1872_Gw40型鋼筋彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析,_gw40,型鋼,彎曲,曲折,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),運(yùn)動(dòng),分析 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 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．隨著國家投資拉動(dòng)的效果顯現(xiàn)，尤其是國家大力開展高鐵的建設(shè)，鋼筋彎曲機(jī)的生產(chǎn)銷售增長迅速．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，河南省長葛市已經(jīng)形成了該類機(jī)械的生產(chǎn)基地．國產(chǎn)產(chǎn)品大多能滿足使用需求，但也有一些產(chǎn)品的質(zhì)量不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求．河南長葛本地的鋼筋彎曲機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀與質(zhì)量水平反映了國產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)的現(xiàn)狀.我國工程建筑機(jī)械行業(yè)近幾年之所以得到快速發(fā)展，一方面通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動(dòng)力成本低廉是一個(gè)原因，另一方面國家連續(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，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，外觀視覺效果還不錯(cuò)． 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 本機(jī)用于彎曲各種A3鋼和Ⅱ級(jí)螺紋鋼，工作方式簡單，彎曲形狀一致，調(diào)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(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，延長機(jī)械使用壽命。受國家連續(xù)多年實(shí)施的積極財(cái)政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西電東送、房地產(chǎn)開發(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)來說可謂是難得的機(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。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 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).近來國產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)的生產(chǎn)、使用呈現(xiàn)快速增長的趨勢(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,可以通過增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率來解決此類問題,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).國內(nèi)設(shè)計(jì)工作者很早就對(duì)此問題進(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,亦未見國外對(duì)此問題的研究報(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)滿足市場需要的產(chǎn)品,促進(jìn)國產(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),簡稱蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案,如圖 1 所示.另一種為電機(jī)通過一級(jí)帶傳動(dòng)、三級(jí)齒輪傳動(dòng),簡稱全齒輪傳動(dòng)方案,如圖 2 所示.蝸輪蝸桿傳動(dòng)彎曲機(jī)的市場占有率遠(yuǎn)大于全齒輪傳動(dòng)彎曲機(jī)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 圖 1 蝸輪蝸桿傳動(dòng)帶 輪 齒 輪 齒 輪齒 輪工 作 臺(tái)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 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 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）wgwg iiZ???????/)/(2341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2, wi蝸桿傳動(dòng)比，取 19.9。代入相關(guān)參數(shù)有wgg??????30/75/212. 全齒輪傳動(dòng)全齒輪傳動(dòng)的精度 356256341 )/()//( ggg ZZ?????????式中, ， 為第 1,2,3 級(jí)齒輪傳動(dòng)誤差。2,?g代入相關(guān)參數(shù)有32164./85.7/ ggg ????????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g輪傳動(dòng)誤差幾乎相等，即 。則 ，wg???????406.1g???258.1?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）321??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，? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 為蝸桿傳動(dòng)效率 ,取 0.73。而3?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321??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3η=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,簡化相關(guān)控制裝置,可考慮采用蝸輪蝸桿傳動(dòng).通過對(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640??（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)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 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 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(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，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，使擋架離開工作盤，避免損壞設(shè)備。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 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，中心孔用來插心軸，周圍的 8 個(gè)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸桿減速器旋轉(zhuǎn)，蝸桿減速器通過齒輪傳動(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360?鋼筋時(shí)，碰塊與行程開關(guān)接觸，通過行程開關(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 工作過程鋼筋彎曲機(jī)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(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， 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)的通用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)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(jī)工作過程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)記見圖。設(shè)彎曲鋼筋所需彎矩： 2002 sinsiin??FLFLMrT ??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??； ， 一定、 越大T )/rcos(01L?10L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 。0L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。1L。 0124.5Lm?則 。10arcos(/)arcos(8/124.5)L??? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)算鋼筋最大彎曲力矩的計(jì)算 Mmax=(k1+k0/2Rx)W s (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；k 0=11.6'E?'σ s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： 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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 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3()eAKW?。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(shù)參數(shù)：滿載時(shí)型 號(hào) 額定功率/kW額定電流/A 轉(zhuǎn)速/r.min額定轉(zhuǎn)矩 最大 轉(zhuǎn)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(jī)座號(hào)H A B D E F G100L 0.51?160 140C63 0.9428??60 8 24K123.4 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 。4108mni?本次設(shè)計(jì)為多級(jí)傳動(dòng)，i=i 1i2i3i4 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 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， 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(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：013/minmnr?105/i2.6i?239./in.4nri?32157./mi.i?r/min34157.920ni?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1?= =0.97 蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率 =0.73，2?3 4?0edpkw?110.962.8k?? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 2125.80.97.2.76p kw????P3=P2 65P4=P3 5.073.912KW3 各軸轉(zhuǎn)矩 00950.314pTNmn????11 2.8595?22 .769050.0932pT Nmn??????33 .591.7?T4= 41.2903.0PNmn??? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 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=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(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/s19814307.606n????因?yàn)?5m/s 0min()8 計(jì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 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 ，40CrMpapaFEHlin8,6211????高速級(jí)大齒輪選用 調(diào)質(zhì)，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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 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(zhuǎn)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(shí)際傳動(dòng)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(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù) ，12.69FaY?1.57SaY? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(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 ，45? MpapaFEHlin470,6011????大齒輪選用 鋼調(diào)質(zhì)，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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(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(zhuǎn)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(shí)際傳動(dòng)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 21 頁 中心距 126dam??4.驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)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(duì)照表 11-2 可知選用 8 級(jí)精度是合適的。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 22 頁 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 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(dòng)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(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[ ]H? 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 蝸輪的基本許用應(yīng)力[ ]， =268MPaH?應(yīng)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(jì)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(shí) 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(qiáng)度當(dāng)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(yīng)力[ ]=[ ]， KFN=57.96MPa 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 24 頁 2 61.531.5372.102.879148.2a8aFFKTY MPdm???????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(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(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） ，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?yàn)?5-6 段軸也要安裝一個(gè)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(gè)軸肩以使軸承能左端軸向定位，d 6=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)長度應(yīng)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(gè)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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(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 0.3??63012 N.m 22()15793.IeIMNm????154602 N.m860II 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 27 頁 A B154602630125972 153286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[ ]:?b1?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：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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 7.3 主軸的設(shè)計(jì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁 結(jié)論21 世紀(jì)是一個(gè)創(chuàng)新的時(shí)代，隨著我國經(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)越來越廣。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過自身的努力和學(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)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁 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：中國計(jì)量出版社。[9]. 實(shí)用機(jī)械電氣技術(shù)手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社[10]. 成大先主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社。[11]. 張海根，高安邦主編，機(jī)電傳動(dòng)控制，北京：高等教育出版社。[12]. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)主編，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社。[13]. 任金泉主編，機(jī)械設(shè)計(jì)-課程設(shè)計(jì)，西安：西安交通大學(xué)出版社。[14]. N.H. Wu, K.C. Chen, "A genetic algorithm based approach to optimal fixture configuration", Computers and Ind. Eng., 31, 3-4, pp. 919-924, 1996.[15]. Y. Ishikawa, T. Aoyama, "Optimization of fixturing condition by means of the Genetic Algorithm", Trans. of Japanese Society of Mech. Eng., Ser. C, 65, No. 598, 2409-2416, 1996. [16]. K. Krishnakumar, S.N. Melkote, "Machining fixture layout optimization using the Genetic Algorithm", Int. J. of Machine Tool Manufacture. 40, 4, 579-598, 1999. 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書 第 31 頁