鋼筋切斷機(jī)設(shè)計(jì)

1、分類(lèi)號(hào)TG68密 級(jí)公開(kāi)單位代碼 學(xué) 號(hào)XXX學(xué)校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目鋼筋切斷機(jī)設(shè)計(jì)作者XXX院（系）能源工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師XX答辯日期年5月 27日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信責(zé)任書(shū)本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在導(dǎo)師的 指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中凡引用他 人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。 盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他 個(gè)人或集體已經(jīng)公開(kāi)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出 重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與資料若有不實(shí)，愿意承擔(dān)一切相關(guān)

2、的 法律責(zé)任。論文作者簽名：本次設(shè)計(jì)的臥式鋼筋切斷機(jī)，其工作原理為：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。依據(jù)電機(jī)工作環(huán)境選擇電機(jī)類(lèi)型，采用臥式安裝，防護(hù)式電機(jī)， 鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。傳動(dòng)方案的簡(jiǎn)述：選擇三級(jí)減速，首先是 一級(jí)帶減速，其次兩級(jí)齒輪減速。期初選用一級(jí)帶傳動(dòng)，由于它具 備緩沖、吸振、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、和過(guò)載保護(hù)等益處。繼而選用 兩級(jí)齒輪減速，由于齒輪傳動(dòng)可以用來(lái)傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn) 動(dòng)及動(dòng)力，并且具備功率范圍較大，傳動(dòng)效率較高，傳動(dòng)比精確， 使用的壽命長(zhǎng)，

3、工作安全性可靠等優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)能由電動(dòng)機(jī)輸出，經(jīng)過(guò) 減速系統(tǒng)的傳動(dòng)，把動(dòng)能輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因?yàn)閭鲃?dòng)系統(tǒng)做的是回 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可是鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)做的是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為了實(shí) 現(xiàn)這種改變，本設(shè)計(jì)選用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。關(guān)鍵詞：切斷，鋼筋，齒輪AbstractThe desig n of the hori z on t al st eel cutti ng mach ine, its worki ng pri nci pl e i s : t he use of V - bel t dri ve motor after pri mary and sec on dary gear red ucer ,

4、 dri ve cr a nkshaft rot ati o n , the cra nkshaft push rod and m ove the slider in the base of t he bl ade sl ide Road for reci procati ng li near motion , so that t he acti vities with the wrong bl ade and a f ixed blade and cut rebar.Sel ect the m otor accord ing t o t he typ e of m ot or work en

5、v iro n ment , the use of hori zontai i nstal l ati on , protecti on m otor, t hree- phase squ i rrel cage in ducti on m otor . B ri ef tra nsmissi on scheme: C hoose three decel erati o n , the f i rst l evel with a d ecelerat i on , f ol I ow ed by a two-stage gear . B egi nni ng -1evel belt drive

6、 selecti on , e tc. because i t has a buff er , absorb ing v i br at i on , sm oot h o perati o n , low no i se, and overl oad protection benef its. T hen choose two-stage gear , because gear can be used to pass any motion of space and power between two shafts , a nd h ave a l arge r power range , h

7、 i gh t ransmi ssi on eff i ciency, preci se gear ratio , long l if e to u se, rel i abl e and j ob secu ri ty and so on. Kin etic en erg y out put by the motor t hro ugh reducti on gear system , the ki n eti c energ y in put t o the actuator . Because t he t ra nsmissi on is done rotary m oti on ,

8、but i m pleme nting age ncies steel cutt ing mach in e to do i s I i n ear reci procat ing mot i on , in order to achi eve t hi s change , t he desi gn sel ection sl i der-crank mechani sm as the executing agencyKeywords: Cutting ArchitecturalReinforcing steel Gear第1章 引言 71.1概述 71. 2 題目的選取 71.3鋼筋切斷機(jī)

9、的工作原理 7第2章 電機(jī)選擇 92. 1切斷鋼筋需用力計(jì)算 92. 2曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及剪刃行程 9去柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 92. 2. 2 剪刃行程 102. 3功率計(jì)算 1 1第3章 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及飛輪設(shè)計(jì) 123. 1基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算 123. 1.1分配傳動(dòng)比 123. 1.2計(jì)算機(jī)構(gòu)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù) 123. 2帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 133.2.1確定計(jì)算功率 133.2.2帶型的確定 133.2.3帶輪基準(zhǔn)直徑 133.2.4驗(yàn)算帶速 133.2.5確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距 133.2.6驗(yàn)算小帶輪包角 143.2.7確定V帶的根數(shù) 143.2.8確定V帶張緊力 143.2.9確定軸上的載荷（壓

10、軸力） 143. 2. 10 主要設(shè)計(jì)結(jié)果 143. 3 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 153.3.1選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 153.3.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 163.3.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 183. 3. 4齒輪幾何尺寸 193. 3. 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖 193.4 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 20選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 203. 4. 2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 203. 4. 3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 223. 4. 4齒輪幾何尺寸 233. 4. 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖 233.5飛輪的設(shè)計(jì) 243.6 軸的設(shè)計(jì)與校核 253. 6. 1 一軸的設(shè)計(jì)與校核 253. 6.

