1969_液壓式組合建筑機(jī)械機(jī)械部分設(shè)計(jì),液壓式,組合,建筑機(jī)械,機(jī)械,部分,部份,設(shè)計(jì) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 1 頁(yè)11 鋼筋切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.1 切斷力的計(jì)算根 據(jù) 《 鋼 筋 及 預(yù) 應(yīng) 力 機(jī) 械 應(yīng) 用 技 術(shù) 》 P52 中 提 供 的 計(jì) 算 公 式 ，鋼 筋 切 斷 力(N) （ 1.1.1）24Qd???式 中 d----鋼 筋 直 徑 mm----材 料 抗 剪 切 極 限 強(qiáng) 度 N/ ? 2在 《 建 筑 施 工 技 術(shù) 》 一 書(shū) 中 可 查 ： 鋼 筋 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 中 所 用 的 鋼 筋 按 其軋 制 外 形 分 光 面 和 螺 紋 鋼 筋 ， 按 生 產(chǎn) 工 藝 分 熱 軋 ， 冷 拔 ， 冷 拉 ， 熱 處 理 ，碳 素 鋼 絲 ， 刻 紋 鋼 絲 和 鋼 絞 線(xiàn) 等 ， 按 強(qiáng) 度 分 五 個(gè) 等 級(jí) ， I—IV 為 熱 軋 鋼 筋 ，V 級(jí) 111111111 為 熱 處 理 鋼 筋 ， 按 直 徑 分 ： 直 徑 3—5 稱(chēng) 鋼 絲 ， 6—12 稱(chēng)細(xì) 鋼 筋 ， 大 于 12mm 稱(chēng) 粗 鋼 筋 。在 建 筑 中 混 凝 土 用 鋼 筋 查 《 最 新 實(shí) 用 金 屬 材 料 手 冊(cè) 》 可 知 其 光 面 鋼 筋 ：用 作 銷(xiāo) 釘 ， 圈 簧 ， 構(gòu) 件 接 頭 和 支 撐 桿 ， 其 材 料 為 ASTM A615， 螺 紋 鋼 筋與 混 凝 土 共 用 提 供 抗 拉 強(qiáng) 度 或 抗 壓 強(qiáng) 度 ， ASTM A706。 鋼 筋 混 凝 土 用 熱軋 帶 肋 鋼 筋 （ 螺 紋 鋼 筋 ） 的 直 徑 ， 截 面 積 ， 公 稱(chēng) 重 量 如 表 1-1。表 1-1 熱 軋 帶 肋 鋼 筋 的 尺 寸 及 公 稱(chēng) 重 量 ： （ GB1499—91）鋼 筋 公 稱(chēng) 直 徑（ mm）橫 截 面 面 積 （）2公 稱(chēng) 重 量 kg/m8 50． 27 0． 39510 78． 54 0． 61712 113． 1 0． 88814 153． 9 1． 2116 201． 1 1． 5818 254． 5 2． 0020 314． 2 2． 4722 380． 1 2． 98 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 2 頁(yè)225 490． 9 3． 8528 615． 8 4． 8330 706.5 5.5532 804． 2 6． 3136 1018 7． 9940 1257 9． 8750 1964 15． 42工 程 上 最 常 用 的 光 圓 鋼 筋 為 HPB235 級(jí) 鋼 筋 ， 最 常 用 的 帶 肋 鋼 筋 為HRB500 牌 號(hào) 的 鋼 筋 III 級(jí) 鋼 筋 。 查 資 料 知 鋼 筋 的 力 學(xué) 性 能 如 下 表 ：表 1-2 熱 軋 鋼 筋 的 機(jī) 械 性 能 （ GB1499—84） ：鋼 號(hào)級(jí) 別外 形 牌 號(hào)直 徑 屈 服 點(diǎn) S?抗 拉 強(qiáng) 度b伸 長(zhǎng) 率?A3 8~25I 光 圓 鋼筋 AY3 28~50235 370 2520MnLi 8~25 335 510 16II20MnNb 28~50 315 490 16III 25MnSi 8~40 375 570 1440Si2MnVi10~25 540 835 10IV變 形 鋼筋40Si2MnVi28~32表 1-3 熱 軋 帶 肋 力 學(xué) 性 能 ：牌 號(hào) S?b??HRB335 335 490 16HRB400 400 570 14HRB500 500 630 12HPB235（ 光 圓 ） 235 370 25試 驗(yàn) 表 明 ， 一 般 情 況 下 材 料 的 許 用 切 應(yīng) 力 與 許 用 拉 應(yīng) 力 之 間 關(guān) 系 為 剪切應(yīng)力塑性材料 =（0. 6~0.8）???[]?脆性材料 =（0. 8~1.0）為鋼材拉應(yīng)力 ???對(duì) 于 鋼 材 銷(xiāo) 釘 許 用 承 壓 應(yīng) 力 =（ 1.7~2）??S????查 金 屬 材 料 的 力 學(xué) 性 能 ， 本 設(shè) 計(jì) 中 采 用 建 筑 中 鋼 筋 材 料 為 HRB500 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 3 頁(yè)3的 鋼 筋 ， 直 徑 為 30mm， 它 的 不小于 630Mpa，暫取為 630Mpa，其 未 退???火 狀 態(tài) 下 抗 剪 強(qiáng) 度 為 310~380Mpa， 本 次 設(shè) 計(jì) 取 =0.6*630=378 ??? ???Mpa， 根 據(jù) 鋼 筋 公 稱(chēng) 尺 碼 ， 參 照 本 設(shè) 計(jì) 的 要 求 知 鋼 筋 切 斷 機(jī) 選 取 切 斷 鋼 筋 最大 直 徑 為 30mm， 有 以 上 表 可 得 其 公 稱(chēng) 面 積 為 706.5mm2。鋼 筋 切 斷 力 Q 為Q=A =706.5×0.6×630=267.057KN?1.2 刀具的設(shè)計(jì)在 施 工 工 地 常 用 的 鋼 筋 切 斷 方 法 是 ： 先 用 鋼 筋 切 斷 機(jī) 按 要 求 長(zhǎng) 度 （ 放 出二 次 加 工 量 ） 將 鋼 筋 切 斷 ， 然 后 在 砂 輪 上 進(jìn) 行 二 次 加 工 。 這 種 鋼 筋 切 斷 方法 作 為 滾 壓 直 螺 紋 的 前 一 道 工 序 有 以 下 不 足 ：（ 1） 二 次 加 工 延 長(zhǎng) 了 施 工 時(shí) 間 ；（ 2） 多 了 一 道 工 序 ， 浪 費(fèi) 了 鋼 筋 材 料 ；（ 3） 砂 輪 高 速 旋 轉(zhuǎn) 磨 削 產(chǎn) 生 熱 量 ， 使 鋼 筋 斷 面 因 淬 火 而 變 硬 ；（ 4） 砂 輪 鋸 的 噪 音 構(gòu) 成 環(huán) 境 污 染 ， 不 符 合 環(huán) 保 要 求 。在 鋼 筋 切 斷 機(jī) 上 使 用 常 規(guī) 切 斷 刀 片 所 切 的 鋼 筋 截 面 是 首 先 經(jīng) 過(guò) 塑 性 變 形后 撕 裂 的 ， 其 刀 片 形 狀 和 鋼 筋 端 面 形 狀 如 圖 示 ：刀 片 形 狀 圖 切 斷 鋼 筋 的 截 面 形 狀由 上 圖 可 知 ， 刀 片 切 削 部 分 形 狀 與 剪 扳 機(jī) 所 用 的 刀 片 切 削 部 分 形 狀 相同 ， 而 剪 板 機(jī) 上 所 剪 鋼 板 的 斷 面 與 鋼 板 平 面 是 不 垂 直 的 ， 鋼 筋 也 是 如 此 。鋼 筋 剪 斷 后 的 形 狀 線(xiàn) 段 1~2 為 鋼 筋 塑 性 變 形 區(qū) ， 線(xiàn) 段 2~3 為 鋼 筋 斷 裂 區(qū) 。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 4 頁(yè)4直 線(xiàn) 形 的 刀 片 刃 口 ， 不 能 限 制 鋼 筋 在 周 向 和 軸 向 的 塑 性 變 形 ， 鋼 筋 斷 面 不能 與 鋼 筋 的 軸 線(xiàn) 垂 直 。 