12mm鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計
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畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告
題目：12mm鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計
一、 設(shè)計（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
前期已經(jīng)對論文課題相關(guān)資料進(jìn)行了查閱，在此基礎(chǔ)上，對本課題的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r得到了較好的了解，翻譯了一篇本課題相關(guān)的外文，同時完成中期報告的制作。分析了機(jī)構(gòu)的運(yùn)作方式，最終確定了最佳方案，對機(jī)構(gòu)的各個部分進(jìn)行了分析，確定了各個部分的傳動控制方式，接下來對各個部分進(jìn)行計算與分析確定各個部分的尺寸關(guān)系，然后進(jìn)行工程圖的制作。
圖1 鋼筋矯直切斷機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
1.拉料輥，2.轉(zhuǎn)轂，3.鋼球模，4.轉(zhuǎn)轂大帶輪，5.送料輥，6.動刀，7.共軛凸輪，8.剪切帶輪，9.定刀，
10.V型帶，11.轉(zhuǎn)轂小帶輪，12.電機(jī)
孔模式轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直機(jī)是一種轉(zhuǎn)轂矯直法,其特點是用轉(zhuǎn)轂的旋轉(zhuǎn)代替圓材的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到矯直目的。它適合于盤條的矯直，由于孔模的交錯布置使條材在前進(jìn)中要經(jīng)受多次反彎曲?？啄?shù)越多，反彎曲次數(shù)越多，這個彎曲數(shù)屬于低頻彎曲。由于孔模隨轉(zhuǎn)轂旋轉(zhuǎn)，因此條材的彎曲變成全周性的旋轉(zhuǎn)彎曲，它又屬于高頻彎曲。轉(zhuǎn)轂鋼球模式矯直機(jī)由拉料輥和送料輥及轉(zhuǎn)轂組成。動力由傳動輪傳至轉(zhuǎn)轂，傳動輪與轉(zhuǎn)轂固聯(lián)在一起使轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動。鋼球模按等間距配置在轉(zhuǎn)轂內(nèi)，一般轉(zhuǎn)轂矯直機(jī)所用的孔模數(shù)為5~7個，其交錯的偏心量可調(diào)。兩端孔模起定位作用，中間3~5個模塊起矯直作用。鋼筋由導(dǎo)料輥導(dǎo)入鋼球模子裝置中，鋼球模子隨著轉(zhuǎn)轂高速旋轉(zhuǎn)，鋼筋從鋼球模塊中通過并被矯直，矯直后的鋼筋由牽引輥拉出，通過剪切裝置完成定尺切斷。凸輪擺式高強(qiáng)鋼絲剪切機(jī)構(gòu)中主軸系統(tǒng)由帶輪、飛輪、離合器、共軛凸輪組成，依次安裝在主軸上，凸輪運(yùn)動輸入與主軸同步，大皮帶輪與飛輪同步，飛輪起蓄放能量的功用。下切刀固定在機(jī)架上，上切刀安裝在擺桿一側(cè)，擺桿另一側(cè)與共軛凸輪嚙合，可繞轉(zhuǎn)軸往復(fù)擺動
二、 存在問題及解決措施
1. 存在問題：
（1）整機(jī)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部構(gòu)件之間的合理布置；
（2）各個構(gòu)件的形狀及材料的確定
2. 解決措施：
參閱前人的設(shè)計成果，結(jié)合自己的設(shè)計選擇最合適的結(jié)構(gòu)布置，最優(yōu)化的形狀構(gòu)建和能適合機(jī)器工作的優(yōu)質(zhì)材料。
三、 后期工作安排
（1） 按照要求進(jìn)行部件的設(shè)計及繪制圖紙；
（2） 整理完成的機(jī)器設(shè)計并繪制圖紙；
（3） 設(shè)計關(guān)鍵部位零件的零件圖；
（4） 檢查設(shè)計存在的問題并進(jìn)行改正；
（5） 對不合理的或錯誤的部分進(jìn)行改進(jìn)；
（6） 完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計后進(jìn)行論文的撰寫；
（7） 將自己的所做的工作進(jìn)行全面整理；
（8） 撰寫論文。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
題目： 12mm鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計
一、畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.題目背景及研究意義
鋼筋矯直切斷機(jī)是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用于房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的調(diào)直及定長切斷。鋼筋矯直切斷機(jī)與其他切斷設(shè)備相比，具有重量輕、能耗少、工作可靠、效率高等特點，因此近年來逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等廣泛應(yīng)用，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。實現(xiàn)鋼筋矯直切斷機(jī)的自動化控制對確保工程質(zhì)量、提高施工效率、加快工程進(jìn)度、降低工人勞動強(qiáng)度等具有重要意義[1]。
2.國內(nèi)外相關(guān)研究情況
鋼筋矯直切斷機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑等行業(yè)。國內(nèi)外對鋼筋矯直切斷機(jī)的研究也比較多，國內(nèi)對于鋼筋矯直切斷機(jī)的需求空間很廣，但國內(nèi)的矯直切斷機(jī)只能滿足一般的需求，對于一些矯直精度較高，切斷質(zhì)量要求也較高的鋼筋就無法滿足了，需要從國外進(jìn)口有關(guān)設(shè)備，總體來說國內(nèi)的技術(shù)還落后于國外。
由于冷軋帶肋鋼筋需要經(jīng)矯直切斷后才可使用，但目前對于冷軋帶肋鋼筋矯直的理論研究還不是很完善，冷軋帶肋鋼筋矯直的無劃傷問題一直沒有得到很好的解決，冷軋帶肋鋼筋矯直機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計也主要是依據(jù)普通圓鋼筋矯直機(jī)的有關(guān)參數(shù)。國內(nèi)還沒有能滿足矯直性能要求的數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)，而從國外進(jìn)口一臺數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)需要8萬美元，一般用戶難以承擔(dān)。市場上急需一種矯直質(zhì)量較好、自動化程度及生產(chǎn)效率較高的矯直切斷機(jī)。
國內(nèi)的機(jī)器最缺少的技術(shù)就是矯直技術(shù)了，而這一方面國際上有些國家發(fā)展的較好，如前蘇聯(lián)，德國和日本在這方面起步較早。國內(nèi)有關(guān)技術(shù)人員也在矯直理論和技術(shù)的研究方面作出了很大的努力，其中有部分成果的水平居領(lǐng)先地位，如列入1998河北省企業(yè)技術(shù)開發(fā)第二批計劃的GTK6/12數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)已經(jīng)解決了有關(guān)技術(shù)上的難題其水平已達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先地位，它在提高矯直質(zhì)量、保證矯直后鋼筋表面無劃傷的基礎(chǔ)上，采用了數(shù)控技術(shù)，提高了自動化程度，實現(xiàn)了自動定長切斷、記數(shù)（鋼筋長度、單根重量、總重、鋼筋總數(shù)）及自動停車等功能。
新的矯直設(shè)備的出現(xiàn)及矯直技術(shù)的新發(fā)展，必然在很多方面引起對矯直理論和技術(shù)的深入研究。目前，國內(nèi)外有關(guān)這方面的研究工作主要集中在以下幾個方面的研制、開發(fā)和改進(jìn)：
2.1.矯直基本理論和技術(shù)的研究
