钢筋自动折弯机的结构设计.doc

《钢筋自动折弯机的结构设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钢筋自动折弯机的结构设计.doc（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 本科毕业设计(论文)题目：钢筋自动折弯机的结构设计系 别： 机电信息系 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013年05月 钢筋自动折弯机的结构设计摘要钢筋弯曲机是建筑工地必不可少的机械，能有效的提高生产效率，减少工人劳动强度，提高钢筋弯曲精度。本文所设计的钢筋弯曲机适用于弯曲4-20毫米的钢筋，其传动机构为全封闭式，采用两级变速，工作转速满足弯曲要求，使加工效率高、加工精度高、劳动强度小。钢筋的弯曲角度由工作盘侧面的触杆与限位开关调节，打弯钢筋后可以自动归位，能实现弯曲角度的自动化。本文对V带轮和圆柱传动齿轮进行了设计计算，并对轴、键和轴承等关键部件进

2、行了力学分析计算和强度校核，表明该钢筋弯曲机完全符合设计要求。与目前实际应用的各种钢筋弯曲机相比，本机操作简单，弯曲形状一致，调节方便，性能稳定。关键词：钢筋弯曲机；弯曲角度；弯矩；主轴扭矩Structure design of reinforced automatic bending machineAbstractBending machine for steel bars is essential to building industry, which can effectively improve the production efficiency, reduce labor inten

3、sity and improve the accuracy of bending for the steel bars. The bending machine designed is suitable for the steel bars with various diameters from 4 to 20 millimeters, which is enclosed entirely. With two speed transmission, the bending machine has the characteristic of high efficiency, high preci

4、sion and low labor intensity. The bending angle is adjusted by the bar along the working disc and the limit switch, with which the bar having been bent can return to the original position to realize the automation of bending process. Compared to the bending machines applied presently, the machine de

5、signed has some obvious advantages, such as easy operating, uniformity of bending angle, convenient adjustment and high stability. The design and calculation for the V pulley and cylindrical gear is completed, in addition, some key parts of the machine are verified, which suggests that the bending m

6、achine designed satisfy the demand of the plan.Key words: bending machine for rebar; bending angle; bending moment; twisting moment of spindle目 录1 绪论1 1.1综述1 1.2折弯机的发展和研究情况2 1.2.1折弯机的国内外发展状况2 1.2.2折弯机发展趋势6 1.3课题背景7 1.4新型钢筋折弯机的特点及组成部分7 1.5本文主要研究工作82 弯矩计算及电动机选择12 2.1折弯方案12 2.1.1钢筋受力情况12 2.1.2钢筋弯曲机所需主轴

7、扭矩及功率12 2.2材料达到屈服极限的始弯矩13 2.2.1按20螺纹钢筋公称直径计算13 2.2.2钢筋变形硬化后的终弯矩13 2.2.3钢筋弯曲所需距13 2.2.4电动机功率133 确定传动比及运动参数14 3.1 分配传动比14 3.2 计算传动装置的运动和动力参数144 V带传动设计16 4.1 V带轮的设计计算165 圆柱齿轮设计19 5.1选择材料19 5.2按接触强度进行初步设计19 5.3齿轮校核20 5.3.1 校核齿面接触强度20 5.3.2 校核齿根的强度226 第三级圆柱齿轮的设计24 6.1选择材料24 6.2按接触强度进行初步设计22 6.3校核齿轮247 轴的

8、设计29 7.1计算作用在轴上的力29 7.2计算支力和弯矩29 7.3对截面进行校核318 主轴的设计34 8.1计算作用在轴上的力34 8.2计算支力和弯矩32 8.3对截面进行校核369 轴承和键的校核38 9.1轴承校核38 9.2 键的校核3910 结论40参考文献41致谢42毕业设计（论文）知识产权声明43 毕业设计（论文）独创性声明44图纸和说明书联系QQ1.5.1主要内容：设计一种新型的钢筋自动弯曲机，钢筋的上料，角度控制以及钢筋的弯曲由折弯机自动进行。该钢筋折弯机主要有机械控制系统、操作系统、回转系统、工作台面、动力驱动装置等部分组成。本题在当前钢筋弯曲机的基础上，设计一种操

9、作简单、效率高的钢筋弯曲机，并且提高弯曲角度的控制精度，同时使之适应当今工程建设方面中的各种型号的钢筋的弯曲，最大限度的提高所设计弯曲机的适用范围。 本课题研究的钢筋自动折弯机拟采用电气驱动方式，能够自动实现钢筋的矩形、三角形。 设计内容包括：折弯模具的手动调整、自动折弯工序的设计与实现、自动卸料装置的设计及辅助系统的设计。 技术要求：能加工单根钢筋的长度范围为：0.62.2m；加工效率不少于：150根/h;最大折弯力矩为：2.5KN;1.5.2研究方法在充分了解现在国内外钢筋弯曲机的基础上，分析各种弯曲机的优缺点，利用已有的样品及技术，通过借鉴改进，设计出一种更加高效的钢筋弯曲机。设计过程中

10、主要用到、机械制造、机械设计、材料力学、动力传动装置设计等课程方面的知识。1.5.3技术路线:调查研究查资料写出开题报告确定总体方案钢筋弯曲机整体方案的设计动力设备计算选型动力传动装置、工作台面设计绘制钢筋弯曲机的总装配图及零件图撰写设计说明书。1.5.4研究方案：折弯工艺过程送料（顶出前料）转弯90回转送料送料回转折弯90送料回转折弯90送料折弯90回转图1.1折弯工艺表1.1 钢筋自动折弯机形态学矩阵123456A折弯驱动交流伺服机直流伺服机步进电机直线电机液动机气动机B送料驱动伺服电机气动机步进电机直线电机液动机C折弯传动齿轮传动齿形带传动蜗轮传动丝杠传动齿轮齿条传动D送料传动齿轮传动齿

