卧式钢精切断机说明书.doc
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1、南 阳 理 工 学 院 本科生毕业设计(论文)学院(系): 机 电 工 程 系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学 生: 贾 玉 亭 指导教师 : 杜 新 宇 完成日期 2012 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计(论文)钢筋切断机的设计Design of Reinforcing Steel Cutting Machine 总 计:27页表 格:8个插 图:5幅南 阳 理 工 学 院 本 科 生 毕 业 设 计(论文)钢筋切断机的设计Design of Reinforcing Steel Cutting Machine学院(系): 机 电 工 程 系 专 业: 机械设计制造及其自动化 学生
2、姓名: 贾 玉 亭 学 号: 指导教师(职称): 杜新宇(副教授)评阅教师: 杜 新 宇 完成日期: 2012年5月 南阳理工学院Nanyang Institute of Technology钢筋切断机的设计机械设计制造及其自动化 贾玉亭摘 要 本课题是应南阳盛元机电有限公司的要求,为满足其工厂的生产需要设计的钢筋切断机的设计,根据工厂的实际情况和企业老总的要求传动机构采用三级减速传动。通过在企业为期两个月的定岗实习,了解了该产品的用处,掌握了设备满足的要求,把钢筋切断机分为减速机构、切断机构、离合机构三大机构。设计出了切断机减速机构、离合机构、切断机构、运行原理以及箱体;完成了对一定尺寸的钢
3、筋切断力的计算、关键零件的设计和校核、装配图和零件图的绘制。这种切断机采用全封闭式飞轮润滑,润滑简单可靠,带有离合机构,结构新颖、体积小,操作安全,下料准确等优点,基本上满足了企业的要求;在企业做设计的时间内,对专业的知识有了更深刻的认识,还学会了和工人们交流和学习等。关键词 钢筋、三级减速、离合机构、剪刀、曲柄连杆。Design of Reinforcing Steel Cutting MachineMechanical Design, Manufacturing and Automation Major Jia YutingAbstract: The task is the design
4、of horizontal reinforcing steel cutting machine, meeting the production needs of ShengYuan corporation of NanYang who invite us .According to the actual situation of the factory and demand of the boss, we adopt the three-grade deceleration transmission of transmission mechanism. Through the investig
5、ation of plant and the understand of production demand of workshop, operation principle of machine, transmission mechanism, shut-off mechanism are designed. Reinforced specification is determined and so on. Calculation of steel-cutting power, design of principle, clutch mechanism and shape, design a
6、nd check of key part are finished. we use three-grade deceleration transmission and total-closed flywheel lubrication. The machine have many advantages, such as reliable and simple lubrication, application of clutch mechanism, novel structure and small volume, operational safety, exact blanking and
