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遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文）
前言
21世紀是一個技術創(chuàng)新的時代，隨著我國經(jīng)濟建設的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結構與設計概念得到不斷創(chuàng)新，高性能材料的開發(fā)應用使預應力混凝土技術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架材料，而鋼筋的加工和成型直接影響到鋼筋混凝土結構的強度、造價、工程質量以及施工進度。所以，鋼筋加工機械是建筑施工中不可缺少的機械設備。
在土木工程中，鋼筋混凝土與預應力鋼筋混凝土是主要的建筑構件，擔當著極其重要的承載作用，其中混凝土承受壓力，鋼筋承擔壓力。鋼筋混凝土構件的形狀千差萬別，從鋼材生產(chǎn)廠家購置的各種類型鋼筋，根據(jù)生產(chǎn)工藝與運輸需要，送達施工現(xiàn)場時，其形狀也是各異。為了滿足工程的需要，必須先使用各種鋼筋機械對鋼筋進行預處理及加工。為了保證鋼筋與混凝土的結合良好，必須對銹蝕的鋼筋進行表面除銹、對不規(guī)則彎曲的鋼筋進行拉伸于調直；為了節(jié)約鋼材，降低成本，減少不必要的鋼材浪費，可以采用鋼筋的冷拔工藝處理，以提高鋼筋的抗拉強度。在施工過程中，根據(jù)設計要求進行鋼筋配制時，由于鋼筋配制的部位不同，鋼筋的形狀、大小與粗細存在著極大差異，必須對鋼筋進行彎曲、切斷等等。
隨著社會與經(jīng)濟的高速發(fā)展，在土木工程與建筑施工中，不同類型的鋼筋機械與設備的廣泛應用，對提高工程質量、確保工程進度，發(fā)揮著重要作用。鋼筋調直機械作為鋼筋及預應力機械的一種類型，在土木與建筑工程建設中有重要應用，鋼筋調直也是鋼筋加工中的一項重要工序。通常鋼筋調直機用于調直14mm以下的盤圓鋼筋和冷拔鋼筋，并且根據(jù)需要的長度進行自動調直和切斷，在調直過程中將鋼筋表面的氧化皮、鐵銹和污物除掉。
1 鋼筋調直機的設計
1.1 鋼筋調直機的分類
鋼筋調直機按調直原理的不同分為孔摸式和斜輥式兩種；按切斷機構的不同分為下切剪刀式和旋轉剪刀式兩種；而下切剪刀式按切斷控制裝置的不同又可分為機械控制式與光電控制式。本次設計為機械控制式鋼筋調直機，切斷方式為下切剪刀式。
1.2 鋼筋調直機調直剪切原理
下切剪刀式鋼筋調直機調直剪切原理如圖所示：
圖1-1調直剪切原理
Fig.1-1 principle of straightening and sheering
1-盤料架；2-調直筒；3-牽引輪；4-剪刀；5-定長裝置；
工作時，繞在旋轉架1上的鋼筋，由連續(xù)旋轉著的牽引輥3拉過調直筒2，并在下切剪刀4中間通過，進入受料部。當調直鋼筋端頭頂動定長裝置的直桿5后，切斷剪刀便對鋼筋進行切斷動作，然后剪刀有恢復原位或固定不動。如果鋼絲的牽引速度V=0.6m/s.而剪刀升降時間t=0.1s，則鋼絲在切斷瞬間的運動距離S=Vt=0.6×0.1=0.06m，為此，剪刀阻礙鋼絲的運動，而引起牽引輥產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，磨損加劇，生產(chǎn)率降低，故此種調直機的調直速度不宜太快。
1.3 鋼筋調直機的主要技術性能
表1-1鋼筋調直機的型號規(guī)格及技術要求
Tab.1-1 model standard and technique ability of reinforcement bar straightening machine
參數(shù)名稱
數(shù)值
調直切斷鋼筋直徑（mm）
4～8
鋼筋抗拉強度(MPa)
650
切斷長度(mm)
300～6000
切斷長度誤差(mm/m)
牽引速度(m/min)
40
調直筒轉速(r/min)
2800
送料、牽引輥直徑(mm)
90
電機型號：調直
牽引
切斷
功率： 調直(kW)
牽引(kW)
切斷(kW)
5.5
外形尺寸：長(mm)
寬(mm)
高(mm)
7250
550
1220
整機重量(kg)
1000
1.4 鋼筋調直機工作原理與基本構造
該鋼筋調直機為下切剪刀式，工作原理如圖所示：
圖1-2鋼筋調直機機構簡圖
Fig.1-2 mechanism schematic of reinforcement bar straightening machine
1-電動機；2-調直筒；3-減速齒輪；4-減速齒輪；5-減速齒輪；6-圓錐齒輪；7-曲柄軸；8-錘頭；9-壓縮彈簧；10-定長拉桿；11-定長擋板；12-鋼筋；13-滑動刀臺；14-牽引輪；15-皮帶傳動機構
