目 錄摘要…………………………………………………………………………………………1關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………11 前言………………………………………………………………………………………12 整體設(shè)計(jì)思路及方案……………………………………………………………………42.1 設(shè)計(jì)思路…………………………………………………………………………42.2 整體方案確定……………………………………………………………………43 電機(jī)選擇…………………………………………………………………………………53.1 切斷鋼筋需用力計(jì)算……………………………………………………………53.2 功率計(jì)算…………………………………………………………………………54 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………64.1 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算………………………………………………………………64.1.1 分配傳動(dòng)比………………………………………………………………64.1.2 計(jì)算機(jī)構(gòu)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)………………………………………64.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………74.2.1 帶型的確定………………………………………………………………74.2.2 帶輪基準(zhǔn)直徑……………………………………………………………74.2.3 帶速的確定………………………………………………………………74.2.4 中心矩、帶長及包角的確定……………………………………………74.2.5 確定帶的根數(shù)……………………………………………………………84.2.6 張緊力……………………………………………………………………84.2.7 作用在軸上的載荷………………………………………………………84.2.8 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖………………………………………………84.3 齒輪設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………94.3.1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………94.3.2 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………… ……………………134.4 軸的校核………………………………………………………………………164.4.1 一軸的校核……………………………………………………………164.4.2 三軸的校核……………………………………………………………204.5 鍵的校核………………………………………………………………………244.5.1 鍵的選擇………………………………………………………………244.5.2 驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度…………………………………………………………254.6 軸承的校核……………………………………………………………………254.6.1 初選軸承型號(hào)…………………………………………………………264.6.2 壽命的計(jì)算……………………………………………………………265 鋼筋切斷機(jī)的摩擦、磨損和潤滑……………………………………………………28結(jié)束語……………………………………………………………………………………28參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………29致謝…………………………………………………………………………………………290臥式鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要：鋼筋切斷機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。本設(shè)計(jì)為建筑上的臥式鋼筋切斷機(jī)，工作原理是：采用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn) ,曲軸推動(dòng)連桿使滑塊和動(dòng)刀片在機(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),使活動(dòng)刀片和固定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋。關(guān)鍵詞：切斷，建筑，鋼筋，齒輪1The Design of Horizontal Reinforcing Steel Cutting MachineAbstract:The steel cutting machine is one of the indispensable equipment for steel processing, it is the main term housing construction, bridges, tunnels, power plants, large-scale water conservancy project on the steel fixed-length cut off. The design for the building on a horizontal steel bar cutting machine, how it works: using the deceleration of the motor through a V-belt drive and two-gear drive, driven by the crankshaft rotation, crankshaft push rod so that the slider and moving blades in the base slide for reciprocating linear movement, with the wrong cut reinforced the activities blades and fixed blades.Keywords：Cut, construction, steel, gears21 前言鋼筋切斷機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用語房屋建筑、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(jī)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(diǎn)，因此近年來逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用 [1]。國內(nèi)外切斷機(jī)的對比：由于切斷機(jī)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(jī)偏心軸的偏心距較大，如日本立式切斷機(jī)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?yàn)樵谟汕写罅系角行×蠒r(shí)，不是換刀墊就是換刀片，有時(shí)還需要轉(zhuǎn)換角度 [2]。2)國外切斷機(jī)的機(jī)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(jī)在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機(jī)器．3)國內(nèi)切斷機(jī)刀片設(shè)計(jì)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 [3]。4)國內(nèi)切斷機(jī)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(jī)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 [4]．國內(nèi)機(jī)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(jī)外觀質(zhì)量、整機(jī)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(dòng)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(xué)合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機(jī)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(yàn)，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差。縱觀我國建筑用鋼筋切斷機(jī)的總體水平，與國際上先進(jìn)產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在：企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低，鋼筋的直線度不高，表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于，我國的建筑用鋼筋切斷機(jī)市場還沒有真正形成，還處在地域及價(jià)格因素占主導(dǎo)位置的過渡階段，尚未進(jìn)入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)3企業(yè)多而零散，且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài)，在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強(qiáng)大的技術(shù)投入在這種條件下，企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，很難找到擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領(lǐng)軍式的企業(yè) [5]。建筑用新Ⅲ級(jí)鋼筋的推廣使用為鋼筋切斷機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。為此，許多企業(yè)投入大量資金，爭相開發(fā)、研制適合新!級(jí)鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋切斷機(jī)。在傳統(tǒng)的調(diào)直模式和曲線輥式調(diào)直切斷機(jī)中廣泛采用的錘擊式切斷機(jī)構(gòu)，長期以來一直存在連切的問題，被行業(yè)稱之為老大難問題。多少年來，許多生產(chǎn)企業(yè)和使用單位為此傷透了腦筋，想盡了各種辦法，始終沒有徹底解決。隨著專利技術(shù)“錘擊式?jīng)_壓及切斷設(shè)備的零連切裝置”的開發(fā)與應(yīng)用，不僅徹底解決了錘擊式切斷機(jī)構(gòu)的連切問題，而且調(diào)直度好，長度誤差小，受到了新老戶、特別是廣大鋼筋焊網(wǎng)企業(yè)的熱烈歡迎。