在矯直基本理論和技術(shù)的研究方面，國外發(fā)展的較早。二十世紀(jì)六十年代，前蘇聯(lián)的一些研究人員就發(fā)表了全面系統(tǒng)的論述和分析管材的較早理論、矯直工藝以及介紹管材矯直機(jī)的基本形式和結(jié)構(gòu)的文獻(xiàn)。近年來，國內(nèi)外的科技人員對矯直參數(shù)問題作了很多研究。Ruppin深入探討了多輥彎曲矯直過程中軸向拉伸載荷和下壓量的關(guān)系，并對下壓量和矯直效果的關(guān)系做了詳細(xì)的研究，得到了一些有意義的結(jié)論；Rrdolf Bruhl應(yīng)用旋轉(zhuǎn)矯直機(jī)矯直，深入研究了矯直工藝對線材性能的影響，給出了詳細(xì)的實驗數(shù)據(jù)，指出鋼筋矯直后一般表現(xiàn)為延伸率增大，強(qiáng)度降低，矯直后抗拉強(qiáng)度值平均下降5%。德國的W.Uerche分析了輥式矯直提高棒、帶性能的先決條件和可能性；Fryderyk Knap認(rèn)為彎曲后的殘余應(yīng)力是彎曲時的應(yīng)力和卸載應(yīng)力的幾何疊加，最大殘余應(yīng)力發(fā)生在介于線材中心和表面的區(qū)域，彎曲半徑越小，殘余應(yīng)力越大，其研究結(jié)果表明，輥式矯直也可以看成彎曲變形，多輥單方向矯直就可以顯著降低殘余應(yīng)力，矯直過程中大的彎曲半徑對殘余應(yīng)力的消除是有利的。
同時許多研究人員對矯直機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)也進(jìn)行了較為深入的研究。結(jié)構(gòu)參數(shù)包括矯直輥的傾斜角度、反彎曲率、接觸長度、輥身長度及輥型曲線等，而對矯直輥型的設(shè)計和研究一直是矯直機(jī)結(jié)構(gòu)研究的中心。資料針對在管棒材矯直機(jī)的輥型研究中均假定矯直過程中管棒材是理想圓柱體，而與實際情況中管棒材均呈彎曲狀態(tài)的情況不相符合的問題，作者由等距曲面的觀點出發(fā)，研究了管棒材呈彎曲狀態(tài)時與之接觸的輥型曲面，而且討論了矯直輥的角度調(diào)整問題，使得在實際中得到更好的接觸狀態(tài)。
2.2.對矯直設(shè)備和矯直質(zhì)量的研究
對于理論的研究就是為了更好的指導(dǎo)實踐，所以改進(jìn)現(xiàn)有的矯直設(shè)備，研制和開發(fā)新的設(shè)備以及不斷的提高矯直質(zhì)量，一直是研究工作者的目標(biāo)。提高管材矯直精度的途徑、多種矯直效果的疊加和鞏固、提高矯直質(zhì)量的先決條件和可能性，及各參數(shù)的確定，均是在通過不同的方法提高矯直精度。
二、本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
1.本課題研究的主要內(nèi)容
（1）綜述過內(nèi)外鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計和制造的發(fā)展方向。（2）分析機(jī)構(gòu)特點并確定最佳方案。（3）總體方案設(shè)計（繪制裝配圖）。（4）非標(biāo)零件設(shè)計（繪制全部非標(biāo)零件圖）。（5）主要零件工藝規(guī)程編制。（6）撰寫設(shè)計說明書。（7）查看外文資料。
2.擬采用的研究方案
2.1.機(jī)構(gòu)方案預(yù)選
方案一：雙槽直輥式矯直+錘擊式切斷
使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)。再通過牽引輥將鋼筋首先送入雙槽直輥式矯直裝置進(jìn)行矯直（各個上調(diào)直輥的壓下量越來越小，被調(diào)直的鋼筋的殘留曲率也會越來越小直到接近零值，進(jìn)而符合所需要的調(diào)直質(zhì)量[1]）。當(dāng)來自轉(zhuǎn)轂、經(jīng)矯直的鋼筋從刀臺中穿過并頂住定尺擋板，使定尺擋板在牽引機(jī)構(gòu)對鋼筋的推動力作用下，通過拉桿帶動滑動刀臺滑動到錘砧位于錘頭下方時，錘頭擊打在錘砧上，使上切到與下切刀配合將鋼筋切斷。切斷完成后，滑動刀臺在回位彈簧作用下在導(dǎo)軌上滑動至初始位置[2]。結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖2.1 雙槽直輥式鋼筋矯直切斷機(jī)
方案二：斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直+ 液壓剪切
使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)。鋼筋首先進(jìn)入斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直機(jī)構(gòu)，由斜輥與鋼筋之間的滾動摩擦力的軸向分力作為鋼筋的牽引力，使鋼筋完成矯直[3]。：矯直的鋼筋從刀臺中穿過并碰撞行程開關(guān)，經(jīng)由控制電路發(fā)出信號，控制液壓缸推動上切刀與固定在機(jī)架上的下切刀配合將鋼筋切斷。結(jié)構(gòu)示意圖如下：
圖2.2 斜輥轉(zhuǎn)轂式鋼筋矯直切斷機(jī)
方案三：轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直+凸輪擺桿式切斷
使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)。再通過牽引輥將鋼筋首先送入轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直裝置進(jìn)行矯直（傳動輪與轉(zhuǎn)轂固聯(lián)在一起,鋼球模子隨著轉(zhuǎn)轂高速旋轉(zhuǎn),鋼筋從鋼球模塊中通過并被矯直[4]）。經(jīng)過矯直的鋼筋被送入凸輪擺桿剪切機(jī)構(gòu)中，上切刀落下與下切刀配合將鋼筋切斷（下切刀固定在機(jī)架上，上切刀安裝在擺桿一側(cè)，擺桿另一側(cè)與共軛凸輪嚙合，可繞轉(zhuǎn)軸往復(fù)擺動[5,6]）。結(jié)構(gòu)示意圖如下
圖2.3 轉(zhuǎn)轂鋼球式鋼筋矯直切斷機(jī)
2.2.確定最優(yōu)方案
方案一中所采用的雙槽直輥式矯直機(jī)構(gòu)耗能大切鋼筋表面易劃傷，錘擊式切斷工作噪聲連續(xù)、較大，且易出現(xiàn)連切現(xiàn)象：方案二中采用的斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直比方案一有所改善,但不能矯直20 mm以下的鋼筋,由于斜輥各截面直徑不同,所以在矯直過程中必然有滑動摩擦，凸輪擺桿式剪切機(jī)構(gòu)精度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、噪聲較大；方案三采用轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直與液壓剪切相結(jié)合，在矯直過程中鋼筋與鋼球是純滾動摩擦,耗能低,鋼筋表面無劃傷，可以矯直2 mm以上的鋼筋,又可以矯直帶肋鋼筋,且耗能低，液壓剪切工作噪聲小，且省去了各種離合裝置，不會由于離合裝置的不可靠性而發(fā)生連切，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。因此，在對三種方案進(jìn)行對比之后，方案二優(yōu)于方案一，方案三優(yōu)于方案二，方案三為最優(yōu)方案。
2.3.最優(yōu)方案的詳細(xì)設(shè)計
該設(shè)備主要由矯直系統(tǒng)、切斷系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1.拉料輥，2.轉(zhuǎn)轂，3.鋼球模，4.轉(zhuǎn)轂大帶輪，5.送料輥，6.動刀，7.共軛凸輪，8.剪切帶輪，9.定刀，10.V型帶，11.轉(zhuǎn)轂小帶輪，12.電機(jī)
圖2.4 詳細(xì)方案圖
矯直系統(tǒng)
本系統(tǒng)由拉料輥和送料輥及轉(zhuǎn)轂組成。動力由傳動輪傳至轉(zhuǎn)轂,傳動輪與轉(zhuǎn)轂固聯(lián)在一起使轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動。鋼球模按等間距配置在轉(zhuǎn)轂內(nèi),一般轉(zhuǎn)轂矯直機(jī)所用的孔模數(shù)為5-7個,其交錯的偏心量可調(diào)。兩端孔模起定位作用,中間5個模塊起矯直作用。鋼筋由導(dǎo)料輥導(dǎo)入鋼球模子裝置中,鋼球模子隨著轉(zhuǎn)轂高速旋轉(zhuǎn),鋼筋從鋼球模塊中通過并被矯直,矯直后的鋼筋由牽引輥拉出[6]。
切斷系統(tǒng)
鋼筋碰撞行程開關(guān)，信號傳到控制系統(tǒng)并經(jīng)由控制電路發(fā)出執(zhí)行信號，凸輪擺桿推動上切刀與固定在機(jī)架上的下切刀配合將鋼筋切斷。
驅(qū)動系統(tǒng)
由電機(jī)通過帶傳動減速，驅(qū)動轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)動，以帶傳動的減速比來確保該設(shè)備矯直功能的順利執(zhí)行。
控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)，可設(shè)定矯直鋼筋根數(shù)和切斷長度，顯示器可顯示矯直鋼筋直徑，預(yù)定切斷鋼筋根數(shù)、當(dāng)前切斷鋼筋根數(shù)、預(yù)定切斷長度，可通過行程開關(guān)控制液壓缸進(jìn)行切斷，同時作為記數(shù)信號從而也可得合計總重，每剪切一次,接近開關(guān)發(fā)出一個信號,當(dāng)發(fā)出的信號累計總數(shù)與PLC指定的根數(shù)信號個數(shù)相符時,PLC給出信號,經(jīng)強(qiáng)電控制電器使機(jī)械自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.研究方法和措施