11、2 二軸的設(shè)計(jì)與校核 283. 6. 3 三軸的設(shè)計(jì)與校核 313.7 鍵的強(qiáng)度校核 343. 7. 1 鍵的選擇 343. 7. 2校核鍵連接強(qiáng)度 353. 8 軸承的校核 363. 8. 1 求兩軸承的軸向力 363. 8. 2 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 363. 8. 3 驗(yàn)算軸承壽命 37第4章 定長(zhǎng)切斷機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇 384. 1滾珠絲杠的工作原理 384. 2 滾珠絲杠特點(diǎn) 384. 3 滾珠絲杠副的安裝方式 38第5章 潤(rùn)滑與密封 405. 1 傳動(dòng)件的潤(rùn)滑 405. 2 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 40第6章 結(jié)論 41參考文獻(xiàn) 42致謝 43第1章引言1.1 概述鋼筋加工不可缺少的設(shè)備之一是鋼筋

12、切斷機(jī)，主要用于房屋建 設(shè)、橋梁、地道、電站、大型水利等工程中對(duì)鋼筋的定長(zhǎng)切斷3。 鋼筋切斷機(jī)與其他切斷裝備比較，具備重量輕、耗能少、工作可靠、 效率高等特點(diǎn)，所以近年來(lái)漸漸被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等普遍選 用，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用1 0國(guó)內(nèi)外鋼筋切斷機(jī)的比較：因?yàn)榍袛鄼C(jī)技術(shù)含量低、易仿造、利 潤(rùn)不高等緣故，于是廠家?guī)资陙?lái)幾乎維持現(xiàn)狀，成長(zhǎng)不快，與國(guó) 外同業(yè)比較具體有如下幾方面差異。世界經(jīng)濟(jì)建設(shè)的急劇發(fā)展為建筑行業(yè)，尤其是為建筑機(jī)械的發(fā) 展供給了一個(gè)開(kāi)闊的發(fā)展空間，為很多生產(chǎn)企業(yè)提供一個(gè)展示自己 的舞臺(tái)。面臨競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的我國(guó)建筑機(jī)械市場(chǎng)，增強(qiáng)企業(yè)的經(jīng) 營(yíng)管理，加強(qiáng)科技投入，

13、注重新技術(shù)、產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)，提高產(chǎn)品 質(zhì)量和產(chǎn)品售后服務(wù)水準(zhǔn)，積極地、主動(dòng)地走向市場(chǎng)，讓企業(yè)的產(chǎn) 品盡量滿足用戶的需求，盡快縮小與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的差距，這是我 國(guó)鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生存與發(fā)展的必經(jīng)之路2 01.2 題目的選取這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是臥式鋼筋切斷機(jī)設(shè)計(jì)。要求鋼筋切斷機(jī) 切斷鋼筋的最大直徑為14mm，切斷速度為1 5次/ min。在本次設(shè)計(jì)中經(jīng)過(guò)計(jì)算和思考實(shí)際情況選擇適合的機(jī)構(gòu)及設(shè) 計(jì)參數(shù)，從而達(dá)到本次設(shè)計(jì)要求。1.3 鋼筋切斷機(jī)的工作原理切斷機(jī)的工作原理：電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)以及二級(jí)齒輪傳 動(dòng)減速后，帶動(dòng)曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，曲軸推動(dòng)連桿讓滑塊和動(dòng)刀片在機(jī) 座的滑道中作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，使活動(dòng)

14、刀片及固定刀片相錯(cuò)從而切 斷鋼筋。第2章 電機(jī)選擇傳動(dòng)方案的簡(jiǎn)述：選擇三級(jí)減速，首先是一級(jí)帶減速，其次兩 級(jí)齒輪減速。期初選用一級(jí)帶傳動(dòng)，由于它具備緩沖、吸振、運(yùn)轉(zhuǎn) 平穩(wěn)、噪聲小、和過(guò)載保護(hù)等益處。繼而選用兩級(jí)齒輪減速，由于 齒輪傳動(dòng)可以用來(lái)傳遞空間任意兩軸之間的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力，并且具備 功率范圍較大，傳動(dòng)效率較高，傳動(dòng)比精確，使用的壽命長(zhǎng)，工作 安全性可靠等優(yōu)點(diǎn)。動(dòng)能由電動(dòng)機(jī)輸出，經(jīng)過(guò)減速系統(tǒng)的傳動(dòng)，把動(dòng) 能輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因?yàn)閭鲃?dòng)系統(tǒng)做的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可是鋼筋切斷 機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)做的是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)這種改變，不妨選用 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。2.1 切斷鋼筋需用力計(jì)算為了確保鋼筋的剪斷，剪應(yīng)力必須超

