2098 GW-40鋼筋彎曲機設(shè)計,gw,40,鋼筋,彎曲,曲折,設(shè)計 本科學生畢業(yè)設(shè)計GW-40 型鋼筋彎曲機系部名稱： 機電工程系 專業(yè)班級： 機械 08-12 班 學生姓名： 指導教師： 職 稱： 副教授 XXXX 學 院二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeGW-40 Steel bar bending machineCandidate： Specialty： Class：08-12Supervisor： 2012-06·HarbinI摘 要鋼筋加工機械是工程建筑行業(yè)不可或缺的的作業(yè)工具。就鋼筋彎曲機的具體傳動方案，目前可主要劃分為“帶-兩級齒輪-渦輪蝸桿傳動”及“帶-三級齒輪傳動”兩種。目前，鋼筋彎曲機的性能結(jié)構(gòu)、操作方法和控制及綜合技術(shù)指標等方面還有很大的提升空間。本課題主要內(nèi)容是通過對過去鋼筋彎曲機的設(shè)計方案的比較，改變個別零件及電動機功率等，升級為能加工直徑 40 的 GW-40 型鋼筋彎曲機，增大鋼筋剛?加加工范圍，提高勞動效率，減輕鋼筋加工的勞動強度，保證建筑工程的質(zhì)量及進度。同時還能準確彎曲固定角度，不像以往的鋼筋彎曲機，需要憑借經(jīng)驗判斷，使加工更精確。關(guān)鍵詞：鋼筋彎曲機；傳動方案；強度；功率；效率IIABSTRACTSteel processing machinery construction industry indispensable working tool.Reinforced bending machine specific transmission scheme， there can be mainly divided into" take - two stage gear - worm drive" and" take - three stage gear" two. At present， steel bending machine performance and structure， method of operation and control and integrated technical indicators， there is still much room for improvement. The main contents of this topic is based on the past steel bending machine design scheme comparison， changes in individual parts and motor power， upgrade to machining diameter of40 GW-40 type steel bar bending machine， increasing reinforced just add processing， improve labor efficiency， reduce the labor intensity of steel processing， ensuring construction quality and progress.Keywords：steel bending machine ；transmission scheme；strength；power；efficiency目 錄摘要………………………………………………………………………………………ⅠAbstract ………………………………………………………………………………Ⅱ第 1 章 緒論……………………………………………………………………………11.1 概述……………………………………………………………………………11.2 鋼筋彎曲機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)……………………………………………………11.2.1 鋼筋彎曲機的類型………………………………………………………11.2.2 鋼筋彎曲機的構(gòu)造………………………………………………………11.3 鋼筋彎曲機產(chǎn)品質(zhì)量差異………………………………………………………11.4 發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………………………………21.5 本章小結(jié)………………………………………………………………………3第 2 章 鋼筋彎曲機的工作原理及工作盤的設(shè)計…………………………42.1 鋼筋彎曲機工作原理…………………………………………………………42.2 鋼筋彎曲機的機構(gòu)…………………………………………………………42.3 鋼筋彎曲機工作盤的設(shè)計…………………………………………………52.4 鋼筋彎曲所需彎矩…………………………………………………………52.5 本章小結(jié)………………………………………………………………………5第 3 章 電動機選擇及傳動比的分配………………………………………63.1 電動機的選擇………………………………………………………………63.2 傳動比的分配………………………………………………………………63.3 各軸的轉(zhuǎn)速…………………………………………………………………63.4 各軸的輸入功率……………………………………………………………63.5 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩…………………………………………………………63.6 數(shù)據(jù)整理…………………………………………………………………73.7 本章小結(jié)…………………………………………………………………7第 4 章 帶傳動的設(shè)計…………………………………………………………84.1 V 帶的設(shè)計計算……………………………………………………………… 84.