因 此 ， 使 用 傳 統(tǒng) 刀 片 所 切 斷 的 鋼 筋 ， 在 滾 壓 直 螺 紋前 需 要 經(jīng) 過(guò) 二 次 加 工 。 由 于 以 上 原 因 ， 在 刀 片 刃 口 上 開(kāi) 一 個(gè) 與 鋼 筋 外 徑 的相 似 和 所 切 斷 的 鋼 筋 斷 面 形 狀 如 圖 ：由 上 圖 可 以 看 在 使 用 了 帶 有 園 弧 的 刀 片 剪 切 鋼 筋 時(shí) ， 其 斷 面 沒(méi) 有 發(fā) 生 塑性 變 形 ， 斷 面 近 似 垂 直 于 鋼 筋 的 軸 線(xiàn) ， 因 此 滾 壓 直 螺 紋 前 的 整 形 工 序 就 可省 略 ， 而 且 鋼 筋 外 園 上 的 肋 也 被 刀 片 的 圓 弧 槽 壓 平 ， 這 樣 剝 肋 所 用 的 刀 片的 壽 命 也 相 應(yīng) 提 高 。 同 時(shí) 也 可 節(jié) 約 材 料 ， 這 已 經(jīng) 在 北 京 國(guó) 會(huì) 大 廈 工 地 已 經(jīng)得 到 驗(yàn) 證 。 因 此 ， 在 該 設(shè) 計(jì) 中 ， 采 用 該 形 狀 的 刀 具 ， 不 但 符 合 施 工 要 求 ，節(jié) 省 材 料 ， 同 時(shí) 又 提 高 工 效 ， 還 可 以 提 高 切 斷 刀 片 的 使 用 壽 命 。 具 體 如 圖示 ：考 慮 到 切 斷 時(shí) 力 較 大 ， 因 此 把 液 壓 缸 樹(shù) 直 放 置 ， 活 動(dòng) 刀 片 在 下 ， 讓 帶 有弧 的 刀 片 作 為 固 定 刀 片 固 定 在 到 刀 架 上 ， 把 液 壓 缸 固 定 在 機(jī) 箱 底 部 的 凸 臺(tái)上 。 由 于 刀 架 在 導(dǎo) 軌 內(nèi) 運(yùn) 動(dòng) ， 可 能 會(huì) 產(chǎn) 生 摩 擦 較 大 ， 因 此 使 刀 架 伸 出 的 軸的 中 心 線(xiàn) 正 好 處 于 導(dǎo) 軌 的 的 中 心 ， 同 時(shí) 把 刀 桿 與 液 壓 缸 的 活 塞 桿 用 螺 紋 連 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 5 頁(yè)5接 ， 并 為 活 動(dòng) 連 接 ， 具 體 見(jiàn) 裝 配 圖 紙 。由 于 帶 園 弧 的 固 定 刀 片 處 于 上 部 ， 如 果 沒(méi) 有 一 個(gè) 支 撐 ， 被 加 工 鋼 筋 不會(huì) 處 于 園 弧 之 內(nèi) ， 因 此 設(shè) 計(jì) 兩 個(gè) 彈 性 支 撐 結(jié) 構(gòu) ， 該 結(jié) 構(gòu) 分 布 于 切 斷 機(jī) 構(gòu) 前后 兩 邊 ， 這 樣 就 可 以 讓 鋼 筋 放 在 上 面 ， 以 使 鋼 筋 切 斷 處 位 于 園 弧 底 部 ， 這樣 可 以 達(dá) 到 選 用 該 刀 具 的 目 的 ， 同 時(shí) 也 減 少 切 斷 時(shí) 液 壓 缸 對(duì) 整 體 機(jī) 構(gòu) 的 沖擊 力 ， 從 而 達(dá) 到 最 優(yōu) 效 果 。刀 片 的 使 用 關(guān) 鍵 在 于 刀 片 的 固 定 ， 任 何 情 況 下 刀 片 不 得 松 動(dòng) ， 一 旦 松動(dòng) ， 后 患 無(wú) 窮 ， 刀 片 間 隙 變 大 或 變 小 ， 變 大 時(shí) 切 斷 力 加 大 ， 鋼 筋 斷 面 出 現(xiàn)馬 蹄 形 ； 變 小 時(shí) 容 易 引 起 刀 片 互 相 碰 撞 ， 毀 壞 刃 口 ； 更 重 要 的 是 受 力 面 容易 遭 到 破 壞 ， 且 極 難 修 復(fù) ， 這 種 現(xiàn) 象 ， 施 工 現(xiàn) 場(chǎng) 屢 見(jiàn) ， 因 此 刀 片 要 經(jīng) 常 緊固 ， 間 隙 控 制 在 0.5mm 左 右 。 刀 片 應(yīng) 保 證 完 整 鋒 利 ， 形 狀 正 確 ， 一 般 前 角為 3 度 后 角 為 12 度 ， 本 設(shè) 計(jì) 中 考 慮 到 綜 合 效 果 ， 采 取 了 一 定 的 前 后 角 角 度 ，具 體 見(jiàn) 刀 具 零 件 圖 。1.3 刀具的固定和連接本 設(shè) 計(jì) 是 通 過(guò) 把 固 定 刀 具 固 定 在 切 斷 機(jī) 架 上 ， 而 活 動(dòng) 刀 具 則 是 通 過(guò) 螺紋 與 切 斷 缸 連 接 的 ， 活 動(dòng) 刀 具 固 定 在 刀 桿 上 ， 讓 刀 桿 在 導(dǎo) 軌 的 作 用 下 沿 其切 斷 鋼 筋 ， 刀 桿 的 螺 紋 連 接 的 特 點(diǎn) 是 ： 刀 具 的 導(dǎo) 軌 部 分 不 會(huì) 與 切 斷 機(jī) 架 上的 導(dǎo) 軌 部 分 產(chǎn) 生 過(guò) 分 的 摩 擦 ， 以 至 于 避 免 鉸 死 。 這 部 分 螺 紋 的 連 接 設(shè) 計(jì) 是讓 刀 桿 上 的 螺 紋 部 分 旋 進(jìn) 切 斷 缸 的 螺 紋 孔 內(nèi) ， 其 內(nèi) 部 為 直 徑 大 于 螺 紋 的 光孔 ， 這 樣 就 可 以 讓 兩 者 有 一 定 的 活 動(dòng) 余 地 ， 也 就 是 說(shuō) 刀 桿 與 切 斷 缸 的 活 塞是 處 于 鉸 鏈 連 接 狀 態(tài) ， 但 是 由 于 切 斷 力 很 大 ， 因 此 需 要 考 慮 使 刀 桿 承 受 彎曲 應(yīng) 力 ， 這 里 使 刀 桿 直 徑 為 45mm， 經(jīng) 驗(yàn) 證 符 合 使 用 要 求 。 具 體 尺 寸 形 狀見(jiàn) 裝 配 圖 。1.4 作用在切斷機(jī)構(gòu)上力的計(jì)算與螺栓的校核根 據(jù) 計(jì) 算 出 的 Q 可 以 設(shè) 計(jì) 出 切 斷 缸 的 大 小 ， 該 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 在 液 壓 設(shè) 計(jì) 部分 給 出 ， 在 此 只 使 用 其 最 后 結(jié) 果 。 上 面 已 經(jīng) 計(jì) 算 出 Q=267.057KN， 在 該機(jī) 構(gòu) 中 用 六 個(gè) M20 的 螺 栓 固 定 在 工 作 臺(tái) 面 上 ， 因 此 校 核 該 螺 栓 的 安 全 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 6 頁(yè)6性 ： 已 知 軸 向 力 ，267.0541FQKNZ????又 因 為 所 以 F2=F0+0.2F20bmC?由 《 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 》 表 5-6 查 得 f=0.16,并 取 =0.2 則bmC?0.8,取 防 滑 系 數(shù) Ks=1.2 則 各 螺 栓 所 需 要 的 預(yù) 緊 力 F01mbbmC???如 下 ,同 時(shí) 由 于 該 工 作 載 荷 不 穩(wěn) 定 ,因 此 (0.6~1.0)F,故1?=0.6F+0.8F=1.4F=1.4*44.51=62.31KN011bmmbCFFC????所 以 ,F2=1.6F=71.216KN選 用 螺 栓 材 料 為 45 鋼 ,淬 火 并 回 火 ,性 能 等 級(jí) 為 9.8 級(jí) 的 螺 栓 ， 由《 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 》 表 5-8 查 得 材 料 的 屈 服 極 限 =720MPa，由表 5-10 查得安全s?系數(shù) S=1.3，故螺紋材料的許用應(yīng)力 [ ]= /S=720/1.3=538MPas221.3694.8]4FMPad?????????????,因此符合要求.