15、過(guò)所選材料的許應(yīng)剪應(yīng)力 所以切斷筋的條件是：本切斷機(jī)針對(duì)切斷鋼筋為常用45鋼，其屈服強(qiáng)度 皿= 300MPa 剪切過(guò)程實(shí)際上是金屬塑性變形過(guò)程，對(duì)于塑性材料：n = 1.22. 5 ，取 n=2. 0則許用應(yīng)力：?= -?=300/2. 0=150M Pa?關(guān)于鋼材，常取-=(0.750.8) q=120MPa因?yàn)榍袛噤摻钭畲蟮闹睆绞?4mm，橫截面積A= (-"2)/4,于是切斷機(jī)需要的切斷力為Q> TA=120 X153.86=1846 3.2N 取切斷機(jī)的剪斷力Q=19000N2.2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及剪刃行程2.2.1 去柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的演變方式之一為曲柄滑

16、塊機(jī)構(gòu)，它可以讓主 動(dòng)件的回輪運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成從動(dòng)的往返運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化假設(shè)曲柄長(zhǎng)度為A，連桿長(zhǎng)度為B，偏心距的距離為E。因切斷鋼筋最大直徑為14mm，不能使轉(zhuǎn)矩過(guò)大，故設(shè)A=20， 為使切斷過(guò)程中力最大，則使E=A=2 0，根據(jù)四桿機(jī)構(gòu)的曲柄構(gòu)成條 件A+E<B,則B>40mm。當(dāng)在AB位置時(shí)為切斷過(guò)程，通過(guò)計(jì)算求出 連桿長(zhǎng)度B>70mm。2.2.2 剪刃行程由于行程過(guò)小，翹頭的工件通過(guò)不了，行程過(guò)大，曲柄式剪切 機(jī)會(huì)使曲柄也相應(yīng)增大，使切斷機(jī)的工作扭矩及驅(qū)動(dòng)功率也增大， 對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸也將增大。剪刃機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如上依據(jù)生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，剪刃行程取H=20mm。于是曲軸的偏心距

17、是2 0m m。2.3 功率計(jì)算因?yàn)榍袛嗟端俾逝c曲軸處的線速度不一定相同，于是用曲軸處 的線速度進(jìn)行計(jì)算，然則計(jì)算的結(jié)果偏于安全4。則切斷處的功率P:15 X 2?P < Q X X 20 X 0.001 =596.6 w60查表可得在傳動(dòng)過(guò)程當(dāng)中，帶傳動(dòng)效率是n= 0.96 ；齒輪 傳動(dòng)效率是n= 0. 97 ； 滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率是n= 0. 99 ； 連桿傳動(dòng)效 率是 n= 0. 81。由以上可算得總傳動(dòng)效率為：n= 0.96 X0.992 X0.972 X0.81 = 0.703因此可選電動(dòng)機(jī)功率最小應(yīng)為？?=1.657 KW查閱手冊(cè)并且按照電機(jī)的工作環(huán)境及性質(zhì)選擇電機(jī)為：丫系列

18、封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)代號(hào)是丫 112M-6，輸出的功率是 2. 2KW，滿載轉(zhuǎn)速是960轉(zhuǎn)/分鐘。第3章傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及飛輪設(shè)計(jì)3.1 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算3.1.1 分配傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)型號(hào)為丫系列，滿載轉(zhuǎn)速為960轉(zhuǎn)/分鐘。(1) 總傳動(dòng)比 i = 960?15 =64(2) 分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比i i0 i1上式中？?、別是帶傳動(dòng)與減速器的傳動(dòng)比，在分配傳動(dòng)比時(shí)， 讓齒輪的傳動(dòng)比圓整從而獲取圓整齒數(shù)。初步取i0 = 2，則i1=丄i 0= 64/2 = 32。(3) 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比按照展開(kāi)式布置，查尋有關(guān)資料，取 ？ = 6.4，則？?=5(以下有？?取代？，?取代？?)3.1.2 計(jì)

19、算機(jī)構(gòu)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速I(mǎi) n川I軸?=-?. 960=480 r/ m i n?2n軸？=:?!=480-=75r/mi n?6,4軸？:-75=5=15r/mi n各軸的輸入功率I 軸?= ? = 2.2 X0.94 = 2.068?n 軸？= R ? ?= 2.068 X0.99 X0.98 = 1.966?川 軸？=丹? = 1.966 X0.97 X0.99 = 1.869?各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩?= 9550 ?7?=95 50 X2. 2/ 960=21. 8 9N. mI 軸 ?= 9550 ?= 9550 X2.0 68/48 0 = 41. 14N ?mn

20、 軸 ?= 9550 ?= 9550 X1,966/75 = 250. 35 N?m山軸 ?= 9550 ?= 9550 X1.8 69/15 = 11 89. 93 N ?m3.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)已知條件：電動(dòng)機(jī)功率?= 2.2?小帶輪的轉(zhuǎn)速為960r/min , 大帶輪的轉(zhuǎn)速為480 r/ min。3.2.1 確定計(jì)算功率查表8-6可知工況系數(shù)取Ka = 1.5 , Pc= 1.5 X 2. 2 = 3. 3k w。3.2.2 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/m in ,大帶輪的轉(zhuǎn)速為480r/min。由以上數(shù)據(jù)及小帶輪的轉(zhuǎn)速查圖選A型V帶63.2.