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計…………………………………………………………………104.3 本章小結(jié)……………………………………………………………………10第 5 章 圓柱齒輪設(shè)計……………………………………………………………115.1 第一、二齒輪設(shè)計…………………………………………………………………115.1.1 齒輪類型………………………………………………………………115.1.2 校核齒根彎曲疲勞強度……………………………………………125.1.3 第一、二齒輪尺寸表………………………………………………125.2 第三、四齒輪設(shè)計………………………………………………………………135.2.1 齒輪類型……………………………………………………………135.2.2 校核齒根彎曲疲勞強度…………………………………………145.2.3 第三、四齒輪尺寸表……………………………………………155.3 第五、六齒輪設(shè)計………………………………………………………………155.3.1 齒輪類型……………………………………………………………155.3.2 校核齒根彎曲疲勞強度…………………………………………165.3.3 第五、六齒輪尺寸表……………………………………………175.4 本章小結(jié)…………………………………………………………………………17第 6 章 軸的設(shè)計…………………………………………………………………………186.1 軸Ⅰ設(shè)計……………………………………………………………………186.1.1 估算軸的基本直徑………………………………………………186.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………186.1.3 軸的受力分析……………………………………………………186.2 軸Ⅱ設(shè)計……………………………………………………………………216.2.1 估算軸的基本直徑………………………………………………216.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………216.2.3 軸的受力分析……………………………………………………216.3 軸Ⅲ設(shè)計……………………………………………………………………246.3.1 估算軸的基本直徑………………………………………………246.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………246.3.3 軸的受力分析……………………………………………………246.4 軸Ⅳ設(shè)計……………………………………………………………………276.4.1 估算軸的基本直徑………………………………………………276.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………276.4.3 軸的受力分析……………………………………………………276.5 本章小結(jié)……………………………………………………………………20結(jié)論………………………………………………………………………………………31參考文獻 ………………………………………………………………………………32致謝………………………………………………………………………………………341第一章 緒 論1.1 概論鋼筋彎曲機，鋼筋加工機械之一。工作機構(gòu)是一個在垂直軸上旋轉(zhuǎn)的水平工作圓盤，把鋼筋置于圖中虛線位置，支承銷軸固定在機床上，中心銷軸和壓彎銷軸裝在工作圓盤上，圓盤回轉(zhuǎn)時便將鋼筋彎曲。為了彎曲各種直徑的鋼筋， 在工作盤上有幾個孔，用以插壓彎銷軸，也可相應(yīng)地更換不同直徑的中心銷軸。鋼筋彎曲機屬于一種對鋼筋彎曲機結(jié)構(gòu)的改進。本實用新型包括減速機、大齒輪、小齒輪、彎曲盤面，其特征在于結(jié)構(gòu)中：雙級制動電機與減速機直聯(lián)作一級減速；小齒輪與大齒輪嚙合作二級減速；大齒輪始終帶動彎曲盤面旋轉(zhuǎn)；彎曲盤面上設(shè)置有中心軸孔和若干彎曲軸孔；工作臺面的定位方杠上分別設(shè)置有若干定位軸孔。由于雙級制動電機與減速機直聯(lián)作一級減速，輸入、輸出轉(zhuǎn)數(shù)比準確，彎曲速度穩(wěn)定、準確，且可利用電氣自動控制變換速度，制動器可保證彎曲角度。利用電機的正反轉(zhuǎn)，對鋼筋進行雙向彎曲。中心軸可替換，便于維修。可以采用智能化控制。國外品牌都是貼牌生產(chǎn) 很少是全套進口 據(jù)調(diào)查所知 很多國外打牌都是國內(nèi)生產(chǎn)商生產(chǎn)。1.2 鋼筋彎曲機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1.2.1 鋼筋彎曲機的類型1、按傳動方式分機械式鋼筋彎曲機、液壓式鋼筋彎曲機；2、按工作原理分為蝸輪蝸桿式鋼筋彎曲機、齒輪式鋼筋彎曲機；3、按結(jié)構(gòu)型式分臺式鋼筋彎曲機、手持式鋼筋彎曲機。1.2.2 鋼筋彎曲機的構(gòu)造各廠家的鋼筋彎曲機的構(gòu)造基本相同。鋼筋彎曲機的傳動方案有以下兩種：“帶-兩級齒輪-蝸輪蝸桿傳動”和“帶-三級齒輪傳動” 。 《鋼筋彎曲機傳動方案的比較與選擇》證明了采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機，其傳動效率不如齒輪傳動的彎曲機。也就是說，在同樣的驅(qū)動電動機功率條件下，齒輪傳動的彎曲機彎曲同直徑的鋼筋顯得更輕松。但蝸輪蝸桿傳動的自鎖特性，使工作中彎曲的定位精度會更高些。目前，以“帶-兩級齒輪-蝸輪蝸桿傳動”方案的彎曲機的產(chǎn)生、應(yīng)用較為普遍，市場占有率高。在這 2 中傳動方案的鋼筋彎曲機中，工作面板以上的部分相同。圖 1 為應(yīng)用最多的“帶-兩級輪齒-蝸輪蝸桿傳動”的彎曲機的結(jié)構(gòu)。1.3 鋼筋彎曲機產(chǎn)品質(zhì)量差異2目前，機械傳動類鋼筋彎曲機的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝已經(jīng)非常成熟。各個廠家產(chǎn)品的質(zhì)量差異主要體現(xiàn)在以下幾點：1、各個廠家的機箱的造型及用料有較大的差異。用料太少的鋼筋彎曲機，設(shè)備的整體剛性太差，外形也缺乏美感。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行了鍍層處理，將各插控采用橡膠套堵封。3、有些鋼筋彎曲機的生產(chǎn)廠家，配用非標生產(chǎn)的電機。這些電機的輸出功率偏小，在連續(xù)工作中容易起熱，無法彎曲標定直徑的鋼筋。4、傳動系統(tǒng)的齒輪、蝸輪蝸桿等，在加工質(zhì)量，材料的選用，熱處理工藝方面有差異。5、大量廠家的彎曲機不注意外觀涂裝質(zhì)量，少量廠家采用噴塑處理方式，外觀視覺效果還不錯。1.4 發(fā)展現(xiàn)狀當前我國正在大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)及城市化建設(shè)，各種建筑耗費了大量的鋼筋，其中箍筋加工的效率和質(zhì)量是最難解決的問題之一，箍筋不僅使用量非常大，而且形狀和尺寸變化復雜，尺寸精度要求高，箍筋的制做在原鋼筋加工中是勞動強度大，人力物力消耗大，低效率，低質(zhì)量保證的環(huán)節(jié)。隨著我過建筑業(yè)的高速發(fā)展，大型工程項目也日漸增多，工程中使用的鋼筋直徑有逐漸曾大的趨勢。