（1）收集相關(guān)資料，并對現(xiàn)有的資料進(jìn)行研究分析，進(jìn)而分析自己完成本課題還存在哪方面的困難，除了現(xiàn)有的知識外還應(yīng)該具備哪些新的知識。
（2）選定自己熟悉的制圖軟件，對選定的工具進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)及具體實踐。
（3）對鋼筋矯直切斷機(jī)結(jié)構(gòu)及工作要求分析，確定最佳方案。
（4）在三維軟件中模擬鋼筋矯直切斷機(jī)工作狀態(tài)。
（5）模擬調(diào)試后對整機(jī)進(jìn)行完善。
（6）運(yùn)用三維軟件進(jìn)行模型及工程圖的輔助建立。
三、本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
1.重點：
（1）原理方案的確定
（2）主要參數(shù)的確定
（3）機(jī)身的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核
（4）主要零件的工藝規(guī)程編制
2.難點
整機(jī)的性能校核及結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.前期已開展工作
查閱鋼筋矯直切斷機(jī)相關(guān)文獻(xiàn)，了解其結(jié)構(gòu)與工作原理，為后期的詳細(xì)設(shè)計做準(zhǔn)備。
四、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫）
1-2周 調(diào)研、收集資料
3-4周 外文翻譯、開題報告
5 周 方案確定
6-7周 設(shè)計計算
8-9周 結(jié)構(gòu)設(shè)計
10-11周 總裝圖
12-14周 零部件圖
15周 撰寫設(shè)計說明書
16周 設(shè)計總結(jié)、整理設(shè)計資料、準(zhǔn)備答辯
17周 答辯
指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
參考文獻(xiàn)
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本科畢業(yè)設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計( (論文論文) )題目題目：12mm 鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計I12mm 鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計摘摘 要要鋼筋的型號和種類有很多種，是現(xiàn)在生活中必需品的重要組成，也是商場房屋、道路橋梁建筑的主要組成部分，因此，機(jī)械加工設(shè)備也是不可或缺的，鋼筋矯直切斷機(jī)就是其中必備品之一。鋼筋矯直切斷機(jī)由矯直原理、組成結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)、選型方法等重要組成部分組成。本設(shè)計將從以上幾大組成部分研究設(shè)計矯直切斷機(jī)，最終確定了鋼筋矯直切斷機(jī)的總體設(shè)計方案。論文首先討論了多種矯直方案，最終確定采用轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直方案。論文設(shè)計的剪切機(jī)構(gòu)較為簡單，為凸輪擺桿剪切機(jī)構(gòu)，再結(jié)合行程開關(guān)，實現(xiàn)鋼筋自動定尺切斷。經(jīng)過對機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計及傳動等計算，最終完整設(shè)計出了鋼筋矯直切斷機(jī)。整機(jī)傳動簡單、效率較高。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：鋼筋矯直切斷機(jī)；矯直；剪切；行程開關(guān)Design of Straightening and Cutting Machine for 12mm Steel BarAbstractSteel bar is an indispensable material in todays life, so its processing equipment is also essential, and the steel bar straightening machine is one of them. Reinforced straightening straight cutting machine includes straightening principle, composition structure, technical parameters and the selection method of research, this paper comprehensively and systematically study the above problems, and ultimately determine the straightening and cutting machines overall design scheme of reinforced straightening. This paper discusses various straightening schemes, and ultimately determine the use of rotary hub ball type straightening scheme. The shear mechanism designed in this paper is simple, which is the cam swing rod shearing mechanism, and then combined with the travel switch to realize the automatic cutting of steel bar. Through the design of mechanical structure and transmission calculation, and finally complete the design of a steel bar straightening cutting machine. The whole transmission is simple and the efficiency is high.Key Words: Steel bar straightening and cutting machine；Straightening；cutting；Stroke switchIV目目 錄錄1 緒論緒論.11.1 國內(nèi)外相關(guān)研究情況.11.2 冷軋帶肋鋼筋的概述.11.2.1 鋼筋的種類.11.2.2 冷軋帶肋鋼筋的表面形式.21.2.3 冷軋帶肋鋼筋的基本性能.22 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計.32.1 機(jī)構(gòu)方案預(yù)選.32.1.1 雙槽直輥式矯直+錘擊式切斷.32.2.2 斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直+ 液壓剪切.32.2.3 轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直+凸輪擺桿式切斷.32.2 確定最優(yōu)方案及詳細(xì)設(shè)計.43 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計.63.1 矯直機(jī)構(gòu)設(shè)計.63.1.1 主要參數(shù)計算.63.1.2 電機(jī)的設(shè)計計算和選型.83.1.3 帶傳動設(shè)計.83.1.4 軸承的設(shè)計選型.93.2 導(dǎo)料機(jī)構(gòu)設(shè)計.93.2.1 主要參數(shù)計算.103.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計.103.2.3 電機(jī)及減速器的設(shè)計計算和選型.123.2.4 軸承的設(shè)計選型.123.2.5 電磁離合制動器的選型.133.3 定尺切斷機(jī)構(gòu)設(shè)計.133.3.1 凸輪輪廓曲線的設(shè)計.133.3.2 主要參數(shù)計算.143.3.3 電機(jī)的設(shè)計計算和選型.153.3.4 帶傳動設(shè)計.153.3.