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陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
題 目 GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真
學(xué)生姓名 潘林豐 學(xué)號(hào) 1015014221
所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院
專業(yè)班級(jí) 機(jī)自1008班
指導(dǎo)教師 賈吉林
完成地點(diǎn) 校內(nèi)
2014年5月30日
GQ50鋼筋切斷機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真
潘林豐
（陜理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院機(jī)自專業(yè)1008班，陜西 漢中 723003）
指導(dǎo)老師：賈吉林
【摘要】
鋼筋切斷機(jī)是把鋼筋切成所需長(zhǎng)度的專用機(jī)械,在大型建筑工地上的應(yīng)用非常廣泛。鋼筋切斷機(jī)分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種。機(jī)械傳動(dòng)式鋼筋切斷機(jī),工作時(shí)大都采用電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和三級(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。GQ50型鋼筋切斷機(jī)，其剪切運(yùn)動(dòng)是由一偏心輪連桿機(jī)構(gòu)完成的。但是由于切斷機(jī)機(jī)體內(nèi)腔狹小，在裝配曲軸連桿時(shí)比較困難。尤其是在使用中發(fā)生故障需要維修時(shí)，拆卸曲軸連桿更加不容易，給維修造成很大的不變，因此在不改變?cè)O(shè)備功能的情況下，我對(duì)曲軸連桿機(jī)構(gòu)做了一些改進(jìn)。改進(jìn)后的偏心輪結(jié)構(gòu)直接從機(jī)體的注冊(cè)孔中裝入和取出。而不必拆卸連桿，大大簡(jiǎn)化了裝配程序，減輕的工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)也極大的方便了維修，還簡(jiǎn)化了零件的工藝過(guò)程，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】：鋼筋切斷機(jī)；偏心輪；曲軸連桿機(jī)構(gòu)
GQ50 reinforcing steel cutter structural design and movement simulation
Pan Linfeng
（Grade10,Class08,Major Mechanical Design，Manufacturing and Automation
Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003Shaanxi）
Tutor：Jia Jilin
Abstract
Reinforcing steel cutting machine is used to cut the required length of steel machinery specialized for large construction sites in the application of very extensive. Reinforcing steel cutting machine into mechanical transmission and hydraulic transmission of two. Mechanical transmission reinforced cutting machine, working mostly used as a V-belt drive motor and gear drive slow down after three, driven crankshaft rotation, promoting the crankshaft and connecting rod to move the slider blade in the frame of the chute in a reciprocating linear motion So that the activities of the blade and a fixed blade and cut off the wrong steel. GQ50-steel cutter, whose movement from one type of the crankshaft linkage to complete. However, due to cut off the small inner cavity of the body, in the assembly when the crankshaft link more difficult. Especially in the use of a fault in need of repair, demolition crank link more difficult to repair a big change, so do not change the function of the equipment under the circumstances, we have made some improvement to crank linkage. The improved structure of the cam directly from the body of the aircraft registered in the hole and packed out. Without dismantling the link, greatly simplifies the assembly, reducing labor intensity of workers. But also greatly facilitate the maintenance, has also simplified the process of parts and achieved good economic returns.
