1.1液壓驅動83.1.2 手動驅動83.1.3 電機驅動83.2傳動裝置方案選擇93.2.1 液壓傳動93.2.2 帶傳動93.2.3 齒輪傳動93.2.4 組合傳動93.3執(zhí)行裝置方案選擇93.3.1曲柄滑塊機構93.3.2齒輪齒條機構103.3.3凸輪機構104 鋼筋切斷機傳動設計124.1電動機的選擇124.2 基本傳動數(shù)據(jù)計算124.2.1傳動比的分配124.2.2 各軸的運動及動力參數(shù)分析134.3 帶傳動的設計144.3.1帶型的選擇144.3.2帶輪基準直徑的確定144.3.3帶速的確定154.3.4中心距、帶長及包角的確定154.3.5確定帶的根數(shù)164.4 齒輪傳動的設計164.4.1選材料、確定初步參數(shù)164.4.2齒面疲勞強度計算184.4.3齒根抗彎疲勞強度驗算204.5 軸的設計214.6鍵的選取與校核224.6.1鍵的選取224.6.2鍵強度的校核224.7軸承的組合設計234.8連桿的設計244.9切斷鋼筋需用力計算244.10減速器附件的選擇255 鋼筋切斷機的摩擦、磨損和潤滑266 機械式鋼筋切斷機調整及保養(yǎng)的使用276.1 鋼筋切斷機的使用調整276.2 鋼筋切斷機的保養(yǎng)286.3鋼筋切斷機的一般安全的規(guī)定297 建模與仿真307.1 三維軟件的介紹307.2 鋼筋切斷機的建模與仿真317.2.1 鋼筋切斷機主要零件的三維建模317.2.2 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的裝配與仿真40致謝43參考文獻44- IV -第 5頁 共44 頁陜西理工學院畢業(yè)設計論文題 目 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的設計與運動仿真 學生姓名 潘林豐 學號 1015014221 所在學院 機械工程學院 專業(yè)班級 機自1008班 指導教師 賈吉林 完成地點 校內(nèi) 2014年5月30日GQ50鋼筋切斷機結構設計與運動仿真潘林豐(陜理工學院機械工程學院機自專業(yè)1008班,陜西 漢中 723003)指導老師:賈吉林【摘要】鋼筋切斷機是把鋼筋切成所需長度的專用機械,在大型建筑工地上的應用非常廣泛。鋼筋切斷機分為機械傳動和液壓傳動兩種。機械傳動式鋼筋切斷機,工作時大都采用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和三級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復直線運動,使活動刀片和固定刀片相錯而切斷鋼筋。GQ50型鋼筋切斷機,其剪切運動是由一偏心輪連桿機構完成的。但是由于切斷機機體內(nèi)腔狹小,在裝配曲軸連桿時比較困難。尤其是在使用中發(fā)生故障需要維修時,拆卸曲軸連桿更加不容易,給維修造成很大的不變,因此在不改變設備功能的情況下,我對曲軸連桿機構做了一些改進。改進后的偏心輪結構直接從機體的注冊孔中裝入和取出。而不必拆卸連桿,大大簡化了裝配程序,減輕的工人的勞動強度。同時也極大的方便了維修,還簡化了零件的工藝過程,取得良好的經(jīng)濟效益?!娟P鍵詞】:鋼筋切斷機;偏心輪;曲軸連桿機構GQ50 reinforcing steel cutter structural design and movement simulationPan Linfeng(Grade10,Class08,Major Mechanical Design,Manufacturing and AutomationDept.,Shaanxi University of Technology,Hanzhong 723003Shaanxi)Tutor:Jia Jilin Abstract Reinforcing steel cutting machine is used to cut the required length of steel machinery specialized for large construction sites in the application of very extensive. Reinforcing steel cutting machine into mechanical transmission and hydraulic transmission of two. Mechanical transmission reinforced cutting machine, working mostly used as a V-belt drive motor and gear drive slow down after three, driven crankshaft rotation, promoting the crankshaft and connecting rod to move the slider blade in the frame of the chute in a reciprocating linear motion So that the activities of the blade and a fixed blade and cut off the wrong steel. GQ50-steel cutter, whose movement from one type of the crankshaft linkage to complete. However, due to cut off the small inner cavity of the body, in the assembly when the crankshaft link more difficult. Especially in the use of a fault in need of repair, demolition crank link more difficult to repair a big change, so do not change the function of the equipment under the circumstances, we have made some improvement to crank linkage. The improved structure of the cam directly from the body of the aircraft registered in the