鋼筋彎曲機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鋼筋的彎曲。鋼筋彎曲機通常與切斷機配套使用，其應(yīng)用十分廣泛。隨著郭嘉投資拉動的效果顯現(xiàn)，尤其是國家大力開展高鐵的建設(shè)，鋼筋彎曲機的生產(chǎn)銷售增長迅速。我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過引進國外先進技術(shù)提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動力成本低廉是一個原因，另一方面國家連續(xù)多年實施的積極的財政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。受國家連續(xù)多年實施的積極財政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路（道路） 、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等一大批依托工程項目的實施，這對于重大建設(shè)項目裝備行業(yè)的工程建筑機械行業(yè)來說可謂是難得的機遇，因此整個行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛。同時受我國加入 WTO 和國家鼓勵出口政策的激勵，工程建筑機械產(chǎn)品的出口形勢也明顯好轉(zhuǎn)。我國建筑機械行業(yè)運行的基本環(huán)境、建筑機械行業(yè)運行的基本狀況、建筑機械行業(yè)創(chuàng)新、建筑機械行業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境、國內(nèi)建筑機械公司與國外建筑機械公司的競爭力比較以及 2010 年我國建筑機械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢進行了深入透徹的分析與其3他的鋼筋切斷機、彎箍機、調(diào)直切斷機的情況類似，河南省長葛市已經(jīng)形成了該類機械的生產(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)量不能滿足郭嘉標準的要求。河南長葛本地的鋼筋彎曲機生產(chǎn)現(xiàn)狀也質(zhì)量水平反映了國產(chǎn)鋼筋彎曲機的現(xiàn)狀。1.5 本設(shè)計內(nèi)容鋼筋彎曲機是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，本設(shè)計 GW-40 型鋼筋彎曲機，增大鋼筋剛加加工范圍，提高勞動效率，減輕鋼筋加工的勞動強度，保證建筑工程的質(zhì)量及進度。同時還能準確彎曲固定角度，不像以往的鋼筋彎曲機，需要憑借經(jīng)驗判斷，使加工更精確。4第二章 鋼筋彎曲機的工作原理及工作盤的設(shè)計2.1 鋼筋彎曲機的工作原理GW-40 鋼筋彎曲機的工作機構(gòu)是一個在垂直軸上旋轉(zhuǎn)的水平工作圓盤，采用電動機經(jīng)一級三角帶傳動和三級齒輪傳動減速后，帶動工作機構(gòu)，GW-40 鋼筋彎曲機的工作機構(gòu)是一個在垂直軸上旋轉(zhuǎn)的水平工作圓盤，如圖（2.1）所示，把鋼筋置于途中虛線位置，支撐銷軸固定在機床上，中心銷軸和壓彎銷軸裝在工作圓盤上，圓盤回轉(zhuǎn)時便將鋼筋彎曲。為了彎曲各種直徑的鋼筋，在工作盤上有幾個孔，用以插壓彎銷軸，也可響應(yīng)地更換不同直徑的中心銷軸。通過改變中心銷軸的直徑來彎曲各種直徑的鋼筋。 支 撐 銷 軸 工 作 盤 鋼 筋壓 彎 銷 軸 中 心 銷 軸圖 2.1 鋼筋彎曲機工作原理2.2 鋼筋彎曲機的結(jié)構(gòu)GW-40 鋼筋彎曲機通過控制系統(tǒng)啟動電動機，經(jīng)一級三角帶傳動和三級齒輪傳動減速后，帶動工作盤。5圖 2.2 鋼筋彎曲機結(jié)構(gòu)簡圖2.3 鋼筋彎曲機工作盤的設(shè)計Mt= ?sini0LFr式中，F(xiàn) 為撥斜柱對鋼筋的作用力； Fr 為 F 的徑向分力；a 為F 與鋼筋軸線夾角。當 Mt 一定， 越大則撥斜柱及主軸徑向負荷越??； 一定，Lo 越??10=rcosL?大。因此，彎曲機的工作盤應(yīng)加大直徑，增大撥斜柱中心到主軸中心距離 Lo。GW-40 鋼筋彎曲機的工作盤設(shè)計：工作盤直徑 Ф350mm，壓彎銷軸直徑，中心銷軸直徑 ，支撐銷軸 ， ， ，工作40m?40m?40m?014=5.1?盤厚度 。=8B2.4 鋼筋彎曲所需彎矩1、鋼筋彎曲初始彎矩 SWKM?10?（N·m） .7643058.24??（3.1）式中：K1 為截面系數(shù)，對圓截面 1=1.7；W 為抗彎截面模量 330.d406s?為所彎曲鋼筋屈服強，25MnSi 的 s?=373MPa2、鋼筋變形硬化后的終彎矩鋼筋在塑性變形階段出現(xiàn)變形硬化（強化） ，產(chǎn)生變形硬化后的終彎矩： SXWRKM）（ 2/01??（3.2）式中：K0 為強化系數(shù)為相對強化系數(shù) 15/.kp0??， p=14% p?為延伸率，25MnSi 的 p?=14%， ，R 為彎心直徑， 被彎曲鋼筋的直徑 ，則得0x/d?0d0R3d?出終彎矩 M=10026.24（N·m）63、鋼筋彎曲所需彎矩 ??4.73920???KMT（N·m） （3.3）式中：彎曲時的滾動摩擦系數(shù) K=1.052.5 本章小結(jié)鋼筋彎曲機就是將電動機給出的動力，經(jīng)一級三角帶傳動和三級齒輪傳動減速，達到一定速度，傳遞給工作盤，通過壓彎銷軸，中心銷軸和支撐銷軸的配合，使鋼筋彎曲。再通過對工作盤合理的設(shè)計，可以減輕主軸的載荷。計算鋼筋彎曲所需彎矩時，還要考慮鋼筋變性后的終彎矩。7第三章 電動機選擇及傳動比的分配3.1 電動機的選擇由功率扭矩關(guān)系公式 ， 為輸出功率，n 為工作盤轉(zhuǎn)速0ATn/95.4KW?? 0A7（r /min） ，V 帶傳動效率 6.1?，齒輪傳動效率 97.2??， 滾 動 軸 承 效率9.03??，從電動機到工作機輸送帶間的總效率為：341=.8，電動機選用 Y 系列三相異步電動機 T132M-4，額定/5.4/8.KA?功率為 ，額定轉(zhuǎn)速 。=7W?n140r/min?3.2 傳動比的分配1、總傳動比為7.25?wmi2、分配傳動比為使傳動裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，現(xiàn)選 V 帶傳動比：3?帶i；則減速器的傳動比為： 6.8705帶減； 41?i； 2i；29.4683???i。3.3 各軸的轉(zhuǎn)速1 軸 min/0//rinm帶 ；2 軸 12481；3 軸i/302ri?