Key words: steel cutting machine, the structure design, proe, virtual assembling, movement
simulation
目錄
1 緒論 1
1.1 鋼筋切斷機(jī)的研究現(xiàn)狀 1
1.2 本次設(shè)計(jì)的任務(wù) 2
1.3 本次設(shè)計(jì)目的與意義 3
2 鋼筋切斷機(jī)的總體設(shè)計(jì) 4
2.1 鋼筋切斷機(jī)的基本介紹 4
2.2 GQ50型鋼筋切斷機(jī)的改良方向 5
2.3鋼筋切斷機(jī)的工作原理 6
2.4 鋼筋切斷機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 6
2.4.1 GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的確定 6
2.4.2 GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路 7
2.4.3 GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法 7
3 方案設(shè)計(jì)比較 8
3.1驅(qū)動(dòng)裝置方案選擇 8
3.1.1液壓驅(qū)動(dòng) 8
3.1.2 手動(dòng)驅(qū)動(dòng) 8
3.1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 8
3.2傳動(dòng)裝置方案選擇 9
3.2.1 液壓傳動(dòng) 9
3.2.2 帶傳動(dòng) 9
3.2.3 齒輪傳動(dòng) 9
3.2.4 組合傳動(dòng) 9
3.3執(zhí)行裝置方案選擇 9
3.3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 9
3.3.2齒輪齒條機(jī)構(gòu) 10
3.3.3凸輪機(jī)構(gòu) 10
4 鋼筋切斷機(jī)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 12
4.1電動(dòng)機(jī)的選擇 12
4.2 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算 12
4.2.1傳動(dòng)比的分配 12
4.2.2 各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)分析 13
4.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 14
4.3.1帶型的選擇 14
4.3.2帶輪基準(zhǔn)直徑的確定 14
4.3.3帶速的確定 15
4.3.4中心距、帶長(zhǎng)及包角的確定 15
4.3.5確定帶的根數(shù) 16
4.4 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 16
4.4.1選材料、確定初步參數(shù) 16
4.4.2齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算 18
4.4.3齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 20
4.5 軸的設(shè)計(jì) 21
4.6鍵的選取與校核 22
4.6.1鍵的選取 22
4.6.2鍵強(qiáng)度的校核 22
4.7軸承的組合設(shè)計(jì) 23
4.8連桿的設(shè)計(jì) 24
4.9切斷鋼筋需用力計(jì)算 24
4.10減速器附件的選擇 25
5 鋼筋切斷機(jī)的摩擦、磨損和潤(rùn)滑 26
6 機(jī)械式鋼筋切斷機(jī)調(diào)整及保養(yǎng)的使用 27
6.1 鋼筋切斷機(jī)的使用調(diào)整 27
6.2 鋼筋切斷機(jī)的保養(yǎng) 28
6.3鋼筋切斷機(jī)的一般安全的規(guī)定 29
7 建模與仿真 30
7.1 三維軟件的介紹 30
7.2 鋼筋切斷機(jī)的建模與仿真 31
7.2.1 鋼筋切斷機(jī)主要零件的三維建模 31
7.2.2 GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配與仿真 40
致謝 43
參考文獻(xiàn) 44
- IV -
1 緒論
1.1 鋼筋切斷機(jī)的研究現(xiàn)狀
縱觀我國(guó)建筑用鋼筋切斷機(jī)的總體水平，與國(guó)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(guó)的建筑用鋼筋切斷機(jī)市場(chǎng)還沒(méi)有真正形成，還處在地域及價(jià)格因素占主導(dǎo)位置的過(guò)渡階段，尚未進(jìn)入真正的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。生產(chǎn)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(méi)有出現(xiàn)可以稱得上領(lǐng)軍式的企業(yè)。
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(zhēng)相開(kāi)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(zhǎng)期以來(lái)一直存在連切的問(wèn)題，被行業(yè)稱之為老大難問(wèn)題。多少年來(lái)，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(méi)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(kāi)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(wèn)題，而且調(diào)直度好，長(zhǎng)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(kāi)發(fā)企業(yè)帶來(lái)一大片市場(chǎng)。
采用剪式切斷機(jī)構(gòu)的新型對(duì)輥式鋼筋切斷機(jī)的使用，不僅明顯地降低了對(duì)冷、熱軋帶肋鋼筋表面的傷，也使得鋼筋的調(diào)直速度由過(guò)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(zhǎng)度誤差±2mm，完全可以和國(guó)外產(chǎn)品媲美。