hole and packed out. Without dismantling the link, greatly simplifies the assembly, reducing labor intensity of workers. But also greatly facilitate the maintenance, has also simplified the process of parts and achieved good economic returns.Key words: steel cutting machine, the structure design, proe, virtual assembling, movement simulation 目錄1 緒論11.1 鋼筋切斷機的研究現(xiàn)狀11.2 本次設計的任務21.3 本次設計目的與意義32 鋼筋切斷機的總體設計42.1 鋼筋切斷機的基本介紹42.2 GQ50型鋼筋切斷機的改良方向52.3鋼筋切斷機的工作原理62.4 鋼筋切斷機的基本結構62.4.1 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的設計方案的確定62.4.2 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的基本思路72.4.3 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的方法73 方案設計比較83.1驅動裝置方案選擇83.1.1液壓驅動83.1.2 手動驅動83.1.3 電機驅動83.2傳動裝置方案選擇93.2.1 液壓傳動93.2.2 帶傳動93.2.3 齒輪傳動93.2.4 組合傳動93.3執(zhí)行裝置方案選擇93.3.1曲柄滑塊機構93.3.2齒輪齒條機構103.3.3凸輪機構104 鋼筋切斷機傳動設計124.1電動機的選擇124.2 基本傳動數(shù)據(jù)計算124.2.1傳動比的分配124.2.2 各軸的運動及動力參數(shù)分析134.3 帶傳動的設計144.3.1帶型的選擇144.3.2帶輪基準直徑的確定144.3.3帶速的確定154.3.4中心距、帶長及包角的確定154.3.5確定帶的根數(shù)164.4 齒輪傳動的設計164.4.1選材料、確定初步參數(shù)164.4.2齒面疲勞強度計算184.4.3齒根抗彎疲勞強度驗算204.5 軸的設計214.6鍵的選取與校核224.6.1鍵的選取224.6.2鍵強度的校核224.7軸承的組合設計234.8連桿的設計244.9切斷鋼筋需用力計算244.10減速器附件的選擇255 鋼筋切斷機的摩擦、磨損和潤滑266 機械式鋼筋切斷機調整及保養(yǎng)的使用276.1 鋼筋切斷機的使用調整276.2 鋼筋切斷機的保養(yǎng)286.3鋼筋切斷機的一般安全的規(guī)定297 建模與仿真307.1 三維軟件的介紹307.2 鋼筋切斷機的建模與仿真317.2.1 鋼筋切斷機主要零件的三維建模317.2.2 GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的裝配與仿真40致謝43參考文獻44- IV -1 緒論1.1 鋼筋切斷機的研究現(xiàn)狀縱觀我國建筑用鋼筋切斷機的總體水平,與國際上先進產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在:企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小,產(chǎn)品的技術含量低,生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調直速度較低,鋼筋的直線度不高,表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于,我國的建筑用鋼筋切斷機市場還沒有真正形成,還處在地域及價格因素占主導位置的過渡階段,尚未進入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)企業(yè)多而零散,且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài),在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強大的技術投入在這種條件下,企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴重,很難找到擁有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品,尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領軍式的企業(yè)。建筑用新級鋼筋的推廣使用為鋼筋切斷機的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。為此,許多企業(yè)投入大量資金,爭相開發(fā)、研制適合新!級鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋切斷機。在傳統(tǒng)的調直模式和曲線輥式調直切斷機中廣泛采用的錘擊式切斷機構,長期以來一直存在連切的問題,被行業(yè)稱之為老大難問題。多少年來,許多生產(chǎn)企業(yè)和使用單位為此傷透了腦筋,想盡了各種辦法,始終沒有徹底解決。隨著專利技術“錘擊式?jīng)_壓及切斷設備的零連切裝置”的開發(fā)與應用,不僅徹底解決了錘擊式切斷機構的連切問題,而且調直度好,長度誤差小,受到了新老戶、特別是廣大鋼筋焊網(wǎng)企業(yè)的熱烈歡迎。僅傳統(tǒng)設備改造一項就為開發(fā)企業(yè)帶來一大片市場。采用剪式切斷機構的新型對輥式鋼筋切斷機的使用,不僅明顯地降低了對冷、熱軋帶肋鋼筋表面的傷,也使得鋼筋的調直速度由過去的m/min, 提高到90-120m/min、150m/min,甚至達到180m/min以上,直線度3mm/m,長度誤差2mm,完全可以和國外產(chǎn)品媲美。復合式(對輥+調直模式)鋼筋切斷機,不僅保持了傳統(tǒng)產(chǎn)品(調直模式)調直度好的特點,同時也使對輥式調直機的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮,調直速度由過去的30-50m/min 提高到80m/min。