采用一臺電動機作總動力裝置，電動機軸端安裝兩個V帶輪，分別驅動調直筒、牽引和切斷機構。其牽引、切斷機構傳動如下：電動機啟動后，經(jīng)V帶輪帶動圓錐齒輪6旋轉，通過另一圓錐齒輪使曲柄軸7旋轉，在通過減速齒輪3、4、5帶動一對同速反向回轉齒輪，使牽引輪14轉動，牽引鋼筋12向前運動。曲柄輪7上的連桿使錘頭8上、下運動，調直好的鋼筋頂住與滑動刀臺13相連的定長擋板11時，擋板帶動定長拉桿10將刀臺拉到錘頭下面，刀臺在錘頭沖擊下將鋼筋切斷。
切斷機構的結構與工作原理如圖所示：
圖1-3鋼筋調直機的切斷機構
Fig.1-3 cut off mechanism of reinforcement bar straightening machine
1-曲柄輪；2-連桿；3-錘頭；4-定長拉桿；5-鋼筋；6-復位彈簧；7-刀臺座；8-下切刀；9-上切刀；10-上切刀架；
下切刀8固定在刀座臺7上，調直后的鋼筋從切刀中孔中通過。上切刀9安裝在刀架10上，非工作狀態(tài)時，上刀架被復位彈簧6推至上方，當定長拉桿4將刀臺座7拉到錘頭3下面時，上刀架受到錘頭的沖擊向下運動，鋼筋在上、下刀片間被切斷。在切斷鋼筋時，切刀有一個下降過程，下降時間一般為0.1s，而鋼筋的牽引速度為0.6m/s,因此在切斷瞬間，鋼筋可有0.6×0.1=0.06m的運動距離，而實際上鋼筋在被切斷的瞬間是停止運動的，所以造成鋼筋在牽引輪中的滑動，使牽引輪受到磨損。因此，調直機的調直速度不宜太快。
調直機的電氣控制系統(tǒng)圖為：
圖1-4 鋼筋調直機的電器線路
Fig.1-4 electrical circuit of reinforcement bar straightening machine
RD-熔斷器；D-交流接觸器；RJ-熱繼電器；AN-常開按鈕；D-電動機；QK-轉換開關；
調直機的傳動示意展開圖：
圖1-5 鋼筋調直機的傳動示意展開圖：
Fig.1-5 transmission opening figure of reinforcement bar straightening machine
1-電動機；2-調直筒；3-皮帶輪；4-皮帶輪；5-皮帶輪；6-齒輪；7-齒輪；8-齒輪；9-齒輪；10-齒輪；11-齒輪；12-錐齒輪；13-錐齒輪；14-上壓輥；15-下壓輥；16-框架；17-雙滑塊機構；18-雙滑塊機構；19-錘頭；20-上切刀；21-方刀臺；22-拉桿；
電動機經(jīng)三角膠帶驅動調直筒2旋轉，實現(xiàn)鋼筋調直。經(jīng)電動機上的另一膠帶輪以及一對錐齒輪帶動偏心軸，再經(jīng)二級齒輪減速，驅動上下壓輥14、15等速反向旋轉，從而實現(xiàn)鋼筋牽引運動。又經(jīng)過偏心軸和雙滑塊機構17、18，帶動錘頭19上下運動，當上切刀20進入錘頭下面時即受到錘頭敲擊，完成鋼筋切斷。
上壓輥14裝在框架16上，轉動偏心手柄可使框架銷作轉動，以便根據(jù)鋼筋直徑調整
壓輥間隙。方刀臺21和承受架的拉桿22相連，當鋼筋端部頂?shù)嚼瓧U上的定尺板時，將方
刀臺拉到錘頭下面，即可切斷鋼筋。定尺板在承受架上的位置，可以按切斷鋼筋所需長度
進行調節(jié)。
2 主要計算
2.1 生產(chǎn)率和功率計算
2.1.1 生產(chǎn)率計算
（2-1）式中 D-牽引輪直徑（mm）
N-牽引輪轉速（r/min）
-每米鋼筋重量（kg）
K-滑動系數(shù)，一般取K=0.95～0.98
帶入相應數(shù)據(jù)得：
2.1.2 功率計算，選擇電動機
調直部分：
調直筒所需的功率：
（2-2）
式中 `
調直筒的扭矩：
（2-3）
式中
帶入相應數(shù)據(jù)，得：
牽引部分：
鋼筋牽引功率：
（2-4）
式中
牽引輪壓緊力：
（2-5）
式中
切斷部分：
鋼筋剪切功率：
（2-6）
式中
帶入相應數(shù)據(jù)，經(jīng)計算得：
鋼筋切斷力P：
（2-7）
式中 d-鋼筋直徑，mm
-材料抗剪極限強度，
帶入相應數(shù)據(jù)得：
鋼筋切斷機動刀片的沖程數(shù)n：
(r/min) （2-8）
式中 -電動機轉速，r/min
i-機械總傳動比
帶入相應數(shù)據(jù)得：
(r/min)
作用在偏心輪軸的扭矩M：
（2-9）
式中 -偏心距，mm
－偏心輪半徑與滑塊運動方向所成之角
－
L-連桿長度，mm
－偏心輪軸徑的半徑，mm
-偏心輪半徑，mm
－滑塊銷半徑，mm
-滑動摩擦系數(shù)，=0.10～0.15
帶入相應數(shù)據(jù)得：
驅動功率N：
（2-10）式中 -作用在偏心輪軸的扭矩，N mm
-鋼筋切斷次數(shù)，1/min
-傳動系統(tǒng)總效率
帶入相應數(shù)據(jù)得：
=
總功率：
考慮到摩擦損耗等因素，選電動機型號為，功率為5.5KW，轉速為1440r/min.