復(fù)合式（對(duì)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(duì)輥式調(diào)直機(jī)的優(yōu)勢(shì)得到了充分發(fā)揮，調(diào)直速度由過(guò)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(jiǎn)化，整機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定、可靠，維護(hù)更加簡(jiǎn)單，更使我國(guó)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(guó)際上先進(jìn)產(chǎn)品的差距。
面對(duì)空前廣闊的鋼筋切斷機(jī)市場(chǎng)，廣大生產(chǎn)企業(yè)也面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。多年來(lái)，受運(yùn)輸長(zhǎng)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(pán)條形式走向市場(chǎng)。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(rùn)，開(kāi)始購(gòu)入單機(jī)。一旦這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)并完成對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)線的改進(jìn)，將以往的盤(pán)條改為直條走向市場(chǎng)，勢(shì)必對(duì)現(xiàn)有的鋼筋切斷機(jī)市場(chǎng)，特別是對(duì)鋼筋切斷機(jī)生產(chǎn)企業(yè)形成巨大的沖擊。人無(wú)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)十分重視的大問(wèn)題。
綜上所述，我國(guó)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(duì)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的我國(guó)建筑機(jī)械市場(chǎng)，加強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理，加大科技投入，重視新技術(shù)、新產(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)水平，積極、主動(dòng)走向市場(chǎng)，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(guó)外先進(jìn)企業(yè)的差距，無(wú)疑是我國(guó)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。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)結(jié)合動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)鋼筋切斷機(jī)進(jìn)行零件三維設(shè)計(jì)、裝配，建立鋼筋切斷機(jī)三維仿真模型，模擬鋼筋切斷機(jī)運(yùn)行狀況，對(duì)鋼筋切斷機(jī)進(jìn)行仿真分析研究，以加快產(chǎn)品技術(shù)更新。
1.2 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)
鋼筋切斷機(jī)是一種剪切鋼筋所使用的一種工具。一般有全自動(dòng)鋼筋切斷機(jī)，和半自動(dòng)鋼筋切斷機(jī)之分。它是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用語(yǔ)房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對(duì)鋼筋的定長(zhǎng)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(lái)逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。
采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)結(jié)合動(dòng)力學(xué)理論，對(duì)鋼筋切斷機(jī)進(jìn)行零件三維設(shè)計(jì)、裝配，建立鋼筋切斷機(jī)三維仿真模型，模擬鋼筋切斷機(jī)運(yùn)行狀況，對(duì)鋼筋切斷機(jī)進(jìn)行仿真分析研究，以加快產(chǎn)品技術(shù)更新。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)：
1、本次設(shè)計(jì)的切斷材料為：切斷圓鋼（Q235-A）；
2、被切材料的直徑：Φ6~Φ50mm；
3、效率：連續(xù)切斷次數(shù) 28次/ min；
4、功率：電機(jī)功率4.0KW。
1.3 本次設(shè)計(jì)目的與意義
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是：GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真。本次設(shè)計(jì)的研究對(duì)象為鋼筋切斷機(jī)。
鋼筋切斷機(jī)是一種剪切鋼筋所使用的一種工具。一般有全自動(dòng)鋼筋切斷機(jī)，和半自動(dòng)鋼筋切斷機(jī)之分。它是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用語(yǔ)房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對(duì)鋼筋的定長(zhǎng)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(lái)逐步被機(jī)械加工和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。