僅傳統(tǒng)設(shè)備改造一項(xiàng)就為開發(fā)企業(yè)帶來一大片市場。采用剪式切斷機(jī)構(gòu)的新型對輥式鋼筋切斷機(jī)的使用，不僅明顯地降低了對冷、熱軋帶肋鋼筋表面的傷，也使得鋼筋的調(diào)直速度由過去的４０－６０m/min， 提高到90-120m/min、150m/min，甚至達(dá)到180m/min以上，直線度≤3mm/m，長度誤差±2mm，完全可以和國外產(chǎn)品媲美。復(fù)合式（對輥+調(diào)直模式）鋼筋切斷機(jī)，不僅保持了傳統(tǒng)產(chǎn)品（調(diào)直模式）調(diào)直度好的特點(diǎn)，同時(shí)也使對輥式調(diào)直機(jī)的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮，調(diào)直速度由過去的30-50m/min 提高到80m/min。調(diào)直鋼筋的范圍也由 φ5-10mm提高到φ14mm，直線度≤4‰，定尺精度≤10mm。在電氣控制方面，眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)，竟相采用先進(jìn)的PLC 式電腦控制，不僅使控制單元得到了簡化，整機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，維護(hù)更加簡單，更使我國建筑用鋼筋切斷機(jī)的整體水平躍上一個(gè)新的臺(tái)階，極大地縮短了與國際上先進(jìn)產(chǎn)品的差距。面對空前廣闊的鋼筋切斷機(jī)市場，廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。多年來，受運(yùn)輸長度等多種因素影響，大型軋鋼企業(yè)生產(chǎn)的直徑小于φ14鋼筋都是以盤條形式走向市場。目前已有個(gè)別企業(yè)看準(zhǔn)后續(xù)加工（即鋼筋的調(diào)直與定尺切斷）中的可觀利潤，開始購入單機(jī)。一旦這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進(jìn)，將以往的盤條改為直條走向市場，勢必對現(xiàn)有的鋼筋切斷機(jī)市場，特別是對鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠(yuǎn)慮，必有近憂，這是一個(gè)應(yīng)該引起廣大鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)十分重視4的大問題。綜上所述，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展為建筑行業(yè)，特別是為建筑機(jī)械的發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間，為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個(gè)展示自己的舞臺(tái)。面對競爭日益激烈的我國建筑機(jī)械市場，加強(qiáng)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(dòng)走向市場，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣大用戶的需求，盡快縮短與國外先進(jìn)企業(yè)的差距，無疑是我國廣大鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路 [6]。2 整體設(shè)計(jì)思路及方案2.1 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)中的臥式鋼筋切斷機(jī)，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn) [7],曲軸推動(dòng)連桿使滑塊和動(dòng)刀片在機(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),使活動(dòng)刀片和固定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋。如圖1：1- 電機(jī) 2-小帶輪 3-大帶輪 4-一軸連軸齒輪 5-二軸大齒輪 6-二軸連軸齒輪 7-曲軸大齒輪 8-曲軸 9-連桿 10-活動(dòng)刀座 11-固定刀座 12-飛輪 13-二軸 14-一軸圖 1整體方案示意圖Fig.1 The overall program diagram2.2 整體方案確定選擇三級(jí)減速，先是一級(jí)帶減速，再兩級(jí)齒輪減速。首先采用一級(jí)帶傳動(dòng)，因?yàn)樗哂芯彌_、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、合過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。并安裝張緊輪。然后采用兩級(jí)齒輪減速，因?yàn)樗捎脕韨鬟f空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有功率范圍5大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn) [8]。動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)輸出,通過減速系統(tǒng)傳動(dòng),把動(dòng)力輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于傳動(dòng)系統(tǒng)作 的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),而鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)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(shí)際情況，我決定選擇曲軸式。同時(shí)，在曲軸處安裝一飛輪，用于儲(chǔ)存慣性能，使切斷過程順利進(jìn)行。外殼的選擇，我采用全開式，原因有兩個(gè)方面。一 有利于散熱，同時(shí)方便在關(guān)鍵部位放潤滑油。二 價(jià)格便宜，制造簡單。從整體上來說，臥式鋼筋切斷機(jī)占地面積較大，但相對的高度較小。從結(jié)構(gòu)上說，用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動(dòng)連桿使滑塊和動(dòng)刀片在機(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),使活動(dòng)刀片和固定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋，有較好的急回特性，推程速度平穩(wěn)，急回速度較快。3 電機(jī)選擇根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)類型，采用臥式安裝，防護(hù)式電機(jī)，繞線型三相異步電動(dòng)機(jī) [9]。3.1 切斷鋼筋需用力計(jì)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 [10]。即切斷鋼筋的條???件為： ?????AQ（1）查資料可知鋼筋的許用剪應(yīng)力為： MPa,取最大值 142MPa。由于本??142~8??切斷機(jī)切斷的最大剛筋粗度為： mm。maxd則本機(jī)器的最小切斷力為： ??21844)(.32max2???QdQ??取切斷機(jī)的 Q=22000N。3.2 功率計(jì)算6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 （2）8.6901.20615?????QP查表可知在傳動(dòng)過程中 [11]，帶傳動(dòng)的效率為 η= 0.94~0.97； 二級(jí)齒輪減速器的效率為 η= 0.96~0.99； 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率為 η= 0.94~0.98； 連桿傳動(dòng)的效率為η= 0.81~0.88；滑動(dòng)軸承的效率為 9.0~8.??由以上可知總的傳動(dòng)效率為: η= 0.94 ×0.96×0.98×0.81=0.72由此可知所選電機(jī)功率最小應(yīng)為 kw94.172.06??P查手冊并根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境和性質(zhì)選取電機(jī)為：Y 系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，代號(hào)為 Y112M-6，輸出功率為 2.2kw，輸出速度為 960 r/min。4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算4.1.1 分配傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y，滿載轉(zhuǎn)速為 960 r/min。a) 總傳動(dòng)比 641590?ib) 分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 10i??（3）上式中 i0、i 1 分別為帶傳動(dòng)與減速器（兩級(jí)齒輪減速）的傳動(dòng)比，為使 V 帶傳動(dòng)的外廓尺寸不致過大，同時(shí)使減速器的傳動(dòng)比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù) [12]。初步取 i0 =2，則減速器的傳動(dòng)比為 326401?ic) 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按展開式布置，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取 i11=6.4，則 i22=5。 （注以下有 i1 代替 i11，i 2 代替i22）4.1.2 計(jì)算機(jī)構(gòu)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)a) 各軸的轉(zhuǎn)速ⅠⅡⅢ7Ⅰ 軸 min/r48029601?nm（4）Ⅱ 軸 （5）min/r754.68012?inⅢ 軸 （6）i/r23ib) 各軸的輸入功率Ⅰ 軸 kw08.294.011???ηp（7）Ⅱ 軸 6.1.768.212?ηp（8）Ⅲ 軸 kw8909.233 ???η（9）c) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 mN89.2160.95???dTⅠ 軸 mN15.49.028.101 ?????ηiTd（10）Ⅱ 軸 374.651212 ??ηi（11）Ⅲ 軸 mN91.8.093.02323 ????ηiT（12）4.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.2.1 帶型的確定由設(shè)計(jì)可知：V 帶傳動(dòng)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。