調直鋼筋的范圍也由5-10mm提高到14mm,直線度4,定尺精度10mm。在電氣控制方面,眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術,竟相采用先進的PLC 式電腦控制,不僅使控制單元得到了簡化,整機的運行更加穩(wěn)定、可靠,維護更加簡單,更使我國建筑用鋼筋切斷機的整體水平躍上一個新的臺階,極大地縮短了與國際上先進產(chǎn)品的差距。面對空前廣闊的鋼筋切斷機市場,廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。多年來,受運輸長度等多種因素影響,大型軋鋼企業(yè)生產(chǎn)的直徑小于14鋼筋都是以盤條形式走向市場。目前已有個別企業(yè)看準后續(xù)加工(即鋼筋的調直與定尺切斷)中的可觀利潤,開始購入單機。一旦這些企業(yè)實現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進,將以往的盤條改為直條走向市場,勢必對現(xiàn)有的鋼筋切斷機市場,特別是對鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠慮,必有近憂,這是一個應該引起廣大鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)十分重視的大問題。綜上所述,我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展為建筑行業(yè),特別是為建筑機械的發(fā)展提供了一個廣闊的發(fā)展空間,為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個展示自己的舞臺。面對競爭日益激烈的我國建筑機械市場,加強企業(yè)的經(jīng)營管理,加大科技投入,重視新技術、新產(chǎn)品的研究開發(fā),提高產(chǎn)品質量和產(chǎn)品售后服務水平,積極、主動走向市場,使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣大用戶的需求,盡快縮短與國外先進企業(yè)的差距,無疑是我國廣大鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。本次畢業(yè)設計采用計算機仿真技術結合動力學理論,對鋼筋切斷機進行零件三維設計、裝配,建立鋼筋切斷機三維仿真模型,模擬鋼筋切斷機運行狀況,對鋼筋切斷機進行仿真分析研究,以加快產(chǎn)品技術更新。1.2 本次設計的任務鋼筋切斷機是一種剪切鋼筋所使用的一種工具。一般有全自動鋼筋切斷機,和半自動鋼筋切斷機之分。它是鋼筋加工必不可少的設備之一,它主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設備相比,具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點,因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用,在國民經(jīng)濟建設的各個領域發(fā)揮了重要的作用。 采用計算機仿真技術結合動力學理論,對鋼筋切斷機進行零件三維設計、裝配,建立鋼筋切斷機三維仿真模型,模擬鋼筋切斷機運行狀況,對鋼筋切斷機進行仿真分析研究,以加快產(chǎn)品技術更新。 本次畢業(yè)設計的設計參數(shù): 1、本次設計的切斷材料為:切斷圓鋼(Q235-A);2、被切材料的直徑:650mm;3、效率:連續(xù)切斷次數(shù) 28次/ min;4、功率:電機功率4.0KW。 1.3 本次設計目的與意義本次畢業(yè)設計的題目是:GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的設計與運動仿真。本次設計的研究對象為鋼筋切斷機。鋼筋切斷機是一種剪切鋼筋所使用的一種工具。一般有全自動鋼筋切斷機,和半自動鋼筋切斷機之分。它是鋼筋加工必不可少的設備之一,它主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設備相比,具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點,因此近年來逐步被機械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用,在國民經(jīng)濟建設的各個領域發(fā)揮了重要的作用。 通過對GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的設計與運動仿真,熟悉機械設計的基本步驟,基本方法,培養(yǎng)本人查找文獻、手冊等的綜合能力。通過對此處畢業(yè)設計也達到自己熟悉使用二維CAD軟件和三維PRO/E軟件的能力。第 41頁 共44 頁2鋼筋切斷機的總體設計2.1 鋼筋切斷機的基本介紹鋼筋切斷機是建筑機械的一種。它是鋼筋加工必不可少的設備之一,主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。鋼筋切斷機與其他切斷設備相比,具有重量輕、耗能少、工作可靠、效率高等特點,因此近年來逐步被建筑工地和小型軋鋼廠等廣泛采用,在國民經(jīng)濟建設的各個領域發(fā)揮了重要的作用。新中國成立初期,建筑工程中鋼筋加工技術非常落后,主要依靠手工或者簡單工具,勞動強度大、生產(chǎn)效率低、工程質量很難保證。太原重型機械學院是國內(nèi)最早生產(chǎn)鋼筋切斷機的單位之一。他們于1958年首次引進蘇聯(lián)的臥式鋼筋切斷機圖紙,生產(chǎn)了國內(nèi)第一臺鋼筋切斷機。隨后又于1985年引進了日本立式鋼筋切斷機和德國臥式鋼筋切斷機,并在此基礎上研發(fā)了GQ40、GQ50、GQ65等一系列開式、封閉式及半封閉式切斷機。該系列的鋼筋切斷機均是采用機械輪剪切進行切斷的。此外,沈陽建筑工程學院工廠、陜西渭南農(nóng)業(yè)科技股份有限公司、黑虎建筑機械公司等企業(yè)也生產(chǎn)過不同類型的機械式鋼筋切斷機。目前,國內(nèi)的鋼筋切斷機多以機械輪剪式切斷為主。其工作過程基本為:電動機輸出動力經(jīng)過帶傳動和三級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉,曲軸推動連桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中做往復直線運動,使動刀片和定刀片相錯而切斷鋼筋。