通過(guò)對(duì)GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)的基本步驟，基本方法，培養(yǎng)本人查找文獻(xiàn)、手冊(cè)等的綜合能力。
通過(guò)對(duì)此處畢業(yè)設(shè)計(jì)也達(dá)到自己熟悉使用二維CAD軟件和三維PRO/E軟件的能力。
第 41頁(yè) 共44 頁(yè)
2鋼筋切斷機(jī)的總體設(shè)計(jì)
2.1 鋼筋切斷機(jī)的基本介紹
鋼筋切斷機(jī)是建筑機(jī)械的一種。它是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，主要用語(yǔ)房屋建筑、橋梁、隧道、電站、大型水利等工程中對(duì)鋼筋的定長(zhǎng)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(lái)逐步被建筑工地和小型軋鋼廠等廣泛采用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用。
新中國(guó)成立初期，建筑工程中鋼筋加工技術(shù)非常落后，主要依靠手工或者簡(jiǎn)單工具，勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、工程質(zhì)量很難保證。太原重型機(jī)械學(xué)院是國(guó)內(nèi)最早生產(chǎn)鋼筋切斷機(jī)的單位之一。他們于1958年首次引進(jìn)蘇聯(lián)的臥式鋼筋切斷機(jī)圖紙，生產(chǎn)了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)鋼筋切斷機(jī)。隨后又于1985年引進(jìn)了日本立式鋼筋切斷機(jī)和德國(guó)臥式鋼筋切斷機(jī)，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)了GQ40、GQ50、GQ65等一系列開(kāi)式、封閉式及半封閉式切斷機(jī)。該系列的鋼筋切斷機(jī)均是采用機(jī)械輪剪切進(jìn)行切斷的。此外，沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院工廠、陜西渭南農(nóng)業(yè)科技股份有限公司、黑虎建筑機(jī)械公司等企業(yè)也生產(chǎn)過(guò)不同類型的機(jī)械式鋼筋切斷機(jī)。
目前，國(guó)內(nèi)的鋼筋切斷機(jī)多以機(jī)械輪剪式切斷為主。其工作過(guò)程基本為：電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)和三級(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)座的滑道中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)刀片和定刀片相錯(cuò)而切斷鋼筋。
近年來(lái)，我國(guó)在鋼筋切斷機(jī)技術(shù)裝備方面有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但產(chǎn)品的技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平相比，尚有以下幾個(gè)方面的差距：
1)國(guó)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(guó)內(nèi)一般為17mm?？此剖×?、齒輪結(jié)構(gòu)偏小些，但給用戶帶來(lái)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)國(guó)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(guò)硬，使切斷機(jī)在承受過(guò)載荷、疲勞失效、磨損等方面都超過(guò)國(guó)產(chǎn)機(jī)器。
3)國(guó)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(guó)外都是雙螺栓固定，25-27mm厚，因此國(guó)外刀片在受力及壽命等綜合性能方面都較國(guó)內(nèi)優(yōu)良。
4)國(guó)內(nèi)切斷機(jī)每分鐘切斷次數(shù)少。國(guó)內(nèi)一般為28-31次，國(guó)外要高出15-20次，最高高出30次，工作效率較高。
5)國(guó)外機(jī)型一般采用半開(kāi)式結(jié)構(gòu)。齒輪、軸承用油脂潤(rùn)滑，曲軸軸徑、連桿瓦、沖切刀座、轉(zhuǎn)體處用手工加稀油潤(rùn)滑。國(guó)內(nèi)機(jī)型結(jié)構(gòu)有全開(kāi)、全閉、半開(kāi)半閉3種，潤(rùn)滑方式有集中稀油潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑2種。
6)國(guó)內(nèi)切斷機(jī)外觀質(zhì)量、整機(jī)性能不盡人意。國(guó)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(duì)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(guó)內(nèi)一些廠家雖然生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)，但沒(méi)有一家形成規(guī)模，加之設(shè)備老化，加工過(guò)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。
從鋼筋切斷機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)看，隨著建筑設(shè)計(jì)與建筑施工技術(shù)的國(guó)際化，建筑工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用鋼筋必將進(jìn)入商品化供應(yīng)時(shí)代，即根據(jù)建筑配筋表采購(gòu)鋼筋，鋼筋使用現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)化成可用鋼筋，商品化供應(yīng)鋼筋。而鋼筋的一體化生產(chǎn)就要求鋼筋切斷機(jī)必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制——鋼筋自動(dòng)送料，定尺寸后自動(dòng)切斷、落料。