；4 軸79.4in3?r/min3.4 各軸的輸入功率1 軸 kwP14.6.0101?????；2 軸 90.57322 ；3 軸 .9.53? ；4 軸 4.06324 ????P83.5 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電機軸 mNnPTm????4.210.6959500；1 軸 ?.8.11；2 軸 nPT????54.6920.95022；3 軸 mN?.1837.33；4 軸 7.42.590n544 ????T3.6 數(shù)據(jù)匯于表表 3.1 各軸數(shù)據(jù)整理軸名 功率 kwP/轉(zhuǎn)矩 mNT?/轉(zhuǎn)速 in)/(?r電機軸 7.5 42.44 14401 6.14 122.14 4802 5.90 469.54 1203 5.67 1804.95 304 5.44 7421.71 73.7 本章小結(jié)電動機功率在傳遞過程中，在通過齒輪嚙合和軸承時，會有損耗，因此在電動機的選擇時，要選擇功率稍微大一點的。通過對總傳動比的合理分配，使齒輪大小適中，整體結(jié)構(gòu)得到協(xié)調(diào)。9第四章 帶傳動的設(shè)計4.1 V 帶的設(shè)計計算1、計算功率 cP已知： kw4.6?； min/140rnm?；查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 8.9 得工況系數(shù)：2.AK；則： kwKAc 68.7.2??2、選取 V 帶型號根據(jù) cP、 mn查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖 8.12 選用 A 型 V 帶3、確定大、小帶輪的基準直徑 d（1）由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 8.4 選擇小帶輪的基準直徑： md901?；（2）計算大帶輪基準直徑： did 6.24.75302.12 ??????）（）（帶(4.1)取基準直徑 m65，誤差小于 5%，是允許的。4、驗算帶速 smndv /78.610649.3106?????(4.2)在 5~25m/s 的范圍，帶的速度合適。5、確定 V 帶的基準長度和傳動中心距（1）初定中心距 )(2)(7.021021 dda???(4.3)5983.9初選中心距 ma50?。 （2）基準長度：10maddaLd.12793504)926()0(4.35221210??????   ?根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 8.3 選用 mLd1?（3）實際中心距： ad 5.410279405200 ??????(4.4)6、驗算主動輪上的包角 1?ad??3.7)(812??(4.5)???? 1205..4096510??主動輪上的包角合適。7、計算 V 帶的根數(shù) z（1） LArKPzc?)(0???(4.6)min/4nm， d91?查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 8.6 得：kwP07.；（2） i/10r?， 3帶 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 8.7 得： kwP17.0??；（3）由 ?7.5?查《 機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 8.8 得，包角修正系數(shù) 95?K（4）由 mLd4，與 V 帶型號 A 型查表 8.3 得： 6.L綜上數(shù)據(jù)，得796.095)17.0.(462????z,取 Z=7<10 合適。8、計算預緊力 0F（初拉力）根據(jù)帶型 A 型查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 8-2 得： mkgq/1.NvkzvPc61.378.61095.78.501. 2???????????     ?119、計算作用在軸上的壓軸力 QFNZQ24.1869257.1sin37i0??   ??其中 1?為小帶輪的包角。10、V 帶傳動的主要參數(shù)整理并列表表 4.1 V 帶傳動主要參數(shù)帶型 帶輪基準直徑(mm) 傳動比 基準長度(mm)A901?d2653 1400中心距（mm） 根數(shù) 初拉力(N) 壓軸力(N)410.5 7 136.61 1869.244.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計1、帶輪的材料：采用鑄鐵帶輪（選用材料 45）2、帶輪的結(jié)構(gòu)形式：V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與 V 帶的基準直徑有關(guān)。小帶輪接電動機， md901?較小，所以采用實心式結(jié)構(gòu)帶輪；大帶輪采用腹板式。3、帶輪寬：根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 8.5 推出，B=2f+(Z-1)e =18+90=108mm4.3 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計帶傳動不但傳遞動力，還可以起到減速的作用，選擇合適的傳動比，能夠協(xié)調(diào)零件的尺寸，對設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)有影響。12第五章 圓柱齒輪設(shè)計5.1 第一、二齒輪設(shè)計5.1.1 齒輪類型1、查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 5.4 選用 6 級直齒，日工作 15 小時，300 天，兩班制。小齒輪為 40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度 55HRc，圖 5.28（e）接觸疲勞強度極限 MPaH20lim??，圖 5.27（d）彎曲疲勞強度極限 MPaFE720??；大齒輪選 45鋼，齒面硬度 55HRc 圖 5.28（e）接觸疲勞強度極限 H15lim，圖5.27（d）彎曲疲勞強度極限 PaFE70?；2、齒數(shù)：初選 Z1=20，大齒輪數(shù) Z 2=uZ1=4×20=803、齒面接觸疲勞強度設(shè)計3 2HEd11 )][σ(uφ2KT??（5.1）（1）根據(jù)工作條件，選取載荷系數(shù) K=1.3（2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1T2.4mN??（3）選取齒寬系數(shù) d?