8查表可知 工況系數(shù)取 KA=1.5 ，P c=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(zhǔn)直徑查閱相關(guān)手冊選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為 d1=100mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑為d2=2×100=200mm4.2.3 帶速的確定s/m0.516094.3160?????nvπ（13）4.2.4 中心矩、帶長及包角的確定由式：0.7(d1+d2)a02(d1+d2) （14）可知：0.7(100+200)a02(100+200) 得 210〈a 0〈 600初步確定中心矩為 a0=400根據(jù)相關(guān)公式初步計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度： m25.1740)2()10(24)(2 2021210 ??????????π）（π addaLd查表選取帶的長度為 1250mm計(jì)算實(shí)際中心矩：m38625.17042'0 ???????dLa（15）取 386mm驗(yàn)算小帶輪包角：??2.1653.718012????adα94.2.5 確定帶的根數(shù)??lackpZ???1Δ（16）查表知 p1=0.97 Δp 1=0.11ka=0.965 kl=0.93 則 ??40.39.65.01.97.03????Z取 Z=44.2.6 張緊力 20)15.(qvkvZpFc???（17）查表 q=0.10kg/mN1.3024.51)96.052(4.530??????F4.2.7 作用在軸上的載荷9.052.6sin.2sin0???αFZq（18）4.2.8 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖10圖 2 帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖Fig.2 The structure and size of the pulley Figure4.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.3.1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪：40Cr 鋼調(diào)制 [13]，平均取齒面硬度為 260HBS大齒輪：45 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為 20，則大齒輪的齒數(shù)為 20×6.4=1283) 齒數(shù)比即為傳動(dòng)比 4.62018?i4) 選擇尺寬系數(shù) ψ d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)選取 ψ d=0.6初估小齒輪直徑 d1=60mm，則小齒輪的尺寬為 b=ψ d× d1=0.6×60=36mm5) 齒輪圓周速度為：參照手冊選精度等級(jí)為 9 級(jí)。s/m5.10648106????ππ nv6) 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T111mN10.486.2105.9105.961 ???????npT（19）7) 確定重合度系數(shù) Zε 、Y ε ：由公式可知重合度為 695.1280.381???????????ε則由手冊中相應(yīng)公式可知：（207.3695.14??εεZ2.07.25.0?εεY（21）8) 確定載荷系數(shù) KH 、K F確定使用系數(shù) KA：查閱手冊選取使用系數(shù)為 KA=1.85確定動(dòng)載系數(shù) Kv：查閱手冊選取動(dòng)載系數(shù) Kv=1.10確定齒間載荷分布系數(shù) KHa、K Fa：m/N10/23.703601.4852*21 ????dbTFAtA（22）則 .87.022εZKHa（23）45.1692.0?εYFa（24）載荷系數(shù) KH、K F 的確定，由公式可知09.315.08.1??????αβVA（25）42.315.093?HaFFK12（26）b) 齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算1) 確定許用應(yīng)力[σ H]① 總工作時(shí)間 th，假設(shè)該切斷機(jī)的壽命為 10 年，每年工作 300 天，每天工作 8 個(gè)小時(shí)，則： h120835??ht② 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N 2??8 6.6.6.6.3110 304570046?? ???????????hiiihv tTtrn7812 156?uNv③ 壽命系數(shù) [14] Zn1、Z n2 ，查閱相關(guān)手冊選取 Zn1=1.0、Z n2=1.15④ 接觸疲勞極限?。害?hlim1=720MPa、σ hlim2=580MPa⑤ 安全系數(shù)?。篠 h=1.0⑥ 許用應(yīng)力 [σ h1]、[σ h2]??MPa72019.62lim1 ???hnHhSZσσ（27）??a67134.52lim2 ???hnHhSσσ2) 彈性系數(shù) ZE 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可選取 Pa190EZ3) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可選取 ZH=2.54) 求所需小齒輪直徑 d1????m34.57208.5194.61.09.23 211? ?????????????????hedhuTkσψ ε與初估大小基本相符。135) 確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù)中心距 a： 圓整中心矩取 222mm??75.2041.634.5????模數(shù) m：由中心矩 a 及初選齒數(shù) Z1 、Z 2 得：3921?Z（28）分度圓直徑 d1,d2m6031???z（29）84122zd確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=60×0.6=36mm小齒輪尺寬取 b2=40mmc) 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算1) 求許用彎曲應(yīng)力 [σ F]① 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NF1、N F2??7 2.62.62.62.631108. 30457046?? ???????????hiiihFtTtrn7712 1'uNF② 壽命系數(shù) Yn1、Y n2 ，查閱相關(guān)手冊選取 Yn1=1、Y n2=1③ 極限應(yīng)力?。害?Flim1=290MPa、σ Flim2=220MPa④ 尺寸系數(shù) Yx：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選，取 Yx=1.5⑤ 安全系數(shù) SF：參照表 9-13，取 SF=1.5⑥ 需用應(yīng)力[σ F1] 、[ σ F2] 由式（9-20） ，許用彎曲應(yīng)力?? MPa3875.129021lim1 ????SYFxNFσσ（30）14?? MPa2935.12022lim????SYFxNFσσ2) 齒形系數(shù) YFa1、Y Fa2 由圖 9-19，取YFa1=2.56 YFa2=2.153) 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1、Y sa2 由圖 9-20，取Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度 由式（9-17） ，齒根彎曲應(yīng)力??1411MPa49MPa692.05.2.3602.FsaFFmbdTKσσ ???????2122 a.1462.5849FsaFYσσσ ???（31）4.3.2 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪：40Cr 鋼調(diào)制 [15]，平均取齒面硬度為 260HBS大齒輪：45 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為 28，則大齒輪的齒數(shù)為 28×5=1403) 齒數(shù)比即為傳動(dòng)比 528140?i4) 選擇尺寬系數(shù) ψ d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)選取 ψ d=2/3初估小齒輪直徑 d1=84mm，則小齒輪的尺寬為 b=ψ d× d1=2/3×84=56mm齒輪圓周速度為：參照手冊選精度等級(jí)為 9 級(jí)。s/05m.160784160n??????5) 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1[16] mN105.2796.15.9np5.9T161 ??156) 確定重合度系數(shù) Zε 、Y ε ：由公式可知重合度為 [17]74.1028.31???????????ε則由手冊中相應(yīng)公式可知： 68.374.14??εεZ.05.2.0?εεY7) 確定載荷系數(shù) KH 、K F確定使用系數(shù) KA：查閱手冊選取使用系數(shù)為 KA=1.85確定動(dòng)載系數(shù) Kv：查閱手冊選取動(dòng)載系數(shù) Kv=1.0確定齒間載荷分布系數(shù) [18]KHa、K Fa： m/N10/6.1956840.2121 ?????dbTFAtA則 3.6.022εZKHa 47.8.εYFa載荷系數(shù) KH、K F 的確定，由公式可知 2.3.150.81??????αVA?34732?HaFFc) 齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算1) 確定許用應(yīng)力[ σ H]①總工作時(shí)間 th，假設(shè)該彎曲機(jī)的壽命為 10 年，每年工作 300 天，每天工作 8 個(gè)小時(shí)，則： h120835??②應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N 2??7 6.6.6.6.311035. 3045706?? ???????????hiiihv tTtrn6712 1.253.?uNv16③壽命系數(shù) Zn1、Z n2 ，查閱相關(guān)手冊選取 Zn1=1.33、Z n2=1.48④接觸疲勞極限 [19]?。害?hlim1=760MPa、σ hlim2=760MPa⑤安全系數(shù)?。篠 h=1⑥許用應(yīng)力 [σ h1]、[σ h2]??MPa8.103.762lim1 ???hnHhSZσσ .24.2li2hnhσσ2) 彈性系數(shù) ZE 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可選取 Pa190?EZ3) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可選取 ZH=2.54) 求所需小齒輪直徑 d1????m0.7 8.124605953/28.1.3 23 211? ?????????????????hedhuTkσψ ε與初估大小基本相符。