21、3 帶輪基準(zhǔn)直徑查閱相關(guān)手冊(cè)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 X1 00 = 200m m ,選定 d2=200mm。3.2.4 驗(yàn)算帶速v = ?60 X1000 = 3. 14 X 1 00 X 960/60 X 1000 = 5. 0 m/s因?yàn)樗俣仍?m/s<v<30m/s之間，所以帶速合適，滿足帶速 要求。3.2.5 確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距由 0.7 ( d1+ d2) <a。<2(d1+ d2)則 210<a°<600, 初選 a0 = 400mm由相關(guān)公式計(jì)算得V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度?= 2? +

22、 ?%1 +d2) +(d1 乍；2)24?=2 X400 + 易 X(100 + 200) + (200 - 100)2?4 心00=1277.25?查表得：？?？=1250mm由教材式8-23得實(shí)際中心距(?)a= ? + 廠=400+ ( 1250-1277,25) /2=386mm3.2.6驗(yàn)算小帶輪包角驗(yàn)算小帶輪包角:a =。(？?-? 4 )。:180 -? X57.3 =165.2?3.2.7確定V帶的根數(shù)根數(shù)的計(jì)算公式為ZP0(k Kl由資料中表查得?= 0.97? = 0.11?,?= 0.93?= 0.9653 3貝U Z >= 3.40取 Z= 4(0,97+0.1

23、1 ) X 0.965 X 0.93也確定V帶張緊力查表得：A型V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量是：q=0. 1K g/ m? 2.523.32.52?= 500 貳厲-1) + q?= 500 X50X X(05- 1) + 0.1 X52 = 133.1N確定軸上的載荷(壓軸力)壓軸力最小值為：?165 2 °?= 2?i門(mén)產(chǎn)2 X4X1 33.1 Xsi門(mén)一-二觀你(1) 小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用實(shí)心式，由表查得電動(dòng)機(jī)軸徑? = 28e= 1 5 ±0. 3m mf = 10；2mm輪轂寬：？帶輪=(1.52)? = 4256mm最終寬度結(jié)合安裝帶輪的軸段確定。輪緣寬？隔輪=(?- 1)?

24、h 2?/=65mm(2) 大帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)形式選用孔板式，輪緣寬與小帶輪輪緣寬度一樣初算大帶輪的孔徑為：根據(jù)公式dAo初選輸入軸的材料為調(diào)質(zhì)處理的45鋼，取Ao 110，于是輸入端軸的最小直徑為?min > 110詔=17. 90 mm取dj 25mm，即大帶輪孔徑d大孔25mm帶輪結(jié)構(gòu)圖如下：圖3-1帶輪的結(jié)構(gòu)與尺寸圖3.3 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.3.1 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1) 按傳動(dòng)原理圖，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)10。(2) 切斷機(jī)是日常工作機(jī)械，轉(zhuǎn)速不高，故采用8級(jí)精度(3) 由課本表10-1可得，選取小齒輪的材料為調(diào)質(zhì)45鋼，硬 度為236HBW ;大齒輪材

25、料是調(diào)質(zhì)正火45鋼，硬度為190HBW。 二種材料硬度差是46HBW。(4) 選定小齒輪齒數(shù)為乙=20，由齒數(shù)比即為傳動(dòng)比？?= 6.4 大齒輪齒數(shù)為？=? X?=2 0 X6.4=128。3.3.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由課本公式算即d1tZeH(1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1) 試選螺旋角B= 12°，載荷系數(shù)Kt 1.3 112) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩?= 41000N ?mm。3) 由教材表10-7選取齒寬系數(shù)?= 1.1。4) 由教材表10-6可知材料的彈性影響？?= 190V?5) 由資料得：小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為？初血=580MPa;大 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為?lim2 =

26、390MPa。6) 由教材式6-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)總工作時(shí)間？，設(shè)切斷機(jī)工作壽命為10年，每年工作300天， 每天工作8小時(shí)，?= 10 X300 X8 = 24000h。則小齒輪，大齒輪應(yīng)力 循環(huán)次數(shù)分別為：? = 60?= 60 X 480 X1 X24000 = 6.91 X108?6.19 X1088?=厲=-68 X1°87) 由教材圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，？?1= 1.0，?2= 1.15,8) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力失效幾率為1%，安全系數(shù)為?= 1.0，由資料得?1?lim11.0 X 580?1 = -?=1= 580?2?iim2 =115 X390?1(

27、2) 計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑dit,帶入 h中較小值ditu 1 u2Ze=2.323 1.3 X 410006.4 ±1X X 1.16.4190X(445)=46. 47m m2) 計(jì)算模數(shù)?cos?= ：2.3圓整? 2. 53）計(jì)算中心距a1 =?祕(mì)?？+ ?)2 cos ?=189.1?圓整中心距a1 = 1 90mm4）計(jì)算齒寬與齒高之比b/hb = d1?d = 46.47 X1.1 = 51.117mm齒高h(yuǎn) = 2.25 Xmn = 2.25 X2.5 = 5.625mm=9.087? 51.117 ? 5.6255）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)速率,?60 X 1000