現(xiàn)在校核螺栓的預(yù)緊力,參考書(shū)中公 5-2 知,對(duì)螺栓的要求為,取下限為01(.6~7)sFA??min0.67290.432FKN????????要求的預(yù)緊力為 小于以上數(shù)值，因此該設(shè)計(jì)符合使用要求。0.8KN 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 7 頁(yè)72 彎曲部分設(shè)計(jì)一般的鋼筋彎曲機(jī)上的工作盤(pán)有 9 個(gè)孔，中心孔用來(lái)插入中心軸，周?chē)?8 個(gè)孔用來(lái)插入成型軸和軸套。兩側(cè)的插座板各有 6 個(gè)孔，用來(lái)插入擋鐵軸。為便于移動(dòng)鋼筋，工作臺(tái)面的兩邊還設(shè)有送料輥。當(dāng)作 180 度彎鉤時(shí)，鋼筋的圓弧彎曲直徑應(yīng)不小于鋼筋直徑的 2.5 倍，因此中心軸也相應(yīng)的制成 16~100mm 的不同規(guī)格，以適應(yīng)彎曲不同直徑的鋼筋的需要。常用的彎曲機(jī)上往往在成型弧行及圓形鋼筋方面不能得心應(yīng)手，特別是粗鋼筋和鋼管，因此有些機(jī)械廠(chǎng)已經(jīng)對(duì)此不足進(jìn)行了改造，如右圖示：顯然這樣的結(jié)構(gòu)有些復(fù)雜，操作起來(lái)麻煩，雖然可以很好的滿(mǎn)足使用要求。本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中參考了一些資料，綜合他們的長(zhǎng)處，同時(shí)加入了自己的一些觀(guān)點(diǎn)，因此在結(jié)構(gòu)上有了一些改進(jìn)，具體設(shè)計(jì)如下：（1） 保留原有的鋼筋彎曲設(shè)施，由于該設(shè)計(jì)的動(dòng)力是液壓動(dòng)力，因此考慮到控制結(jié)構(gòu)上，安裝了行程開(kāi)關(guān)。（2） 本設(shè)計(jì)中取消了另一個(gè)相同的插座板，設(shè)計(jì)成了用來(lái)加工鋼管和粗鋼筋的相似的插座板，用來(lái)插入導(dǎo)輪和壓輪。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 8 頁(yè)8（3） 同時(shí)在本設(shè)計(jì)中，由于工作圓盤(pán)要由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，因此考慮到工作圓盤(pán)不能與傳動(dòng)軸做成一體，同時(shí)采用了兩個(gè)角接觸軸承，用來(lái)增強(qiáng)傳動(dòng)軸的剛性。（4） 傳動(dòng)軸與工作圓盤(pán)用鍵連接。角接觸軸承處的軸向定位通過(guò)軸承套筒來(lái)固定，可以用加墊片的方法對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊。（5） 由于工作臺(tái)面有 40mm 厚，因此在此處焊接了一塊圓形鋼板進(jìn)行加強(qiáng)此處的強(qiáng)度。（6） 傳動(dòng)軸與液壓馬達(dá)的連接是通過(guò)在傳動(dòng)軸的端部打孔并作鍵槽，這樣就可以和液壓馬達(dá)上伸出的軸以及上面的鍵進(jìn)行配合，就可以傳遞動(dòng)力使工作盤(pán)旋轉(zhuǎn)。2.1 工作盤(pán)轉(zhuǎn)速由于該設(shè)計(jì)的動(dòng)力為液壓，因此只需用調(diào)速閥在使用中進(jìn)行調(diào)速即可，在這里，工作盤(pán)的轉(zhuǎn)速暫不考慮。一般情況下，根據(jù)同類(lèi)機(jī)械產(chǎn)品相比，機(jī)械式彎曲機(jī)主軸轉(zhuǎn)速有 3.7r/min, 5/min, 7.2r/min, 8r/min, 10r/min, 14r/min, 16r/min有七種，由于液壓式的機(jī)械可以在工作中用液壓調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)速，這樣就相當(dāng)于機(jī)械式的無(wú)級(jí)調(diào)速，但是那樣的設(shè)計(jì)就非常復(fù)雜，這就是液壓式機(jī)械的優(yōu)點(diǎn)。2.2 作用在工作盤(pán)上的扭矩 M（ N.cm） （ 2.2.1）12()bdMKwr???參（1） 式 中 ----與 鋼 筋 截 面 有 關(guān) 的 系 數(shù) 。 圓 截 面 鋼 筋 取 =1.51 K----與 鋼 筋 材 料 有 關(guān) 的 系 數(shù) 。 一 般 取 0.63~0.712d-----鋼 筋 直 徑 cmr----彎 曲 半 徑 cmw---抗 彎 截 面 系 數(shù) cm 取 w= 0.1 3d 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 9 頁(yè)9----鋼 筋 彎 曲 應(yīng) 力 N/b?2cm對(duì) 抗 拉 和 抗 壓 強(qiáng) 度 相 等 的 材 料 （ 如 碳 鋼 ） ， 只 要 絕 對(duì) 值 最 大 的 應(yīng) 力 不超 過(guò) 許 用 應(yīng) 力 即 可 。 對(duì) 抗 拉 和 抗 壓 不 相 等 的 材 料 （ 如 鑄 鐵 ） 則 拉 和 壓 的 最大 應(yīng) 力 都 不 應(yīng) 超 過(guò) 各 自 的 許 用 應(yīng) 力 。通 過(guò) 對(duì) 材 料 力 學(xué) 行 為 的 研 究 可 知 ， 表 征 塑 性 材 料 破 壞 的 行 為 是 屈 服 ，表 征 脆 性 材 料 破 壞 的 行 為 是 斷 裂 。 因 此 ， 塑 性 材 料 的 屈 服 極 限 和 脆 性s?材 料 的 強(qiáng) 度 極 限 分 別 被 定 義 為 兩 類(lèi) 材 料 的 極 限 應(yīng) 力 。 由 鋼 筋 材 料 為 碳 素b?鋼 Q235 則 。235usMpa?根 據(jù) 前 面 鋼 筋 的 性 能 ， I 級(jí) 鋼 筋 的 彎 曲 直 徑 為 D=2.5 II 級(jí) 鋼 筋 最 小d?彎 曲 半 徑 D=4 。 這 里 用 I 級(jí) 鋼 筋 的 彎 曲 半 徑 為 r=1.25d? ?則 6312 3()(1.506)0.().9.4BMKwrNm???????A2.3 危險(xiǎn)部位軸的直徑按 強(qiáng) 度 條 件 361max52.40TD????按 剛 度 條 件 ??4429ax8.18037.5mG??選 d=60mm 2.4 傳動(dòng)軸處的鍵的設(shè)計(jì)與校核鍵和軸的材料取 45 鋼，由機(jī)設(shè)課本中表 6-2 查得 =100~120MPA，取其平均]p??值為 =110MPA，選用半圓頭平鍵（A 型）軸的直徑為 D=60mm ，從表 6-]p??1 中查得鍵的截面尺寸為：寬度為 B=18mm,高度為 h=11mm，有該結(jié)構(gòu)并參考 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 10 頁(yè)10鍵的長(zhǎng)度系列，最后取鍵長(zhǎng)為 L=20mm。由書(shū)中平鍵連接強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算如下： ，其中 為傳遞的轉(zhuǎn)矩， 為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度3210]ppTkld??????Tk=0.5h，此處 h 為鍵的高度， 為鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵 l=L-b，平頭平鍵kll=L，單圓頭平鍵 l=L-b/2，這里 L 為公稱(chēng)長(zhǎng)度，b 為鍵的寬度，d 為軸的直徑。由以上數(shù)據(jù)可得 l=L-b/2=11mm，332101062.45.pTMPakld??????????