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計.163.3.6 飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算.18V3.3.7 軸承的設(shè)計選型.193.3.8 離合器的選型.194 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計其他結(jié)構(gòu)設(shè)計.204.1 機(jī)架及護(hù)板的設(shè)計.204.2 受料架的設(shè)計.205 結(jié)論結(jié)論.22致致 謝謝.24畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明.25畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明.26附錄附錄 1.27附錄附錄 2.29主要符號表主要符號表n 電機(jī)轉(zhuǎn)速P 功率a 中心距Ld 帶的基準(zhǔn)長度 KA 工作情況系數(shù)V 帶速D 輥直徑Gm 鋼筋的重量計算公式為V輥 輥轉(zhuǎn)速為i 傳動比 F 鋼筋橫截面積b 材料強(qiáng)度極限A 剪切功D 被剪鋼筋直徑01 緒論緒論1.1 國內(nèi)外相關(guān)研究情況國內(nèi)外相關(guān)研究情況鋼筋矯直切斷機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑等行業(yè)。鋼筋矯直切斷機(jī)在國內(nèi)外的建筑工地不斷延續(xù)使用，隨著房屋、建筑物、橋梁的的逐年增多，國內(nèi)外對該設(shè)備的社會需求量越來越大，但是我國國內(nèi)的設(shè)備很難滿足社會的需求，對于矯直精度高的物體很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。同時，切斷要求相對較高的鋼筋使用建筑，國內(nèi)的加工機(jī)器很難或者不能夠達(dá)到要求，想要達(dá)到需要的標(biāo)準(zhǔn)，就必須花費(fèi)大量的資金進(jìn)口國外的先進(jìn)設(shè)備。1對于冷軋帶肋鋼筋矯直的理論實際研究從來沒有停止，但是研究結(jié)果總是差強(qiáng)人意，不能達(dá)到預(yù)期的效果。冷軋帶肋鋼筋在使用前必須進(jìn)行將鋼筋卷軸拉開矯直切斷之后，才可以使用?，F(xiàn)在應(yīng)該解決的問題是鋼筋表面的劃傷，冷軋肋鋼筋的系統(tǒng)參數(shù)也不能準(zhǔn)確無誤的設(shè)計出來，只能依靠前人設(shè)計的現(xiàn)有的圓鋼筋矯直切斷的參數(shù)。國內(nèi)在冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)方面的研究還較為缺乏，而使用進(jìn)口設(shè)備的費(fèi)用是一般用戶難以承擔(dān)的。那么如今我們就必須設(shè)計一臺精度高、效率高的矯直切斷機(jī)來滿足市場需求。2國內(nèi)對鋼筋矯直技術(shù)的研究起步較晚，而德國、日本等國家起步較早，如今對鋼筋矯直切斷機(jī)的研究也有了較好的發(fā)展。在最近十幾年里，對國內(nèi)鋼筋矯直理論和切斷技術(shù)的研究做出了很大的努力也有了很好的研究成果。例如GTK6/12 數(shù)控冷軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)就已經(jīng)達(dá)到了全國領(lǐng)先地位，離全球技術(shù)相距不遠(yuǎn)，這在提高矯直質(zhì)量的同時，也保護(hù)了矯直后的鋼筋表面，還實現(xiàn)了自動定長切斷，切割長度、切割總數(shù)、單根重量及總重等數(shù)據(jù)的記錄及完成工作任務(wù)自動停車等功能。31.2 冷軋帶肋鋼筋的概述冷軋帶肋鋼筋的概述1.2.1 鋼筋的種類鋼筋的種類鋼筋的分類標(biāo)準(zhǔn)有很多，比如按直徑大小可分為鋼絲、細(xì)鋼筋和粗鋼筋；按力學(xué)性能可分為 I 級鋼筋、II 級鋼筋、III 級鋼筋、IV 級鋼筋四個等級；按生產(chǎn)工藝可分為熱軋鋼筋、冷軋鋼筋和冷拉鋼筋；按作用可分為受壓鋼筋、受拉鋼筋箍筋等；按軋制外形可分為光面鋼筋、帶肋鋼筋、鋼線和冷軋扭鋼筋。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）1本文主要研究冷軋帶肋鋼筋的矯直切斷設(shè)備。1.2.2 冷軋帶肋鋼筋的表面形式冷軋帶肋鋼筋的表面形式國內(nèi)生產(chǎn)的鋼筋是三面帶肋鋼筋。橫肋的一面與其它兩面不同，肋的中心線與鋼筋軸線的夾角是 4060 。外形如圖 1.1 所示。肋的相對面積 fr按式 1.1計算：f r=KFRsin/dc (1.1)式中，K=3(三面帶肋)；F一個肋的縱向截面積；B肋與鋼筋軸線的夾角；D鋼筋公稱直徑；C肋的間距國內(nèi)大部分生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)過程中只生產(chǎn)三面帶肋鋼筋，只有一小部分廠家生產(chǎn)兩面帶肋鋼筋。極個別廠家還生產(chǎn)表面帶陰螺紋的冷軋鋼筋。4在本文的設(shè)計計算中將參考應(yīng)用最為廣泛的三面冷軋帶肋鋼筋的參數(shù)，牌號為CRB550。圖 1.1 冷軋帶肋鋼筋外形圖1.2.3 冷軋帶肋鋼筋的基本性能冷軋帶肋鋼筋的基本性能國際上對冷軋帶肋鋼筋的屈服強(qiáng)度是有要求的（a550Mpa） 。直徑為412mm。用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。例如樓板生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的樓板、建筑工地房梁立柱、橋梁建筑結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋等。全球?qū)︿摻畹牧W(xué)性能也作出了非常明確的規(guī)定：a550Mpa，b550Mpa，10 12%。我國設(shè)定的延伸率 10 8%。5經(jīng)查閱可知，鋼筋的彈性模量 E=1.9105N/mm2。22 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計2.1 機(jī)構(gòu)方案預(yù)選機(jī)構(gòu)方案預(yù)選2.1.1 雙槽直輥式矯直雙槽直輥式矯直+ +錘擊式切斷錘擊式切斷 使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)。通過牽引輥將鋼筋首先送入雙槽直輥式矯直裝置進(jìn)行矯直（其主要原理是矯直裝置各個上調(diào)直輥的下壓量逐漸變小，被矯直鋼筋的直線度逐漸減?。?。當(dāng)來自拉料裝置、經(jīng)矯直的鋼筋從刀架中穿過并頂住受料架尾端的定尺擋板，使定尺擋板隨鋼筋同時后移，固連在擋板上的拉桿帶動滑動刀臺，當(dāng)?shù)杜_滑動到錘砧位于錘頭下方時，錘頭擊打在錘砧上，上切到與下切刀配合將鋼筋切斷。滑動刀臺與回位彈簧固連，在切斷完成后滑動至初始位置。6結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.1 所示：圖 2.1 雙槽直輥式鋼筋矯直切斷機(jī)2.2.2 斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直+ + 液壓剪切液壓剪切使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)。鋼筋進(jìn)入斜輥轉(zhuǎn)轂式矯直機(jī)構(gòu)。以斜輥與鋼筋之間的滾動摩擦力的軸向分力替代拉料機(jī)構(gòu)牽引鋼筋軸向運(yùn)動。矯直的鋼筋從刀臺中穿過并碰撞行程開關(guān)，經(jīng)由控制電路發(fā)出信號，控制液壓缸推動上切刀與固定在機(jī)架上的下切刀配合將鋼筋切斷。7結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.2 所示。2.2.3 轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直+ +凸輪擺桿式切斷凸輪擺桿式切斷使用時，首先按下啟動按鈕，使整個鋼筋矯直切斷機(jī)處于工作狀態(tài)由拉料機(jī)構(gòu)將鋼筋送入矯直機(jī)構(gòu)中進(jìn)行矯直。轉(zhuǎn)轂內(nèi)安裝有鋼球模，由預(yù)調(diào)高度的鋼球模完成鋼筋的矯直。經(jīng)過矯直的鋼筋由送料輥送入凸輪擺桿剪切機(jī)構(gòu)中并觸碰尾端行程開關(guān)，行程開關(guān)閉合使帶輪軸與凸輪軸之間離合器閉合，擺桿與上切刀固連，共軛凸輪運(yùn)動使擺桿下壓，與固定在機(jī)架上的下切刀配合將鋼筋切斷。8結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.3 所示。3圖 2.2 斜輥轉(zhuǎn)轂式鋼筋矯直切斷機(jī)圖 2.3 轉(zhuǎn)轂鋼球式鋼筋矯直切斷機(jī)2.2 確定最優(yōu)方案及詳細(xì)設(shè)計確定最優(yōu)方案及詳細(xì)設(shè)計本文采用轉(zhuǎn)轂鋼球式矯直和凸輪擺桿式切斷相結(jié)合，設(shè)備主要由矯直系統(tǒng)、切斷系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、限位裝置及底座等幾部分組成。