2.2 第一組皮帶傳動機構的設計
設計的原始條件為：傳動的工作條件，傳遞的功率P，主、從動輪的轉速、（傳動比i），傳動對外廓尺寸的要求。
設計內(nèi)容：確定帶的型號、長度、根數(shù)；
傳動中心距；
帶輪基準直徑及結構尺寸；
計算初拉力， 帶對軸的壓力
設計的步驟和方法
2.2.1 確定設計功率
考慮載荷性質和每天運轉的時間等因素，設計功率要求要比傳遞的功率略大，即：
（2-11）
式中 P-傳遞的額定功率，（KW）
-工作情況系數(shù)，=1.2
4.141.2=4.97(KW)
2.2.2 初選帶的型號
根據(jù)設計功率和主動輪轉速=1440r/mim。選定帶的型號為A型。
2.2.3 確定帶輪的基準直徑和
（1）選擇，由，查表得 =280（mm）
（2）驗算帶速V，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑，帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根速過多，故V應在5～25mm/s之內(nèi)。
（2-12）
（3）計算從動輪基準直徑：
=i ==138.57（mm） （2-13）
取標準值=140（mm）
2.2.4 確定中心距a和帶的基準長度
一般取 （2-14）
計算相應于的帶基準長度：
根據(jù)初定的查表，選取接近值的基準長度=1600（mm）
實際中心距： （2-15）
2.2.5 驗算小輪包角
（2-16）
2.2.6 計算帶的根數(shù)
取Z=2 （2-17）
式中 -包角系數(shù)，考慮包角與實驗條件不符（）時對傳動能力的影響
-長度系數(shù)，考慮帶長與實驗條件不符時對傳動能力的影響
-實驗條件下，單根V帶所能傳遞的功率
-單根V帶傳遞功率的增量
考慮傳動比時，帶在大輪上的彎曲應力小，故在壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率，其計算式為：
（2-18）
式中 -彎曲影響系數(shù)，
-傳動比系數(shù) =1.12
2.2.7 計算帶作用在軸上的載荷Q
為設計軸和軸承，應計算出V帶對軸的壓力Q：
（2-19）
式中 Z-帶的根數(shù)
-單根V帶的初拉力N
（2-20）
（2-21）
2.3 第二組皮帶傳動機構的設計
57
設計的原始條件為：傳動的工作條件，傳遞的功率P，主、從動輪的轉速、（傳動比i），傳動對外廓尺寸的要求。
設計內(nèi)容：確定帶的型號、長度、根數(shù)；
傳動中心距；
帶輪基準直徑及結構尺寸；
計算初拉力， 帶對軸的壓力
2.3.1 確定設計功率
考慮載荷性質和每天運轉的時間等因素，設計功率要求要比傳遞的功率略大，即：
（2-22）
式中 P-傳遞的額定功率，KW
-工作情況系數(shù)，=1.2
1.361.2=1.632(KW)
2.3.2 初選帶的型號
根據(jù)設計功率和主動輪轉速=1440r/mim。選定帶的型號為A型。
2.3.3 確定帶輪的基準直徑和
（1）選擇，由，查表得 =140mm
（2）驗算帶速V，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑，帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶根速過多，故V應在5～25mm/s之內(nèi)。
（2-23）
（3）計算從動輪基準直徑：
=i ==280（mm） （2-24）
取標準值=280mm
2.3.4 確定中心距a和帶的基準長度
一般取 （2-25）
計算相應于的帶基準長度：
根據(jù)初定的查表，選取接近值的基準長度=1400（mm）
實際中心距： （2-26）
2.3.5 驗算小輪包角
（2-27）
2.3.6 計算帶的根數(shù)
取Z=2 （2-28）
式中 -包角系數(shù)，考慮包角與實驗條件不符（）時對傳動能力的影響
-長度系數(shù)，考慮帶長與實驗條件不符時對傳動能力的影響
-實驗條件下，單根V帶所能傳遞的功率
-單根V帶傳遞功率的增量
考慮傳動比時，帶在大輪上的彎曲應力小，故在壽命相同的條件下，可增大傳遞的功率，其計算式為：
（2-29）
式中 -彎曲影響系數(shù)，
-傳動比系數(shù) =1.12
2.3.7 計算帶作用在軸上的載荷Q
為設計軸和軸承，應計算出V帶對軸的壓力Q：
（2-30）
式中 Z-帶的根數(shù)
-單根V帶的初拉力N
2.3.8 主動帶輪設計
軸伸直徑d=38mm, 長度L=80mm，故主動帶輪軸孔直徑應取，轂長應小于80mm.大主動帶輪結構為輻板式帶輪，小主動帶輪結構為實心式帶輪，輪槽尺寸及輪寬等按表計算得：
小帶輪：基準寬度10mm，頂寬b=13mm； 基準線上槽深5mm； 基準線下槽深12mm； 槽間距 mm; 第一槽對稱面至端面的距離mm; 最小輪緣厚； 帶輪寬 z—輪槽數(shù)；外徑； 輪槽角； 極限偏差mm；當B＜1.5時，L=B=35mm，為軸的直徑；