，所以不符合要求，因此考慮用花鍵，由表 6-3 查得 =120~200，取其平均值為 =160MPA 有]p??]p??計(jì)算公式 ，式中 為載荷分配不均系數(shù)，Z 為花鍵齒數(shù)，l2[ppmTzhld?????????為齒的工作長(zhǎng)度，h 為花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵 ，此處2DdhC??D 為外花鍵的大徑， 為內(nèi)花鍵的小徑，C 為倒角尺寸， 為花鍵的平均直徑，m矩形花鍵， ， 為花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力。在此選用矩形花鍵2md??[]p?規(guī)格為 10?????，所以校核如下： 216.5[]10.p pmTMPazhld???????????????，所以該花鍵符合要求。2.5 工作盤(pán)及附件的選擇和使用2.5.1 工作盤(pán)的設(shè)計(jì)原理工作盤(pán)直徑取 D=400mm,其上一盤(pán)有 9 個(gè)孔，中心孔用來(lái)插心軸。周?chē)? 個(gè)孔用來(lái)插成型軸，由于鋼筋放置在工作盤(pán)心軸和成型軸之間，彎曲機(jī)啟動(dòng)后，工作盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼筋一端被擋鐵軸阻止自由活動(dòng)。而心軸的位置不變。成型軸圍繞著心軸作圓弧運(yùn)動(dòng)，那么成型軸迫使鋼筋圍繞著心軸彎曲。鋼筋成型后，停機(jī)再反轉(zhuǎn)工作盤(pán)到原位，取下鋼筋。如此循環(huán)即可完成鋼筋的彎曲工序。如果需要，通過(guò)調(diào)整成型軸的位置。即可將被加工的鋼筋彎曲成所需的尺寸形狀。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 11 頁(yè)11不同直徑的鋼筋其彎曲半徑一般是不同的，為了彎曲各種直徑鋼筋，可在工作盤(pán)中間孔換裝不同的心軸，并選擇成型軸在工作盤(pán)上的位置和擋鐵軸的位置即可。同時(shí)由于液壓馬達(dá)可以正反轉(zhuǎn)，因此此處的彎曲工作可以有兩個(gè)方向。往往工作盤(pán)的兩側(cè)為相同的插座板，在此，把兩個(gè)相同的插座板設(shè)計(jì)成相似的，目的在于：在另一側(cè)可以用來(lái)加工粗鋼筋，因此配套設(shè)計(jì)有壓輪和導(dǎo)輪。2.5.2 心軸的使用按 規(guī) 范 規(guī) 定 ， 鋼 筋 半 圓 彎 鉤 的 彎 曲 直 徑 。 因 此 不 同 直 徑 的 鋼 筋 的 彎 曲半 徑 數(shù) 值 是 不 同 的 。 為 了 保 證 彎 曲 半 徑 ， 必 須 選 用 不 同 直 徑 的 心 軸 。 與 鋼筋 的 尺 碼 相 對(duì) 應(yīng) 。 本 次 設(shè) 計(jì) 的 鋼 筋 彎 曲 機(jī) 附 有 直 徑 為16.20.25.35.45.60.75.85.100（ mm） 9 種 規(guī) 格 的 心 軸 。 如 彎 一 根 直 徑 6mm鋼 筋 的 彎 鉤 ， 彎 曲 半 徑 是 8mm。 那 么 可 選 擇 16mm 的 心 軸 。 而 彎 曲 一 根直 徑 25mm 趕 緊 的 彎 鉤 。 半 徑 是 31mm。 則 可 選 擇 60 mm 的 心 軸 ， 即 心軸 約 為 2 倍 的 彎 曲 半 徑 。2.5.3 成型軸的使用為 了 在 鋼 筋 彎 曲 操 作 時(shí) ， 使 彎 曲 部 分 的 圓 弧 符 合 預(yù) 定 要 求 ， 就 必 須 使鋼 筋 緊 貼 在 成 型 軸 和 心 軸 間 。 成 型 孔 和 心 孔 的 距 離 是 一 個(gè) 定 植 。 因 此 成 型軸 至 心 軸 的 距 離 隨 著 鋼 筋 和 心 軸 直 徑 的 變 化 而 變 化 ， 成 型 軸 如 果 只 采 用 一個(gè) 直 徑 就 不 能 適 應(yīng) 這 樣 的 操 作 要 求 ， 為 此 可 以 在 成 型 軸 上 加 一 個(gè) 偏 心 軸 套 。以 調(diào) 節(jié) 心 軸 鋼 筋 和 成 型 軸 三 者 之 間 的 間 隙 。例 如 ， 采 用 一 個(gè) 直 徑 為 105mm， 偏 心 距 為 22mm 的 偏 心 套 ， 成 型 軸和 心 軸 間 的 距 離 就 可 適 應(yīng) 44 變 化 ， 并 且 鋼 筋 取 出 放 下 也 方 便 。2.5.4 擋板軸的使用彎 曲 機(jī) 工 作 中 阻 止 鋼 筋 隨 著 成 型 軸 旋 轉(zhuǎn) 的 附 件 就 是 擋 鐵 軸 其 插 在 擋 鐵 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 12 頁(yè)12插 塊 上 。 擋 鐵 軸 可 用 一 般 心 軸 代 替 ， 其 上 有 一 個(gè) 偏 心 軸 套 ， 便 于 鋼 筋 彎 曲時(shí) ， 鋼 筋 和 擋 鐵 軸 不 發(fā) 生 摩 擦 。 而 直 接 讓 偏 心 軸 套 環(huán) 繞 擋 鐵 軸 旋 轉(zhuǎn) 。2.5.5 送料輥的使用在 鋼 筋 的 彎 曲 過(guò) 程 中 ， 為 了 避 免 移 動(dòng) 的 鋼 筋 與 工 作 面 過(guò) 分 摩 擦 ， 因 而 設(shè)計(jì) 有 送 料 輥 ， 這 樣 就 避 免 了 摩 擦 。 送 料 輥 式 有 一 根 細(xì) 軸 制 成 ， 兩 邊 用 滑 動(dòng)軸 承 固 定 在 軸 承 座 上 ， 軸 承 座 上 的 小 孔 用 于 諸 如 潤(rùn) 滑 油 。2.5.6 鋼筋擋架的使用在 彎 曲 鋼 筋 時(shí) ， 如 果 單 獨(dú) 采 用 擋 鐵 軸 ， 心 軸 和 擋 鐵 軸 之 間 會(huì) 發(fā) 生 向上 拱 曲 現(xiàn) 象 ， 為 使 鋼 筋 成 型 正 確 。 一 般 應(yīng) 采 用 鋼 筋 擋 架 其 擋 板 支 撐 桿 是 可調(diào) 的 。 當(dāng) 彎 曲 粗 鋼 筋 時(shí) ， 將 擋 桿 縮 短 ， 彎 曲 細(xì) 鋼 筋 時(shí) ， 將 桿 調(diào) 長(zhǎng) ， 使 擋 架的 擋 板 緊 貼 鋼 筋 ， 當(dāng) 鋼 筋 成 型 后 ， 工 作 盤(pán) 反 轉(zhuǎn) 超 過(guò) 起 始 位 置 。 擋 架 的 擋 板鉤 能 從 擋 柱 體 上 滑 落 ， 使 擋 架 離 開(kāi) 工 作 盤(pán) ， 避 免 損 壞 設(shè) 備 ， 如 下 圖 ：擋 軸 鋼 套 頂 彎 鋼 套 推 進(jìn) 十 字 架 鋼 筋 可 調(diào) 擋 架圖 1.2 擋架2.5.7 鋼筋的彎曲成型在建筑施工中常常采用一些新穎的結(jié)構(gòu)形式，鋼筋需要彎成相同的曲線(xiàn)形狀，這可以在鋼筋彎曲機(jī)上增加一些附件進(jìn)行加工。具體操作過(guò)程如上圖，在鋼筋彎曲機(jī)的工作盤(pán)上裝有四個(gè)頂彎鋼套，在工作盤(pán)的中間裝有推動(dòng)鋼筋向前移動(dòng)的十字架，擋架座上的左右兩個(gè)鋼套用于控制鋼筋的彎曲率。當(dāng)彎曲鋼筋時(shí)，工作盤(pán)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，鋼筋從右側(cè)送進(jìn)。經(jīng)過(guò)頂彎過(guò)程，鋼筋從左側(cè)出來(lái)，就為所要求的曲線(xiàn)形狀。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 13 頁(yè)132.5.8 心軸與成型軸 R 的確定 為保證成型軸的強(qiáng)度，必須使 ??DFS??其中 為成型軸受力DF2223076.54Ddm????為成型軸材料的許用壓力。已知心軸材料 45 鋼調(diào)質(zhì)，其屈服極限???360sMpa?