5) 確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù)中心距 a： ??21050.7????圓整中心矩取 252mm模數(shù) m：由中心矩 a 及初選齒數(shù) Z1 、Z 2 得：3402851????Z分度圓直徑 d1,d231?mzm402??確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=84×2/3=56mm小齒輪尺寬取 b2=60mm17c) 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算1) 求許用彎曲應(yīng)力 [σ F]① 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NF1、N F2??7 2.62.62.62.631105. 3045706?? ???????????hiiihFtTtrn6712 1.53.'uNF② 壽命系數(shù) Yn1、Yn2 ，查閱相關(guān)手冊選取 Yn1=1、Yn2=1③ 極限應(yīng)力取：σ Flim1=290MPa、σ Flim2=230MPa④ 尺寸系數(shù) Yx：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選，取 Yx=1.5⑤ 安全系數(shù) SF：參照表 9-13，取 SF=1.5⑥ 需用應(yīng)力[σ F1] 、[ σ F2] 由式（9-20） ，許用彎曲應(yīng)力?? MPa3875.129021lim1 ????SYFxNFσσ0.32li2FxFσσ2) 齒形系數(shù) YFa1、Y Fa2 由圖 9-19，取YFa1=2.56 YFa2=2.153) 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1、Y sa2 由圖 9-20，取Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度 由式（9-17） ，齒根彎曲應(yīng)力??1511MPa3MPa681.02.6840.2FsaFFmbdTKσσ ???????2122 a9762.153FsaFYσσσ ???4.4 軸的校核184.4.1 一軸的校核軸直徑的設(shè)計(jì)式??89m.17402.61nPC2.0159333T6 ?????d（32）軸的剛度計(jì)算 [20]a) 按當(dāng)量彎矩法校核1) 設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。2021圖 3 軸的受力轉(zhuǎn)矩彎矩圖Fig.3 Axis force-torque moment diagram2) 求作用在軸上的力 [21]如表 1，作圖如圖 3-c表 1 作用在軸上的力Table 1 The role of force in the axis垂直面（Fv） 水平面（Fh）軸承 1 F2=12N F4=891N齒輪 2 = NBvF367498NFAH?軸承 3 F1=476N F3=1570N帶輪 4 0v?1056NBH3） 求作用在軸上的彎矩如表 2，作出彎矩圖如圖 3-d、3-e22表 2 作用在軸上的彎矩Table 2 The role of the shaft of the moment垂直面（Mv） 水平面（Mh）1308N.m9-Ft1??vMN.mm-97101???cHFM合成彎矩Ⅰ截面 ??9728.m.722??Ⅰ 105340498??Ⅱv 15N.m204367-389H??Ⅱ合成彎矩Ⅱ截面 ???105.N.m5103482???ⅡM4）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖 3-f5）作出當(dāng)量彎矩圖如圖 3-g，并確定可能的危險(xiǎn)截面Ⅰ、Ⅱ如圖 3-a。并算出危險(xiǎn)截面的彎矩如表 3。表 3截面的彎矩Table 3 Cross-section of the momentⅠ截面 ??1054N.mTM22????ⅠⅠeⅡ截面 6ⅡⅡ6）確定許用應(yīng)力已知軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，查表得 =650MPa。用插入法查表得b?=102.5MPa， =60MPa。??b0???b1????59.01260????7）校核軸徑如表 4表 4 驗(yàn)算軸徑Table 4 Checking shaft diameterⅠ截面 ??m621.0M3be????ⅠⅠdⅡ截面 48.31be?ⅡⅡ23結(jié)論：按當(dāng)量彎矩法校核，軸的強(qiáng)度足夠。b) 軸的剛度計(jì)算??????7171410 2.90.865 233.57 ipiipinipi ILTIILTG?（33）253I41pd?（34） 52083I4p2?d?6I4p31270I4p?d?8693I45p2I46p?d?5103I47p682I4p8?d?5.012. 164829520834671695270483650739?? ?????? ?????所以軸的剛度足夠4.4.2 三軸的校核軸直徑的設(shè)計(jì)式??54.9m1.860nPC2.0159333T6 ?????d24軸的剛度計(jì)算a) 按當(dāng)量彎矩法校核設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。1） 軸的受力簡圖如圖 4-a25圖 4 軸的受力彎矩轉(zhuǎn)矩圖Fig.4 Axis force-moment torque diagram2）求作用在軸上的力如表 5，并作圖如圖 4-c表 5 作用在軸上的力Table 5 The role of force in the axis垂直面（Fv） 水平面（Fh）軸承 1 F3=1627N F1=8362N齒輪 =2381NBvF867NFAH?軸承 2 F4=754N F3=12619N曲軸 0v?21848NBH3）計(jì)算出彎矩如表 6，并作圖如圖 4-d、e表 6 軸上的彎矩26Table 6 Axis bending moment垂直面（Mv） 水平面（Mh）.m-314825N9.-Fp1??vMN.mm16804793.51??cHFM合成彎矩Ⅰ截面 ????m640N607.22??Ⅰ 189?Ⅱv .5317HⅡ合成彎矩Ⅱ截面 ????60315467272??ⅡM4）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖 4-f5）作出當(dāng)量彎矩圖如圖 4-g，并確定可能的危險(xiǎn)截面Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的彎矩如表 7表 7危險(xiǎn)截面的彎矩Table 7 The moment of the dangerous sectionⅠ截面 ??m1640N.TM22????ⅠⅠeⅡ截面 3ⅡⅡ6）確定許用應(yīng)力已知軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，查表得 =650MPa。用插入法查表得b?=102.5MPa， =60MPa??b0???b1??59.02601????7）校核軸徑如表 8表 8 校核軸徑Table 8 Check shaft diameterⅠ截面 ??m46.91.0M3be????ⅠⅠdⅡ截面 08.5.31be?ⅡⅡ27結(jié)論：按當(dāng)量彎矩法校核，軸的強(qiáng)度足夠。 8) 軸的剛度計(jì)算??????7171410 2.90.865 233.57 ipiipinipi ILTIILTG?（35）所以軸的剛度足夠5.0.0??4.5 鍵的校核4.5.1 鍵的選擇 鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)使用要求和工作狀況來選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)拒的大小，聯(lián)接的對中性要求，是否要求軸向固定，聯(lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)及滑動(dòng)距離長短，以及鍵在軸上的位置等。鍵的主要尺寸為其橫截面尺寸(鍵寬 b 鍵高 h)與長度 L。鍵的橫截面尺寸 b×h 依軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長度 L 一般可按輪轂的長度選定，即鍵長略短于輪轂長度，并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。故根據(jù)以上所提出的以及該機(jī)工作時(shí)的要求，故選用 A 型普通平鍵。由設(shè)計(jì)手冊查得：鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長 L=30mm4.5.2驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度平鍵聯(lián)接的失效形式有：對普通平鍵聯(lián)接而言，其失效形式為鍵，軸，輪轂三者中較弱的工作表面被壓潰。工程設(shè)計(jì)中，假定壓力沿鍵長和鍵高均勻分布，可按平均擠壓應(yīng)力進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性的條件計(jì)算，即：靜聯(lián)接 ppkldT][2???式中 ———— 傳遞的轉(zhuǎn)矩 )mN(?———— 軸的直徑 d———— 鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取 k 2hk?———— 鍵的接觸長度(mm).圓頭平鍵 l bLl??———— 許用擠壓應(yīng)力 )p][?MPa(28鍵的工作長度 m1)425(???bLl擠壓面高度 10hk轉(zhuǎn)矩 npT65.9?? N09.1587966 ???許用擠壓應(yīng)力，查表， MPa0][?p?則 擠壓應(yīng)力Pa602.431596.26???apklT??（36）所以 此鍵是安全的。附：鍵的材料：因?yàn)閴簼⒑湍p是鍵聯(lián)接的主要失效形式，所以鍵的材料要求有足夠的硬度 [22]。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍵用抗拉強(qiáng)度不低于 的鋼制造，如 45 鋼 MPa60Q275 等。4.6 軸承的校核滾動(dòng)軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。滾動(dòng)軸承的類型、尺寸和公差等級(jí)均已制訂有國家標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型、尺寸和公差等級(jí)等，并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.6.1 初選軸承型號(hào)試選 10000K 軸承，查 GB/T281-1994，查得 10000K 軸承的性能參數(shù)為：C=14617N Co=162850N (脂潤滑)190min?4.6.2壽命計(jì)算a) 計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力.