=1（4）標準直齒輪，Z H=2.5，查表 5-7 彈性系數(shù) Z E=189.8（鍛鋼-鍛鋼）（5）又公式（5-16）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)91N60njLh48012302.71?????（5.2）9992.73/u.73/.5?（5.3）6)由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖 5.26 查得 HN1HN2K0.0.?，7）計算接觸疲勞強度的許應(yīng)力，取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1??H?1= SHN1lim=29.?=1080MPa （5.4）13??H?2= sKHN2lim= 1509.?=1092.5MPa8)計算小齒輪分度圓直徑 d1475.2)08.9(40.1.3d31 ?????mm9）確定齒輪參數(shù)123.0475.1?z，取模數(shù) m=2.5m?d.?， ， 取 60mm21B512B~0??（ ） 1B=2.5×80=200mm5.1.2 校核齒根彎曲疲勞強度1、由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 5.6 得 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)為：FaSa1Fa2Sa2Y.8.Y1.7??， ； ，2、由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖 5.25 得彎曲疲勞壽命系數(shù)FN1FN2K0.0.9，3、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4??1F?= SFE1K= 4.7208?=452.57MPa （5.5）??2F=FE2N= .19=450.00MPa4、計算圓周力NdTt 6.48550.31???（5.6）5、計算齒輪齒根彎曲應(yīng)力MpaYmdKFSnt57.428.175.182306.4.1??????（5.7）14MpaYmdKFSnt0.459.1 7.1236.485.12???????a=)(2Z?= （20+80）=125mm （5.8）5.13 第一、二齒輪尺寸匯于表表 5.1 第一第二齒輪主要參數(shù)序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇1 端面模數(shù) tm2.5mm2 分度圓直徑 12,d50mm；200mm3 齒頂高 5.*??ha 2.5mm4 齒根高 f=（c?）m=（1+0.25）2.53.125mm5 全齒高 h5.625mm6 頂隙 c0.625mm7 齒頂圓直徑 12,ad55mm；205mm8 齒根圓直徑 f 43.75mm；193.759 中心距 1255.2 第 3、4 齒輪的設(shè)計5.2.1 齒輪的類型1 小齒輪為 40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度 55HRc，由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖 5.28（e）接觸疲勞強度極限 MPaH120lim??，圖 5.27（d）彎曲疲勞強度極限MPaFE720??；大齒輪選 45 鋼，齒面硬度 55HRc 圖 5.28（e ）接觸疲勞強度極限 H1lim，圖 5.27（d）彎曲疲勞強度極限 FE70；2、齒數(shù)：初選 Z 3=20，大齒輪齒數(shù) Z 4=uZ 3=4×20=803、齒面接觸疲勞強度設(shè)計 3 2HEd2)][σ(u1φKT??（5.9）1）根據(jù)工作條件，選取載荷系數(shù) K=1.3152）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T 3=469.54N·M3）選取齒寬系數(shù) d?=14）對于標準直齒輪，Z H=2.5，查表 5.7 彈性系數(shù) Z E=189.8（鍛鋼-鍛鋼）5）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)919992N60njLh108130.51.5/u./4.2????（5.10）6)由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖 5.26 查得 K =0.94， K =0.95HN3HN47）計算接觸疲勞強度的許應(yīng)力，取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1 ??H?3= SKHN3lim=294.0?=1128MPa （5.11） ??H?4= sHN4lim= 1509.=1092.5MPa8)計算小齒輪分度圓直徑 d1 635.4)28.9(4.61.32d33 ?????mm9）確定齒輪參數(shù)2m=231.05.43?z由表 5-1，取模數(shù) m=3.53d= 2Z=3.5×20=70mm， ，4B70???34 B5~10??（ ） 1B8m取d =3.5×80=280mm5.2.2 校核齒根彎曲疲勞強度1、由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 5.6 得 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)為：FaSa1Fa2Sa2Y.8.Y1.7??， ； ，2、由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖 5.25 得彎曲疲勞壽命系數(shù)FN1FN2K0.0.9，3、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.416??1F?= SFE1NK= 4.7208?=452.57MPa （5.12）??2F=FE2N= .19=450.00MPa4、計算圓周力NdTt 43.57054.6332???（5.13）5、計算齒輪齒根彎曲應(yīng)力。由式（5-20）得MpaYmdKFSnt57.429.8 5.1825.3041.33?? ?????（5.14）paYdFSnt0.4592.7 7.125.341.???????a=)(1Zm?