近年來,我國在鋼筋切斷機技術裝備方面有了長足的進步,但產(chǎn)品的技術水平與國外先進水平相比,尚有以下幾個方面的差距:1)國外切斷機偏心軸的偏心距較大。如日本立式切斷機偏心距24mm,而國內(nèi)一般為17mm??此剖×稀X輪結構偏小些,但給用戶帶來麻煩,不易管理。因為在由切大料到切小料時,不是換刀墊就是換刀片,有時還需要轉換角度。2)國外切斷機的機架都是鋼板焊接結構,零部件加工精度、粗糙度尤其熱處理工藝過硬,使切斷機在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機器。3)國內(nèi)切斷機刀片設計不合理。單螺栓固定,刀片厚度夠薄,40型和50型刀片厚度均為17mm;而國外都是雙螺栓固定,25-27mm厚,因此國外刀片在受力及壽命等綜合性能方面都較國內(nèi)優(yōu)良。4)國內(nèi)切斷機每分鐘切斷次數(shù)少。國內(nèi)一般為28-31次,國外要高出15-20次,最高高出30次,工作效率較高。5)國外機型一般采用半開式結構。齒輪、軸承用油脂潤滑,曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉體處用手工加稀油潤滑。國內(nèi)機型結構有全開、全閉、半開半閉3種,潤滑方式有集中稀油潤滑和飛濺潤滑2種。6)國內(nèi)切斷機外觀質量、整機性能不盡人意。國外廠家一般都是規(guī)模生產(chǎn),在技術設備上舍得投入,自動化生產(chǎn)水平較高,形成一套完整的質量保證加工體系。尤其對外觀質量更是精益求精,外罩一次性沖壓成型,油漆經(jīng)烤漆噴涂處理,色澤搭配科學合理,外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角,整機光潔美觀。而國內(nèi)一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長,但沒有一家形成規(guī)模,加之設備老化,加工過程拼體力、經(jīng)驗,生產(chǎn)工藝幾十年一貫制,所以外觀質量粗糙、觀感較差。從鋼筋切斷機的發(fā)展趨勢看,隨著建筑設計與建筑施工技術的國際化,建筑工程設計與應用鋼筋必將進入商品化供應時代,即根據(jù)建筑配筋表采購鋼筋,鋼筋使用現(xiàn)場轉化成可用鋼筋,商品化供應鋼筋。而鋼筋的一體化生產(chǎn)就要求鋼筋切斷機必須實現(xiàn)自動控制鋼筋自動送料,定尺寸后自動切斷、落料。另一方面,國外的產(chǎn)品充分融合了機械技術、電子技術、液壓技術等,形成了以機械為筋骨、液壓為肌肉、電氣為神經(jīng)的機電液一體化綜合控制技術,充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢,體現(xiàn)綜合最優(yōu)驅動及控制能力。因此,鋼筋切斷機不但要求實現(xiàn)定長剪切的高精度控制,同時要求其具有相對高的生產(chǎn)效率。所以,如何使鋼筋切斷機的機電液系統(tǒng)有機地高度集成,充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,將是今后研究的主要方向。2.2 GQ50型鋼筋切斷機的改良方向真對鋼筋切斷機存在的這些問題,現(xiàn)提出兩方面改良意見: (1)輕量化設計的改進 輕量化設計可節(jié)省資源、減少生產(chǎn)、使用、回收等環(huán)節(jié)中了浪費,而且就機器本身而言,也可以通過輕量化設計,在最低成本下達到機器的使用性能。就目前來說,可通過建立虛擬樣機、并對其進行有限元分析實現(xiàn)輕量化設計及制造。(2)結構與造型的改良。 目前的鋼筋切斷機有閉式與開式兩大類。開式由于體積大,搬移不便、潤滑差等,已經(jīng)很少生產(chǎn)使用。而閉式結構的體積雖較為緊湊,但存在的主要問題是在傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,維修不太方便。目前在市場上出現(xiàn)了一種在整體閉式結構上的改良設計。即將機體一側的1/2-1/3設計為可拆卸結構,這種結構雖然在加工上增加了工序,但鑄造環(huán)節(jié)更簡單,安裝比較方便,尤其是便于售后服務。 2.3鋼筋切斷機的工作原理工作原理:采用電動機經(jīng)過一級帶傳動和三級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉,曲軸推動連桿,使滑塊和動刀片在機座的滑道中做往復直線運動,這樣,活動刀片和固定刀片就能相錯而切斷鋼筋。2.4 鋼筋切斷機的基本結構2.4.1、GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構的設計方案的確定通過查找GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的相關稅資料和專利文獻選取本次設計的基本設計方案為圖2-1:圖2-1 切斷機主傳動機構設計圖2-1中:1.電機,2.小帶輪,大帶輪4.一軸5.二軸連軸齒輪 6.三軸 7.曲軸大齒輪 8.機體 9.二軸 10.三軸連軸齒輪11.曲軸 12.連桿13.活動刀座 14.活動刀片 5.固定刀片該方案是在一種改進的鋼筋切斷機。它的箱體由側面箱板和箱底板組裝成封閉型式:其傳動系統(tǒng)采用三軸(六齒輪)三級齒輪傳動結構;而其曲柄桿與滑塊采用鉤型連接結構。這種改進,使箱體制造工藝簡化。由于是三級齒輪傳動節(jié)省了一根中間傳動軸,故而使整機體積縮小了許多,且降低了成本。而曲柄桿與滑塊的鉤型連接方式,不僅結構簡單,而且提高了機械強度,不易損壞,使整機延長了壽命。并具有功率范圍大,傳動效率高,傳動比準確,工作安全可靠等優(yōu)點考慮到工地上的機械需要經(jīng)常變幻地方,且考慮到經(jīng)濟性,應盡量使產(chǎn)品的尺寸減小、結構緊湊,所以本設計中的小齒輪都采用齒輪軸的形式。為了節(jié)能、儲能和減震,本設計運用了飛輪的優(yōu)點。為了使飛輪的結構尺寸不至于過大,本產(chǎn)品把飛輪與大帶輪作為一個整體來設計,故安裝在第一根軸上。2.4.2、GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的基本思路:首先,查找相關文獻了解鋼筋切斷機的基本工作原理,熟悉鋼筋切斷機的基本結構特別是對本次設計的重點住傳動機構的傳動原理進行仔細分析。