取安全系數(shù)為 2 則 ??360/218Mpa??則 76.512.70DFSkn??A又 maxMr?A所以 ax129.48.70Rm?取 L=105mm工作臺(tái) d=400 mm2.5.9 工作轉(zhuǎn)盤(pán)上的心軸的校核由材料力學(xué)中公式20[]4Fd?????，取 =80MPA0226129..75.7561.92[04FLMNmKMPad?????? ???? 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 14 頁(yè)14故該系列的擋銷(xiāo)軸符合鋼筋彎曲加工時(shí)的要求。3 套絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 套絲時(shí)切削力計(jì)算3.1.1 按車(chē)削計(jì)算由公式 計(jì)算如下：zpkts?k 為車(chē)螺紋時(shí)切削系數(shù)， =450Mpa 碳鋼 k=150kgf/ , b? 2mt 切削深度 mm ,t=1.5 =1.299mm 三角形螺紋 ，sin60??s 為走刀量 s=p/2=0.75mm， p 為螺距，查表螺紋直徑在 20mm 以下最大螺距為 1.5m 則 p=150x1.229x0.75=146.1375kgf=1.43kn切削功率：N= 6120pv其中 p 為切削力 （kgf）v 切削速度 m/min 查表螺紋直徑在 12mm 以下者切削速度 max12.4/inv?則 N=146.375.096()2kw?考慮傳動(dòng)損失 設(shè) 0.8..()N???總3.1.2 按套絲時(shí)的公式計(jì)算由《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》可知以下計(jì)算公式及其數(shù)據(jù)：切削速度，轉(zhuǎn)矩及其功率計(jì)算公式為：（ 為螺紋的直徑）0d 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 15 頁(yè)15KMT=1.0 T=90Min CV=2.7 ZV=1.2 YV=1.2 沒(méi)00(/min)()3vTzymZvMtvqcdPCNVWdK??M=0.5 CT=0.441 ZT=1.1 YT=1.5KV=0.9*0.7*1.0=0.63001.2.5.1.57(/min)0.6(/in)9412.7().()3vmdvPNMTWKd???????螺距與走刀次數(shù)的關(guān)系：走刀次數(shù)螺距粗加工 精加工1.523 23 54 65 76 82比較以上數(shù)據(jù)最后選用第二組數(shù)據(jù)，即10.(/min)2.6vTNMPKW??3.2 套絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在套絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，考慮到在套絲過(guò)程要求板牙與要套絲的鋼管有相對(duì)的軸向運(yùn)動(dòng)，并且要求該運(yùn)動(dòng)要嚴(yán)格按照一定的速度運(yùn)動(dòng)，才能制造出符合要求的螺紋。由于該機(jī)器的設(shè)計(jì)不需要機(jī)構(gòu)很復(fù)雜，因此在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而減少該機(jī)的復(fù)雜程度，但是在設(shè)計(jì)時(shí)就遇到來(lái)一些問(wèn)題，就是如何辦這種運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單化，但又不能影響加工的螺紋。在老師的指導(dǎo)下，終于設(shè)計(jì)出可以實(shí)現(xiàn)本目的的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由兩部分組成，一部分是夾具部 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 16 頁(yè)16分，另一部分是套絲裝置本身，其中包括板牙，板牙架及其傳動(dòng)齒輪部分。傳動(dòng)齒輪做成齒輪軸，并在軸內(nèi)拉出花鍵孔，用以讓板牙架在加工時(shí)可以沿花鍵自由移動(dòng)，從而克服了嚴(yán)緊的軸向運(yùn)動(dòng)。3.2.1 板牙及其板牙架板牙是用來(lái)鉸制和修整外螺紋的刀具，他的基本結(jié)構(gòu)象一個(gè)螺母，只不過(guò)在端面上做成數(shù)個(gè)排屑孔，和切削刃。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，被機(jī)器制造業(yè)廣泛應(yīng)用。但因板牙的螺紋廓形是內(nèi)螺紋表面，較難磨削。熱處理后容易產(chǎn)生變形及表面脫碳等缺陷。因此板牙加工出來(lái)的螺紋形狀和螺距等有較大誤差，不適合加工較高精度的螺紋，一般用來(lái)加工 2 級(jí)或 3 級(jí)精度的螺紋，板牙種類(lèi)按標(biāo)準(zhǔn)可分為普通圓板牙和可調(diào)式圓板牙兩種。在本次設(shè)計(jì)中，主要采用普通圓板牙即可。圓板牙的主要構(gòu)成部分有；（1）前角， （2）刀齒， （3）排屑孔， （4）切削部分長(zhǎng)度及切削錐角， （5）厚度， （6）刀齒數(shù)， （7）切削部分的鏟磨量， （8）后角，影響圓板牙切削的幾個(gè)主要部分有：前角及前角的幾何形狀，后角，切削錐角和切削部分長(zhǎng)度。前角的大小通常是根據(jù)被加工工件的材料決定的，加工硬材料一般取 10~20 度，加工中硬材料采用 15~20 度，加工較軟材料取為20~25 度。一般出廠(chǎng)的圓板牙前角是 15~25 度。后角也是根據(jù)被加工工件的材料決定的，材料性質(zhì)較韌的工件，后角應(yīng)大一些，標(biāo)準(zhǔn)圓板牙的后角一般為7~9 度，后角的形成是在專(zhuān)用鏟齒機(jī)床上鏟磨出來(lái)的。板牙有了后角，在切削時(shí)可以減少切削刃于工件的摩擦，提高工件的表面光潔度。圓板牙工作部分由切削和校準(zhǔn)部分組成。為了減少螺距的累積誤差，其長(zhǎng)度不宜過(guò)大，一般取L=（4~4.5） T。整個(gè)切削量分布在切削部分的各個(gè)切削刃上。另外，排屑孔不但要容納切屑，而且應(yīng)使前面形成合理的形狀。刀齒寬約為縫隙寬的 0.8~1.0 倍，刀齒太窄時(shí)，強(qiáng)度不夠，且引導(dǎo)作用不好，太寬了會(huì)使排屑孔變小，且摩擦力變大。圓板牙外徑裝于板牙架上，60 度的巢孔用來(lái)將板牙固定在板牙架上。90 度的巢孔是用來(lái)調(diào)整板牙所切螺絲的直徑的，當(dāng)板牙磨損時(shí)，即可以用砂輪將寬度為 B 的槽底部割開(kāi)孔壁，用螺絲頂緊 90 度的兩個(gè)巢孔氏板牙直徑即可縮小。它的直徑可以在 0.1~0.25 毫米范圍內(nèi)調(diào)整。這種普 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 17 頁(yè)17通圓板牙也可以變?yōu)榭烧{(diào)式的圓板牙。在圓板牙使用時(shí)，本設(shè)計(jì)是讓工件固定，而板牙架及板牙旋轉(zhuǎn)并沿花鍵軸做軸向的移動(dòng)，移動(dòng)的動(dòng)力由套絲是螺絲的自攻取得，這樣就可以保證板牙每旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，板牙就自動(dòng)向工件推進(jìn)一個(gè)螺距，這就避免了工件產(chǎn)生的螺紋亂扣現(xiàn)象。