查表得 10000K 軸承的內(nèi)部軸向力 )2/(YFRs65.0'32815cos67.0cos. ?????YN47415839222?RF則：9028)(121?YRS目 錄摘要…………………………………………………………………………………………1關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………11 前言………………………………………………………………………………………12 整體設(shè)計(jì)思路及方案……………………………………………………………………42.1 設(shè)計(jì)思路…………………………………………………………………………42.2 整體方案確定……………………………………………………………………43 電機(jī)選擇…………………………………………………………………………………53.1 切斷鋼筋需用力計(jì)算……………………………………………………………53.2 功率計(jì)算…………………………………………………………………………54 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………64.1 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算………………………………………………………………64.1.1 分配傳動(dòng)比………………………………………………………………64.1.2 計(jì)算機(jī)構(gòu)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)………………………………………64.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………74.2.1 帶型的確定………………………………………………………………74.2.2 帶輪基準(zhǔn)直徑……………………………………………………………74.2.3 帶速的確定………………………………………………………………74.2.4 中心矩、帶長及包角的確定……………………………………………74.2.5 確定帶的根數(shù)……………………………………………………………84.2.6 張緊力……………………………………………………………………84.2.7 作用在軸上的載荷………………………………………………………84.2.8 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖………………………………………………84.3 齒輪設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………94.3.1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………94.3.2 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………… ……………………134.4 軸的校核………………………………………………………………………164.4.1 一軸的校核……………………………………………………………164.4.2 三軸的校核……………………………………………………………204.5 鍵的校核………………………………………………………………………244.5.1 鍵的選擇………………………………………………………………244.5.2 驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度…………………………………………………………254.6 軸承的校核……………………………………………………………………254.6.1 初選軸承型號(hào)…………………………………………………………264.6.2 壽命的計(jì)算……………………………………………………………265 鋼筋切斷機(jī)的摩擦、磨損和潤滑……………………………………………………28結(jié)束語……………………………………………………………………………………28參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………29致謝…………………………………………………………………………………………290臥式鋼筋切斷機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要：鋼筋切斷機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用語房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷。本設(shè)計(jì)為建筑上的臥式鋼筋切斷機(jī)，工作原理是：采用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn) ,曲軸推動(dòng)連桿使滑塊和動(dòng)刀片在機(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),使活動(dòng)刀片和固定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋。關(guān)鍵詞：切斷，建筑，鋼筋，齒輪1The Design of Horizontal Reinforcing Steel Cutting MachineAbstract:The steel cutting machine is one of the indispensable equipment for steel processing, it is the main term housing construction, bridges, tunnels, power plants, large-scale water conservancy project on the steel fixed-length cut off. The design for the building on a horizontal steel bar cutting machine, how it works: using the deceleration of the motor through a V-belt drive and two-gear drive, driven by the crankshaft rotation, crankshaft push rod so that the slider and moving blades in the base slide for reciprocating linear movement, with the wrong cut reinforced the activities blades and fixed blades.Keywords：Cut, construction, steel, gears21 前言鋼筋切斷機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用語房屋建筑、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(jī)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(diǎn)，因此近年來逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用 [1]。國內(nèi)外切斷機(jī)的對比：由于切斷機(jī)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(jī)偏心軸的偏心距較大，如日本立式切斷機(jī)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?yàn)樵谟汕写罅系角行×蠒r(shí)，不是換刀墊就是換刀片，有時(shí)還需要轉(zhuǎn)換角度 [2]。2)國外切斷機(jī)的機(jī)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(jī)在承受過載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過國產(chǎn)機(jī)器．3)國內(nèi)切斷機(jī)刀片設(shè)計(jì)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 [3]。4)國內(nèi)切斷機(jī)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(jī)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 [4]．國內(nèi)機(jī)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(jī)外觀質(zhì)量、整機(jī)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(dòng)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(xué)合理，外觀看不到哪兒有焊縫、毛刺、尖角，整機(jī)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(yàn)，生產(chǎn)工藝幾十年一貫制，所以外觀質(zhì)量粗糙、觀感較差?？v觀我國建筑用鋼筋切斷機(jī)的總體水平，與國際上先進(jìn)產(chǎn)品相比還是比較落后。主要表現(xiàn)在：企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的技術(shù)含量低，生產(chǎn)效率低下。大部分產(chǎn)品調(diào)直速度較低，鋼筋的直線度不高，表面劃傷較重。造成這種局面的主要原因在于，我國的建筑用鋼筋切斷機(jī)市場還沒有真正形成，還處在地域及價(jià)格因素占主導(dǎo)位置的過渡階段，尚未進(jìn)入真正的市場競爭階段。生產(chǎn)3企業(yè)多而零散，且大都處在一種小而全、小而不全的狀態(tài)，在這些生產(chǎn)企業(yè)中很難形成強(qiáng)大的技術(shù)投入在這種條件下，企業(yè)之間相互抄襲現(xiàn)象嚴(yán)重，很難找到擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，尚沒有出現(xiàn)可以稱得上領(lǐng)軍式的企業(yè) [5]。建筑用新Ⅲ級(jí)鋼筋的推廣使用為鋼筋切斷機(jī)的生產(chǎn)企業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間。為此，許多企業(yè)投入大量資金，爭相開發(fā)、研制適合新!級(jí)鋼筋要求的高速、大直徑鋼筋切斷機(jī)。在傳統(tǒng)的調(diào)直模式和曲線輥式調(diào)直切斷機(jī)中廣泛采用的錘擊式切斷機(jī)構(gòu)，長期以來一直存在連切的問題，被行業(yè)稱之為老大難問題。多少年來，許多生產(chǎn)企業(yè)和使用單位為此傷透了腦筋，想盡了各種辦法，始終沒有徹底解決。隨著專利技術(shù)“錘擊式?jīng)_壓及切斷設(shè)備的零連切裝置”的開發(fā)與應(yīng)用，不僅徹底解決了錘擊式切斷機(jī)構(gòu)的連切問題，而且調(diào)直度好，長度誤差小，受到了新老戶、特別是廣大鋼筋焊網(wǎng)企業(yè)的熱烈歡迎。