另一方面，國(guó)外的產(chǎn)品充分融合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、液壓技術(shù)等，形成了以機(jī)械為筋骨、液壓為肌肉、電氣為神經(jīng)的機(jī)電液一體化綜合控制技術(shù)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)綜合最優(yōu)驅(qū)動(dòng)及控制能力。因此，鋼筋切斷機(jī)不但要求實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)剪切的高精度控制，同時(shí)要求其具有相對(duì)高的生產(chǎn)效率。所以，如何使鋼筋切斷機(jī)的機(jī)電液系統(tǒng)有機(jī)地高度集成，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，將是今后研究的主要方向。
2.2 GQ50型鋼筋切斷機(jī)的改良方向
真對(duì)鋼筋切斷機(jī)存在的這些問(wèn)題，現(xiàn)提出兩方面改良意見(jiàn)：
（1）輕量化設(shè)計(jì)的改進(jìn)
輕量化設(shè)計(jì)可節(jié)省資源、減少生產(chǎn)、使用、回收等環(huán)節(jié)中了浪費(fèi)，而且就
機(jī)器本身而言，也可以通過(guò)輕量化設(shè)計(jì)，在最低成本下達(dá)到機(jī)器的使用性能。就
目前來(lái)說(shuō)，可通過(guò)建立虛擬樣機(jī)、并對(duì)其進(jìn)行有限元分析實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)及制造。
（2）結(jié)構(gòu)與造型的改良。
目前的鋼筋切斷機(jī)有閉式與開(kāi)式兩大類。開(kāi)式由于體積大，搬移不便、潤(rùn)
滑差等，已經(jīng)很少生產(chǎn)使用。而閉式結(jié)構(gòu)的體積雖較為緊湊，但存在的主要問(wèn)題
是在傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，維修不太方便。目前在市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種在整體閉式
結(jié)構(gòu)上的改良設(shè)計(jì)。即將機(jī)體一側(cè)的1/2-1/3設(shè)計(jì)為可拆卸結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然在加工上增加了工序，但鑄造環(huán)節(jié)更簡(jiǎn)單，安裝比較方便，尤其是便于售后服務(wù)。
2.3鋼筋切斷機(jī)的工作原理
工作原理：采用電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)一級(jí)帶傳動(dòng)和三級(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)座的滑道中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，這樣，活動(dòng)刀片和固定刀片就能相錯(cuò)而切斷鋼筋。
2.4 鋼筋切斷機(jī)的基本結(jié)構(gòu)
2.4.1、GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的確定
通過(guò)查找GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)稅資料和專利文獻(xiàn)選取本次設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)方案為圖2-1：
圖2-1 切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖2-1中：1.電機(jī)，2.小帶輪，大帶輪4.一軸5.二軸連軸齒輪 6.三軸 7.曲軸大齒輪 8.機(jī)體 9.二軸 10.三軸連軸齒輪11.曲軸 12.連桿13.活動(dòng)刀座 14.活動(dòng)刀片 5.固定刀片
該方案是在一種改進(jìn)的鋼筋切斷機(jī)。它的箱體由側(cè)面箱板和箱底板組裝成封閉型式：其傳動(dòng)系統(tǒng)采用三軸（六齒輪）三級(jí)齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)；而其曲柄桿與滑塊采用鉤型連接結(jié)構(gòu)。這種改進(jìn)，使箱體制造工藝簡(jiǎn)化。由于是三級(jí)齒輪傳動(dòng)節(jié)省了一根中間傳動(dòng)軸，故而使整機(jī)體積縮小了許多，且降低了成本。而曲柄桿與滑塊的鉤型連接方式，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且提高了機(jī)械強(qiáng)度，不易損壞，使整機(jī)延長(zhǎng)了壽命。并具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)
考慮到工地上的機(jī)械需要經(jīng)常變幻地方，且考慮到經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)盡量使產(chǎn)品的尺寸減小、結(jié)構(gòu)緊湊，所以本設(shè)計(jì)中的小齒輪都采用齒輪軸的形式。為了節(jié)能、儲(chǔ)能和減震，本設(shè)計(jì)運(yùn)用了飛輪的優(yōu)點(diǎn)。為了使飛輪的結(jié)構(gòu)尺寸不至于過(guò)大，本產(chǎn)品把飛輪與大帶輪作為一個(gè)整體來(lái)設(shè)計(jì)，故安裝在第一根軸上。
2.4.2、GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本思路：
首先，查找相關(guān)文獻(xiàn)了解鋼筋切斷機(jī)的基本工作原理，熟悉鋼筋切斷機(jī)的基本結(jié)構(gòu)特別是對(duì)本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)住傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理進(jìn)行仔細(xì)分析。