=3（20+80）=175mm （5.15）5.2.3 第三、四齒輪尺寸匯于表表 5.2 第三、四齒輪主要參數(shù)序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇1 端面模數(shù) tm3.5mm2 分度圓直徑 34d； 70mm；280mm3 齒頂高 ?ha*1×3.5 3.5mm4 齒根高 f=（c?）m=（1+0.25）3.54.375mm5 全齒高 h7.875mm6 頂隙 c0.875mm7 齒頂圓直徑 a34d； 77mm；287mm178 齒根圓直徑 f3f4d； 61.25mm；271.259 中心距 a1755.3 第五、六齒輪設(shè)計5.3.1 齒輪類型1、查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 5.4 選用 6 級直齒，日工作 15 小時，300 天，兩班制。小齒輪為 40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度 55HRc 圖 5.28（e）接觸疲勞強度極限 MPaH20lim??，圖 5.27（d）彎曲疲勞強度極限 MPaFE720??；大齒輪選 45鋼，齒面硬度 55HRc 圖 5.28（e）接觸疲勞強度極限 H1lim，圖 5-27（d）彎曲疲勞強度極限 PaFE70?；2、齒數(shù)：初選 Z 5=20，大齒輪數(shù) Z 2=uZ1=4.29×20=85.8 取 863、齒面接觸疲勞強度設(shè)計 3 2HEd35 )][σ(uφKT??（5.16）1）根據(jù)工作條件，選取載荷系數(shù) K=1.32）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T3=1804.95N·M3）選取齒寬系數(shù) d?=14）標準直齒輪，Z H=2.5，查表 5-7 彈性系數(shù) Z E=189.8（鍛鋼-鍛鋼）5）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（5.17）91992N60njLh301830.125./u./4.?????6)由圖 5-26 查得 KHN1=0.95 KHN2=0.957）計算接觸疲勞強度的許應(yīng)力，取失效率為 1%，安全系數(shù) S=1 ??H?= SKHN1lim=295.?=1040MPa （5.18）1= s2li=0.=1092.5MPa28)計算小齒輪分度圓直徑 d1 85.106)42.189(1095.84.3d35 ??????mm9）確定齒輪參數(shù)1834.5208.1653??zdm（5.19）由表 5-1，取模數(shù) m=5.5Zd?=5.5×20=110mm； ； 取 120mm61B0??56B~10??（ ） 6B=5.5×86=473mm5.3.2 校核齒根彎曲疲勞強度1、由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 5.6 得 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)為：FaSa1Fa2Sa2Y.8.Y1.7??， ； ，2、由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖 5.25 得彎曲疲勞壽命系數(shù)FN1FN2K0.0.9，3、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 ? MPaFEF 57.2.08K]5N5 ????（5.20）SFEF 0.4.170]6N6?4、計算圓周力 NdTt 27.381095.84253 ???5、計算齒輪齒根彎曲應(yīng)力。由式（5-20）得 MpaYmKFSnt57.420.36 5..51.5?????dSFntF.. 7.12.4387.66???)820(5)(265???Zma=291.5mm5.3.3 第五、六齒輪的尺寸匯于表表 5.3 第五、六齒輪主要參數(shù)表序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇191 端面模數(shù) tm5.5mm2 分度圓直徑 56d； 110mm；473mm3 齒頂高 .1*??ha5.5mm4 齒根高 f=（c?）m=（1+0.25）5.56.875mm5 全齒高 h12.375mm6 頂隙 c1.375mm7 齒頂圓直徑 56da； 121mm；484mm8 齒根圓直徑 f56； 96.25mm；459.25mm9 中心距 a291.55.4 本章小結(jié)在分配了傳動比后，對所有齒輪進行設(shè)計計算與校核，在選擇材料上，為了提高扛膠合能力，每嚙合的兩個齒輪的材料不相同，小齒輪吃面硬度略大宇大齒輪，齒輪都為圓柱直齒，大齒輪采用腹板式齒輪。20第六章 軸的設(shè)計6.1 軸Ⅰ的設(shè)計6.1.1 估算軸的基本直徑此軸為齒輪軸，所以與齒輪材料相同，40Cr 調(diào)質(zhì)，估計直徑 ，由《機md10?械設(shè)計基礎(chǔ)》表 11.1 查得 ，查表 11.3，C 在 97~112， ，取 C=110，由MPab735??式（6.1）得：mnCd7.254801.633???（6.1）d 為最小直徑，應(yīng)為裝鏈輪處的受扭轉(zhuǎn)的軸段的直徑。因該處有一鍵槽，應(yīng)將直徑增大 3%， 取標準直徑 d=30mmm50.263.1725??6.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、初定各軸段直徑和長度表 6.1 軸Ⅰ結(jié)構(gòu)尺寸表位置 軸直徑 軸段長度鏈輪處 30 105油封處 35 45軸承處 40 35齒輪處 50 60過渡處 45 90軸承處 40 302、軸承的選擇由于軸向力很小，選用深溝球軸承 6208；減速箱寬 165mm。3、鍵的選擇鏈輪處：選用 A 型鍵， =1089BHL??6.1.3 軸的受力分析1、軸上的作用力齒輪切向力： 31t2.610==48.d5TFN21（6.2）齒輪徑向力： rt=an178.5FN?（6.3）2、計算軸的跨距圖 6.1 軸Ⅰ結(jié)構(gòu)簡圖軸承 6208， =18mB123+90465ll?3、校核強度(1)水平面計算： r1208-F56=9.QAHNl???12(4)416.9rBl?359.7.0CHLAMFNm????246=1RBl3301.Q?(2)垂直面計算： 2t15648.1897AVlFN?????t=39.BAV?315.0CVLMl m?247.618RBF???22（3）合成彎矩23=+09.1CLHLCVMNm??（6.4） 234.6CVCR ?（4）截面 C 的校核223ce()1.0RTNm??????（6.5）由表 11-4 得，40Cr 材料的 ，b=8?時 ??-=75aMPcece3=25.06Pa.1M???（6.6）截面 B 經(jīng)計算 Be.7所以軸Ⅰ強度足夠。