僅傳統(tǒng)設(shè)備改造一項(xiàng)就為開發(fā)企業(yè)帶來一大片市場。采用剪式切斷機(jī)構(gòu)的新型對輥式鋼筋切斷機(jī)的使用，不僅明顯地降低了對冷、熱軋帶肋鋼筋表面的傷，也使得鋼筋的調(diào)直速度由過去的４０－６０m/min， 提高到90-120m/min、150m/min，甚至達(dá)到180m/min以上，直線度≤3mm/m，長度誤差±2mm，完全可以和國外產(chǎn)品媲美。復(fù)合式（對輥+調(diào)直模式）鋼筋切斷機(jī)，不僅保持了傳統(tǒng)產(chǎn)品（調(diào)直模式）調(diào)直度好的特點(diǎn)，同時(shí)也使對輥式調(diào)直機(jī)的優(yōu)勢得到了充分發(fā)揮，調(diào)直速度由過去的30-50m/min 提高到80m/min。調(diào)直鋼筋的范圍也由 φ5-10mm提高到φ14mm，直線度≤4‰，定尺精度≤10mm。在電氣控制方面，眾多企業(yè)紛紛淘汰傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)，竟相采用先進(jìn)的PLC 式電腦控制，不僅使控制單元得到了簡化，整機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，維護(hù)更加簡單，更使我國建筑用鋼筋切斷機(jī)的整體水平躍上一個(gè)新的臺(tái)階，極大地縮短了與國際上先進(jìn)產(chǎn)品的差距。面對空前廣闊的鋼筋切斷機(jī)市場，廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。多年來，受運(yùn)輸長度等多種因素影響，大型軋鋼企業(yè)生產(chǎn)的直徑小于φ14鋼筋都是以盤條形式走向市場。目前已有個(gè)別企業(yè)看準(zhǔn)后續(xù)加工（即鋼筋的調(diào)直與定尺切斷）中的可觀利潤，開始購入單機(jī)。一旦這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)并完成對現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進(jìn)，將以往的盤條改為直條走向市場，勢必對現(xiàn)有的鋼筋切斷機(jī)市場，特別是對鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無遠(yuǎn)慮，必有近憂，這是一個(gè)應(yīng)該引起廣大鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)十分重視4的大問題。綜上所述，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展為建筑行業(yè)，特別是為建筑機(jī)械的發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間，為廣大生產(chǎn)企業(yè)提供一個(gè)展示自己的舞臺(tái)。面對競爭日益激烈的我國建筑機(jī)械市場，加強(qiáng)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(dòng)走向市場，使企業(yè)的產(chǎn)品不斷地滿足廣大用戶的需求，盡快縮短與國外先進(jìn)企業(yè)的差距，無疑是我國廣大鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路 [6]。2 整體設(shè)計(jì)思路及方案2.1 設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)中的臥式鋼筋切斷機(jī)，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn) [7],曲軸推動(dòng)連桿使滑塊和動(dòng)刀片在機(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),使活動(dòng)刀片和固定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋。如圖1：1- 電機(jī) 2-小帶輪 3-大帶輪 4-一軸連軸齒輪 5-二軸大齒輪 6-二軸連軸齒輪 7-曲軸大齒輪 8-曲軸 9-連桿 10-活動(dòng)刀座 11-固定刀座 12-飛輪 13-二軸 14-一軸圖 1整體方案示意圖Fig.1 The overall program diagram2.2 整體方案確定選擇三級(jí)減速，先是一級(jí)帶減速，再兩級(jí)齒輪減速。首先采用一級(jí)帶傳動(dòng)，因?yàn)樗哂芯彌_、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、合過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。并安裝張緊輪。然后采用兩級(jí)齒輪減速，因?yàn)樗捎脕韨鬟f空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有功率范圍5大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn) [8]。動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)輸出,通過減速系統(tǒng)傳動(dòng),把動(dòng)力輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于傳動(dòng)系統(tǒng)作 的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),而鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。曲柄滑塊機(jī)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(shí)際情況，我決定選擇曲軸式。同時(shí)，在曲軸處安裝一飛輪，用于儲(chǔ)存慣性能，使切斷過程順利進(jìn)行。外殼的選擇，我采用全開式，原因有兩個(gè)方面。一 有利于散熱，同時(shí)方便在關(guān)鍵部位放潤滑油。二 價(jià)格便宜，制造簡單。從整體上來說，臥式鋼筋切斷機(jī)占地面積較大，但相對的高度較小。從結(jié)構(gòu)上說，用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn),曲軸推動(dòng)連桿使滑塊和動(dòng)刀片在機(jī)座的滑道中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),使活動(dòng)刀片和固定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋，有較好的急回特性，推程速度平穩(wěn)，急回速度較快。3 電機(jī)選擇根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境選擇電動(dòng)機(jī)類型，采用臥式安裝，防護(hù)式電機(jī)，繞線型三相異步電動(dòng)機(jī) [9]。3.1 切斷鋼筋需用力計(jì)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 [10]。即切斷鋼筋的條???件為： ?????AQ（1）查資料可知鋼筋的許用剪應(yīng)力為： MPa,取最大值 142MPa。由于本??142~8??切斷機(jī)切斷的最大剛筋粗度為： mm。maxd則本機(jī)器的最小切斷力為： ??21844)(.32max2???QdQ??取切斷機(jī)的 Q=22000N。3.2 功率計(jì)算6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 （2）8.6901.20615?????QP查表可知在傳動(dòng)過程中 [11]，帶傳動(dòng)的效率為 η= 0.94~0.97； 二級(jí)齒輪減速器的效率為 η= 0.96~0.99； 滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率為 η= 0.94~0.98； 連桿傳動(dòng)的效率為η= 0.81~0.88；滑動(dòng)軸承的效率為 9.0~8.??由以上可知總的傳動(dòng)效率為: η= 0.94 ×0.96×0.98×0.81=0.72由此可知所選電機(jī)功率最小應(yīng)為 kw94.172.06??P查手冊并根據(jù)電機(jī)的工作環(huán)境和性質(zhì)選取電機(jī)為：Y 系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，代號(hào)為 Y112M-6，輸出功率為 2.2kw，輸出速度為 960 r/min。4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算4.1.1 分配傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y，滿載轉(zhuǎn)速為 960 r/min。a) 總傳動(dòng)比 641590?ib) 分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 10i??（3）上式中 i0、i 1 分別為帶傳動(dòng)與減速器（兩級(jí)齒輪減速）的傳動(dòng)比，為使 V 帶傳動(dòng)的外廓尺寸不致過大，同時(shí)使減速器的傳動(dòng)比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù) [12]。初步取 i0 =2，則減速器的傳動(dòng)比為 326401?ic) 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按展開式布置，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取 i11=6.4，則 i22=5。 （注以下有 i1 代替 i11，i 2 代替i22）4.1.2 計(jì)算機(jī)構(gòu)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)a) 各軸的轉(zhuǎn)速ⅠⅡⅢ7Ⅰ 軸 min/r48029601?nm（4）Ⅱ 軸 （5）min/r754.68012?inⅢ 軸 （6）i/r23ib) 各軸的輸入功率Ⅰ 軸 kw08.294.011???ηp（7）Ⅱ 軸 6.1.768.212?ηp（8）Ⅲ 軸 kw8909.233 ???η（9）c) 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 mN89.2160.95???dTⅠ 軸 mN15.49.028.101 ?????ηiTd（10）Ⅱ 軸 374.651212 ??ηi（11）Ⅲ 軸 mN91.8.093.02323 ????ηiT（12）4.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.2.1 帶型的確定由設(shè)計(jì)可知：V 帶傳動(dòng)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。