7、so on.Key words: Reinforcing Steel three-grade deceleration 目 录1 引言11.1国外现状:11.2国内现状12.选题背景32.1选题的目的、意义32.2课题的设计要求32.3企业实地调查33 电机的选择63.1切断钢筋需用力计算43.2功率的计算54. 传动结构设计54.1 基本传动数据计算54.1.1 分配传动比54.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数64.2 带传动设计64.3 齿轮传动设计84.3.1 第一级齿轮传动设计84.3.2 第二级齿轮传动设计:114.4 轴的校核144.4.1 一轴的校核144.4.2 二轴的校核
8、184.5 键的校核224.5.1 键的选择224.5.2 验算挤压强度.224.6 轴承的校核234.6.1寿命计算235 钢筋切断机的摩擦、磨损和润滑25结束语26参考文献27致谢27钢筋切断机的设计姓名:贾玉亭 学号: 班级:1 引言 钢筋切断机是对钢筋材料和调直后的钢筋按混泥土机构所需要的尺寸进行切断,是现代建筑施工中不可缺少的小型建筑机械,同时在锻造长下料、轧钢厂去除料头得到广泛使用,并可为各机械行业中大批小型模锻件的下料工作服务,在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。 钢筋切断机作为切断钢筋的工具,它的发展肯定依赖于钢筋的使用和发展,而钢筋在建筑领域使用是最广泛的,我国的建筑事
9、业在新中国成立以后才有了一定的发展。近年来我国的经济快速地发展,我国的建筑事业更是向着大型化和高层次方面不断进步,钢筋需求量大增,这就使得近年来钢筋切断机的市场空间非常的大,但同时也对钢筋切断机质量提出了更高的要求。 钢筋切断机一般采用了带传动及齿轮传动,然后带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋。1.1国外现状:国外切断机偏心轴的偏心距可以达到30mm,如日本立式切断机偏心距24mm。在刀片的设计上,根据刀片的受力,设计出适合工作环境的弧形结构刀片,刀片受力比较均匀,刀片的可靠度较高。机架都是钢板焊接结构,零部件加工精度、粗糙
10、度尤其热处理工艺过硬,使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器。国外机型一般采用半开式结构,齿轮、轴承用油脂润滑,曲轴轴径、连杆瓦、冲切刀座、转体处用手工加稀油润滑,根据零部件的工作环境选择不同的润滑形式。厂家一般都是规模生产,在技术设备上舍得投入,自动化生产水平较高,形成一套完整的质量保证加工体系。尤其对外观质量更是精益求精,外罩一次性冲压成型,油漆经烤漆喷涂处理,色泽搭配科学合理,外观看不到有焊缝、毛刺、尖角,整机光洁美观。因此在外形上,国外切断机外形新颖,给人耳目一新的感觉。同时,外国切断机自动化水平很高,已经达到机电液自动化操控,可设定钢筋直径及数量,自动加工。 西方发
11、达国家在设计上运用CAD的二次开发功能比较成熟,大大的减少了成本和设计的时间。如将参数化建模与有限元分析系统紧密集成,以Pro/E软件作 为建模工具,建立箱体及各零部件的三维实体模型,完成装配后,利用Pro/E实 现了机构运动仿真和装配的拆装动画演示。再将模型导入有限元软件ANSYSworkbench进行了箱体的有限元分析,得出箱体的应力、变形的大小及分布。又利用ANSYS软件对箱体做模态分析,计算出箱体前十阶的固有频率和振型,根据这些结果对钢筋切断机箱体进行必要的优化设计,改进结构设计参数,从而可以使切断机在满足强度和刚度的情况下具有较合理的结构。1.2国内现状:由于钢筋切断机主要用于工厂和
12、建筑工地的钢筋的切断,对钢筋的切断要求不高,没用精确的尺寸和重量要求和精密的端面要求,因此现在的厂家生产的卧式切断机普遍相同,没有什么突出的地方。都采用全封闭式的三级技术机构带动连杆滑动使两刀片相错而切断钢筋。但是市场上的切断机存在着很多缺陷,偏心距普遍在17mm一下,主要由于我们对偏心轴的的加工技术达不到国外先进水平。国内的箱体制造主要是铸造完成,箱体在长时间的运行下回出现裂纹,寿命不长。国内的刀片结构简单,宽度和厚度相对国外较小,从外形上看,其结构和方砖没有多大差异,刀面的受力集中明显,刀片磨损较大。在外形设计上,国内切断机属于千篇一律,多年来没有明显改变。而且,切断机的自动化水平很低甚至
13、是空白。但是有的厂家积极的学习国外的先进技术并结合自身设计了新型的切断机如西南交通大学 机械工程学院张海柱设计的变速机构-进瓶机构,进瓶机构的作用是:通过齿轮变速,最终实现其生产率依型号不同分别为34 /分、38 次/分、42 次/分。如图: 太原科技大学 机械电子学院 胡永华、 刘中,利用二次开发技术及可靠性理论, 构思钢筋切断机参数化设计系统设计方案。提出的参数化系统的开发对钢筋切断机的设计水平有着革命性的提升, 调整好适当的参数, 便可以完成对钢筋切断机设计的大部分工作。解决了钢筋切断机设计周期长、成本高的问题。在Pro / E 运行环境下, 把参数化系统注册到Pro /E 中。 通过参