圓板牙在切削過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的熱，尤其是板牙切削刃部分，如不很好冷卻，非但加工出來(lái)的螺紋表面光潔度較差，并且也影響板牙的使用壽命，故切削時(shí)要加足夠的冷卻液，并用它沖去切屑，一般用 5%的乳化液進(jìn)行冷卻。圓板牙裝在板牙架內(nèi)，其端面不可歪斜，應(yīng)于工件軸心垂直，否則鉸出的螺紋直徑會(huì)變小。絞絲過(guò)程中，應(yīng)保證圓板牙于工件同心，以免鉸出的工件螺紋偏斜，螺紋牙頂?shù)膶捳灰恢隆Ｃ恳淮吻邢髑皯?yīng)將圓板牙排屑孔內(nèi)及螺紋內(nèi)的切屑除凈，否則會(huì)影響工件的光潔度。在本設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)中，在軸承端蓋處開(kāi)了一個(gè)孔這樣就可以加勻滑液體，同時(shí)可以用以吹凈機(jī)構(gòu)中的切屑。被加工工件的材料硬度要適當(dāng)，一般硬度在 HB160~200 之間，過(guò)硬則板牙易鈍，過(guò)軟則螺紋不易鉸光潔。在板牙架設(shè)計(jì)中，考慮到要沿內(nèi)花鍵軸向移動(dòng)，因此板牙架做成外花鍵，與齒輪軸的內(nèi)花鍵配合。板牙架具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)裝配圖。3.2.2 齒輪軸的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)時(shí)，由于考慮到工作原理，因此把齒輪做成齒輪軸，并在軸上做成內(nèi)花鍵作為板牙架的導(dǎo)軌，同時(shí)提供扭矩，帶動(dòng)板牙旋轉(zhuǎn)，已完成加工要求，在軸的兩端用軸承支撐，與之嚙合的齒輪直接與液壓馬達(dá)伸出的軸通過(guò)鍵連接，以傳遞動(dòng)力，液壓馬達(dá)固定在液壓馬達(dá)支架上。3.2.3 齒輪軸的抗扭校核由上面計(jì)算的扭矩 T=112.7NM，齒輪軸的最細(xì)處的直徑為 120mm，選用內(nèi)花鍵的基本尺寸是：外徑 D=108mm，小徑為 102mm，平均直徑為 105mm，齒輪軸的材料為 45 鋼，表面經(jīng)熱處理， ， ，由軸的截面尺]60MPa???15m?寸計(jì)算抗扭截面系數(shù)， 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 18 頁(yè)1833105.872120()()66140.tdDWm?????????????????????軸的最大切應(yīng)力：所以該齒輪軸滿(mǎn)足抗扭強(qiáng)度校核。max 912.70.83403TMPa?????3.2.4 齒輪軸內(nèi)花鍵的校核在該設(shè)計(jì)處花鍵的連接為動(dòng)連接，齒輪軸內(nèi)的花鍵的具體尺寸為 Z=10 ，工作長(zhǎng)度為 L=18 ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表 6-3 查得 =120~200，取其平均]p??值為 =160MPA 有計(jì)算公式 ，式中 為載荷分配不均系]p??2[]ppmTzhld?????????數(shù)，Z 為花鍵齒數(shù)，l 為齒的工作長(zhǎng)度，h 為花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵，此處 D 為外花鍵的大徑， 為內(nèi)花鍵的小徑，C 為倒角尺寸，2DdhC??為花鍵的平均直徑，矩形花鍵， ， 為花鍵連接的許用擠壓應(yīng)m 2mDd??[]p?力。在此選用矩形花鍵規(guī)格為 ，故10??????，花鍵副為 10822.4dh??? 1010fad???????????校核如下： ，所以該花鍵7.4[]102.5p pmTMPzhld??????????????????符合要求。3.2.5 齒輪的設(shè)計(jì)校核齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬(wàn)千瓦，圓周轉(zhuǎn)速可達(dá) 200m/s，齒輪傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小，工作可靠壽命長(zhǎng)，設(shè)計(jì)正確合理，使用良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一二十年，傳 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 19 頁(yè)19動(dòng)比穩(wěn)定，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。但是齒輪傳動(dòng)的制造安裝精度高，價(jià)格較貴，且不適傳動(dòng)距離較大的場(chǎng)合，齒輪傳動(dòng)可做成開(kāi)式，半開(kāi)式，閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械，建筑機(jī)械，以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，有一些設(shè)備設(shè)有防塵罩，機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊的叫開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，這種傳動(dòng)不僅外界雜物易進(jìn)入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件差，齒輪易磨損，故只適應(yīng)低速傳動(dòng)，當(dāng)裝有簡(jiǎn)單的防護(hù)罩時(shí)，還把部分大齒輪侵入有池中，則稱(chēng)為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。它的工作條件雖然有所改進(jìn)，但仍不能防止外界雜物侵入，潤(rùn)滑條件也不算最好，而汽車(chē)，機(jī)床，航空發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的齒輪傳動(dòng)都是裝在經(jīng)過(guò)精密加工過(guò)的封閉嚴(yán)密的箱體內(nèi)，這種傳動(dòng)稱(chēng)為閉式齒輪傳動(dòng)，它與開(kāi)式或半開(kāi)式相比，潤(rùn)滑及防護(hù)都很好，多用于重要的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)為建筑機(jī)械所用設(shè)備，雖然有防護(hù)罩，但不能做到良好的潤(rùn)滑及防止外物侵入，為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。要經(jīng)常檢修，更換。齒輪傳動(dòng)的失效形式多樣，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)就裝置而言有開(kāi)式，半開(kāi)式及閉式之分，就使用情況來(lái)說(shuō)，有低速，高速，及輕載，重載之分，就齒輪材料的性能及熱處理的工藝的不同，齒輪有的較脆（如經(jīng)過(guò)整體淬火，齒面硬度很高，）有的較韌（如經(jīng)調(diào)質(zhì)?；膬?yōu)質(zhì)碳鋼，合金鋼齒輪） ，齒面有的較硬，有的較軟，差別很大。主要失效是齒輪的失效，而輪齒的失效形式是多種多樣的。3.2.5.1 齒輪折斷輪齒折斷有多種形式，在正常工作情況下，主要有齒根彎曲疲勞折斷。