其次,對鋼筋切斷機中基本傳動數(shù)據(jù)進行計算,包括鋼筋切斷機各軸的運動及動力參數(shù),鋼筋切斷機帶型的選擇、帶輪基準直徑的確定、帶速的確定、中心距、帶長及包角的確定、鋼筋切斷機帶的根數(shù)、帶輪結構與尺寸、鋼筋切斷機齒輪傳動的設計(包鋼筋切斷機選材料、確定初步參數(shù)、鋼筋切斷機齒面疲勞強度計算、鋼筋切斷機齒根抗彎疲勞強度驗算)。2.4.3、GQ50型鋼筋切斷機主傳動機構設計的方法 查找機械設計手冊、機械設計原理、機械設計基礎等書籍、以及相關中文和外文文獻、國內(nèi)外相關專利等等對鋼筋切斷機主傳動機構進行基本設計。 利用pro/e三維軟件對鋼筋切斷機轉動主體零部件進行三維建模和仿真分析,對設計結構的準確性進行分析(包過尺寸干涉、強度分析等等)。3方案設計比較3.1驅動裝置方案選擇3.1.1液壓驅動 (1)液壓驅動有作用通過幾乎不可壓縮的油液的壓強來實現(xiàn),而壓力的大小又取決于負載的大?。灰簤簜鲃涌梢院苋菀椎貙崿F(xiàn)無級變速;液壓輸入功率等于油液壓強與油液流量的乘積。主要有齒輪泵,葉片泵,柱塞泵。前兩種輸出為旋轉運動,后者輸出為直線運動。 (2)基于鋼筋切斷機的工作狀態(tài),環(huán)境及成本,最宜選擇齒輪泵。齒輪泵有結構簡單、體積小、重量輕、工作可靠、自吸性能好、抗油污能力強,但效率低,大,流量脈動大,不能用做變量泵等特點。 結構圖如圖3-1。采用液壓系統(tǒng)配合液壓控制裝置,很容易實現(xiàn)機械系統(tǒng)的控制。圖3-1 液壓控制裝置3.1.2 手動驅動當設計要求為便攜式鋼筋切斷機時可考慮此方案。使用手動驅動一般會用到液壓和壓力倍增機構,設計相對復雜,要求較高。在這里暫不予以考慮。3.1.3 電機驅動電機驅動是較為常用和傳統(tǒng)的驅動方式,特別是三相交流異步電機應用更為廣泛。三相異步電機的輸出功率比較大,完全可以滿足本設計的驅動要求。故選用電機驅動作為此切斷機的切斷驅動裝置。3.2傳動裝置方案選擇3.2.1 液壓傳動方式若采用液壓泵作為驅動裝置,則應選擇液壓的傳動方式,因為本設計已經(jīng)不予以考慮。故排除此傳動方式。3.2.2 帶傳動 帶傳動為撓性傳動,它具有防抱死工況的發(fā)生,所以在以內(nèi)燃機或工況較惡劣下工作時的電機為原機時常被采用,特別常在第一級傳動中出現(xiàn);但由于是靠摩擦來傳遞動力,導致部分能量轉化為熱,效率下降。盡管如此該傳動方式符合本設計要求,予以考慮。 3.2.3 齒輪傳動 在機械傳動中應用最廣泛的傳動方式,其傳動準確可靠,效率很高,噪聲小,可以滿足不同工況要求,但其加工成本比較高,可實現(xiàn)傳動比不是很大,需要多級傳動才能達到大傳動比的要求。予以考慮3.2.4 組合傳動 由于機械運動形式、運動規(guī)律和機械性能等方面要求的多樣性和復雜性,而以上傳動機構的局限性,因此常常需要將幾種機構配合起來,形成組合傳動機構。3.3執(zhí)行裝置方案選擇 執(zhí)行機構選擇的關鍵是將旋轉運動轉化為直線運動,同時保證好的運動和動力特性。有以下三種方案:3.3.1曲柄滑塊機構 采用曲柄滑塊機構,如圖3-2所示,優(yōu)點是結構簡單,制造成本低,缺點是運動軌跡設計很難達到設計要求,從而導致動力特性不是很好。圖3-2 曲柄滑塊機構3.3.2齒輪齒條機構 采用齒輪齒條機構,如圖3-3所示,優(yōu)點傳動比精確,但在本方案中,亦沒有這方面的要求,且動刀運動需要較好的急回特性,明顯該機構不滿足,故舍棄。圖3-3 齒輪齒條機構3.3.3凸輪機構 采用凸輪機構,如圖3-4所示,該方案優(yōu)點是設計靈活,可以達到高精度的運動曲線和運動特性要求,但設計也相對復雜。圖3-4 凸輪機構綜上, 本設計采用方案1,性能可以達到設計要求4鋼筋切斷機傳動設計41電動機的選擇根據(jù)本次設計的任務書選取電機功率為:4kw。因此根據(jù)機械設計手冊由功率數(shù)值和鋼筋切斷機的應用場合由電動機功率為4kw,所以選擇電動機型號為:Y112M-2該電機的額定轉速為2890 r/min,滿載轉速為3000r/min。4.2 基本傳動數(shù)據(jù)計算 減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的蝸桿傳動、齒輪傳動或齒輪蝸桿傳動所組成的獨立部件,常用在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置;在少數(shù)場合下也用作增速的傳動裝置,此時就稱為增速器。減速器由于結構緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單,并可成批生產(chǎn),故在現(xiàn)代機械中應用很廣。本設計中采用的是三級減速器。 4.2.1傳動比的分配1)總傳動比:2)分配傳動裝置的傳動比:上述表達式中:分別為帶傳動與減速器(三級齒輪減速)的傳動比。為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大,同時使減速器的傳動比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù)。初步?。?1.6則減速器的傳動比為:3)分配減速器的各級傳動比機械設計手冊,?。?4,=4則:=4。4.2.2 各軸的運動及動力參數(shù)分析1、各軸的轉速計算根據(jù)本次畢業(yè)設計任務書結合上述計算結果有:1) 軸的轉速為:2) 軸的轉速比為:3) 軸的轉速比為:4)曲軸的傳動比為:2、各軸輸入功率的計算查機械設計手冊可以選?。篈) 帶傳動的傳動效率=0.96 B) 齒輪傳動的傳動效率為0.97。則1)軸的傳動功率為:2)軸的傳動功率為:4) 軸的傳動功率為:5)曲軸的傳動功率為:3、各軸的輸入轉矩計算根據(jù)相關設計資料和設計公式有:1)電動機的輸出轉矩為:2)軸的輸出轉矩為:3)軸的輸出轉矩為:4)軸的輸出轉矩:5)曲軸的輸出轉矩: 4.3 帶傳動的設計4.3.1帶型的選擇由上述設計數(shù)據(jù)可知,V帶的傳動功率為4kw,小帶輪的轉速為2890r/min,大帶輪的轉速為1806r/min。查機械設計手冊可知:工況系數(shù)取:KA=1.5傳遞功率為:Pc=1.54=6kw根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉速查相應得圖表選取B型V帶。