其次，對(duì)鋼筋切斷機(jī)中基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，包括鋼筋切斷機(jī)各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)，鋼筋切斷機(jī)帶型的選擇、帶輪基準(zhǔn)直徑的確定、帶速的確定、中心距、帶長(zhǎng)及包角的確定、鋼筋切斷機(jī)帶的根數(shù)、帶輪結(jié)構(gòu)與尺寸、鋼筋切斷機(jī)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（包鋼筋切斷機(jī)選材料、確定初步參數(shù)、鋼筋切斷機(jī)齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算、鋼筋切斷機(jī)齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算）。
2.4.3、GQ50型鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方法
查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、機(jī)械設(shè)計(jì)原理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等書(shū)籍、以及相關(guān)中文和外文文獻(xiàn)、國(guó)內(nèi)外相關(guān)專利等等對(duì)鋼筋切斷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行基本設(shè)計(jì)。
利用pro/e三維軟件對(duì)鋼筋切斷機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)主體零部件進(jìn)行三維建模和仿真分析，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性進(jìn)行分析（包過(guò)尺寸干涉、強(qiáng)度分析等等）。
3方案設(shè)計(jì)比較
3.1驅(qū)動(dòng)裝置方案選擇
3.1.1液壓驅(qū)動(dòng)
（1）液壓驅(qū)動(dòng)有作用通過(guò)幾乎不可壓縮的油液的壓強(qiáng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而壓力的大小又取決于負(fù)載的大??；液壓傳動(dòng)可以很容易地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；液壓輸入功率等于油液壓強(qiáng)與油液流量的乘積。主要有齒輪泵，葉片泵，柱塞泵。前兩種輸出為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，后者輸出為直線運(yùn)動(dòng)。
（2）基于鋼筋切斷機(jī)的工作狀態(tài)，環(huán)境及成本，最宜選擇齒輪泵。齒輪泵有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、工作可靠、自吸性能好、抗油污能力強(qiáng)，但效率低，大，流量脈動(dòng)大，不能用做變量泵等特點(diǎn)。
結(jié)構(gòu)圖如圖3-1。采用液壓系統(tǒng)配合液壓控制裝置，很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的控制。
圖3-1 液壓控制裝置
3.1.2 手動(dòng)驅(qū)動(dòng)
當(dāng)設(shè)計(jì)要求為便攜式鋼筋切斷機(jī)時(shí)可考慮此方案。使用手動(dòng)驅(qū)動(dòng)一般會(huì)用到液壓和壓力倍增機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，要求較高。在這里暫不予以考慮。
3.1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)
電機(jī)驅(qū)動(dòng)是較為常用和傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式，特別是三相交流異步電機(jī)應(yīng)用更為廣泛。三相異步電機(jī)的輸出功率比較大，完全可以滿足本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)要求。故選用電機(jī)驅(qū)動(dòng)作為此切斷機(jī)的切斷驅(qū)動(dòng)裝置。
3.2傳動(dòng)裝置方案選擇
3.2.1 液壓傳動(dòng)方式
若采用液壓泵作為驅(qū)動(dòng)裝置，則應(yīng)選擇液壓的傳動(dòng)方式，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)已經(jīng)不予以考慮。故排除此傳動(dòng)方式。
3.2.2 帶傳動(dòng)
帶傳動(dòng)為撓性傳動(dòng)，它具有防抱死工況的發(fā)生，所以在以內(nèi)燃機(jī)或工況較惡劣下工作時(shí)的電機(jī)為原機(jī)時(shí)常被采用，特別常在第一級(jí)傳動(dòng)中出現(xiàn)；但由于是靠摩擦來(lái)傳遞動(dòng)力，導(dǎo)致部分能量轉(zhuǎn)化為熱，效率下降。盡管如此該傳動(dòng)方式符合本設(shè)計(jì)要求，予以考慮。
3.2.3 齒輪傳動(dòng)
在機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的傳動(dòng)方式，其傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，效率很高，噪聲小，可以滿足不同工況要求，但其加工成本比較高，可實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比不是很大，需要多級(jí)傳動(dòng)才能達(dá)到大傳動(dòng)比的要求。予以考慮
3.2.4 組合傳動(dòng)
由于機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)械性能等方面要求的多樣性和復(fù)雜性，而以上傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的局限性，因此常常需要將幾種機(jī)構(gòu)配合起來(lái)，形成組合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.3執(zhí)行裝置方案選擇