大帶輪：基準寬度10mm，頂寬b=13mm； 基準線上槽深5mm； 基準線下槽深12mm； 槽間距 mm; 第一槽對稱面至端面的距離mm; 最小輪緣厚； 帶輪寬 z—輪槽數(shù)；外徑： 輪槽角； 極限偏差mm；；
3 直齒輪設計
在閉式傳動中，輪齒折斷和點蝕均可能發(fā)生，設計時先按齒面接觸疲勞強度確定傳動主要參數(shù)，再驗算齒根彎曲疲勞強度。
小齒輪齒數(shù)應大于17齒，以避免根切現(xiàn)象而影響齒根彎曲強度，一般取=18～40，=i。為防止輪齒早期損壞，，應盡量互為質數(shù)。當分度圓直徑確定時，在滿足齒根彎曲強度的前提下，適當減少模數(shù)以增加齒數(shù)，有利于提高重合度。對傳遞動力的齒輪傳動，模數(shù)應大于2mm（至少1.5mm）,齒數(shù)比(傳動比)i不宜過大,以小于5為佳,以防止兩齒輪直徑相差過大及輪齒工作負擔相差過大。
增大齒寬b時，輪齒的工作應力和都將減少，有利于提高輪齒承載能力，但b過大易造成載荷沿齒寬分布不均勻。對于制造安裝精度要求高，軸和支承剛度大，齒輪相對于軸承是對稱布置時，可取稍大些，0.8～1.4。非對稱布置時0.6～1.2；懸臂布置及開式傳動中0.3～0.4。在硬度HB＞350的硬齒面?zhèn)鲃又校€應下降50%。
一級減數(shù)直齒輪設計
已知一級傳遞功率，小齒輪轉速=720r/min,傳動比i=2.7,每天1班，，預期壽命10年。
3.1 確定齒輪傳動精度等級
根據(jù)使用情況和估計速度m/s,則選用8級精度的齒輪。選擇材料：小齒輪選用45號鋼，調質處理，；大齒輪選用45號鋼 ，正火處理，；按國家標準，分度圓上的壓力角；對于正常齒，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)
3.1.1 計算許用應力
（3-1）
主動輪和從動輪齒面硬度為230HBS和170HBS，，并查圖得，=570Mpa,=520Mpa,查圖得，=1.0，=1.14, =1.0,
=1.0,=1.0,=0.92,=1.0。
（3-2）
（3-3）
3.1.2 按齒面接觸疲勞強度確定中心距
小齒輪轉距： （3-4）
初取，取，查表得， （3-5）
確定中心距：
（3-6）
取a=155mm
估計模數(shù)：m=(0.007～0.02)a=(0.007～0.02)×155=1.085～3.1mm,取m=3mm.
各輪齒數(shù)：
（3-7）
取
實際傳動比 （3-8）
傳動比誤差 許用
分度圓直徑：
（3-9）
驗算圓周速度 ,選擇8級精度的齒輪合適。
3.1.3 驗算齒面接觸疲勞強度
因電機驅動，載荷平穩(wěn)，查表，，由于速度v=3.17m/s,8級精度齒輪 ，查圖得 ，軸上軸承不對稱分布，且，查圖得 ，齒寬b=。取b=54mm,。
查表得
載荷系數(shù) （3-10）
計算端面和縱向重合度：
（3-11）
（3-12）
由查圖得，，取u=2.7
（3-13）
=158MP 安全。
3.1.4 驗算齒根彎曲疲勞強度
根據(jù)材料熱處理，查圖 ，查圖 ，則計算出許用應力
（3-14）
（3-15）
由圖得，
驗算彎曲疲勞強度
（3-16）
（3-17）
安全。
3.1.5 齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
同理
當3軸4軸間傳動比=2.5時，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
軸4和軸5間的傳動比=1，齒輪主要參數(shù)和幾何尺寸
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
4 錐齒輪的設計
初定齒數(shù)比u=1.計算兩錐齒輪，參照GT4-8型調直機的傳動示意展開圖
錐齒輪材料采用45號鋼加工制造，采用大圓角留磨滾刀加工，齒面滲碳淬火磨齒，并采用齒面強化噴丸工藝，以提高接觸與彎曲強度。錐齒輪～63，精度6Cgb11365-89。（ 噴丸強化工藝,此技術提供一種通過利用噴丸強化工藝在齒輪表面形成壓縮殘余應力來提高齒輪的疲勞強度的方法。此技術的方法是在利用高壓空氣向齒輪表面投射大量的噴丸時向與連接作為噴射對象的齒輪齒的齒根圓與漸開線的交點及與上述噴射對象的齒輪齒相鄰的齒輪齒的齒頂圓與漸開線的交點的直線平行的方向，更具體地講，是向與該直線成0°至15°角的方向投射。）
軸交角。由電動機驅動，工作載荷略有輕微沖擊，錐齒輪1懸臂支承，錐齒輪2兩端支承，傳遞轉矩：
，轉速720r/min。 （4-1）
1．基本參數(shù)：
2．初步設計： （4-2）式中 K-載荷系數(shù)，取1.5
u-齒數(shù)比，取1
-齒輪的許用接觸應力
-估計時的安全系數(shù)，取1.1
-試驗齒輪的接觸疲勞極限
估算的結果： =
幾何尺寸： 齒數(shù)比： 齒數(shù) =25；=25 （4-3）
=4 m——模數(shù)
大端分度圓直徑：
（4-4）