4.3.2帶輪基準直徑的確定由機械設計手冊,取小帶輪的基準直徑為:則大帶輪的基準直徑為:4.3.3帶速的確定根據(jù)機械設計手冊的相關公式可以計算得到帶速:4.3.4中心距、帶長及包角的確定由機械設計手冊知,帶的中心距選取為:0.7(d1+d2)a02(d1+d2)則:0.7(200+320)a02(200+320)通過計算可以得到:364a01040初步確定中心距為:a0=400mm。根據(jù)機械設計手冊公式初步計算帶的基準長度: 查機械設計手冊選取帶的長度為:L=2500mm計算實際中心矩:驗算小帶輪包角:帶輪的最小包角大于90。4.3.5 確定帶的根數(shù)對于帶的根數(shù)可以采用公式:查機械設計手冊知:p1=0.97 p1=0.11 ka=0.82 kl=0.93則 因此可以選取帶的根數(shù)為:Z=24.4 齒輪傳動的設計為加工方便和降低成本,本設計中,小齒輪均以齒輪軸代替。此外,本設計采用三級齒輪傳動減速,齒輪的詳細結構及尺寸設計見附錄圖紙。在此僅以第一級的齒輪設計為例,詳述其設計過程。第一級齒輪設計過程如下:4.4.1選材料、確定初步參數(shù)1)選材料齒輪軸:40Cr鋼調制平均取齒面硬度為260HBS大齒輪: 45鋼調制平均取齒面硬度為260HBS2)初選齒數(shù)取齒輪軸的齒數(shù)為14則大齒輪的齒數(shù)為:144=563) 齒數(shù)比即為傳動比:4) 選擇尺寬系數(shù)d和傳動精度等級情況參照機械設計手冊選取:d=0.5初估齒輪軸的直徑:d1=50mm則小齒輪的尺寬為:b=d d1=0.550=25mm5) 齒輪圓周速度為:參照手冊選精度等級為8級。6) 計算小齒輪轉矩T17) 確定載荷系數(shù) KH 、KF確定使用系數(shù) KA:查機械設計手冊選取使用系數(shù)為:KA=1.85確定動載系數(shù)Kv:查機械設計手冊選取動載系數(shù):Kv=1.10確定齒間載荷分布系數(shù)KHa、KFa:因此:則:載荷系數(shù)KH、KF 的確定:由機械設計手冊公式可知4.4.2齒面疲勞強度計算1、 確定許用應力H1)總工作時間th,假設該切斷機的壽命為5年,每年工作300天,每天工作8個小時,則: 2)應力循環(huán)次數(shù) N1、N23)壽命系數(shù) Zn1、Zn2 查機械設計手冊相關手冊選?。篫n1=1.0、Zn2=1.155) 接觸疲勞極限取:hlim1=720MPa、hlim2=580MPa6) 安全系數(shù)取:Sh=1.07)許用應力 h1、h27) 彈性系數(shù)ZE :查機械設計手冊可選取:8) 節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH:查機械設計手冊可選?。篫H=2.59) 求所需小齒輪直徑d1 與初估大小基本相符。10) 計算模數(shù)取模數(shù)m為標準值4 。11)確定分度圓、中心距:分度圓直徑d1,d2確定尺寬:取大齒輪齒寬為 b1=560.5=28mm 齒輪軸齒寬取 b2=40mm中心距a:4.4.3齒根抗彎疲勞強度驗算1、 求許用彎曲應力 F1)應力循環(huán)次數(shù)NF1、NF2 2)壽命系數(shù)Yn1、Yn2 : 查機械設計手冊選?。篩n1=1、Yn2=13)極限應力?。篎lim1=290MPa、Flim2=220MPa4)尺寸系數(shù)Yx: 查機械設計手冊選,?。篩x=1.55)安全系數(shù)SF:參照機械設計手冊,?。篠F=1.56)需用應力F1 、F2 由機械設計手冊許用彎曲應力:6) 齒形系數(shù)YFa1、YFa2 由機械設計手冊,?。篩Fa1=2.56 YFa2=2.157) 應力修正系數(shù)Ysa1、Ysa2 由機械設計手冊,取:Ysa1=1.62 Ysa2=1.828) 校核齒根抗彎疲勞強度 由式(9-17),齒根彎曲應力4.5 軸的設計軸是組成機器的重要零件之一。通常,對于一般用途的軸,設計時只考慮強度和結構方面的要求;對要求較高回轉精度的軸(如機床主軸等),還應滿足剛度要求;而高速轉動的軸,除上述要求外,還需進行震動穩(wěn)定性的計算。在本畢業(yè)設計中,減速器中的三根軸只需滿足強度和結構方面的要求即可。初估軸的直徑軸的材料選擇45號鋼設計公式,軸的最小直徑 (3-1) 式中P軸的傳動功率,KW n軸的轉速,r/min 許用切應力,MPa C與軸材料有關的系數(shù),可由資料得軸 mm 取直徑為40mm軸 mm 取直徑為45mm軸 mm 取直徑為70mm4.6 鍵的選取與校核4.6.1鍵的選取鍵的類型應根據(jù)鍵聯(lián)接的結構使用要求和工作狀況來選擇。選擇時應考慮傳遞轉拒的大小,聯(lián)接的對中性要求,是否要求軸向固定,聯(lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑動及滑動距離長短,以及鍵在軸上的位置等。鍵的主要尺寸為其橫截面尺寸(鍵寬b 鍵高h)與長度L。鍵的橫截面尺寸bh 依軸的直徑d由標準中選取。鍵的長度L一般可按輪轂的長度選定,即鍵長略短于輪轂長度,并應符合標準規(guī)定的長度系列。故根據(jù)以上所提出的以及該機工作時的要求,三個軸都選用A型普通平鍵。由設計手冊查得:1軸:鍵寬 b=10mm 鍵高 h=8mm 鍵長 L=63mm2軸:鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長 L=20mm3軸:鍵寬 b=22mm 鍵高 h=14mm 鍵長 L=36mm曲軸:鍵寬 b=32mm 鍵高 h=18mm 鍵長 L=60mm4.6.2鍵強度的校核平鍵聯(lián)接的失效形式有:對普通平鍵聯(lián)接而言,其失效形式為鍵,軸,輪轂三者中較弱的工作表面被壓潰。對1軸的鍵的校核:工程設計中,假定壓力沿鍵長和鍵高均勻分布,可按平均擠壓應力進行擠壓強度或耐磨性的條件計算,即:靜聯(lián)接:上述表達式中:傳遞的轉矩 軸的直徑 鍵與輪轂的接觸高度(mm),一般取 鍵的接觸長度(mm).圓頭平鍵 許用擠壓應力)鍵的工作長度:擠壓面高度:轉矩:許用擠壓應力:查機械設計手冊:則擠壓應力為:所以 此鍵是安全的。4.7軸承的組合設計軸承是用來支撐軸和軸上回轉零件的部件,根據(jù)工作的性質的不同,可以將此分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件,它依靠主要元件間的滾動接觸來支撐轉動零件。和滑動軸承相比,滾動軸承具有摩擦阻力小、啟動靈敏、效率高、潤滑簡便、易于互換等優(yōu)點。