結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2.4 所示：西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）41.拉料輥，2.轉(zhuǎn)轂，3.鋼球模，4.轉(zhuǎn)轂大帶輪，5.送料輥，6.動刀，7.共軛凸輪，8.剪切帶輪 9.定刀，10.V 型帶，11.轉(zhuǎn)轂小帶輪，12.電機(jī)圖 2.4 鋼筋矯直切斷機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計53 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 矯直機(jī)構(gòu)設(shè)計矯直機(jī)構(gòu)設(shè)計本設(shè)計采用轉(zhuǎn)轂鋼球模式矯直。該矯直方式在矯直過程中鋼筋與鋼球是純滾動摩擦。其特點是降低耗能，同時可使鋼筋表面無劃傷。該矯直方法的特點是用轉(zhuǎn)轂的旋轉(zhuǎn)代替圓材的旋轉(zhuǎn)，達(dá)到矯直目的。鋼球模的交錯布置使條材在前進(jìn)中經(jīng)受多次反彎曲來達(dá)到矯直，是選擇最優(yōu)化方案的重要依據(jù)。鋼球模造成的彎曲屬于低頻彎曲。由于鋼球模安裝在轉(zhuǎn)轂上，所以會隨著轉(zhuǎn)轂一起旋轉(zhuǎn)，因此鋼筋的旋轉(zhuǎn)形式變成全周性的高頻旋轉(zhuǎn)彎曲。9轉(zhuǎn)轂內(nèi)的鋼球模均等間隙分布，一般轉(zhuǎn)轂矯直方案所用的鋼球模數(shù)為 57個，并且其交錯的偏心量可調(diào)，以此來保證矯直精度。本文預(yù)選 7 個鋼球模，其中兩端鋼球模起定位作用，中間 3 個模塊起矯直作用。鋼筋從入料口進(jìn)入導(dǎo)料裝置，由導(dǎo)料裝置送入矯直機(jī)構(gòu)中，通過鋼球模隨著轉(zhuǎn)轂的高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鋼筋的矯直。10結(jié)構(gòu)如圖 3.1 所示：圖 3.1 轉(zhuǎn)轂鋼球模三維圖3.1.1 主要參數(shù)計算主要參數(shù)計算鋼筋矯直精度為直線度小于 1mm，通過調(diào)整鋼球模保證。鋼筋在矯直過程中與鋼球的相對運(yùn)動軌跡如圖 3.2 所示，通過對運(yùn)動軌跡的分析可計算出兩者之間的相對滾動速度為v=（2r/60）n=(r/30)n (3.1)式中，R鋼筋半徑；n轉(zhuǎn)轂轉(zhuǎn)速；v鋼筋與鋼球之間相對滾動速度。 6鋼筋前進(jìn)速度為v=r/30 (3.2)v= vtan=(r/30)ntan (3.3)式中, 為螺旋升角。1.鋼球，2.鋼筋圖 3.2 鋼球在鋼筋表面上的運(yùn)動軌跡由圖 3.3 知：F1=F3，F(xiàn)2=F1+F3=2F1。 設(shè)鋼筋直徑為 D，所承受的彎矩 M=Mt， M=F1(P-J)/2，鋼球轉(zhuǎn)轂式矯直中接觸方式為點接觸，J 趨于零，故可求出 F1=2M1M/（P-J） ，由于 J=0，故F1=2MtM/P。任意矯直力表達(dá)式為 (3.4)轉(zhuǎn)轂驅(qū)動總功率為 (3.5)式中， 為皮帶傳動效率。71、2、4.鋼球，3.鋼筋，P.模距圖 3.3 矯直受力模型3.1.2 電機(jī)的設(shè)計計算和選型電機(jī)的設(shè)計計算和選型轉(zhuǎn)轂驅(qū)動總功率為 N（式 3.5）,與鋼筋與鋼球滾動摩擦功率、轉(zhuǎn)轂軸承摩擦功率及旋轉(zhuǎn)彎曲的塑性變形功率有關(guān)，但這三個力相對比較小，所以電機(jī)可根據(jù)轉(zhuǎn)速大小來選擇。由于轉(zhuǎn)轂在設(shè)備中起矯直作用，所以其轉(zhuǎn)速不宜過大，故預(yù)設(shè)為 110r/min,傳動比選擇 i=4,所以電機(jī)選擇 Y132M-8。3.1.3 帶傳動設(shè)計帶傳動設(shè)計（1）確定計算功率計算功率 Pca與傳遞功率 P 和工況 KA有關(guān) Pca=KAP (3.6)式中，Pca計算功率，kW； KA工況系數(shù)，見表 1；P所需傳遞的額定功率。所以Pca=1.1*3.0=3.3（2）選擇 V 帶的帶型由 Pca=60.5 和 n1=590,選取帶型為 A 型帶。（3）帶輪基準(zhǔn)直徑 dd的確定及帶速 v 的計算 1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1參考表 2 及表 3 確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1=75。2）驗算帶速 v 根據(jù)式 3.7 計算帶的速度。確定帶速 v=5m/s v=dd1n1/(60*1000) (3.7)83）計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑由 dd2=i dd1計算，并根據(jù)表 3 調(diào)整，得 dd2=280m/s（4）中心距 a 的計算及基準(zhǔn)長度 Ld的選擇1)根據(jù)帶傳動總體尺寸的限制條件或要求的中心距，結(jié)合式 3.8 初定中心距a0。0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2) (3.8)初定中心距 a0=650mm2）計算相應(yīng)的帶長 Ld0。Ld0=1873mm帶的基準(zhǔn)長度 Ld根據(jù) Ld0由表 4 選取標(biāo)準(zhǔn)帶長。Ld=1940mm3）計算中心距 a 及其變動范圍。傳動的實際中心距近似為aa0+( Ld- Ld0)/2 (3.9)a=683因為在帶輪及帶的制造過程中都存在誤差，并且?guī)儆诜莿傂詷?gòu)件以及隨帶的使用時間越久帶會越松弛，故給出變動范圍如下：amin=a-0.015 Ld amax=a+0.03 Ld (3.10)(5)確定帶的根數(shù)z=Pca/Pr=23.1.4 軸承的設(shè)計選型軸承的設(shè)計選型由于轉(zhuǎn)轂在工作過程中，鋼筋是在往前走的同時被矯直，所以使用的軸承需同時承受徑向載荷及軸向載荷，故選用角接觸球軸承。由于角接觸球軸承承受的是單向的軸向力，所以采用一對軸承配套使用。通過計算軸向載荷選擇接觸角為 25，軸外徑為 50mm。所以選用一對 7210AC 軸承。3.2 導(dǎo)料機(jī)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)料機(jī)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)料機(jī)構(gòu)是由拉料輥和送料輥組成，拉料輥將鋼筋送入矯直機(jī)構(gòu)中，矯直后的鋼筋由送料輥送入剪切機(jī)構(gòu)完成切斷。拉料輥及送料輥都有上、下兩個夾輥，下輥由電機(jī)通過減速器輸入動力，而上輥設(shè)計為上下可調(diào)，通過螺旋壓緊，兩端設(shè)計兩個同軸導(dǎo)套以引導(dǎo)鋼筋通過。11結(jié)構(gòu)如圖 3.4 所示：9圖 3.4 導(dǎo)料機(jī)構(gòu)三維圖3.2.1 主要參數(shù)計算主要參數(shù)計算輥直徑：D=100mm鋼筋的重量計算公式為Gm=d鋼筋20.00617 (3.11)所以鋼筋每米重量為Gm=0.88848已知鋼筋日產(chǎn)量 1 噸，所以需完成鋼筋總量為 L鋼筋=1000/0.888481125.5m日工作時間為 8 小時，所以鋼筋通過速度為V鋼筋=1125.5/（8602）0.04m/s所以下輥轉(zhuǎn)速為V輥=60 V鋼筋/d7.64r/min (3.12)3.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表 5，取 A0=112，于是得軸的最小直徑為dmin=15.1mm輸出軸的最小直徑顯然是安裝導(dǎo)料輥處的直徑，如圖 3.6 所示。為了使所選的軸直徑與帶輪的孔直徑相適應(yīng)，故取軸連接直徑為 16mm。（2）擬定軸系零部件的裝配方案本設(shè)計中選用如圖 3.5 所示的裝配方案。10圖 3.5 導(dǎo)料輥軸系零部件三維圖（3）確定軸的各段直徑和長度1）軸右端制出一軸肩以滿足帶輪的軸向定位要求，故取直徑為 20mm。帶輪與軸配合的轂孔長度為 20mm。端部為緊固螺母安裝位置，螺紋選取 M16，長度為 10mm。2）根據(jù)齒輪安裝孔直徑為 22mm，故設(shè)計此處的軸段直徑為 22mm；齒輪的右端與軸承之間的定位是采用軸套。因軸套端面需可靠地壓緊齒輪，所以此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度。根據(jù)齒輪輪轂寬度為 40mm，故確定此軸段長度為 38mm。齒輪的左端采用軸肩定位，國家規(guī)定軸肩高度 h=(23)R,由軸徑 d=22mm 查表6，得 R=1mm，故取 h=3mm，則軸肩處的直徑為 25mm。軸肩寬度 b1.4h,取5mm。綜上，軸的各段直徑和長度已基本確定。