分錐角：
（4-5）
（4-6）
外錐距： （4-7）
齒寬：
=0.25～0.33取=0.3 （4-8）
（重載荷3.03.5）
平均分度圓直徑：
（4-9）
中錐距： （4-10）
平均模數(shù)： （4-11）
齒距：P==3.144=12.56mm （4-12）
齒寬系數(shù)：=0.3
節(jié)錐角：
高度變位系數(shù)： （4-13）
齒頂高： （4-14）
齒根高： （4-15）
頂隙： （4-16）
齒頂角： （4-17）
齒根角： （4-18）
齒寬中點分度圓直徑：
（4-19）
齒寬中點螺旋角：
大端齒頂圓直徑：
（4-20）
大端齒根圓直徑：
（4-21）
頂錐角： （4-22）
根錐角： （4-23）
安裝距：A，根據(jù)結構而定。
冠頂距：
軸線交角 （4-24）
當 （4-25）
輪冠距： （4-26）
錐齒輪強度校核計算：
接觸強度校核 （4-27）
式中 分度圓的切向力 N
使用系數(shù)
動載荷系數(shù)
載荷分布系數(shù)
載荷分配系數(shù)
節(jié)點區(qū)域系數(shù)
彈性系數(shù)
重合度、螺旋角系數(shù)
錐齒輪系數(shù)
計算結果：
許用接觸應力 （4-28）
式中 試驗齒輪接觸疲勞極限
壽命系數(shù)
潤滑油膜影響系數(shù)
最小安全系數(shù)
尺寸系數(shù)
工作硬化系數(shù)
計算結果
通過
彎曲強度校核 （4-29）
式中 復合齒形系數(shù)
重合度和螺旋角系數(shù)
其余項同前，并且
計算結果：
許用彎曲應力：
（4-30）
式中 齒根基本強度
壽命系數(shù)
相對齒根圓角敏感系數(shù)
相對齒根表面狀況系數(shù)
尺寸系數(shù)
最小安全系數(shù)
計算結果
通過
5 軸的設計與強度校核
5.1 Ⅰ軸的設計與強度校核
5.1.1 軸的結構設計
圖5-1軸的結構圖
Fig.5-1 construction figure of shaft one
5.1.2 求出齒輪受力
輸出軸轉矩： （5-1）
齒輪圓周力： （5-2）
齒輪軸向力： （5-3）
齒輪徑向力： （5-4）
支反力： XOY面 （垂直面）
（5-5）
XOZ面（水平面）
（5-6）
XOY面上的彎矩：
（5-7）
XOZ面上的彎矩：
（5-8）
合成彎矩：
（5-9）
當量彎矩：
（5-10）
取危險截面按當量彎矩驗算直徑。危險截面取左軸承處（載荷最大）及安裝帶輪處（軸徑最小且載荷較大、有鍵槽）。
右軸承部位驗算
（5-11）
d=45mm＞35mm,合格。
安裝帶輪部位驗算
（5-12）
d=30mm＞20mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=30＞20×1.04=20.8，合格
綜上計算結果，該軸強度足夠。
5.2 Ⅱ軸的設計與強度校核
5.2.1 軸的結構設計
圖5-2軸的結構圖
Fig.5-2 construction figure of shaft two
5.2.2 求出齒輪受力
輸出軸轉矩： （5-13）
圓柱齒輪
齒輪圓周： （5-14）
齒輪徑向力： （5-15）
標準直齒圓錐齒輪
齒輪圓周力： （5-15）
齒輪軸向力： （5-16）
齒輪徑向力： （5-17）
支反力 XOY面 （垂直面）
（5-18）
XOZ面（水平面）
（5-19）
XOY面上的彎矩：
（5-20）
XOZ面上的彎矩：
（5-21）
合成彎矩：
（5-22）
當量彎矩：
（5-23）
取危險截面按當量彎矩驗算直徑。危險截面取右軸承處（載荷最大）、安裝圓柱齒輪處、安裝錐齒輪處及安裝偏心輪處。
右軸承處驗算
（5-24）
d=35mm＞29.8mm,合格。
安裝圓柱齒輪處驗算
（5-25）
d=40mm＞28.4mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=40＞28.4×1.04=29.5mm,合格。
安裝錐齒輪處驗算
（5-26）
d=35mm＞18mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=35＞18×1.04=18.72mm,合格。
安裝偏心輪處
（5-27）
d=25mm＞17mm,合格。
該軸段有鍵槽，計算軸徑加大4%，d=25＞17×1.04=17.68mm，合格。
綜上計算結果，該軸強度足夠。
6 主要零件的規(guī)格及加工要求
6.1 調直筒及調直塊
調直筒及調直塊的尺寸要求見零件圖，調直筒可用一般結構鋼或碳鋼制造，調直塊須用廠具鋼制造，并進行熱處理，塊的內(nèi)孔要具有一定的光潔度。GT4-8型調直機的調直筒，有兩套調直模，每套有五個，其中一套內(nèi)徑為10mm，可以調直6～8mm直徑的鋼筋，另一套內(nèi)徑為6mm，可調直5mm直徑以下的鋼筋。調直模用工具鋼制成，并經(jīng)熱處理。安裝時，調直模的喇叭口應全部向調直筒進口方向。調直模在調直筒中的安裝位置如圖所示，