14、数化系统设计界面完成产品设计, 然后通过参数化系统模型再生平台完成零部件模型再生, 最后通过装配平台完成整机装配。随着冷、热模锻及挤压等精密锻造工艺的发展, 对切断毛坯的断面质量、几何精度、体积与重量偏差、生产及材料利用率等各项要求越来越高。对于传统的方式-有切缝,如车床、铣床、锯床切断并不能满足现在的要求;对于普通的棒料切断机也无法满足。新的切断方式-无缝切,如成形刃口剪、径向夹紧剪切、轴向加压剪断等普遍用于各个工厂。现在的棒料切断主要采用冲压模式,国内使用的通用棒料剪切模结构如J23-80,剪切刀片与凹模成系列,且可根据钢棒规格更换,其主要特征是剪切模采用圆环形剪切刃口,只需更换凹模就可以
15、剪切不同直径的棒料。2.选题背景2.1选题的目的、意义 作为机械加工的工厂对钢筋的需求量比较大,而传统的锯切下料其形状精度好,适用于小直棒料;对于直径较大棒料其效率低、成本高,且锯条容易损坏,而剪断方式下料则有较高的生产效率且生产成本低。为了企业的快速发展,钢筋切断机是十分有必要。市场上的钢筋切断机性能普遍相似,存在着许多缺陷。 钢筋切断机一般采用了带传动及齿轮传动,然后带动曲轴旋转,曲轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相错而切断钢筋,这是一个效率降低的过程。如何提高传动效率,怎样合理分配传动比,使结构变得更紧凑,重量更小,切断机工作更安全,如何简化安装
16、、调试程序,减少制造成本等等一些问题,是值得我们大家分析研究的。2.2企业实地调查题题提出主要是为南阳盛元机电有限公司设计的,其车间对钢筋的需求很大,但是车间原有的设备已经无法满足要求。希望我们结合现有的设备,解决工人操作时遇到的问题和实际存在的缺陷基础上,设计出合适的钢筋切断机。为了设计的方便,在老师的带领下我们去了企业现场考察,甚至在以后的两个月里我们入住企业和工人们一起上下班,通过自己的观察、和工人们的的交流和老师的分析发现了许多设备的不合理的地方。图1:老师分析设备的缺陷图2:老师现场的指导3. 动力的选择 方案简述:选择四级减速,先是一级带减速,再三级齿轮减速。首先采用一级带传动,因
17、为它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、合过载保护等优点,并安装张紧轮。然后采用三级齿轮减速,因为齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力,并具有功率范围大,传动效率高,传动比准确,使用寿命长,工作安全可靠等特点。动力由电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。由于传动系统是回转运动,而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,为了实现这种转换,可以采用曲柄滑块机构,盘行凸轮移动滚子从动件机构,齿轮齿条机构。考虑现实条件我决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。3.1切断钢筋需用力计算为了保证钢筋的剪断,剪应力应超过材料的许应剪应力。即切断钢筋的条件为: 查资料可知钢筋的许用剪应力
18、为:MPa,取最大值142MPa。由于本切断机切断的最大刚筋粗度为:mm。则本机器的最小切断力为: 取切断机的Q=22000N。3.2功率计算由图可知,刀的速度小于曲轴处的线速度。则切断处的功率P:W 查表可知在传动过程中,带传动的效率为= 0.940.97;三级级齿轮减速器的效率为= 0.960.99; 滚动轴承的传动效率为= 0.940.98; 连杆传动的效率为= 0.810.88;滑动轴承的效率为由以上可知总的传动效率为:= 0.940.960.980.81=0.72由此可知所选电机功率最小应为 kw查手册并根据电机的工作环境和性质选取电机为:Y系列封闭式三相异步电动机,代号为Y160,
19、输出功率为2.2kw,输出速度为960 r/min。4. 传动结构设计4.1 基本传动数据计算4.1.1 分配传动比电动机型号为Y,满载转速为960 r/min。a) 总传动比 b) 分配传动装置的传动比 上式中i0、i1分别为带传动与减速器(两级齿轮减速)的传动比,为使V带传动的外廓尺寸不致过大,同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。初步取i0 =2,则减速器的传动比为 c) 分配减速器的各级传动比按展开式布置,查阅有关标准,取 i11=6.4,则i22=5。(注以下有i1代替i11,i2代替i22)4.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数a) 各轴的转速 轴 轴 轴 b) 各
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