8查表可知 工況系數(shù)取 KA=1.5 ，P c=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(zhǔn)直徑查閱相關(guān)手冊選取小帶輪基準(zhǔn)直徑為 d1=100mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑為d2=2×100=200mm4.2.3 帶速的確定s/m0.516094.3160?????nvπ（13）4.2.4 中心矩、帶長及包角的確定由式：0.7(d1+d2)a02(d1+d2) （14）可知：0.7(100+200)a02(100+200) 得 210〈a 0〈 600初步確定中心矩為 a0=400根據(jù)相關(guān)公式初步計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度： m25.1740)2()10(24)(2 2021210 ??????????π）（π addaLd查表選取帶的長度為 1250mm計(jì)算實(shí)際中心矩：m38625.17042'0 ???????dLa（15）取 386mm驗(yàn)算小帶輪包角：??2.1653.718012????adα94.2.5 確定帶的根數(shù)??lackpZ???1Δ（16）查表知 p1=0.97 Δp 1=0.11ka=0.965 kl=0.93 則 ??40.39.65.01.97.03????Z取 Z=44.2.6 張緊力 20)15.(qvkvZpFc???（17）查表 q=0.10kg/mN1.3024.51)96.052(4.530??????F4.2.7 作用在軸上的載荷9.052.6sin.2sin0???αFZq（18）4.2.8 帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸見零件圖10圖 2 帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖Fig.2 The structure and size of the pulley Figure4.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.3.1 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪：40Cr 鋼調(diào)制 [13]，平均取齒面硬度為 260HBS大齒輪：45 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為 20，則大齒輪的齒數(shù)為 20×6.4=1283) 齒數(shù)比即為傳動(dòng)比 4.62018?i4) 選擇尺寬系數(shù) ψ d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)選取 ψ d=0.6初估小齒輪直徑 d1=60mm，則小齒輪的尺寬為 b=ψ d× d1=0.6×60=36mm5) 齒輪圓周速度為：參照手冊選精度等級(jí)為 9 級(jí)。s/m5.10648106????ππ nv6) 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T111mN10.486.2105.9105.961 ???????npT（19）7) 確定重合度系數(shù) Zε 、Y ε ：由公式可知重合度為 695.1280.381???????????ε則由手冊中相應(yīng)公式可知：（207.3695.14??εεZ2.07.25.0?εεY（21）8) 確定載荷系數(shù) KH 、K F確定使用系數(shù) KA：查閱手冊選取使用系數(shù)為 KA=1.85確定動(dòng)載系數(shù) Kv：查閱手冊選取動(dòng)載系數(shù) Kv=1.10確定齒間載荷分布系數(shù) KHa、K Fa：m/N10/23.703601.4852*21 ????dbTFAtA（22）則 .87.022εZKHa（23）45.1692.0?εYFa（24）載荷系數(shù) KH、K F 的確定，由公式可知09.315.08.1??????αβVA（25）42.315.093?HaFFK12（26）b) 齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算1) 確定許用應(yīng)力[σ H]① 總工作時(shí)間 th，假設(shè)該切斷機(jī)的壽命為 10 年，每年工作 300 天，每天工作 8 個(gè)小時(shí)，則： h120835??ht② 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N 2??8 6.6.6.6.3110 304570046?? ???????????hiiihv tTtrn7812 156?uNv③ 壽命系數(shù) [14] Zn1、Z n2 ，查閱相關(guān)手冊選取 Zn1=1.0、Z n2=1.15④ 接觸疲勞極限取：σ hlim1=720MPa、σ hlim2=580MPa⑤ 安全系數(shù)?。篠 h=1.0⑥ 許用應(yīng)力 [σ h1]、[σ h2]??MPa72019.62lim1 ???hnHhSZσσ（27）??a67134.52lim2 ???hnHhSσσ2) 彈性系數(shù) ZE 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可選取 Pa190EZ3) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可選取 ZH=2.54) 求所需小齒輪直徑 d1????m34.57208.5194.61.09.23 211? ?????????????????hedhuTkσψ ε與初估大小基本相符。135) 確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù)中心距 a： 圓整中心矩取 222mm??75.2041.634.5????模數(shù) m：由中心矩 a 及初選齒數(shù) Z1 、Z 2 得：3921?Z（28）分度圓直徑 d1,d2m6031???z（29）84122zd確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=60×0.6=36mm小齒輪尺寬取 b2=40mmc) 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算1) 求許用彎曲應(yīng)力 [σ F]① 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NF1、N F2??7 2.62.62.62.631108. 30457046?? ???????????hiiihFtTtrn7712 1'uNF② 壽命系數(shù) Yn1、Y n2 ，查閱相關(guān)手冊選取 Yn1=1、Y n2=1③ 極限應(yīng)力?。害?Flim1=290MPa、σ Flim2=220MPa④ 尺寸系數(shù) Yx：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選，取 Yx=1.5⑤ 安全系數(shù) SF：參照表 9-13，取 SF=1.5⑥ 需用應(yīng)力[σ F1] 、[ σ F2] 由式（9-20） ，許用彎曲應(yīng)力?? MPa3875.129021lim1 ????SYFxNFσσ（30）14?? MPa2935.12022lim????SYFxNFσσ2) 齒形系數(shù) YFa1、Y Fa2 由圖 9-19，取YFa1=2.56 YFa2=2.153) 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1、Y sa2 由圖 9-20，取Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度 由式（9-17） ，齒根彎曲應(yīng)力??1411MPa49MPa692.05.2.3602.FsaFFmbdTKσσ ???????2122 a.1462.5849FsaFYσσσ ???（31）4.3.2 第二級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)a) 選材料、確定初步參數(shù)1) 選材料 小齒輪：40Cr 鋼調(diào)制 [15]，平均取齒面硬度為 260HBS大齒輪：45 鋼調(diào)制，平均取齒面硬度為 260HBS2) 初選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為 28，則大齒輪的齒數(shù)為 28×5=1403) 齒數(shù)比即為傳動(dòng)比 528140?i4) 選擇尺寬系數(shù) ψ d 和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)選取 ψ d=2/3初估小齒輪直徑 d1=84mm，則小齒輪的尺寬為 b=ψ d× d1=2/3×84=56mm齒輪圓周速度為：參照手冊選精度等級(jí)為 9 級(jí)。s/05m.160784160n??????5) 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩 T1[16] mN105.2796.15.9np5.9T161 ??156) 確定重合度系數(shù) Zε 、Y ε ：由公式可知重合度為 [17]74.1028.31???????????ε則由手冊中相應(yīng)公式可知： 68.374.14??εεZ.05.2.0?εεY7) 確定載荷系數(shù) KH 、K F確定使用系數(shù) KA：查閱手冊選取使用系數(shù)為 KA=1.85確定動(dòng)載系數(shù) Kv：查閱手冊選取動(dòng)載系數(shù) Kv=1.0確定齒間載荷分布系數(shù) [18]KHa、K Fa： m/N10/6.1956840.2121 ?????dbTFAtA則 3.6.022εZKHa 47.8.εYFa載荷系數(shù) KH、K F 的確定，由公式可知 2.3.150.81??????αVA?34732?HaFFc) 齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算1) 確定許用應(yīng)力[ σ H]①總工作時(shí)間 th，假設(shè)該彎曲機(jī)的壽命為 10 年，每年工作 300 天，每天工作 8 個(gè)小時(shí)，則： h120835??②應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1、N 2??7 6.6.6.6.311035. 3045706?? ???????????hiiihv tTtrn6712 1.253.?uNv16③壽命系數(shù) Zn1、Z n2 ，查閱相關(guān)手冊選取 Zn1=1.33、Z n2=1.48④接觸疲勞極限 [19]?。害?hlim1=760MPa、σ hlim2=760MPa⑤安全系數(shù)?。篠 h=1⑥許用應(yīng)力 [σ h1]、[σ h2]??MPa8.103.762lim1 ???hnHhSZσσ .24.2li2hnhσσ2) 彈性系數(shù) ZE 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可選取 Pa190?EZ3) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可選取 ZH=2.54) 求所需小齒輪直徑 d1????m0.7 8.124605953/28.1.3 23 211? ?????????????????hedhuTkσψ ε與初估大小基本相符。