圖6-1調直模的安裝方法
Fig.6-1 installation method of straightening model
調直模偏移量的大小，要根據(jù)調直模的磨損程度和鋼筋的性質通過試驗確定，一般為7～10mm，但不論采用哪種方法，調直筒最外兩端的兩個調直模，必須在調直筒導孔的軸線上，如果發(fā)現(xiàn)鋼筋調的不直，應及時調整調直模的偏移量。
6.2.齒輪
調直機上的所有齒輪均采用45號鋼加工制造，并須經(jīng)過表面淬火等熱處理。
6.3.調直機的各傳動軸均安裝滾動軸承
表1-1鋼筋調直機的軸承型號及用量
Tab.1-1 bearing size and number of reinforcement bar straightening machine
軸承名稱
型號
數(shù)量
安裝部位
軸承名稱
型號
數(shù)量
安裝部位
單列圓錐滾子軸承
7206
1
錐齒輪軸左端
單列圓錐滾子軸承
7512
1
偏心軸下端
雙列向心球軸承
1307
1
錐齒輪軸右端
單列向心球軸承
306
2
下壓輥軸兩端
單列圓錐滾子軸承
7308
1
偏心軸上端
單列向心球軸承
306
2
上壓輥軸兩端
6.4 傳送壓輥的選用和調整
調直機有兩對鋼筋傳送壓輥供選用，每對壓輥上又有兩種深度的環(huán)槽，因此應根據(jù)鋼筋直徑選擇適當?shù)膲狠伈邸Ｒ话阍趭A緊鋼筋后，應保證上下壓輥之間有3mm左右的間隙為合適。
傳送鋼筋的牽引力，決定于壓輥間的壓緊程度，壓緊度要保證鋼筋能順利的被牽引前進，不應有明顯的轉動現(xiàn)象，而且在被切斷的一瞬間，應能允許鋼筋與壓輥之間發(fā)生打滑現(xiàn)象。
6.5 定長機構的選擇與調整
鋼筋切斷長度，由定長機構自動調整，為了保證切斷質量，首先要按滑動刀臺的活動上切刀位置，調整其固定切刀，使上下兩切刀的刃口間有1mm以內(nèi)的間隙，并經(jīng)常檢查下切刀的鎖緊螺母有無松動現(xiàn)象，以及上切刀的抬刀彈簧的彈性。
滑動刀臺的回位是靠壓縮彈簧的張力，在定尺拉桿上裝有三個壓縮彈簧，在調直粗鋼筋時，三個彈簧同時起作用。當調直細鋼筋時，只需1～2彈簧。彈簧的預緊力是以保證能可靠的回位為準。如果彈簧預緊力不足，會造成滑動刀臺停留在錘頭下發(fā)生連切鋼筋的故障，若彈簧預緊力過大，則鋼筋不易頂動頂尺板，而發(fā)生鋼筋頂彎或切斷尺寸不準，并造成壓輥過度損傷鋼筋的現(xiàn)象。
鋼筋發(fā)生連切現(xiàn)象，除由于彈簧的預緊力不足外，還可能是傳送壓輥壓力過大，或者是料槽的鋼筋下落阻力過大所造成的。所以，發(fā)生不正?，F(xiàn)象時，應立即停車檢查，進行調整。
7 結論
伴隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑機械成為現(xiàn)代工業(yè)與民用建筑施工與生產(chǎn)過程中不可缺少的設備。建筑生產(chǎn)與施工過程實現(xiàn)機械化、自動化、降低施工現(xiàn)場人員的勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)施工成本，為建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。由于建筑機械能夠為建筑業(yè)提供必要的技術設備，因此成為衡量建筑業(yè)生產(chǎn)力水平的一個重要標志，并且為確保工程質量、降低工程造價、提高經(jīng)濟效益、社會效益與加快工程建設速度提供了重要的手段。所以，提高建筑機械的管理、使用、維護與維修能力，對加快建筑生產(chǎn)與施工速度，具有十分重要的意義。
本文根據(jù)鋼筋調直機的設計原則和具體要求，結合工地的實際需要進行設計，該鋼筋調直機具備良好的機動性，它體積小，重量輕，能快速的在不同場地之間轉移，它能量大，結構簡單，操作方便，最大限度的發(fā)揮設備的利用率和生產(chǎn)率。本次設計借助于AUTOCAD進行繪圖，基本上達到了設計要求。
本次設計還存在不足之處，一是由于鋼筋的牽引速度V=0.6m/s,而剪刀升降時間t=0.1s,則鋼筋在切斷的瞬間的運動距離S=Vt=0.6×0.1=0.06m，為此，剪刀阻礙鋼絲的運動，而引起牽引輥產(chǎn)生滑動現(xiàn)象，磨損加劇，生產(chǎn)率降低，故此種調直機的調直速度不宜太快。二是由于機械設計的復雜性和整體性，本人掌握不夠全面。三是由于經(jīng)驗方面的欠缺，故需要進一步的研究和實踐。
致謝
本設計在導師康文龍教授的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調試，無不凝聚著康文龍導師的心血和汗水，在四年的本科學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向導師表示深深的感謝和崇高的敬意，祝愿導師身體健康。
在論文的完成過程當中，同時得到了季璐瑤、璀璨的熱情幫助，一并表示深深地感謝!