因?yàn)樵谳嘄X受載時(shí)，齒根處的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過(guò)渡部分的截面突變及加工痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞破壞，此外，在輪齒受到突然過(guò)載時(shí)，也可能出現(xiàn)過(guò)載折斷或剪斷，在齒輪經(jīng)過(guò)嚴(yán)重磨損后，齒厚過(guò)分減薄時(shí)，也會(huì)在正常情況下發(fā)生折斷，為了提高輪齒的抗折斷能力，可采取以下措施：增大齒根過(guò)渡圓角半徑及消除刀痕的方法來(lái)減小齒根應(yīng)力集中；增大軸及支撐的剛性，使輪齒接觸線(xiàn)上受載較為均勻；采用合適的熱處理方法，使齒根材料具有足夠的韌性，采用噴丸處理，滾壓等工藝措施，對(duì)齒根表成進(jìn)行強(qiáng)化處理。3.2.5.2 齒面磨損在齒輪傳動(dòng)中，齒面隨著工作條件的不同會(huì)出現(xiàn)多種不同的磨損形式，例 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 20 頁(yè)20如，當(dāng)齒面間落入磨料性物質(zhì)（如沙礫，鐵屑）時(shí)，齒面逐漸被磨損而報(bào)廢，這種磨損稱(chēng)為磨粒磨損，它是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)失效形式之一，改用閉式齒輪傳動(dòng)是避免齒面磨粒磨損最有效的辦法。3.2.5.3 齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一，在潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，常見(jiàn)的齒面失效形式多為點(diǎn)蝕，所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料在變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象，齒面上出現(xiàn)的最初的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，如工作條件為加改善，麻點(diǎn)就會(huì)擴(kuò)大，甚至點(diǎn)數(shù)連成一片，最后形成了明顯的齒面損傷。輪齒在嚙合過(guò)程中，齒面間的相對(duì)滑動(dòng)形成潤(rùn)滑油膜的作用，而且相對(duì)滑動(dòng)速度越高，越容易在齒面間形成油膜，潤(rùn)滑也就越好，當(dāng)齒輪在靠近節(jié)線(xiàn)處嚙合時(shí)，由于相對(duì)滑動(dòng)速度低，形成油膜的條件差，潤(rùn)滑不良，摩檫力較大，因此，點(diǎn)蝕也就首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線(xiàn)的齒根面上，然后再向其他部位擴(kuò)展。提高齒輪材料的硬度，可以增強(qiáng)輪齒抗點(diǎn)蝕能力，在嚙合的輪齒間加潤(rùn)滑油可以減小摩擦，減緩點(diǎn)蝕， ，延長(zhǎng)齒輪的工作壽命。3.2.5.4 齒面膠合對(duì)于高速重載的齒輪傳動(dòng)，齒面間的壓力大，瞬間溫度高，潤(rùn)滑效果差。當(dāng)瞬時(shí)溫度過(guò)高時(shí)，相嚙合的兩齒面就會(huì)發(fā)生站在一起的現(xiàn)象，由于此時(shí)兩齒面又在做相對(duì)滑動(dòng)，相粘接的部位即被撕破，在齒面上相對(duì)滑動(dòng)的方向形成傷痕，稱(chēng)為膠合，傳動(dòng)時(shí)齒面瞬時(shí)速度越高，相對(duì)滑動(dòng)速度越大的地方，越易發(fā)生膠合，加強(qiáng)潤(rùn)滑措施，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油，在潤(rùn)滑油中加入極壓添加劑等，可防止或減輕齒面的膠合。3.2.5.5 塑性變形塑性變形屬于輪齒永久變形一大類(lèi)的失效形式，它是由于在過(guò)大的應(yīng)力作用下，輪齒材料處于屈服狀態(tài)而產(chǎn)生的齒面體塑性流動(dòng)所形成的塑性變形，一般發(fā)生在硬度地的齒輪上，塑性變形又分為滾壓塑變和錘擊塑變，滾壓塑變是由于嚙合輪齒的相互滾壓與滑動(dòng)而引起的材料塑料流動(dòng)所形成的。由于材料的塑性流動(dòng)方向和齒面上所受的摩擦力方向一致，所以在主動(dòng)輪的輪齒上沿相對(duì)滑動(dòng)速度為零的節(jié)線(xiàn)處將被輾出溝槽，而在從動(dòng)輪的輪齒上則在節(jié)線(xiàn)處被擠出 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 21 頁(yè)21脊棱。這種現(xiàn)象稱(chēng)為滾壓塑變。錘壓塑變則是伴有過(guò)大的沖擊而產(chǎn)生的塑性變形，它的特性是在齒面上出現(xiàn)線(xiàn)的溝槽，且溝槽的取向與嚙合輪齒的嚙合線(xiàn)相一致，提高輪齒齒面硬度，采用高粘度的加有極壓添加劑的潤(rùn)滑油均有助于減緩或防止輪齒產(chǎn)生塑性變形。3.2.5.6 齒輪按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中雖然不是機(jī)械式的機(jī)械，但是應(yīng)用到了開(kāi)式的齒輪傳動(dòng)，因此進(jìn)行校核是必要的，由以上分析可知，本次只需進(jìn)行彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)為主： 1）由機(jī)械設(shè)計(jì)中第 196 頁(yè)的公式作以下設(shè)計(jì)計(jì)算：12[]FaSdYKTmz??????????（1） 由 10-20C 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ，大齒輪的150FEMPa??2380FEMPa?（2） 由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為 ，10.85FN??20.8FN?（3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由公式 10-12 得11220.85] 30.574.28.6FNEKMPaS?????（4） 計(jì)算載荷系數(shù) K1.AVFaK??????????????（5） 查取齒形系數(shù)由表 10-5 查得122.8.424.67067065FaFaFaYY????（6） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 22 頁(yè)2212.73.51.7406sasasYY????（7） 計(jì)算大小齒輪的 ，并加以比較]Fas??所以可知道大齒輪的數(shù)值較大。12.8730.1]5.64.6FassFY????2）設(shè)計(jì)計(jì)算 132 221.840.165.[]06FaSdYKTm mz ????????????????????所以可取模數(shù)為 4mm。3）幾何尺寸計(jì)算 12 1265,0·??è?2±??ê?65,z dmmdmm????????????中心矩為 ，齒寬系數(shù)為 b=12()50ad?????，取 B1=100mm，B2=96mm240.96d???3.2.5.7 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行校核接觸強(qiáng)度的校核的基點(diǎn)：齒輪節(jié)圓處的應(yīng)力計(jì)算 應(yīng)不大于其許用接觸應(yīng)H?力 即[]H?H??[]根據(jù)赫茨公式可以導(dǎo)出接觸應(yīng)力基本值 的計(jì)算式HO?1eHOEFuZbd?????