在本畢業(yè)設計中,除了正確選擇軸承的類型和尺寸外,還必須合理地進行軸承部件的組合設計,即要正確解決軸承的布置、固定、調整、配合、預緊、潤滑及拆裝等問題。1.軸承的支承結構形式和軸系的軸向固定該軸的支承跨距較小,常采用兩端固定支承,軸承內(nèi)圈在軸上可采用軸肩或套筒左軸向定位,軸承外圈用軸承蓋作軸向固定。由于軸的熱伸長量在軸承蓋與外圈端面之間留有熱補償間隙,C=0.2-0.4mm,用調整墊片調節(jié)補償。2.軸承蓋的設計軸承蓋的作用是固定軸承,承受軸向載荷,密封軸承座孔,調整軸系位置和軸承間隙。類型有凸緣式和嵌入式兩種,本設計采用嵌入式。嵌入式軸承蓋不需要用螺釘固定在箱體上。3.滾動軸承的潤滑本設計中軸承采用油潤滑。小齒輪布置在軸承旁邊,直徑小于軸承座孔直徑,為防止嚙合式所擠出的熱油大量沖向軸承內(nèi)部,增加軸承的阻力,應在小齒輪與軸承之間裝設擋油盤。4.軸承外伸端的密封在減速器輸入軸和輸出軸的外伸端,應在軸承蓋的軸孔內(nèi)設置密封元件,密封裝置分為接觸式密封和非接觸式密封。本設計采用接觸式唇形密封圈密封,它利用密封圈唇形結構部分的彈性和彈簧圈的箍緊作用實現(xiàn)密封。4.8連桿的設計鋼筋切斷機剪切運動是由一曲型的曲軸連桿機構完成的。但是由于切斷機機體內(nèi)腔狹小,在裝配曲軸連桿時比較困難。尤其是在使用中發(fā)生故障需要維修時,拆卸曲軸連桿更加不容易,給維修造成很大的不變,因此在不改變設備功能的情況下,對曲軸連桿機構做了一些改進。 連桿改成整體形式,改進后的零件無論在結構上還是加工工藝,都將比原來的簡單。改進后的偏心輪結構直接從機體航的注冊孔中裝入和取出。而不必拆卸連桿,大大簡化了裝配程序,減輕的工人的勞動強度。同時也極大的方便了維修,還簡化了零件的工藝過程,取得良好的經(jīng)濟效益。4.9切斷鋼筋需用力計算為了保證鋼筋的剪斷,剪應力應超過材料的許應剪應力。即切斷鋼筋的條件為: 查資料可知鋼筋的許用剪應力為:MPa,取最大值142MPa。由于本切斷機切斷的最大剛筋粗度為:mm。則本機器的最大切斷力為:故取切斷機最大許用箭應力F=280000N。4.10減速器附件的選擇為了使減速器具備較完善的性能,需在減速器箱體上設置某些裝置或零件,它們包括:視孔和視孔蓋、通氣器、油標、放油孔和放油螺塞、定位銷、啟蓋螺釘、吊邊裝置。1.為了便于檢查箱體內(nèi)的箱蓋,頂部設有視孔,為了防止?jié)櫥惋w濺出來和污油物進入箱體內(nèi),在視孔上應加設視孔蓋。2.減速器工作時箱體內(nèi)溫度升高,氣體膨脹,箱體氣壓增大,應在視孔蓋上設置通氣孔,使箱體內(nèi)的熱膨脹氣體自由逸出,保持箱體內(nèi)壓力正常,從而保證箱體的密封性。3.為了檢查箱體內(nèi)油面高度,保證零件的潤滑,在零件上便于觀察,油面穩(wěn)定的部位設置油標。4.為了便于排出油污,在減速器箱體底部設有放油孔,并因放油螺塞和密封墊圈將其堵住。5.為了保證每次拆裝箱蓋式仍保持軸承座孔的安裝精度,在箱蓋與箱座的連接凸緣上配裝兩個定位銷。6.為了便于拆卸箱蓋,在箱蓋凸緣上設置12個啟蓋螺釘。7.為了方便搬運和拆卸箱蓋,在箱蓋上裝有吊環(huán)螺釘,為了便于搬運箱座或整個減速器,在箱座兩端連接凸緣出鑄出吊鉤。5 鋼筋切斷機的摩擦、磨損和潤滑機械的運動必然會導致摩擦的出現(xiàn),摩擦的結果是造成機器的能量損耗、效率降低、溫度升高、出現(xiàn)噪聲、性能下降的問題。摩擦也必然會造成磨損,在實際應用中有許多零件都是因磨損過渡而報廢。潤滑則是改善摩擦、減緩磨損的有效方法。切斷機中的摩擦主要是軸承的摩擦,而磨損包括滑動摩擦和滾動摩擦。軸承就是滾動摩擦,其摩擦力較小損耗也較小。摩擦的結果勢必會造成磨損,而影響磨損的因素也有很多,主要有載荷大小、材料匹配、潤滑狀況、工作溫度等。為減少磨損需要從這些方面入手,采取各種有效方法,減少磨損。減少磨損的主要方法有:1.潤滑。2.注意選擇材料,按照基本磨損形式正確選擇材料是提高機械和零件耐磨性的關鍵之一。3.提高加工精度和表面質量也可以減少磨損。4.合理的結構設計,正確合理的結構設計是減少磨損和提高耐磨性的有效途徑。5.正確使用和維護。6機械式鋼筋切斷機調整及保養(yǎng)的使用6.1 鋼筋切斷機的使用調整鋼筋在動刀片和固定刀片之間被切斷,所以在切斷安裝調整過程中,除應注意傳動帶的松緊程度,以及傳動齒輪,連桿等部位配合是否適當外,重要的是刀片調整和研磨。定刀片與動刀片之間必須有適當?shù)拈g隙,一般水平間隙為0.5-1mm 。如果間隙太大,切斷后的鋼筋端頭易產(chǎn)生馬蹄形彎頭。在調整水平間隙時,用手扳動帶輪,觀察間隙是否合適,然后進行調整:應防止在未調整完畢前啟動電動機,使刀片相撞,損壞刀片和設備,以及人生事故的發(fā)生。刀片必須保持形狀完整和銳利,定刀片和動刀片的形狀可參照圖,一般刀口的前角為3,后角為12。當切斷細鋼筋時,刀口角度在45-60之間,這樣有利于鋼筋端頭不產(chǎn)生馬蹄形彎頭。動刀片和定刀片的重疊量,一般切斷直徑20mm以下的鋼筋是為1-2mm :切斷直徑20mm以上的鋼筋,刀口垂直間隙為5 mm左右,垂直間隙可通過增減定刀片后面墊塊來調整。1、除保證刀片完整和銳利之外,如果定刀片松動或兩刀片之間的間隙大,同樣會產(chǎn)生鋼筋切彎現(xiàn)象,應及時調整。2、在進行鋼筋切斷時,由于動刀片在切斷時的作用,鋼筋會產(chǎn)生擺動,使操作人員的工作較為困難,并且會易發(fā)生鋼筋末端擺動傷人事故.為了避免這種事故的發(fā)生,可在刀口兩側機座上,安裝兩個角鋼擋桿,如圖所示,既可阻止鋼筋擺動,減輕操作人員的勞動強度,同時起到防護桿作用,防止事故發(fā)生。3、長鋼筋和成束鋼筋切斷時,由于送料勞動強度大,如在送料一側添加有滾筒的工作臺,可以改善上述情況。再鋼筋切斷機的送料一側,有電動機1帶動的傳送滾筒8,上料架下的鋼筋由傳送滾筒向切斷機3方向送進,當升降滾筒10升起時,鋼筋越過刀口向前運動,當鋼筋端頭在槽鋼工作臺的凹槽內(nèi)觸到定尺1后,操作人員腳踩離合踏板5,使離合滾筒9抬起鋼筋脫離傳送滾筒,不再向前運動,這時升降滾筒10落下,鋼筋落入鋼筋落人切斷機刀口,即被切斷.隨后送開離合踏板,鋼筋又落人到傳動滾筒8上,同時升降滾筒10又升起,鋼筋又開始向前傳動,鋼筋切斷又重新開始進行。機械鋼筋切斷機的操作要點:1)工作前,首先檢查切斷機刀片安裝是否牢固,位置是否準確,潤滑是否充足,在空車運轉正常后,在進行切斷操作;2)鋼筋的切斷應在調直后進行。為了保證斷料長度的準確性,鋼筋和切斷機切口應保持垂直。在切斷細鋼筋時,應將鋼筋擺放垂直,注意不要形成弧線;3)斷料時,注意將鋼筋握緊,并在動刀片向后退時,將鋼筋送進刀口。