最后，誠摯的感謝所有參加本論文評審和答辯的各位老師，感謝你們在百忙之中抽出時間參加我的答辯。
參考文獻
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附錄A 譯文
降低商用飛機的直接維護費用的方法
Haiqiao Wu
Yi Liu
Yunliang Ding和
Jia Liu
[作者]
Haiqiao Wu，Yi Liu，Yunliang Ding和Jia Liu都是在中華人民共和國南京大學航空宇航工程學院從事航空學和行于學的學者。
[關鍵詞]
直接費用，商用飛機，維護費用，專家，鑒定測試
[摘要]
商用飛機的直接維護費用（DMC）對飛機費用的所有權起一個重要作用。我們的研究目標是發(fā)現(xiàn)一些減少DMC的方法。本論文首先指出設計和果實診斷是影響DMC的主要因素，對于特定的航空公司這一因素，可忽略不計。一項R&M設計的新觀念——為了要減少DMC，本論文討論了自由操作時期和過失診斷專家系統(tǒng)的維護。
[電子的通路路徑]
本文的翡翠研究寄存器可以從以下網(wǎng)站得到：
www.emeraldinsight.com/researchregister
現(xiàn)在的議題和本文的完整文件可以從以下網(wǎng)站
www.emeraldinsight.com/0002-2667.htm
降低商用飛機的直接維護費用的方法
[介紹]
商用飛機的維護活動是飛機耐飛性能的一個必要組成部分。飛機維護是令飛機回復到可使用狀態(tài)下的一個上木。它包括維護、修理、徹底檢查、檢驗和狀態(tài)測定。它可以分為兩種類型。
修正的維護。這些活動，即由提供對于某一已知的或疑似的故障及（或）缺陷的方案，來是失敗的結果回復到一種令人滿意的情況。修正的維護大體上可分為過失確認、過失隔離、拆卸、替換、重新裝配、對準或者調整，以及測試。這一種維護的類型即是不預定的維護，而且受益于診斷的使用以減輕在維護資源方面的負擔。
預防的維護。這些活動，即由系統(tǒng)檢驗、探測、疲勞項目的替換、調整、口徑測定，以及清潔等，來使之保持在可使用狀態(tài)。在飛機和儀器的整個壽命中，它以一種規(guī)定的形式實行。因此，它也被成做預定的維護。
維護通常的目標是，在一家航空公司需要維修飛機時，能夠以最低的費用提供一套完整的維護服務?，F(xiàn)在商用飛機的維護費用對飛機費用的所有權起一個重要作用。維護費用一般占與飛機操作相關費用的10%-20%（Maple,2001）。
直接的維護費用（DMC）被定義為，用于維護一個飛機或相關儀器所需的勞動力費用和材料費用（ATA，國際航空運輸協(xié)會和ICCAIA，1992）。DMC不包括勞動和物質的開支，如行政、監(jiān)督、使用工具工作、測試儀器、設備、記錄及保存等活動的費用（Knotts,1999）。航空公司通常會尋求維護費用的保證，如果DMC超過約定的指定水平，飛機制造者將招致財政上的處罰。
我們的研究目標是找出一些為商用飛機減少DMC的方法。本論文首先分析了影響DMC的主要因素，然后討論了可以減少DMC的一些方法。
[DMC的主要影響因素]
依照定義，DMC的公式是：
DMC=（+）LR+MC,
其中，是指飛機維護人員在飛機上的工作時間；是指飛機維護人員不在飛機上的凌夷部分工作時間；LR是指勞動費用；MC是指材料的費用。影響DMC的因素可以依下列各項分類。
[設計因素]
可靠性和可維護性（R&M）是飛機的固有價值。它只能由設計決定。雖然像經(jīng)過高度訓練的人和一個應答的補給系統(tǒng)這樣的其他因素，也能使時間限定在一個絕對的最小量中，但是只有國有的R&M才能決定這一最小量。即使改良訓練或技術支持也不能夠有效的彌補因一架拙劣設計（根據(jù)R&M）的商用飛機在可用性方面所造成的損失。將支持飛機飛行的費用減少到最小，最大限度的提高籍由最好設計所生產(chǎn)出的產(chǎn)品的可用性，使之可靠并且可維護。對于商用飛機整個壽命期所花費用來說，大概有70%-80%的費用是由設計階段來決定的。
[過失診斷效率]
系統(tǒng)和技術的復雜性逐漸增加加大了即使、有效的過失診斷的困難。由此成為系統(tǒng)可維護性的問題因素。而且，從減少時間周期和費用方面來看，無效的過失診斷可能會很貴。因為“沒有發(fā)現(xiàn)錯誤（NFF）”的情形會對維護費用產(chǎn)生很大的影響?，F(xiàn)代系統(tǒng)的設計經(jīng)歷了40%或者更高的儀器錯誤消除率。這些錯誤是有歧義的、勞動密集型的測試程序所造成的。航空電子學和電氣科學方面的不可預定維護費用占民用飛機DMC的18%，40%與儀器錯誤消除相關的被歸類為NFF。在1992年，一項對部件轉移的審計突出了英國空中航線的機群每平均有8000項被轉移走。縱觀所有的工作室，其所有部件中的14%，被發(fā)現(xiàn)有NFF。一臺航空電子學儀器平均會產(chǎn)生出30%的NFF。在財政上來看，若是考慮到直接和間接費用，那么 這就等于是每年在NFF上的開支總共就需要兩千萬英鎊（Knotts,1999）。
[與組織相關的可變因素]
這些可變因素跟一家特定的航空公司有關。他們包括飛機機群的規(guī)模和共通性，飛機的齡和使用率，維修標準和計劃，檢查間隔的頻率，承做轉包工作的水平，會計方法，通貨波動，地方勞動力費用，消耗品的可循環(huán)率，以及材料價格（Maple,2001）。
[環(huán)境因素]
這些因素依賴于操作員的位置。舉例來說，它是沙漠的環(huán)境或者海洋性氣候。再舉例來說，由于沙和鹽的腐蝕，將會對引擎的維護儀器產(chǎn)生重要影響。