28、=1.5?/?8級(jí)精度，10-8 得 Kv1.12直齒輪，KhKf由課本表10-2查得使用系數(shù)Ka 1 12 ;由課本查得8級(jí)精度、小齒輪的相對(duì)支承非對(duì)稱布置？?= 1.11 由? = 9.087,?= 1.11查資料得Kf 1.35 ,所以載荷系數(shù)K= ?刃？?尸 1 X1.13 X1.11 X1.2= 1.505136）按照實(shí)際載荷系數(shù)校正得到的分度圓直徑，由課本查得：3?=?P?= 47.6mm?=?cos ?=51.12對(duì)？?進(jìn)行修正，即? > 47.6mm , d2 =蘭=327.15mmcos B圓整分度圓直徑? = 60mm , ? = 328mm。確定齒寬：取大齒輪齒寬為

29、?= ? ?= 60 x 1.1 = 66mm ； 小齒輪齒寬為?= ?+ (510) = 75mm3.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件求2?= ?歷?？?三?(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1) 齒寬 b = ?=66mm2) 齒形系數(shù)？?和應(yīng)力修正系數(shù)？辦當(dāng)量齒數(shù)為?1= ?1/(cos ? )A3=21.4?2 = ?2/(cos ? )a= 1 36. 75通過(guò)圖查的?1= 2.75, ?2= 2.22,?1 = 1.59, ?2 = 1.81;重合度系數(shù)為?=0. 71 ,螺旋角系數(shù)為?= 0.873) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取材料彎曲疲勞安全系數(shù)為?= 1.25 ,由公式

30、得? = ?根據(jù)資料查得：大，小齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力?lim1 =215MPa?闕?1?lim1?=172MPa?lim2 = 170?工作壽命系數(shù)?1 = ?2 = 1 ,故?2?lim2?4) 計(jì)算載荷系數(shù)K2?1 = ? ?1?1?=2 X1.512 X 4114066 X 60 X 3X2.61 X1.5 X0.71 X0.87=25.32MPa < ?2?2?2= ?1= 24.52? ?21?1?1所以滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度3.3.4 齒輪幾何尺寸高速級(jí)齒輪傳動(dòng)各數(shù)據(jù)表小齒輪大齒輪齒數(shù)Z?=20?= 1 28傳動(dòng)比i 1=6. 4中心距a1=190 mm模數(shù)?尸2.5分度圓直徑

31、? = 60mm? = 328mm齒寬? = 75mm?= 66mm齒頂圓直徑?1 = 66mm?2= 334mm齒根圓直徑?1 = 52.5mm?2= 320.5mm齒輪的結(jié)構(gòu)形式圖如下圖3-2 :圖3-2 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)大齒輪結(jié)構(gòu)圖3.3.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖3.4 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)341選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1) 由傳動(dòng)原理圖可知，傳動(dòng)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2) 切斷機(jī)為日常工作機(jī)械，轉(zhuǎn)速不高，所以采用8級(jí)精度。(3) 查閱資料可知，小齒輪材料選用調(diào)質(zhì)45鋼，硬度是236HBS； 大齒輪材料選用正火45鋼，硬度是190HBS。兩種材料硬度差是 46HBS。(4)

32、 選定小齒輪齒數(shù)為? = 28，則大齒輪齒數(shù)?= ? ?=28 X5 = 1403.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由課本公式計(jì)算得d3t2.323KT3 u 1ZeH(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1) 試選載荷系數(shù)Kt 1.32) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩? = 250.35?3) 由教材表10-7選取齒寬系數(shù)d 1。14) 由教材表10-6可知材料的彈性影響ZE 189.8MPa' 9。 初選螺旋角3= 11 °。5) 由資料查得：小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為?lim3 = 580MPa； 大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為?lim4 = 390MPa。6) 由教材式6-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)? =

33、60?= 60 X75 X1 X 24000 = 1.08 X108“N31.08 X 10 c “ “7N4 =- = 2.16 X 1071257) 由教材圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，？?3= 1.14 ，?4=1.28) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力失效概率1%，安全系數(shù)為?=1，由課本公式得9 :?3 =?3?lim3?1.14 X5801=661.2?(2)1)d3t呷:2KT1 u 1 Ze?4 =書(shū)mi =斗90 = 480? 1計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑d3t，帶入 H中較小值3 /1.3 X 250005±1189.9 2= 2.32 XV- X- x(茹)=82. 04

34、mm計(jì)算圓周速度v = 6f?1?00 = 0.322?/?60 X 1000計(jì)算模數(shù)mn = d0SB =2.8Z3圓整模數(shù)mn = 34）計(jì)算中心距mn(Z3 + 乙)a2 =257.63mm圓整中心距a2 =5）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù) V=0. 322m/s, 直齒輪，Kh由教材表10-2 由課本用查得260mm查閱資料得Kv=1.05 ;8級(jí)精度，1 ；查得使用系數(shù)8級(jí)精度，小齒輪的相對(duì)支承非對(duì)稱布置取KhKfKa 1；7= 1.426Kh1.426查得 Ka Kv KhKf =1.35，故載荷系數(shù)Kh 1 1.05 1 1.426 1.4973按照實(shí)際載荷系數(shù)校正得到分度圓直徑，由公式得