11、形带传动蜗轮传动丝杠传动齿轮齿条传动E紧固方式摩擦紧固刚性连接紧固螺纹连接紧固组合杆 可能组合出方案数为：N=6x5x5x5x4=3000选择方案为：折弯驱动（伺服电机）+送料驱动（步进电机）+折弯传动（齿轮传动）+送料传动（齿轮齿条传动）+紧固方式（组合杆）1.5.5方案选择理由 a. 送料部分： 图1.2送料原理采用步进电机是为了便于钢筋送料的控制，脉冲控制转角，并且采用齿轮是由于传动准确。通过控制脉冲数来控制电机转角，从而控制钢筋的进给量。钢筋通常由圆盘的形式存放。在钢筋自动成型加工机中。我们设计了两组动轮将钢筋由外部带入并同时进行水平校直。其中第二组动轮由伺服电动机经过中间传动机构直接

12、带动，第一组动轮与第二组动轮之间由链轮进行连接，第二组动轮转动时同时用链轮带动第一组轮转动，这样就可以实现将钢筋进给的任务。这部分设计主要由进口设计，两组动轮的设计以链轮的设计组成。 b. 折弯部分：交流伺服电机它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量，最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。满足本系统需要平稳运行且转矩大的需求，采用齿轮齿条传动同样是由于传动平稳准确，并且将回转运动转化为水平移动。 c. 钢筋自动折弯机的弯曲部分工作的原理弯曲部分工作原理： 钢筋弯曲机属于一种对钢筋弯曲机结构的改 ，本实用新型包括减速机、带轮、弯曲盘面 。弯曲机的工作机构是一

13、个在垂直轴旋转的水平工作圆盘。如图所示 ，把钢筋置于图中虚线位置 ，支承销轴固定在机床上，中心销轴和压弯销轴装在工作圆盘上 ，圆盘回转时便将钢筋弯曲 。其原理如下图 图1.3折弯原理图 d. 紧固方式：采用组合杆为夹紧方式是由于根据钢筋的尺寸便于调整，并且折弯完成后直接顶料来达到卸料的目的（卸料方便）。折弯部分详细方案：Y系列三相异步电动机+V带传动+二级齿轮减速器+第三级齿轮副带动工作台进行正反转回转运动。2 弯矩计算及电动机选择2.1折弯方案2.1.1钢筋受力情况 钢筋受力情况与计算有关的几何尺寸标记图1。 当Mt一定，越大则拨斜柱及主轴径向负荷越小；一定，Lo越大。因此，弯曲机的工作盘应

14、加大直径，增大拨斜柱中心到主轴中心距离Lo。 钢筋折弯机的工作盘设计：直径40mm， a=43.81压弯销轴 2钢筋 3中心销轴 4工作圆盘 5支承挡销图2.1 弯曲工作部分示意图2.1.2钢筋弯曲机所需主轴扭矩及功率按照钢筋弯曲加工规范规定的弯曲半径弯曲钢筋，其弯曲部分的变形量均接近或过材的额定延伸率，钢筋应力超过屈服极限产生塑性变形。2.2材料达到屈服极限的始弯矩2.2.1按20螺纹钢筋公称直径计算 M0=K1Ws （2.1） 式中，M0为始弯矩，W为抗弯截面模数，K 1为截面系数，对圆截面K1=1.7；对于25MnSi螺纹钢筋M0=373（N/mm2）,则得出始弯矩M0=3977（Nm）

15、2.2.2钢筋变形硬化后的终弯矩钢筋在塑性变形阶段出现变形硬化（强化），产生变形硬化后的终弯矩： （2.2）式中，为强化系数，=2.1/p=2.1/0.14=15, p为延伸率，25MnSi的p=14%，Rx=R/,R为弯心直径，R=3 ，则得出终弯矩 M=11850（Nm）。2.2.3钢筋弯曲所需距Mt=(M0+M)/2/K=8739（Nm）K为弯曲时的滚动摩擦系数，K=1.05 按上述计算方法同样可以得出20钢筋（b=450 N/mm2）弯矩所需弯矩：Mt=8739（Nm）,取较大者作为以下计算依据。Mt=8739（Nm）2.5（KNm）2.2.4电动机功率由功率扭矩关系公式 =Tn/95

16、50=2.9KW,考虑到部分机械效率=0.75，则电动机最大负载功率 A= /=2.9/0.75=3.9（KW），电动机选用Y系列三相异步电动机Y112M-4型，额定功率为 =4（KW）,额定转速 =1440r/min。 3确定传动比及运动参数3.1分配传动比3.1.1总传动比 (3.1)3.1.2分配装置传动比由，式中分别为带传动和减速器传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取=4，则减速器传动比为： (3.2)3.1.3分配减速器各级传动比i=i1i2，其中i1为高速级齿轮传动的传动比，i2为低速级齿轮传动的传动比因为，取i1=4，则i2=3。3.2计算传动装置的运动和动力参数3.2.1各轴转速 轴 (3.3)轴 (3.4)轴 (3.5)3.2.2各轴输入功率轴 (3.6)轴 (3.7)轴 (3.8)3.2.3各轴输入转矩 轴 (3.9)轴 (3.10)轴 (3.11)运动和动力参数计算结果整理于下表3.1表3.1运动和动力参数轴名输入功率P/kW输入转矩T/Nm转速nr/min传动比i轴3.80100.803604轴3.61383.06903轴3.431091.8830