（4）軸上零件的軸向定位輥與齒輪均采用平鍵連接。通過查表 7 得出齒輪軸段平鍵截面bh=5mm5mm。鍵槽長為 28mm。為了保證齒輪與軸配合時的同軸度，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/k6；同樣，帶輪與軸的連接，選用平鍵6mm6mm16mm，輥與軸的配合為 H7/k6。深溝球軸承與軸的圓周定位是由過渡配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公差為 m5。（5）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表 8 確定軸上圓角及倒角。取軸端倒角為 C1。各軸肩處的圓角半徑均為 R1，如圖 3.6 所示。11圖 3.6 軸的結(jié)構(gòu)圖（6）求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 3.6）做出計算簡圖并根據(jù)計算簡圖做出彎矩圖和扭矩圖（如圖 3.7） 。圖 3.7 軸的載荷分析圖3.2.3 電機(jī)及減速器的設(shè)計計算和選型電機(jī)及減速器的設(shè)計計算和選型牽引所使用的電機(jī)主要根據(jù)轉(zhuǎn)速大小來選擇。確定電機(jī)選型為 Y315M1-8。其轉(zhuǎn)速為 740 r/min。由式 3.12 知牽引輥轉(zhuǎn)速為 7.64 r/min, 所以i=740/7.64=96.8由輸出轉(zhuǎn)速和傳動比，可選減速器為 TKF108。3.2.4 軸承的設(shè)計選型軸承的設(shè)計選型12由于導(dǎo)料輥在工作過程中，鋼筋垂直于導(dǎo)料輥軸向運(yùn)動，所以使用的軸承只承受徑向載荷，故選用一對深溝球軸承即可。因為軸外徑為 20mm，所以選用一對 6004 軸承。3.2.5 電磁離合制動器的選型電磁離合制動器的選型由于在剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行剪切時，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)停止送料，為了能及時啟停需選用一套離合制動器，在本設(shè)計中選用 DZS3-15A 型電磁離合制動器。3.3 定尺切斷機(jī)構(gòu)設(shè)計定尺切斷機(jī)構(gòu)設(shè)計剪切機(jī)構(gòu)采用凸輪擺桿剪切，其中采用共軛凸輪。凸輪擺桿式剪切機(jī)構(gòu)是由以下幾部分組成：飛輪、帶輪、電磁離合器、共軛凸輪及剪切擺桿。12除擺桿外其余部件根據(jù)上述組成依次安裝在主軸上，凸輪軸與主軸運(yùn)動同步，飛輪的主要功能是蓄放能量。下切刀與機(jī)架固連，上切刀與擺桿固連，擺桿另一側(cè)與共軛凸輪相互完全嚙合。擺桿可繞其轉(zhuǎn)軸往復(fù)擺動。13如圖 3.8 所示。工作時，鋼筋通過剪切機(jī)構(gòu)碰觸行程開關(guān)，開關(guān)閉合使電磁離合器閉合，剪切系統(tǒng)對鋼筋進(jìn)行切斷，完成切斷后，離合器摩擦片脫開、制動器嚙合，飛輪與主軸脫開，主軸、凸輪等在制動器的作用下迅速停至原位置。由于該剪切機(jī)構(gòu)采用了擺桿結(jié)構(gòu)，容易得到很大的剪切力，這使主軸上的力減小了很多，延長了其壽命。14圖 3.8 剪切機(jī)構(gòu)三維圖該剪切機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是：響應(yīng)快，動作平穩(wěn)，精度高，并且鋼筋的切頭不會有油污。3.3.1 凸輪輪廓曲線的設(shè)計凸輪輪廓曲線的設(shè)計13共軛凸輪中，主凸輪用來實現(xiàn)剪切動作，副凸輪是為了讓擺桿始終與主凸輪結(jié)合，能夠精確回位。預(yù)設(shè)每個凸輪厚度為 20mm。本文采用作圖法設(shè)計了主凸輪輪廓曲線，如圖 3.9 所示：圖 3.9 擺桿凸輪廓線設(shè)計3.3.2 主要參數(shù)計算主要參數(shù)計算鋼筋在剪切過程中，其剪切力的變化是有規(guī)律的。它的規(guī)律是：隨切刀切入深度的增加，剪切力也隨之增大。根據(jù)切刀的切入深度可確定剪切力范圍。切入深度達(dá)到一定值時，剪切力達(dá)到極大值。本設(shè)計中鋼筋直徑為 12mm，強(qiáng)度極限為 380MPa，其前進(jìn)速度為40mm/s。其剪切力大小采用式 3.13 計算：Pmax=K1K2Fb (3.13)式中，K1切刀磨鈍系數(shù)，切刀磨鈍后，由于切刀間隙增大，切斷力將會隨之增大，一般去 K1=1.11.2:； K2抗剪極限強(qiáng)度與抗拉極限強(qiáng)度之比，一般取 K2=0.6； F 鋼筋橫截面積（mm2） ； b 材料強(qiáng)度極限（MPa） 。代入數(shù)據(jù)得鋼筋所受最大剪切力約為 110kN。鋼筋的剪切供可用式 3.14 計算：A=0.315Pd (3.14)14式中，A剪切功（J） ； P剪切力（kN） ； d被剪鋼筋直徑（mm） 。 代入數(shù)值，可的剪切功約為 415J，考慮到機(jī)構(gòu)摩擦及離合器結(jié)合所消耗之功，工程計算中常乘以系數(shù) 1.2，則每次消耗總功為 498J。153.3.3 電機(jī)的設(shè)計計算和選型電機(jī)的設(shè)計計算和選型因為在切斷過程中，其工作載荷不是恒定的，所以應(yīng)該使它的輸出功率大于平均負(fù)載功率。電機(jī)平均功率可用式 3.15 計算：N=KAn/(100060) (3.15)式中，N電機(jī)功率（kW） ； K電機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)； 總效率，一般取 70%90%； n鋼筋切斷次數(shù)（次/min） 。 代入數(shù)據(jù)可的電機(jī)功率為 1.2 kW，由此選的電機(jī)型號為 Y2-100L-6。3.3.4 帶傳動設(shè)計帶傳動設(shè)計（1）確定計算功率計算功率 Pca與傳遞功率 P 和工況 KA有關(guān)Pca=KAP式中，Pca計算功率，kW； KA工作情況系數(shù)，見表 1；P所需傳遞的額定功率。所以Pca=1.1*1.5=1.65（2）選擇 V 帶的帶型由 Pca=60.5 和 n1=660,選取帶型為 A 型帶。 。（3）帶輪基準(zhǔn)直徑 dd的確定及帶速 v 的計算1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1參考表 2 及表 3 確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1=75。2）驗算帶速 v 根據(jù)式 3.7 計算帶的速度。確定帶速 v=3m/sv=dd1 n1/（60*1000）3）計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑15初選傳動比 i=4,由 dd2=i dd1計算，并根據(jù)表 3 調(diào)整，得 dd2=280m/s（4）中心距 a 的計算及基準(zhǔn)長度 Ld的選擇1)根據(jù)帶傳動總體尺寸的限制條件或要求的中心距，結(jié)合式 3.8 初定中心距 a0。0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2) 初定中心距 a0=710mm2）計算相應(yīng)的帶長 Ld0。Ld0=2465mm帶的基準(zhǔn)長度 Ld根據(jù)表 4 選取。Ld=2480mm3）計算中心距 a 及其變動范圍。傳動的實際中心距近似為aa0+( Ld- Ld0)/2 a=717.5因為在帶輪及帶的制造過程中都存在誤差，并且?guī)儆诜莿傂詷?gòu)件以及隨帶的使用時間越久帶會越松弛，故給出變動范圍如下：amin=a-0.015 Ldamax=a+0.03 Ld (5)確定帶的根數(shù)z=Pca/Pr=23.3.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）初步確定軸的最小直徑。選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)制處理。根據(jù)表 5，取 A0=112，得軸的最小直徑為dmin=15.6mm輸出軸的最小直徑是安裝半離合器的，用來與飛輪機(jī)構(gòu)連接，如圖 3.11 所示。為了使軸與所選離合器能更好的配合，選取軸連接直徑為 16mm。（2）擬定軸系零部件的裝配方案本設(shè)計中選用如圖 3.10 所示的裝配方案。16圖 3.10 凸輪機(jī)構(gòu)軸系零部件三維圖（3）確定軸的各段直徑和長度1）右端半離合器的軸向定位不采用軸肩，可預(yù)設(shè)直徑為 20mm，長度為30mm。半離合器通過銷釘完成軸向定位，選軸直徑為 16mm，長度為 20mm。2）根據(jù)共軛凸輪安裝孔直徑為 24mm，凸輪的右端與軸承之間的定位是采用軸套。因軸套端面需可靠地壓緊齒輪，所以此軸段應(yīng)略短于凸輪寬度。根據(jù)凸輪輪轂寬度為 40mm，故確定此軸段長度為 38mm。