35、3? = ?> = 84.2mm?對(duì)d3t進(jìn)行修正,即d3 > 84.2mm , d3誓=85.88m mcos Bd4 = mnZ4 = 429.38mm cos B圓整分度圓直徑d3 = 89mm , d4 = 430mm。確定齒寬：取大齒輪齒寬為b4 = d3 ?d = 60 X1.1 = 98mm ；小齒輪齒寬為b3 = b4 + (5T0) = 105mm3.4.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)查閱資料得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為2?=二？?？?？?由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件求2?=-? < ?(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1) 齒寬 b = ?=98mm2) 齒形系數(shù)？?和應(yīng)力修正系數(shù)

36、？辦當(dāng)量齒數(shù)為?3= ?3/(cos ? )A3=29. 6?4 = ?4/(cos ? )A=147. 99通過(guò)圖查的?3= 2.65, ?4= 2.25,?3= 1.59, ?4= 1.79;重合度系數(shù)?=0. 701 ,螺旋角系數(shù)?= 0.923) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)為?= 1.25 ,由公式得_ - Yn OFlim小飛廠?lim3=2 1 5MPa , 資料查得大，小齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力分別為?初im4 = 170?工作壽命系數(shù)?3 = ?4 = 1 ,故Yn3 0Flim303=q= 172MPaYn4 0Flim404 = 136MPaSf4) 計(jì)算載荷系

37、數(shù)K。K KaKvKf Kf 1 1.12 1 1.35 1.5122?3 =?=(?( ?2 X1.512 X 2500056X3x89X2.61 X1.59 X0.701 X 0.92=133MPa< ?3?4?4?4= ?剜？?7= 131.6? ?4<?3?3所以滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度3.4.4 齒輪幾何尺寸低速級(jí)齒輪傳動(dòng)各數(shù)據(jù)表小齒輪大齒輪齒數(shù)Z?=20?= 1 28傳動(dòng)比i 2=5中心距a2=260 mm模數(shù)?尸 3分度圓直徑? = 89mm? = 430mm齒寬? = 105mm?= 98mm齒頂圓直徑?3= 95mm?4= 426mm齒根圓直徑?3= 81.5mm?4

38、= 422.5mm3.4.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制齒輪零件圖低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的小齒輪及大齒輪的結(jié)構(gòu)形式圖如圖3-3和圖圖3-4 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)大齒輪結(jié)構(gòu)圖3.5飛輪的設(shè)計(jì)本方案切斷處能量由飛輪提供，由于飛輪具有有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量，要讓轉(zhuǎn)速產(chǎn)生變化，就要有較大的能量，當(dāng)機(jī)械出現(xiàn)剩余功率 時(shí)，飛輪軸的角速度做輕微的上升，便可使過(guò)剩的能量吸收及儲(chǔ)存 起來(lái)；而當(dāng)機(jī)械幾乎失去動(dòng)力時(shí)，機(jī)械運(yùn)行速度放慢，飛輪將儲(chǔ)存 的能量釋放出來(lái)，以補(bǔ)充能量的虧欠，角速度做小幅度的下降。這 是當(dāng)工作時(shí)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行能量?jī)?chǔ)備，在切斷鋼筋瞬間， 靠飛輪進(jìn)行降速，釋放出其儲(chǔ)存的能量。在本次設(shè)計(jì)中飛輪安裝在 第三軸上。根據(jù)安裝空

39、間選定飛輪平均直徑D=300mm，查資料可知45鋼密 度為7.85g/cm*3，則由以下公式：設(shè)輪緣質(zhì)量為m,則J= ?彳？ + ?)2?8當(dāng)輪緣厚度H不大時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J= mD2?4飛輪質(zhì)量m= np BHD則 飛輪輪緣寬度B=60mm,輪緣厚度H=90mm。飛輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.6 軸的設(shè)計(jì)與校核軸是組成機(jī)械的主要零件之一。所有作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 其運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞都必須通過(guò)軸才能進(jìn)行，同時(shí)通過(guò)軸承及機(jī)架9聯(lián)接，所有組成一個(gè)基準(zhǔn)為軸的組合體一軸系部件。3.6.1 一軸的設(shè)計(jì)與校核（1）選擇軸的材料軸大都要轉(zhuǎn)動(dòng)，于是其應(yīng)力一般為對(duì)稱循環(huán)。軸的失效形式主 要有：疲勞斷裂，過(guò)載斷裂，彈性變形過(guò)大等

40、。軸上一般要安裝帶 輪轂零件，于是很多數(shù)軸作成階梯軸，因此切削加工量很大。由上 述可知，要求軸材料的綜合機(jī)械性能良好，一般選用中碳鋼，中碳 合金鋼。35，45，50等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的綜合力學(xué)性能較高，其應(yīng)用比 較廣泛，尤其以45鋼為主。為了改進(jìn)其力學(xué)性能，對(duì)材料進(jìn)行正 火或調(diào)質(zhì)處理。輸入軸選用45鋼調(diào)質(zhì)在本次設(shè)計(jì)中，其硬度為230HBS。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求是使軸具有適合的形狀及尺寸。主要要求有， 軸應(yīng)便于加工，軸上零件符合制造安裝要求；軸上選用的零件要有 精確的工作定位及固定；受力合理，減小應(yīng)力集中6。為了軸類(lèi)零件的裝配和拆裝方便，軸常作成階梯形。軸在滿足使用要求的條件下，它的形