4、軸Ⅰ受力分析圖23r1tt1r1圖 6.2 軸Ⅰ的受力分析圖6.2 軸Ⅱ的設(shè)計6.2.1 估算軸的基本直徑此軸為齒輪軸，所以與齒輪材料相同，40Cr 調(diào)質(zhì)，估計直徑 ，由《機md10?械設(shè)計基礎(chǔ)》表 11.1 查得 ，查表 11.3，C 在 97 112，取 C=110，由MPab735??:式（6.7）得：，取 45mm mnCd0.4129.033??（6.7）246.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、初定各軸段直徑和長度表 6.2 軸Ⅱ結(jié)構(gòu)尺寸表位置 軸直徑 軸段長度軸承處 45 42齒輪處 50 48過渡處 60 10齒輪處 70 80軸承處 45 352、軸承的選擇由于軸向力很小，選用深溝球軸承 6209；3、鍵的選擇齒輪處：選用 A 型鍵， =1604BHL??6.2.3 軸的受力分析1、軸上的作用力大齒輪切向力： 32t469.510==469.dTFN（6.8）徑向力： r2tan7.?（6.9）小齒輪切向力： 32t3469.510==45.d7TFN?徑向力： rtan8.?2、計算軸的跨距圖 6.3 軸Ⅱ結(jié)構(gòu)簡圖25軸承 6209， =19mB1235-/+406.578/2.ll??3、校核強度(1)水平面計算： ??r3123=276.1rAHFllN????r312123()40.rBHll?18.CAMFlNm???336DHB(2)垂直面計算： t323t231()10.5AVll???t3t21213=769.BFllN?6.0CVAMlm??33=4DB?（3）合成彎矩23+8.610CHCVN??（6.10） 23=4.9DDVMm?（4）截面 C 的校核223ce()560.1CTN??????（6.11）查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 11.4 得，40Cr 材料的 ，b=80?時 ??-1=75aMPcece3=16MPa750.7???（6.12）26截面 D 經(jīng)計算 Dec??所以軸Ⅱ強度足夠。4、軸Ⅱ受力分析圖 r3tt3r2tr3圖 6.4 軸Ⅱ的受力分析圖6.3 軸Ⅲ的設(shè)計6.3.1 估算軸的基本直徑此軸選用 40Cr，正火處理，估計直徑 ，由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 11.1md10?查得 ，查表 11.3，C 在 97 112，取 C=110，由式（6.13）得：75bMPa??:27335.6710.1PdCmn???（6.13）d 為最小直徑，應(yīng)為裝齒輪處的受扭轉(zhuǎn)的軸段的直徑。因該處有一鍵槽，應(yīng)將直徑增大 3%， ，取標準直徑 d=70mm6.0135.m??6.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、初定各軸段直徑和長度表 6.3 軸Ⅲ結(jié)構(gòu)尺寸表位置 軸直徑 軸段長度軸承處 70 37齒輪處 75 118軸肩處 80 137齒輪處 85 68軸環(huán)處 95 15軸肩處 80 72軸承處 70 242、軸承的選擇由于主要承受徑向力，軸向力很小，選擇深溝球軸承 6214；3、鍵的選擇大齒輪處：A 型鍵 25146?小齒輪處：A 型鍵 06.3.3 軸的受力分析1、軸上的作用力大齒輪切向力： 33t4269.5410==289.5dTFN?（6.14）徑向力： r4tan.?（6.15）小齒輪切向力： 3t52=817.dTFN徑向力： rtan94.5?2、計算軸的跨距28圖 6.5 軸Ⅲ的結(jié)構(gòu)簡圖軸承 6214， =24mB1237-+8603515ll??3、校核強度(1)水平面計算： ??r523431=1095.rAHFllN???r5412123().7rBll90.CHAMFlm???3376DBN(2)垂直面計算： t523t431()29.4AVll????t42t5113=67.BFllN?8.0CVAMlm??33=DB（3）合成彎矩23+074.21CHCVN??（6.17） 23=8.9DDVMm?（4）截面 C 的校核29223ce()078.1CMTNm??????（6.18）由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 11.4 得，40Cr 材料的 ，b=80?時 ??-1=75aMPcece3=9Pa750.17M???（6.19）所以軸Ⅲ強度足夠。4、軸Ⅲ受力分析圖30r5tt5r4t圖 6.6 軸Ⅲ的受力分析圖6.4 軸Ⅳ的設(shè)計6.4.1 估算軸的基本直徑此軸選用 40Cr 調(diào)質(zhì)，估計直徑 ，由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10m30d?11.1 查得 ，查表 11.3，C 在 99 112， ，取 C=105，由式（6.20）得MPab60??:5.496.7dn???31（6.20）d 為最小直徑，應(yīng)為裝齒輪處的受扭轉(zhuǎn)的軸段的直徑。因該處有一鍵槽，應(yīng)將直徑增大 3%， ，取標準直徑 d=100mm。96.541039.m??6.4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、初定各軸段直徑和長度表 6.4 軸Ⅳ的結(jié)構(gòu)尺寸表位置 軸直徑 軸段長度軸承工作盤 100 132齒輪處 110 105軸環(huán)處 120 10過渡處 110 5軸承處 100 242、軸承的選擇由于主要承受徑向力，軸向力很小，選擇深溝球軸承 6020；3、鍵的選擇齒輪處：A 型鍵 281690?工作臺：A 型鍵 46.4.3 軸的受力分析1、軸上的作用力齒輪切向力： 34t6271.0==81.4dTFN?（6.21）徑向力： r6tan2.9?（6.22）鋼筋對軸的反作用力： 4t0=531.TFNl2、計算軸的跨距32圖 6.7 軸Ⅳ結(jié)構(gòu)簡圖軸承 6020， =24mB123687ll3、校核強度(1)水平面計算： 632=51.4rAHFlN???623890.rBl314.CHAMFlm???256DLN33.0RBl?(2)垂直面計算： 123t63t()584.AVFllFl??????盤 1t62t23=7.BllN盤 3185.0CVAMFlm???3=DB（3）合成彎矩23+1890.CHCVN??33（6.23） 23=+561.0DHDVMNm??（4）截面 C 的校核223ce()487.CT?????（6.24）由《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表 11.4 得，40Cr 材料的 ，b=80?時 ??