凸輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 h=(23)R,由軸徑 d=24mm 查表 6，得 R=1mm，故取 h=2mm，則軸環(huán)處的直徑為 28mm。軸環(huán)寬度 b1.4h,取 5mm。綜上，軸的各段直徑和長度已基本確定。（4）軸上零件的軸向定位半離合器與凸輪均采用平鍵連接。通過查表 7 得出凸輪軸段平鍵截面bh=8mm7mm。鍵槽長為 28mm。為了保證凸輪與軸配合時的同軸度，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H7/k6；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵5mm5mm10mm，輥與軸的配合為 H7/k6。深溝球軸承與軸的圓周定位是由過渡配合來保證的。此處選軸的直徑尺寸公差為 m5。（5）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表 8 確定軸上圓角及倒角。取軸端倒角為 C1。各軸肩處的圓角半徑均為 R1，如圖 3.11 所示。16圖 3.11 軸的結(jié)構(gòu)圖17（6）求軸上的載荷根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖 3.11）做出軸的計算簡圖并根據(jù)計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（如圖 3.12） 。圖 3.12 軸的載荷分析圖3.3.6 飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算飛輪轉(zhuǎn)動慣量計算剪切機(jī)構(gòu)在工作時,主要靠飛輪降速釋放出貯存的動能獲得能量。在鋼筋切斷過程中，飛輪依靠其自身的慣性力通過離合器及凸輪機(jī)構(gòu)作用給上切刀提供切斷力，幫助電機(jī)克服剪切阻力實現(xiàn)切斷鋼筋，完成一次剪切后，電機(jī)帶動飛輪加速旋轉(zhuǎn)，使其在下一次剪切之前恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)速。電機(jī)主要是在飛輪空轉(zhuǎn)時對其進(jìn)行能量補(bǔ)充使其恢復(fù)到原來的轉(zhuǎn)速，飛輪在剪切過程中起儲能作用。17在剪切鋼筋時，主要靠飛輪的慣性力提供能量，所以1/2JF12-1/2JF22=W (3.16)式中，1、2鋼筋切斷前后飛輪的角速度（rad/s） ； W鋼筋切斷所消耗的能量（J） ； JF飛輪的等效轉(zhuǎn)動慣量（J） 。18飛輪的轉(zhuǎn)動慣量計算公式為JF900W/（2n2） (3.17)3.3.7 軸承的設(shè)計選型軸承的設(shè)計選型在工作過程中剪切機(jī)構(gòu)所使用的軸承只承受徑向載荷，所以選用深溝球軸承就可以達(dá)到使用要求。剪切機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和帶輪機(jī)構(gòu)組成，因為凸輪機(jī)構(gòu)軸外徑為 20mm，所以選用一對 6004 軸承；帶輪機(jī)構(gòu)軸外徑為 40mm，所以選用一對 6008 軸承。3.3.8 離合器的選型離合器的選型在剪切機(jī)構(gòu)工作之前，飛輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，而凸輪擺桿機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)。根據(jù)主動輪帶動從動輪，主動輪轉(zhuǎn)速總是大于或等于從動輪轉(zhuǎn)速，所以確定選用電磁離合器 DLD3-A。電磁離合器能高速相應(yīng)、扭力傳達(dá)快，完全能滿足工作需要。4 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計194 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計其他結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 機(jī)架及護(hù)板的設(shè)計機(jī)架及護(hù)板的設(shè)計機(jī)架在機(jī)器中起支承或容納零部件的作用。本設(shè)計中的機(jī)架需支承導(dǎo)料裝置、矯直裝置及剪切裝置，但受力不大，所以選用框架式金屬機(jī)架，結(jié)構(gòu)如圖4.1 所示：圖 4.1 機(jī)架三維圖由主要工作構(gòu)件的外形尺寸及安裝尺寸確定機(jī)架外形尺寸：2100mm800mm780mm。在總體尺寸確定之后來確定其他尺寸，導(dǎo)料機(jī)構(gòu)電機(jī)支承架尺寸為 410mm450mm525mm，矯直機(jī)構(gòu)及剪切機(jī)構(gòu)電機(jī)在機(jī)架底部安裝，均通過螺紋連接。18機(jī)架材料選取 ZG270-500， 40m40mm 線材，焊接而成。本設(shè)計中機(jī)架重量輕，成本低，便于制造。外護(hù)板材料選取 Q235B，周向護(hù)板厚度選取 3mm，面板厚度選取 10mm，尺寸依機(jī)架大小剪切而成。安裝方式采用螺紋連接，安裝后涂底漆并涂綠色油漆。4.2 受料架的設(shè)計受料架的設(shè)計受料架在鋼筋矯直切斷機(jī)中主要起承接完成矯直及剪切的鋼筋。經(jīng)過矯直的鋼筋通過剪切機(jī)構(gòu)，進(jìn)入受料架導(dǎo)槽中，直至觸碰端部行程開關(guān)進(jìn)行切斷。完成切斷后，托料板分離，鋼筋落入受料架。西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）20圖 4.2 受料架三維圖5 結(jié)論215 結(jié)論結(jié)論本論文首先對前人的多種設(shè)計做了研究，并總結(jié)和提出了三種可行性方案。確定方案之后，對整機(jī)主要機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及傳動方案進(jìn)行了設(shè)計計算，最終完整的設(shè)計出了鋼筋矯直切斷機(jī)，并作出了裝配圖和零件圖。整機(jī)傳動簡單、效率較高、矯直過程中鋼筋表面無劃傷，且制造成本較低。結(jié)構(gòu)如圖 5.1 所示：圖 5.1 鋼筋矯直切斷機(jī)三維圖本設(shè)計中矯直精度由抽樣調(diào)查驗證，并且需安裝后對鋼球模預(yù)調(diào)試來保證矯直精度，未來可以對鋼筋矯直切斷機(jī)設(shè)計矯直精度測試機(jī)構(gòu)。參考文獻(xiàn)22參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 陳士忠，王永華，吳玉厚.鋼筋調(diào)直機(jī)調(diào)直輥設(shè)計與分析J.建筑機(jī)械化，2015，76-79.2 宜亞麗.鋼筋矯直切斷機(jī)剪切機(jī)構(gòu)研究分析J.機(jī)械，2004，31(10):14-16.3 曲恩.斜輥轉(zhuǎn)轂式鋼筋調(diào)直機(jī)的設(shè)計J.機(jī)械工程師，2002，47-48. 4 宜亞麗，金賀榮，盧秀春.凸輪擺桿剪切機(jī)構(gòu)設(shè)計與參數(shù)計算J.機(jī)械設(shè)計與制造，2013，(11):17-22.5 金賀榮，劉康，韓雪艷等.PC 鋼棒凸輪擺桿剪切機(jī)定尺精度設(shè)計分析J.機(jī)械設(shè)計與制造，2014， （3）：44-46.6 肖洪博.調(diào)直切斷機(jī)定長自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用J.機(jī)械研究與應(yīng)用，2006，19(2):48-49.7 盧秀春，金賀榮，宜亞麗.熱軋帶肋鋼筋矯直切斷機(jī)的研究設(shè)計J.鋼鐵，2002，37(3):59-62.8 曲恩，周玉林.轉(zhuǎn)轂鋼球式鋼筋矯直切斷機(jī)的設(shè)計研究J.鋼鐵，2006，41(5)，61-64.9 王文凡，申杰.鋼筋調(diào)直切斷機(jī)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)J.華北水利水電大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版） ，2015，36(2):74-79.10 吳碧金，胡國清.小型鋼筋矯直機(jī)連續(xù)拉直機(jī)構(gòu)的設(shè)計問題J.機(jī)械，2003，30(3)，26-28.11 陳士忠，王永華，陳博等.鋼筋調(diào)直機(jī)雙槽輥輸入軸的靜力分析J.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2015，28(2):62-64.12 金賀榮，盧秀春.鋼筋矯直切斷控制系統(tǒng)中 PLC 的應(yīng)用J.機(jī)械與電子，2004，(8):57-58.13 吳光夏.我國鋼筋商品化加工推廣的前景分析.中國高新技術(shù)企業(yè)，2008，265-266.14 郭洪淼.快換型鋼筋矯直切斷機(jī)的設(shè)計J.