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分類號 編號
煙臺大學文經(jīng)學院
畢 業(yè) 設(shè) 計
臥式鋼筋切斷機設(shè)計
Design of Horizontal Steel Cutting Machine
申請學位:
系 別: 機電工程系
專 業(yè): 機電一體化技術(shù)
班 級: 機1711-1班
姓 名: 侯宇鋒
學 號: 201704611139
指導老師: 呂小勇(副教授)
2020年5月30日
煙臺大學文經(jīng)學院
臥式鋼筋切斷機設(shè)計
姓 名:侯宇鋒
導 師:呂小勇
2020年5月30日
煙臺大學文經(jīng)學院
煙臺大學文經(jīng)學院畢業(yè)論文任務(wù)書
系(部):機電工程系
姓名
侯宇鋒
學號
201704611139
畢業(yè)
屆別
2020屆
專業(yè)
機電一體化技術(shù)
畢業(yè)論文(設(shè)計)題目
臥式鋼筋切斷機設(shè)計
指導教師
呂小勇
學歷
研究生
職稱
副教授
所學專業(yè)
流體傳動及控制
1、 具體要求(主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等):
主要內(nèi)容:
設(shè)計臥式鋼筋切斷機,用于對鋼筋的定長切斷。最大切斷鋼筋直徑14mm,切斷次數(shù)15次/分;具備尺寸小、重量輕、操作方便、工作可靠等特點;
基本要求:1.設(shè)計確定總體工作原理,給出原理圖;2.完成詳細設(shè)計,給出設(shè)備整體、專用機構(gòu)、非標零件等的必要的原理圖,裝配圖,零件圖等;3.按要求提交開題報告、論文等文檔。
主要參考資料:
1.理論力學、材料力學、機械原理、機械設(shè)計基礎(chǔ)等的教科書。2. 《機械設(shè)計手冊》,版本較新即可。3.自行搜集的鋼筋切斷機的其他相關(guān)資料、論文等。
2、進度安排:
2月25日-3月15日:搜集、整理、熟悉分析相關(guān)資料,寫出開題報告;
3月15日-3月31日:確定總體方案,給出原理圖;
4月1日-4月30日:完成詳細設(shè)計,繪制必要的圖紙;
5月1日-5月30日:修改完善設(shè)計,撰寫論文;
指導教師(簽字):
年 月 日
系(部)意見:
系主任(簽字):
年 月 日
備注:
[摘 要] 本課題設(shè)計建筑上的臥式鋼筋切斷機根據(jù)電機的工作環(huán)境選擇電動機類型,采用臥式安裝,防護式電機,鼠籠式三相異步電動機。選擇三級減速,先是一級帶減速,再兩級齒輪減速。一級帶傳動,它具有緩沖、吸振、運行平穩(wěn)、噪聲小、合過載保護等優(yōu)點,并安裝張緊輪。兩級齒輪減速,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)做的是回轉(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)。本課題采用曲柄滑塊機構(gòu)作為本機械的執(zhí)行機構(gòu)?。
[關(guān)鍵詞] 切斷;鋼筋;齒輪;曲柄滑塊
目 錄
第一章 緒論……………………………….….......……………………......…..……….….1
1.1概述…………………………………...……..……………........……………………1
1.2題目的選取……………………………….…..……………...…………..………….2
第二章 總體設(shè)計方案………………………………………………..…………………2
2.1設(shè)計原理…………………………………………….……………………………2
2.2總體方案確定………………………………...…...…………………………..……2
第三章 鋼筋切斷機的力及功率………………………………………..…………………3
3.1 鋼筋切斷機的工作原理…………………………….……………………………3
3.2 鋼筋切斷機需用力計算……………………...…...…………………………..……3
3.3 功率計算……………....……………………………………..………………….….3
第四章 傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計………………………………....…………………..………………4
4.1基本傳動設(shè)計計算……………………….…......………………………..…………4
4.1.1分配傳動比.......................................................................................................4
4.1.2計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)...................................................................5
4.2帶傳動設(shè)計…………………………………...……………….....………………….5
4.2.2帶輪基準.…………………...………………......................………………….5
4.2.3帶速的確定………………...………………..….....................……………….6
4.2.4中心矩、帶長及包角的確…...…….……..……..........................…………….6
4.2.5確定帶的根數(shù)……………………………..………........................………….6
4.2.6張緊力……........………………………..…………............................……….6
4.2.7作用在軸上的載荷………………………..……………........................…….6
4.2.8帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖………….…..………………...........................….6
4.3齒輪傳動設(shè)計………………………...............…….…………………………....….7
4.3.1第一級齒輪傳動設(shè)計……......………………………...............................….7
4.3.2第二級齒輪傳動設(shè)計…….......………………………..........................….11
第五章 軸、鍵、軸承的校核………………………..…………….………...……………14
5.1軸的校核……………………………….…..................……………………..….14
5.1.1一軸的校核.............…….…………................................………………..….14
5.1.2三軸的校核.............…….…………................................………………..….18
5.2 鍵的校核……………………………….…………………….....…………………22
5.2.1平鍵的強度校核………….....…….……………................……………..….22
5.3軸承的校核……………………………………………………..………………….23
5.3.1初選軸承型號………………...........…….………………......…………..….23
5.3.2壽命計算…………...............…….…………………..................………..….23
第六章 模型的建立………………………....……………………..………………….….25
6.1基本結(jié)構(gòu)……………………………….…..................……………………..….25
6.2鋼筋切斷機模型的建立………………….…..................……………………..….25
6.2.1箱體模型.............……….…………................................………………..….25
6.2.2齒輪及齒輪軸模型的建立..………................................………………..….25
6.2.3其他零部件模型的建立..………..................................………………..….27
6.3虛擬裝配……………………………….…..................……………………..….30
第七章 總結(jié)………………………………....……………………..………………….….31
參考文獻…………………………..........…………………………..………………….….32
致謝……........………………………….….........…………………..………………….….33
煙臺大學文經(jīng)學院畢業(yè)設(shè)計
第一章 緒論
1.1 概述