-1=75aMPcece3=8MPa750.17???（6.25）所以軸Ⅳ強度足夠。4、軸Ⅳ受力分析圖34r6t盤 t6r6盤圖 6.8 軸Ⅳ的受力分析圖6.5 本章小結(jié)軸是組成機器的重要零件之一。軸的主要功用是支撐機器中的旋轉(zhuǎn)零件，保證旋轉(zhuǎn)零件有確定的工作位置，并傳遞運動和動力，本章通過對軸的設(shè)計和校核，保證軸在運轉(zhuǎn)過程中平穩(wěn)，強度足夠。35結(jié) 論近三個月的畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，通過這段日子的設(shè)計學習，自己的專業(yè)知識和獨立思考問題的能力有了很大的提高，對我走向社會從事本專業(yè)工作有著深遠的影響。現(xiàn)在就此談?wù)剬Ρ敬萎厴I(yè)設(shè)計過程中的認識和體會。首先，我學會了查閱資料和獨立思考。我的課題是鋼筋彎曲機的設(shè)計。在設(shè)計過程中，真正體會到了實踐的重要性。我曾到建筑工地去參觀學習，了解現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備，真正從實際出發(fā)來考慮自己的設(shè)計。同時，廣泛深入圖書館，實事求是，認真查閱有關(guān)書籍資料，鍛煉了自己的分析問題、解決問題的能力。不可否認，在這個過程中，也遇到不少困難，所幸的是得到了王老師的悉心指導，起到了點石成金的作用，大大啟發(fā)了我，使我能不斷前進。其次，認識到實踐的重要性。這次設(shè)計我做了很多重復工作、無用功，但是這些重復工作和無用功積累了設(shè)計經(jīng)驗。同時也認識到設(shè)計不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、原理，必須進行實際操作。另外，也應(yīng)從多個角度來思考問題的所在，嘗試其它的方法，以求找到最佳方法，因為即使想的很完美，但到實際的設(shè)計時會遇到很多想不到的實際問題。在設(shè)計的過程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，就是支架，減速器的箱蓋只能靠想象，不能根據(jù)實際的情況來作合適、客觀地修改，難免有些缺點和不足，由于諸多原因，本次設(shè)計存在一些不足和有待改善的地方，希望老師能夠給予指導。36參考文獻[1] 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].建筑機械技術(shù)與管理，2009(3)：83.[2] 王良文，王新杰，李榮華.鋼筋彎曲機傳動方案的比較與選擇[J].鄭州輕工業(yè)學院學報：自然科學版，2003，18(4)：45.[3] 王良文，尚欣，黃書明.基于 ANSYS 的鋼筋切斷機集體的有限元分析[J ].建筑機械化，2006(7)：24[4]王良文，郭志強，王俊濤，等.基于 Matlab 的鋼筋彎曲機齒輪傳動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[J].建筑機械，2008(4)：83.[5] 王良文，陳學文，李安生.基于 Matlab 的鋼筋彎曲機蝸輪傳動系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計[J].建筑機械化，2009(3)：40.[6] 趙金喜，楊麗江，謝之.鋼筋彎曲機的改造[J].建筑工人，2004(4)：32.[7] 王艷敏.鋼筋彎曲機的改造及應(yīng)用[J].河北煤炭， 2004(4)：54[8] 張海南，王金生，徐和生.新型半自動液壓鋼筋彎曲機設(shè)計[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化，2007，24(2)：62[9] 徐靈根，張美娟，申來明.新型刻度盤式自動歸位鋼筋彎曲機[J].浙江水利水電專科學校學報，200618(2)：36[10] 王良文，武燕，馬俊濤，等.GWG20 型子棟角度鋼筋彎箍機 [J].建筑機械，2006(8)：96[11] 樊小彬，馮清秀，湯漾平，等.一種加工鋼筋棒料的新型數(shù)控彎曲機[J].鍛壓裝備與工業(yè)爐，2003(1).35[12] 王良文，李菊麗，高春成，鄭越久.基于 VB 的鋼筋彎曲機的通用動力學計算模型[J].建筑機械，1992，(3).[13] 王良文，王新杰，李榮華，鋼筋彎曲機傳動方案的比較與選擇[J].鄭州輕工業(yè)學院學報：自然科學版，Vol.18No.4[14] 郭仁生，蘇君，盧洪勝.優(yōu)化設(shè)計應(yīng)用[J].建筑機械， 1999[15] 吳學松.鋼筋彎曲機彎曲鋼筋扭矩計算公式探討[J].建筑機械化，1992， （5）[16] 李仁煒，陸念力，王樹春.一種新型鋼筋切斷機的設(shè)計研究[J].機械傳動，2004年第2期48-49頁[17] Byton B，Clow.Magnesium Industry Overview.Journal of Advanced 37Materials&Processes，1996，33(4)：9-10[18] Fachgemeinschaft Gusseisene Rohre.Handbuch Gussrohr Technik.Koeln，2001[19] Mechnical Design And Systems.Handbook H.A.Robthart，2003[20] Orlovp.Fundamentals of Macheine Design Moscow.Mir Pub，200338致 謝首先，感謝母校黑龍江工程學院四年來對我的教導。在大學期間，通過老師們的諄諄教導，我已具備了一名本科學生應(yīng)具有的基本素質(zhì)。特別是創(chuàng)新和實踐能力。我會把黑龍江工程學院的精神帶到我工作的地方。讓人們了解我院的優(yōu)良品德。其次，在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我要感謝我的指導教師副教授。本次畢業(yè)設(shè)計是在王老師的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，王老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。在他的教導下我，我把四年的專業(yè)知識與生產(chǎn)實際聯(lián)系在了一起。用在了GW-40 鋼筋彎曲機的設(shè)計上。并且，在本次畢業(yè)設(shè)計中，我知道了自己的不足在哪里，了解到理論與實際的差異。在以后工作中要逐步完善知識，將理論與實際有機的結(jié)合在一起。此外，我還要感謝我身邊的同學，是在設(shè)計中我們一起探討，遇到困難時，給予我?guī)椭?，我才能在?guī)定時間內(nèi)完成設(shè)計，謝謝同學們。