為防止鋼筋末端擺動或鋼筋蹦出傷人,當動刀片已開始向前推進時,嚴禁向刀口送料,這樣不緊是緊張操作,切斷位置斷準困難,還易發(fā)生機械或人身安全事故;4)在切斷300mm以下長度的鋼筋時,嚴禁直接用手送料;5)禁止切斷超過銘牌規(guī)定范圍以外的鋼材,超過刀片硬度的鋼材以及燒紅的鋼筋;6)在工作過程中,嚴禁用手直接清除或散落在機身上的鐵屑,應用毛刷清掃;7)在切斷過程中,如鋼筋有劈裂,縮頭或嚴重的彎頭的部分,必須首先切除;8)操作過程中應注意鋼筋切斷機對不同直徑的鋼筋每次切斷根數(shù)的限制。維護要點:1、在作業(yè)后,應及時清除刀具及刀口處的雜物,清潔機體。檢查各部位螺栓的緊固程度及V帶的松緊程度;調整定刀片與動刀片的間隙,更換磨鈍的刀片;2、每隔400-500小時進行定期保養(yǎng),檢查齒輪,軸承和偏心體磨損程度,調整各部間隙;3、按規(guī)定的部位以及周期進行潤滑。偏心軸和齒輪軸,電動機軸承,連桿蓋及刀架具用鈣基潤滑,冬季用ZG-2號潤滑脂,夏季用ZG-4。機體刀座用HG-11號機油潤滑。齒輪用ZG-S石墨脂潤滑。 機械鋼筋切斷機常見故障及排除方法: 表6-1故障及排除方法故障原因排除方法剪切不順利1 刀片安裝不順利,刀口損傷2 刀片側間隙過大1 緊固刀片或修磨刀口2 調整間隙切刀或襯刀打壞1一次切斷鋼筋太多2刀片松動3刀片質量不好1 減少鋼筋數(shù)量2 調整墊鐵,擰緊刀片螺栓3 更換切細鋼筋時切口不直1 切刀過鈍2 上,下刀片間隙過大1 更換或修磨2 調整間隙軸承及連桿瓦發(fā)熱1 潤滑不良,油路不通2 軸承不清潔1 加油2 清潔連桿發(fā)出撞擊聲1銅瓦磨損,間隙過大2 連接螺栓松動1 研磨或更換軸瓦2 緊固螺栓齒輪傳動有燥音1 齒輪損傷2 齒輪嚙合部位不清潔1 修復齒輪2 清潔齒輪,重新加油6.2 鋼筋切斷機的保養(yǎng)表6-2機械式鋼筋切斷機每班保養(yǎng)序號工作內(nèi)容要求及說明1清潔機體清潔油垢2加潤滑油按潤滑表加注潤滑油3緊固各連接部位螺栓螺栓應按照一定的順序緊固4檢查電路和開關開停可靠,接地良好5檢查防護裝置防護裝置應齊全6檢查離合器接觸應平穩(wěn),分離完全7調整刀具間隙活動刀片與固定刀片的重疊量為2mm,間隙不大于0,3mm8檢查V帶的松緊度在V帶中部能按下1520mm為適度9試運轉先手動盤車,后通電運轉10檢查軸承和電動機溫度電動機軸承溫度不高于60度表6-3機械式鋼筋切斷機一及保養(yǎng)(每各400工作小時進行)序號工作內(nèi)容要求及說明1進行每班保養(yǎng)的全部工作見表5-12拆檢電動機拆檢電動機軸承3拆檢傳動部分拆卸清洗傳動機構,檢查磨損程度,齒輪側隙不大于1.7mm,滑動軸承間隙不大于0.4mm,滑軌間隙不大于0.5mm4檢查滑板檢查磨損程度表6-4機械式鋼筋切斷機的潤滑表潤滑部位潤滑點潤滑周期潤滑劑備注夏季冬季1 偏心軸套2每班4#鈣基脂2#鈣基脂加注2齒輪軸承4每班4#鈣基脂2#鈣基脂加注3偏心體軸承1每班4#鈣基脂2#鈣基脂加注4切刀座導軌1每班70#機油50#機油加注5齒輪4每班石墨脂石墨脂加注6電動機軸承2800h2#鈣鈉基脂1#鈣鈉基脂清洗后更換6.3鋼筋切斷機的一般安全的規(guī)定1、機械的安裝應堅實可靠,穩(wěn)固且保持水平位置。2、機械應有接地保護。3、室外作業(yè)應設置機棚,機旁四周應有足夠原料,半成品堆碼場地。4、各潤滑部位應按規(guī)定加注潤滑油脂。5、加工較長的鋼筋時,應有專人幫扶,并聽從操作人員指揮,不得任意推拉。7 建模與仿真7.1 三維軟件的介紹本次畢業(yè)設計選用的三維軟件為pro/E,在對本次設計結果進行三維建模和運動仿真時首先要對pro/E三維軟件進行學習。proe 即 Pro/ENGINEER ,Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱,是參數(shù)化技術的最早應用者,在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣,是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一,特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設計領域占據(jù)重要位置。Pro/E第一個提出了參數(shù)化設計的概念,并且采用了單一數(shù)據(jù)庫來解決特征的相關性問題。另外,它采用模塊化方式,用戶可以根據(jù)自身的需要進行選擇,而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式,能夠將設計至生產(chǎn)全過程集成到一起,實現(xiàn)并行工程設計。它不但可以應用于工作站,而且也可以應用到單機上。 Pro/E采用了模塊方式,可以分別進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等,保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。 相對于產(chǎn)品而言,我們可以把它看成幾何模型,而無論多么復雜的幾何模型,都可以分解成有限數(shù)量的構成特征,而每一種構成特征,都可以用有限的參數(shù)完全約束,這就是參數(shù)化的基本概念。Pro/E是基于特征的實體模型化系統(tǒng),工程設計人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型,如腔、殼、倒角及圓角,您可以隨意勾畫草圖,輕易改變模型。這一功能特性給工程設計者提供了在設計上從未有過的簡易和靈活。Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫上,不像一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個數(shù)據(jù)庫上。所謂單一數(shù)據(jù)庫,就是工程中的資料全部來自一個庫,使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作,不管他是哪一個部門的。換言之,在整個設計過程的任何一處發(fā)生改動,亦可以前后反應在整個設計過程的相關環(huán)節(jié)上。7.2 鋼筋切斷機的建模與仿真7.2.1 鋼筋切斷機
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