41、狀及尺寸應(yīng)盡量簡(jiǎn)易，使 精度要求合理，從而減少加工的成本6。軸直徑的設(shè)計(jì)式?min = ?*(?)取 C = 130 , ?> ?min =21.15mm。一軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-5所示。圖3-6b 輸入軸計(jì)算簡(jiǎn)圖圖3-6c 水平面彎矩圖圖3-6d 垂直面彎矩圖圖3-6e 合成彎矩圖圖3-6f 轉(zhuǎn)矩圖（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度1）繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-6b所示2）作用在軸上的力如下表3-1，作圖如圖3-6c表3-1水平面（?垂直面（Fv）軸承1?1 = 896.3 8NFv1=477.8N齒輪1?為=1225. 8N?=1832.4N軸承2?2=-11 64.04NF

42、v2 = 1 354.6 N3）求作用在軸上的彎矩如表3-2，作出彎矩圖如圖3-6d、3-6e，3-6f。表3-2水平面(?)(N?mm)垂直面（?®（N?mm）?=-7088 7. 4?=-81942. 7A-A截面?=-56961.4?'= 0合成彎矩?=1 0834 9. 6?=9 9795. 8B-B截面?=8 9645. 3?= 0合成彎矩?=10959 2. 34)作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3-6g?= 41140? ?mm(4)校核軸的強(qiáng)度受到彎矩作用的軸會(huì)發(fā)生彎曲變形，而且受到轉(zhuǎn)矩作用時(shí)就會(huì) 發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。因此軸的強(qiáng)度是否滿足要求就會(huì)影響它能否正常工 作。抗彎截面系數(shù)：

43、?32 = 62 80?；抗扭截面系數(shù)W?= ?16=12 560?彎曲應(yīng)力為：？?=亍=1.75?扭剪應(yīng)力為：t= - = 3.28?根據(jù)彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算，取折合系數(shù)為a= 0.6,則當(dāng)量應(yīng) 力為?= "?+ 4(?= 1 7. 9M Pa查資料得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉輕度極限?= 650MPa，軸的許用彎 曲應(yīng)力?b = 60?,?< ?b 所以軸的強(qiáng)度足夠。3.6.2 二軸的設(shè)計(jì)與校核(1)選擇軸的材料軸大都要轉(zhuǎn)動(dòng)，于是其應(yīng)力一般為對(duì)稱循環(huán)。軸的失效形式主 要有：疲勞斷裂，過(guò)載斷裂，彈性變形過(guò)大等。軸上一般要安裝帶輪轂零件，于是很多數(shù)軸作成階梯軸，因此切削加工量很大。由上

44、 述可知，要求軸材料的綜合機(jī)械性能良好。故二軸選用45鋼調(diào)質(zhì)在本次設(shè)計(jì)中，其硬度為230HBS。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-7所示：圖3-7 二軸結(jié)構(gòu)形式圖（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度1）繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-8b所示圖3-8 b 作用在軸上的力CknTnTnTrrnTrmT 4flIiiihl皿11圖3-8c水平面彎矩圖圖3-8d 垂直面彎矩圖圖3-8f 轉(zhuǎn)矩圖2 ）作用在軸上的力如下表3-3 ,作圖如圖3-8 c表3-3水平面（Fh）垂直面（Fv）軸承1Fhi = -1547. 4NFv1 =3971. 6N齒輪3Fr3=1911. 9NFt3 = 5176.

45、 8N齒輪2Fr2 = 688. 4NFt2 = 1 832. 4N軸承2FH2=323. 9NFv2 = 3037.4 N3）求作用在軸上的彎矩如表3-4 ,作出彎矩圖如圖3-8d、3-8e,3-8f。表3-4水平面（?（N?mm）垂直面(?-) (N?mm)A-A截面?=-116209.7?= 298 26 72?=-76678. 2?'= 0合成彎矩?尸320106. 3?=3 0796 5.7B-B截面?=89645. 3?= 182 559. 8?尸 1 9466. 4合成彎矩?尸1 0959 2. 3?=18 359 4. 74)作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3-6g?= 250350?