在本論文中，我們忽略了某一特定的航空公司這一因素，再討論了設計和過失診斷的影響。
[一項關于R&M在自由操作期間的維護的新觀念]
在傳統(tǒng)方式下，R&M設計的探討是建立在失敗基礎上的。這種探討認為，在儀器設備的整個壽命期間，偶然的失敗是不可避免的，并且這種失敗將導致許多不可預定的維護工作在日常工作中產(chǎn)生。由于不可預定的維護是不能被計劃出來的，所以，從維護費用方面來說，不可預定的維護可能是做昂貴的。最近的研究表明，給大型的商用噴氣式飛機每一年每一架飛機的不可預定維護費用在一百萬英鎊左右（Kumar et al.,1999a）。為了減少費用，一個以維護的自由操作時期（MFOP）為基礎的新方法已經(jīng)發(fā)展起來了。MFOP被定義為，儀器設備在沒有任何維護措施，也沒有因系統(tǒng)錯誤或限制導致的操作員的約束行為就能夠執(zhí)行現(xiàn)已指定的任務。這個操作的時間段就是MFOP。（Hockley,1998）。
在MFOP的時期，籍由設計，任何的維護的必要性應該是保持在一個最小量。并且，儀器設備僅僅允許執(zhí)行如飛行服務這樣的在計劃內(nèi)的最低限度維護。一個MFOP之后，緊接著就是一個維護恢復時期（MRP）。
MRP被定義為是一段被限定了的時間。在此期間，需要完成適當?shù)陌才藕驼_的維護，使系統(tǒng)回復到滿負荷狀態(tài)，這樣才能夠完成接下來的MFOP。由于它們必須包括不同的維護活動，所以不是所有的MRP將會是相同的期間，因為可替換的單位（LRU）個體排成一行，比如那些使用壽命期滿的，需要做一些徹底檢查，而且不用維護或正確的檢驗。另外，我們會做出正確的維護來是那些錯誤的系統(tǒng)回復到滿負荷狀態(tài)（Hockley,1998）。
MFOP是一個擔保時期的延長。操作員正在考慮在系統(tǒng)的整個使用壽命期間擴充這一概念。產(chǎn)品供應商或者制造商需要作出如下保證，即在指定的一段操作時間內(nèi)，因為有預先社頂?shù)馁|量保證登記，不可預定的維護工作是不需要的。這個質量由自由操作時期的存留能力時間（MFOPS）按比例來決定（Kumar et al.,1999b）。
MFOPS被定義為某一項目在MFOP的期間存留下來的可能性。
對于商用飛機的MFOP，當考慮到R&M的設計時，會有兩種減少DMC的方法。
飛機的固有可靠性可以得到句到的改變。更高的可靠性可以減低錯誤的次數(shù)，因此，飛機可靠性是有工時和必需的物質決定的，DMC就會相應減低。
完成飛機的MFOPS，這就意味著任意的失敗應該在MFOP期間被根除。傳統(tǒng)的文化認為，錯誤不僅是不可避免的，而且，從某種角度來看，它是可以接受的，這應該放棄。一種細節(jié)詳細的知識環(huán)境和使用經(jīng)驗，以及對于為什么失敗的非常機制下的理解，會被灌輸給發(fā)展程序員。許多技術或者解決辦法都以一條更積極的方式設計其可靠性，不給失敗予任何機會。這些技術可以有一種緩慢的設計變化過程，即選擇不同的成分，生成一個改進的程序，或者，可以有一種更快速的設計變化過程。
完成最適宜的維護計劃。很明顯，飛機所有的系統(tǒng)在某一時間都需要做一些維護工作，而且，這些工作是在MRP計劃中的。MFOP延期事實上是對MRP所有正確的 維護，因此，不可預定的維護部分其實被轉化成了更多的計劃中的維護，它是建立在有更高可靠性的儀器上的，這才能產(chǎn)生更高的可靠性能。MRP的價值與效率的關系及其平衡的設置建立并支持最好的整個MFOP系統(tǒng)。其實際價值可以在設計期間的系統(tǒng)工程學中的經(jīng)貿(mào)學和方法學來體現(xiàn)。這些能減少維護計劃中一定量的百分比。而后勤支援可能被集中到一個特定的飛機操作地點。緊急事故處理資源可能會重新分配到幾頂?shù)墓ぷ髦小＿@樣，MFOP就能為操作者帶來靈活性。此時，操作者可以在一定范圍內(nèi)執(zhí)行組織和正確的維護工作。然后，DMC就會下降，這是因為用于報廢飛機的勞動力和材料減少了。舉例來說，如今一架飛機在整天壽命期中的直線型維護占所有維護勞動力的50%（Maple,2001），由MFOP設計出的飛機常規(guī)工作將會減少到最小量。
[過失診斷]
過失診斷的進程一般可氛圍感應信號、提取特征以及連續(xù)的診斷論證。當對現(xiàn)代的商用飛機診斷失敗時，大部分感應信號和提取的特征程序由于感應器、動力學實驗和信號檢測這些技術的發(fā)展，可以是自動完成的。這樣，診斷論證（即，怎樣找出錯誤的根源）就成為了決定過失診斷的效率的主要因素。
根據(jù)過失診斷的觀念，飛機是一個復雜的系統(tǒng)。它的結構是多樣的階層建筑結構，它包含有許多次級系統(tǒng)，比如飛機主結構、引擎、自動飛行系統(tǒng)、起落架、聯(lián)絡系統(tǒng)、液壓和飛行系統(tǒng)。每個次級系統(tǒng)是由更低級別的次級系統(tǒng)或者次級單元構成的。并且，這些次級系統(tǒng)或次級單元之間通常是有聯(lián)系的。由于飛機結構和功能的復雜性和多相性，飛機結構水平之間的聯(lián)系是難以定義的。次級系統(tǒng)或次級單元的輸入和輸出之間的數(shù)量關系往往是無法測知或不正確的。
很多技術領域中，先進的技術如機械化、電氣化、計算機和自動機械控制，以及電子學都適用于現(xiàn)代的飛機。越來越多的電機械儀器已經(jīng)用于飛機。這些儀器的機械和電子部分已經(jīng)不僅整合了飛機的控制，還整合了飛機的功能和結構