建筑機(jī)械化，2009，60-61.15 王平，張強(qiáng).鋼筋調(diào)直切斷機(jī)剪切機(jī)構(gòu)的分析與研究J.建筑機(jī)械，1999， （12）：56-59.16 WT Arnold.Apparatus for straightening and cutting reinforcing barP.US:3916662 ，1975.17 JF Gail.Bar cutting and straightening apparatus.US，1922.18 Ashvin S.Patel，DR.J.M.PRAJAPATI.A review on innovation of wire straightening cutting machineJ.International Journal of Engineering Science andTechnology,2011，3(5):4204-4209.致謝23致致 謝謝感謝導(dǎo)師萬宏強(qiáng)老師的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。本人在畢業(yè)設(shè)計期間的工作自始至終都是在萬老師全面、具體的指導(dǎo)下進(jìn)行的。萬老師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、寬以待人，在整個過程中都使我受益匪淺。同時我也很感謝幫助過我的同學(xué)，如果沒有他們的幫助，畢業(yè)設(shè)計可能會進(jìn)行地更加艱難。所以我想向所有幫助過我的同老師和同學(xué)說一聲：你們辛苦了，謝謝！畢業(yè)設(shè)計是每位畢業(yè)生對大學(xué)所學(xué)知識的一個總括，也是對大學(xué)所學(xué)知識的一次自我考核，使自己能夠正確認(rèn)識自己，給自己一個合理的定位。我此次在做的過程中也遇到了不少的問題，但是萬老師給了我們許多關(guān)懷和幫助，并且隨時詢問我們畢業(yè)設(shè)計的進(jìn)展情況、細(xì)心的指導(dǎo)我們。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我們對所研究的題目內(nèi)容、相關(guān)原理及實際中的運(yùn)用有了比較深入的了解，掌握了相關(guān)資料的查詢的方法，培養(yǎng)了我們獨立的學(xué)習(xí)能力，解決問題的能力并且拓展了知識面。最后在畢業(yè)設(shè)計完成之際，我再次感謝對我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過的老師和同學(xué)。謝謝！2425附錄附錄 1表 1 工作情況系數(shù) KA工況 KA空、輕載啟動 重載啟動每天工作小時數(shù)/h16 16載荷變 液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（7.5kW） 、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕負(fù)荷輸送機(jī) 動微小 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3載荷變 帶式輸送機(jī)（不均勻負(fù)荷） 、通風(fēng)機(jī)（7.5kW） 、旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)、金屬切削機(jī)床、鋸木機(jī)和木工機(jī)械動小載荷變 制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、沖剪機(jī)床、紡織機(jī)械、重載輸送機(jī)動較大載荷變 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） 、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）動很大 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8表 2 V 帶輪的最小基準(zhǔn)直徑槽型Y Z A B C D E（dd）min/mm20 50 75 125 200 355 50026表 3 普通 V 帶輪的基準(zhǔn)直徑系列帶型基準(zhǔn)直徑 dd/mmY20,22.4,25,28,31.5,35.5,40,45,50,56,80,90,100,112,125Z50，56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,500,630A75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,630,710,800B125,132,140,150,160,170,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120C200,212,224,236,250,265,280,300,315,335,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120,1250,1400,1600,2000D355,375,400,425,450,475,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1060,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000E500,530,560,600,630,670,710,800,900,1000,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000,2240,2500表 4 普通 V 帶的基準(zhǔn)長度 Ld（mm）及帶長修正系數(shù) KLYLd KLZLd KLA Ld KLB Ld KLC Ld KLD Ld KLE Ld KL200 0.81224 0.82250 0.84405 0.87475 0.90530 0.93630 0.81700 0.83790 0.85930 0.831000 0.841100 0.861565 0.821760 0.851950 0.872740 0.823100 0.863330 0.874660 0.915010 0.925420 0.94280 0.87625 0.96890 0.871210 0.872195 0.903730 0.906100 0.96315 0.89355 0.92400 1.00700 0.99780 1.00920 1.04990 0.891100 0.911250 0.931370 0.901560 0.921760 0.942420 0.922715 0.942880 0.954080 0.914620 0.945400 0.976850 0.997650 1.019150 1.05500 1.021080 1.071430 0.961950 0.973080 0.976100 0.9912230 1.111330 1.131550 0.982180 0.993520 0.996840 1.0213750 1.151420 1.141640 0.992300 1.014060 1.027620 1.0515280 1.17271540 1.541750 1.002500 1.034600 1.059140 1.0816800 1.191940 1.022700 1.045380 1.0810700 10132050 1.042870 1.056100 1.1112200 1.162200 1.063200 1.076815 1.1413700 1.192300 1.073600 1.097600 1.1715200 1.212480 1.094060 1.139100 1.212700 1.104430 1.1510700 1.244820 1.175370 1.206070 1.24附錄附錄 2表 5 軸常用幾種材料的及 A0值軸的材料Q235A、20 Q275、35（1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、35SiMn、38SiMnMo、3Cr13/MPa1525 2035 2545 3555A0149126 135112 126103 11297表 6 零件倒角 C 與圓角半徑 R 的推薦值直徑 d610 1018 1830 3050 5080 80120 120180C 或 R0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0表 7 普通平鍵的主要尺寸288101012軸的直徑 d*鍵款b鍵高 h6822334412175517226622308730381083844128軸的直徑 d鍵寬b鍵高 h445014950581610586518116575201275852214859525149511028161101303218鍵的長度系列L 6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,180,200,220,250
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