46、 ?mm7) 校核軸的強(qiáng)度通過(guò)計(jì)算彎矩可知，計(jì)算彎矩最大處為A截面，A處的計(jì)算應(yīng) 力：軸受彎矩作用會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，受轉(zhuǎn)矩作用會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。 軸的強(qiáng)度不夠就會(huì)影響軸的正常工作?？箯澖孛嫦禂?shù)：W= ?32 - bt(?- t)2?2?ii 843. 80?;抗扭截面系數(shù)WT = nd?i6- bt(d2- t)2?2d2= 25641.1 mm3彎曲應(yīng)力為：oa = MA = 27.0MPaW扭剪應(yīng)力為：T= 12Wt9.0MPa按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，取折合系數(shù)a= 0.6,則當(dāng)量應(yīng)力為?= V ( ?+ 4(?) =28. 2M Pa查資料得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉輕度極限?= 650MPa，

47、軸的許用彎曲應(yīng)力?b = 60?,?< ?b 所以軸的強(qiáng)度足夠。，故切斷機(jī)二軸是安全的。3.6.3 三軸的設(shè)計(jì)與校核(1) 選擇軸的材料軸大都要轉(zhuǎn)動(dòng)，于是其應(yīng)力一般為對(duì)稱循環(huán)。軸的失效形式主 要有：疲勞斷裂，過(guò)載斷裂，彈性變形過(guò)大等。軸上一般要安裝帶 輪轂零件，于是很多數(shù)軸作成階梯軸，因此切削加工量很大。由上 述可知，要求軸材料的綜合機(jī)械性能良好。故三軸選用45鋼調(diào)質(zhì)在本次設(shè)計(jì)中，其硬度為230HBS。(2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3-9所示：圖3-9 三軸結(jié)構(gòu)形式圖(3) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度1) 繪出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-9b所示圖3-9a 三軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖MH

48、圖3-9d 垂直面彎矩圖圖3-9f 計(jì)算轉(zhuǎn)矩圖2）作用在軸上的力如下表3-5,作圖如圖3-9c表3-5水平面（Fh）垂直面（Fv）軸承1FH1 =933.9 6NFv1=2923.4 N齒輪4Fr4 = 1911. 9NFt4 = 5176.8N曲軸Fh = 21 000NFv = 0N軸承2FH2 = 977.9 NFv2 = 2553.4 N3）求作用在軸上的彎矩如表3-6，作出彎矩圖如圖3-9d、3-9e ,3-9f o表3-6水平面(?)(N?垂直面（?（N?mm)mm)?= 68365. 9?=21 396 3. 6?*= 929 00. 5?'= 0合成彎矩?尸224620

49、. 3?= 233211. 54）作出轉(zhuǎn)彎矩圖如圖3-9g?= 118993? ?mm(4) 校核軸的強(qiáng)度受到彎矩作用的軸會(huì)發(fā)生彎曲變形，而且受到轉(zhuǎn)矩作用時(shí)就會(huì) 發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。因此軸的強(qiáng)度是否滿足要求就會(huì)影響它能否正常工 作。抗彎截面系數(shù)：W= ?32- bt(?- t)2?2?=3292 8?；抗扭截面系數(shù)W?= ?16- bt(?- t)2?2?=69553?彎曲應(yīng)力為：？?= 卑=7.1?扭剪應(yīng)力為：t= ? = 1.7?通過(guò)彎扭合成強(qiáng)度校核計(jì)算，取折合系數(shù)為a= 0.6,則當(dāng)量應(yīng) 力為ce ="(年 + 4( a T) =7.4MPa查資料得45鋼調(diào)質(zhì)處理抗拉輕度極限?= 6

50、50MPa，軸的許用彎 曲應(yīng)力?b = 60?,?< ?b 所以軸的強(qiáng)度足夠。，故切斷機(jī)三軸是安全的。3.7 鍵的強(qiáng)度校核3.7.1 鍵的選擇根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)使用要求及工作狀況來(lái)選擇鍵的類(lèi)型。選取 時(shí)考慮傳遞轉(zhuǎn)拒大小、聯(lián)接中性要求、是否要求軸向固定等。鍵的 主要尺寸鍵寬b、 鍵高h(yuǎn)與長(zhǎng)度L。鍵的橫截面尺寸根據(jù)軸的直徑 從標(biāo)準(zhǔn)中選取2。鍵的長(zhǎng)度按照輪轂的長(zhǎng)度來(lái)選定，因此鍵長(zhǎng)應(yīng)略 少于輪轂的長(zhǎng)度，而且符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定2。按照以上提出的本機(jī)的工作要求，所以選取A型普通平鍵。I軸上安裝帶輪處采用鍵8 M5 GB/T 1096-1990。II軸上齒輪3，齒輪2選擇鍵16 X100 GB/T 10 96-199及鍵16 X63 GB/T 1096-1990。III軸上安裝飛輪處及齒輪4處的鍵分別為鍵16 X70 GB/T1 096-1990 ,鍵 20 X90 GB/T 1096-1 990。3.7.2 校核鍵連接強(qiáng)度.普通平鍵聯(lián)接失效形式有：鍵、軸、輪轂中工作表面較弱處被壓潰即靜聯(lián)接：2Tkidp式中T傳遞的轉(zhuǎn)矩(N mm)d軸的直徑(mm)hkk鍵與輪轂的接觸高度(mm)，一般取2l鍵的接觸長(zhǎng)度(mm)，圓頭平鍵長(zhǎng)度丨L bp許用擠壓應(yīng)力(MPa)1) I軸上的鍵連接強(qiáng)度校核；帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為2) ?= (4?)/?1?l =4 X4