鋼筋切斷機是鋼筋加工必不可少的設(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。鋼筋切斷機與其他切斷設(shè)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(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。
國內(nèi)外切斷機的對比:由于切斷機技術(shù)含量低、易仿造、利潤不高等原因,所以廠家?guī)资陙砘揪S持現(xiàn)狀,發(fā)展不快,與國外同行相比具體有以下幾方面差距。
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.看似省料、齒輪結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換角度。
2)國外切斷機的機架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu),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(shè)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(jié)構(gòu),齒輪、軸承用油脂潤滑,曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體處用手工加稀油潤滑.國內(nèi)機型結(jié)構(gòu)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(zhì)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(shù)設(shè)備上舍得投入,自動化生產(chǎn)水平較高,形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。尤其對外觀質(zhì)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(shè)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(zhì)量粗糙、觀感較差。
全球經(jīng)濟建設(shè)的快速發(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(shù)、新產(chǎn)品的研究開發(fā),提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品售后服務(wù)水平,積極、主動走向市場,使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足用戶的需求,盡快縮短與國外先進企業(yè)的差距,無疑是我國鋼筋切斷機生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。
1.2 題目的選取
本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是臥式鋼筋切斷機的設(shè)計。要求切斷鋼筋的最大直徑14mm,切斷速度為15次/分。
在設(shè)計中通過計算和考慮實際情況選則合適的結(jié)構(gòu)及參數(shù),從而達到設(shè)計要求,同時盡可能的降低成本,這也是一個綜合運用所學專業(yè)知識的過程。。畢業(yè)設(shè)計是對三年大學所學知識的一個總結(jié),也是走上工作崗位前的一次模擬訓練。
第二章 總體設(shè)計方案
2.1 設(shè)計思路
本設(shè)計中的臥式鋼筋切斷機,由電動機經(jīng)一級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后,帶動曲軸旋轉(zhuǎn)",曲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。如圖2-1:
圖2-1 整體方案示意圖
2.2 總體方案確定
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、合過載保護等優(yōu)點。并安裝張緊輪。然后采用兩級齒輪減速,因為它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間。
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)。????????
曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄的主要結(jié)構(gòu)型式又分為四種:圓盤式,偏心輪式,偏心軸式,曲軸式。通過考慮實際情況,我決定選擇曲軸式。同時,在曲軸處安裝一飛輪,用于儲存慣性能,使切斷過程順利進行。儲存慣性能,使切斷過程順利進行。????????
外殼的選擇,我采用全開式,原因有兩個方面。一有利于散熱,同時方便在關(guān)鍵部位放潤滑油。二價格便宜,制造簡單。?????????
從整體上來說,臥式鋼筋切斷機占地面積較大,但相對的高度較小。從結(jié)構(gòu)上說,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(zhuǎn),曲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,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。
第三章 鋼筋切斷機的力及功率
3.1 鋼筋切斷機的工作原理
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(zhuǎn),曲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。
3.2 切斷鋼筋需用力計算
為了保證鋼筋的剪斷,剪應(yīng)力應(yīng)超過材料的許應(yīng)剪應(yīng)力。即切斷鋼筋的條件為:
查資料可知鋼筋的許用剪應(yīng)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。
則本機器的最小切斷力為:
取切斷機的Q=22000N。
3.3 功率計算
由圖可知,刀的速度小于曲軸處的線速度。則切斷處的功率P:W
查表可知在傳動過程中,帶傳動的效率為η= 0.94~0.97; 二級齒輪減速器的效率為η= 0.96~0.99; 滾動軸承的傳動效率為η= 0.94~0.98; 連桿傳動的效率為η= 0.81~0.88;滑動軸承的效率為
由以上可知總的傳動效率為:
η= 0.94×0.96×0.98×0.81=0.72
由此可知所選電機功率最小應(yīng)為 kw
第四章 傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖4-1 傳動結(jié)構(gòu)三維效果圖
4.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算
4.1.1 分配傳動比
電動機型號為Y,滿載轉(zhuǎn)速為960 r/min。
a) 總傳動比
b) 分配傳動裝置的傳動比
上式中i0、i1分別為帶傳動與減速器(兩級齒輪減速)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)。初步取i0 =2,則減速器的傳動比為
c) 分配減速器的各級傳動比
按展開式布置,查閱有關(guān)標準,取 i11=6.4,則i22=5。(注以下有i1代替i11,i2代替i22)
4.1.2 計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)
a) 各軸的轉(zhuǎn)速ⅠⅡⅢ
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
b) 各軸的輸入功率
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
c) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電動機輸出轉(zhuǎn)矩
Ⅰ 軸
Ⅱ 軸
Ⅲ 軸
4.2 帶傳動設(shè)計
4.2.1 選取A型V帶
由設(shè)計可知:V帶傳動的功率為2.2kw,小帶輪的轉(zhuǎn)速為960r/min,大帶輪的轉(zhuǎn)速為480r/min。
查表可知 工況系數(shù)取 KA=1.5 ,Pc=1.5×2.2=3.3kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉(zhuǎn)速查相應(yīng)得圖表選取A型V帶。
4.2.2 帶輪基準直徑
查閱相關(guān)手冊選取小帶輪基準直徑為d1=100mm,則大帶輪基準直徑為d2=2×100=200mm
4.2.3 帶速的確定
4.2.4 中心矩、帶長及包角的確定
由式0.7(d1+d2)
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