式中 --節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，若壓力角為 的未修正標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 =2.5HZ02HZ 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 23 頁(yè)23--彈性系數(shù)，如兩齒輪均為鋼制可取 =189.8 MPaEZ EZ--重合度系數(shù)，對(duì)于直齒輪 ， 為端面重合度? (4)/3a???a?--螺旋角系數(shù)， 直齒輪 =1? cosZ??--小齒輪分度圓直徑 mm1db—工作齒寬（mm） ，指一對(duì)齒輪中的較小者--齒數(shù)比， ， 分別為小齒輪齒數(shù)?21/z?2,z--齒輪端面內(nèi)的切向力tF而 0HAVHK???式中 --使用系數(shù)，考慮因外界因素引起的動(dòng)力負(fù)荷，可在 1-1.25 范圍內(nèi)選A取本次設(shè)計(jì)取 =1.1A--動(dòng)荷系數(shù)，考慮嚙合過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)的影響，對(duì)于 5—8 級(jí)精度的齒VK輪， 可在 1.1-1.5 間選取，本次設(shè)計(jì)取 1.2V--接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向負(fù)荷分布系數(shù)，可在 1.1-1.25 之間選取，本次B選 1.1--接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間的齒間負(fù)荷分布系數(shù)，可在 1—1.35 間選取，HaK這里選 1.1本次設(shè)計(jì)中，彎曲過(guò)程中所需功率最大，而且轉(zhuǎn)速最低其傳動(dòng)過(guò)程中相嚙合的齒輪中較小的那一個(gè)較危險(xiǎn)，需校核，如果經(jīng)校核滿(mǎn)足使用要求，則其他齒輪不用交合就可以使用。本次設(shè)計(jì)選取小齒輪進(jìn)行校核，該傳動(dòng)過(guò)程中，所傳遞的轉(zhuǎn)矩=112.7Nm。使齒輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪分度圓直徑 d=mz=4*65=260mm1T則作用于齒輪節(jié)圓處的圓周力 為tF1202.786.90tTFNd???則 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 24 頁(yè)2401 86.9102.519. 7.324.8tHEFuZbd???????????07.3.6.4HPAVHBaKMPa?該小齒輪采用合金鋼調(diào)質(zhì)，其硬度在 250-360HRC 間，[ ]=780-940MPaH?[ ]HP??本次設(shè)計(jì)中，小齒輪采用合金鋼硬度為 360HRC，大齒輪采用 45 鋼調(diào)質(zhì)，其硬度可達(dá)到 220HRC，[ ]可達(dá) 620HRC，所以該對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)符合要求。3.2.6 套絲機(jī)構(gòu)中螺栓組的設(shè)計(jì)校核由于齒輪軸的兩端需要有軸承的支撐，同時(shí)由于絞絲需要一定的扭矩，因此有必要對(duì)套絲機(jī)構(gòu)中螺栓組進(jìn)行校核。該螺栓組相當(dāng)于承受有傾覆力矩，為T(mén)=112.7NM，在此傾覆力矩下，該結(jié)構(gòu)的左端螺栓承受拉力，右端為減載作用，故右端的螺栓受到的力較大，所受的載荷按式 5-31 確定。maxax21.7129.218izMLFN???????????????因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)基本不承受其它作用力，所以 （軸向工作載荷） 。max218F?對(duì)于一般的連接，工作載荷穩(wěn)定時(shí)，1 1020max(.2~6),?aà?è?0.599823.4×ü-á| .327mbbFFNCN??????????選擇螺栓為 Q235，性能等級(jí)為 4.6 級(jí)的螺栓，由表 5-8 查得材料的屈服極限為 240MPA，由表 5-10 查得安全系數(shù) S=1.5，故螺栓的許用應(yīng)力，根據(jù)式（5-20）求得螺栓螺紋的危險(xiǎn)截面的直4]160.5sMPa????徑（螺紋直徑 ）為 ，按粗牙普通1d21.341.1.84Fm??????????????螺紋標(biāo)準(zhǔn)（GB196-81） ，選用公稱(chēng)直徑 D=16mm 的螺紋。因此該螺栓組的選取符合要求。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 25 頁(yè)253.2.7 夾具的設(shè)計(jì)本次夾具的設(shè)計(jì)是為了固定加工的鋼管，同時(shí)由于必須讓鋼管的中心線(xiàn)與夾具的中心線(xiàn)重合的同時(shí)，又必須都與板牙的中心線(xiàn)重合，只有這樣才能保證加工出的鋼管的螺紋才符合要求，因此這樣的夾具必須要能自動(dòng)定心，才能滿(mǎn)足整體的設(shè)計(jì)要求。通過(guò)查閱機(jī)床夾具手冊(cè)，該夾具采用了螺旋式定心夾緊機(jī)構(gòu)----V 型塊式螺旋自動(dòng)定心裝置。其工作原理是:該機(jī)構(gòu)利用等螺距的左右螺旋帶動(dòng)兩個(gè)滑座等速移動(dòng)向中間夾緊工件，向外分開(kāi)時(shí)，則松開(kāi)工件。結(jié)構(gòu)如圖是：3.2.8 夾具的夾緊力計(jì)算由〈〈機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)〉 〉中第 22 頁(yè)表 1-2-3 可知，兩 V 型塊為防止工件繞軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的夾緊力為 2()kKTSinwND???為防止工件在軸向力 Px 作用下移動(dòng)所需要的夾緊力 2()xkKPSinwN???由于該機(jī)構(gòu)中 Px 近似為 0，所以軸向力 Px 近似為零，故無(wú)軸向移動(dòng)，現(xiàn)在計(jì)算繞軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力 Wk，已知 T=112.7NM， =90 度。安全系數(shù)為 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 26 頁(yè)26óé±í122éμ???????????.3?????????????????????由 表 1-2-4 查 取 摩 擦 系 數(shù) 0.5??，這就是螺桿受到的軸向力3.650.72()19.3k SinwNK?????F=19.39KN。 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 第 27 頁(yè)274 液壓馬達(dá)的選擇及其使用4．1 液壓馬達(dá)使用注意事項(xiàng) 元 件 選 擇 安 裝 到 系 統(tǒng) 以 后 應(yīng) 該 對(duì) 照 說(shuō) 明 書(shū) ， 嚴(yán) 格 按 使 用 要 求 使 用 ： 要 想使 液 壓 馬 達(dá) 獲 得 滿(mǎn) 意 的 使 用 效 果 ， 除 選 擇 高 質(zhì) 量 的 產(chǎn) 品 外 ， 還 應(yīng) 根 據(jù) 機(jī) 械 各工 況 對(duì) 液 壓 系 統(tǒng) 的 要 求 ， 選 擇 最 佳 的 設(shè) 計(jì) 方 案 ， 并 按 照 液 壓 馬 達(dá) 使 用 說(shuō) 明 書(shū)的