5) 確定中心距，模數(shù)等幾何參數(shù)中心距 a： ??21050.7????圓整中心矩取 252mm模數(shù) m：由中心矩 a 及初選齒數(shù) Z1 、Z 2 得：3402851????Z分度圓直徑 d1,d231?mzm402??確定尺寬：取大齒輪尺寬為 b1=84×2/3=56mm小齒輪尺寬取 b2=60mm17c) 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算1) 求許用彎曲應(yīng)力 [σ F]① 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NF1、N F2??7 2.62.62.62.631105. 3045706?? ???????????hiiihFtTtrn6712 1.53.'uNF② 壽命系數(shù) Yn1、Yn2 ，查閱相關(guān)手冊選取 Yn1=1、Yn2=1③ 極限應(yīng)力?。害?Flim1=290MPa、σ Flim2=230MPa④ 尺寸系數(shù) Yx：查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選，取 Yx=1.5⑤ 安全系數(shù) SF：參照表 9-13，取 SF=1.5⑥ 需用應(yīng)力[σ F1] 、[ σ F2] 由式（9-20） ，許用彎曲應(yīng)力?? MPa3875.129021lim1 ????SYFxNFσσ0.32li2FxFσσ2) 齒形系數(shù) YFa1、Y Fa2 由圖 9-19，取YFa1=2.56 YFa2=2.153) 應(yīng)力修正系數(shù) Ysa1、Y sa2 由圖 9-20，取Ysa1=1.62 Ysa2=1.824) 校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度 由式（9-17） ，齒根彎曲應(yīng)力??1511MPa3MPa681.02.6840.2FsaFFmbdTKσσ ???????2122 a9762.153FsaFYσσσ ???4.4 軸的校核184.4.1 一軸的校核軸直徑的設(shè)計(jì)式??89m.17402.61nPC2.0159333T6 ?????d（32）軸的剛度計(jì)算 [20]a) 按當(dāng)量彎矩法校核1) 設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。2021圖 3 軸的受力轉(zhuǎn)矩彎矩圖Fig.3 Axis force-torque moment diagram2) 求作用在軸上的力 [21]如表 1，作圖如圖 3-c表 1 作用在軸上的力Table 1 The role of force in the axis垂直面（Fv） 水平面（Fh）軸承 1 F2=12N F4=891N齒輪 2 = NBvF367498NFAH?軸承 3 F1=476N F3=1570N帶輪 4 0v?1056NBH3） 求作用在軸上的彎矩如表 2，作出彎矩圖如圖 3-d、3-e22表 2 作用在軸上的彎矩Table 2 The role of the shaft of the moment垂直面（Mv） 水平面（Mh）1308N.m9-Ft1??vMN.mm-97101???cHFM合成彎矩Ⅰ截面 ??9728.m.722??Ⅰ 105340498??Ⅱv 15N.m204367-389H??Ⅱ合成彎矩Ⅱ截面 ???105.N.m5103482???ⅡM4）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖 3-f5）作出當(dāng)量彎矩圖如圖 3-g，并確定可能的危險(xiǎn)截面Ⅰ、Ⅱ如圖 3-a。并算出危險(xiǎn)截面的彎矩如表 3。表 3截面的彎矩Table 3 Cross-section of the momentⅠ截面 ??1054N.mTM22????ⅠⅠeⅡ截面 6ⅡⅡ6）確定許用應(yīng)力已知軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，查表得 =650MPa。用插入法查表得b?=102.5MPa， =60MPa。??b0???b1????59.01260????7）校核軸徑如表 4表 4 驗(yàn)算軸徑Table 4 Checking shaft diameterⅠ截面 ??m621.0M3be????ⅠⅠdⅡ截面 48.31be?ⅡⅡ23結(jié)論：按當(dāng)量彎矩法校核，軸的強(qiáng)度足夠。b) 軸的剛度計(jì)算??????7171410 2.90.865 233.57 ipiipinipi ILTIILTG?（33）253I41pd?（34） 52083I4p2?d?6I4p31270I4p?d?8693I45p2I46p?d?5103I47p682I4p8?d?5.012. 164829520834671695270483650739?? ?????? ?????所以軸的剛度足夠4.4.2 三軸的校核軸直徑的設(shè)計(jì)式??54.9m1.860nPC2.0159333T6 ?????d24軸的剛度計(jì)算a) 按當(dāng)量彎矩法校核設(shè)計(jì)軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。1） 軸的受力簡圖如圖 4-a25圖 4 軸的受力彎矩轉(zhuǎn)矩圖Fig.4 Axis force-moment torque diagram2）求作用在軸上的力如表 5，并作圖如圖 4-c表 5 作用在軸上的力Table 5 The role of force in the axis垂直面（Fv） 水平面（Fh）軸承 1 F3=1627N F1=8362N齒輪 =2381NBvF867NFAH?軸承 2 F4=754N F3=12619N曲軸 0v?21848NBH3）計(jì)算出彎矩如表 6，并作圖如圖 4-d、e表 6 軸上的彎矩26Table 6 Axis bending moment垂直面（Mv） 水平面（Mh）.m-314825N9.-Fp1??vMN.mm16804793.51??cHFM合成彎矩Ⅰ截面 ????m640N607.22??Ⅰ 189?Ⅱv .5317HⅡ合成彎矩Ⅱ截面 ????60315467272??ⅡM4）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖 4-f5）作出當(dāng)量彎矩圖如圖 4-g，并確定可能的危險(xiǎn)截面Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的彎矩如表 7表 7危險(xiǎn)截面的彎矩Table 7 The moment of the dangerous sectionⅠ截面 ??m1640N.TM22????ⅠⅠeⅡ截面 3ⅡⅡ6）確定許用應(yīng)力已知軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，查表得 =650MPa。用插入法查表得b?=102.5MPa， =60MPa??b0???b1??59.02601????7）校核軸徑如表 8表 8 校核軸徑Table 8 Check shaft diameterⅠ截面 ??m46.91.0M3be????ⅠⅠdⅡ截面 08.5.31be?ⅡⅡ27結(jié)論：按當(dāng)量彎矩法校核，軸的強(qiáng)度足夠。 8) 軸的剛度計(jì)算??????7171410 2.90.865 233.57 ipiipinipi ILTIILTG?（35）所以軸的剛度足夠5.0.0??4.5 鍵的校核4.5.1 鍵的選擇 鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)使用要求和工作狀況來選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮傳遞轉(zhuǎn)拒的大小，聯(lián)接的對中性要求，是否要求軸向固定，聯(lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)及滑動(dòng)距離長短，以及鍵在軸上的位置等。鍵的主要尺寸為其橫截面尺寸(鍵寬 b 鍵高 h)與長度 L。鍵的橫截面尺寸 b×h 依軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的長度 L 一般可按輪轂的長度選定，即鍵長略短于輪轂長度，并應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。故根據(jù)以上所提出的以及該機(jī)工作時(shí)的要求，故選用 A 型普通平鍵。由設(shè)計(jì)手冊查得：鍵寬 b=16mm 鍵高 h=10mm 鍵長 L=30mm4.5.2驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度平鍵聯(lián)接的失效形式有：對普通平鍵聯(lián)接而言，其失效形式為鍵，軸，輪轂三者中較弱的工作表面被壓潰。工程設(shè)計(jì)中，假定壓力沿鍵長和鍵高均勻分布，可按平均擠壓應(yīng)力進(jìn)行擠壓強(qiáng)度或耐磨性的條件計(jì)算，即：靜聯(lián)接 ppkldT][2???式中 ———— 傳遞的轉(zhuǎn)矩 )mN(?———— 軸的直徑 d———— 鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取 k 2hk?———— 鍵的接觸長度(mm).圓頭平鍵 l bLl??———— 許用擠壓應(yīng)力 )p][?MPa(28鍵的工作長度 m1)425(???bLl擠壓面高度 10hk轉(zhuǎn)矩 npT65.9?? N09.1587966 ???許用擠壓應(yīng)力，查表， MPa0][?p?則 擠壓應(yīng)力Pa602.431596.26???apklT??（36）所以 此鍵是安全的。附：鍵的材料：因?yàn)閴簼⒑湍p是鍵聯(lián)接的主要失效形式，所以鍵的材料要求有足夠的硬度 [22]。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，鍵用抗拉強(qiáng)度不低于 的鋼制造，如 45 鋼 MPa60Q275 等。4.6 軸承的校核滾動(dòng)軸承是又專業(yè)工廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。滾動(dòng)軸承的類型、尺寸和公差等級(jí)均已制訂有國家標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型、尺寸和公差等級(jí)等，并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.6.1 初選軸承型號(hào)試選 10000K 軸承，查 GB/T281-1994，查得 10000K 軸承的性能參數(shù)為：C=14617N Co=162850N (脂潤滑)190min?4.6.2壽命計(jì)算a) 計(jì)算軸承內(nèi)部軸向力.查表得 10000K 軸承的內(nèi)部軸向力 )2/(YFRs65.0'32815cos67.0cos. ?????YN47415839222?RF則：9028)(121?YRS