執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇的關(guān)鍵是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保證好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性。有以下三種方案：
3.3.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如圖3-2所示，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，缺點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，從而導(dǎo)致動(dòng)力特性不是很好。
圖3-2 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
3.3.2齒輪齒條機(jī)構(gòu)
采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，如圖3-3所示，優(yōu)點(diǎn)傳動(dòng)比精確，但在本方案中，亦沒(méi)有這方面的要求，且動(dòng)刀運(yùn)動(dòng)需要較好的急回特性，明顯該機(jī)構(gòu)不滿足，故舍棄。
圖3-3 齒輪齒條機(jī)構(gòu)
3.3.3凸輪機(jī)構(gòu)
采用凸輪機(jī)構(gòu)，如圖3-4所示，該方案優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)靈活，可以達(dá)到高精度的運(yùn)動(dòng)曲線和運(yùn)動(dòng)特性要求，但設(shè)計(jì)也相對(duì)復(fù)雜。
圖3-4 凸輪機(jī)構(gòu)
綜上， 本設(shè)計(jì)采用方案1，性能可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求
4鋼筋切斷機(jī)傳動(dòng)設(shè)計(jì)
4．1電動(dòng)機(jī)的選擇
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)選取電機(jī)功率為：4kw。
因此根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》由功率數(shù)值和鋼筋切斷機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合由電動(dòng)機(jī)功率為4kw，所以選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：
Y112M-2
該電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為2890 r/min，滿載轉(zhuǎn)速為3000r/min。
4.2 基本傳動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算
減速器是一種由封閉在剛性殼體內(nèi)的蝸桿傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)或齒輪—蝸桿傳動(dòng)所組成的獨(dú)立部件，常用在動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)之間作為減速的傳動(dòng)裝置；在少數(shù)場(chǎng)合下也用作增速的傳動(dòng)裝置，此時(shí)就稱為增速器。減速器由于結(jié)構(gòu)緊湊、效率較高、傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、使用維護(hù)簡(jiǎn)單，并可成批生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用很廣。本設(shè)計(jì)中采用的是三級(jí)減速器。
4.2.1傳動(dòng)比的分配
1）總傳動(dòng)比：
2）分配傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比：
上述表達(dá)式中：
分別為帶傳動(dòng)與減速器（三級(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(guò)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)。初步?。?
=1.6
則減速器的傳動(dòng)比為：
3）分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比
《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，?。?
=4，=4
則：
=4。
4.2.2 各軸的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)分析
1、各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算
根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)結(jié)合上述計(jì)算結(jié)果有：
1） Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速為：
2） Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速比為：
3） Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速比為：
4）曲軸的傳動(dòng)比為：
2、各軸輸入功率的計(jì)算
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可以選取：
A） 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率=0.96
B） 齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率為0.97。則
1）Ⅰ軸的傳動(dòng)功率為：
2）Ⅱ軸的傳動(dòng)功率為：
4） Ⅲ軸的傳動(dòng)功率為：
5）曲軸的傳動(dòng)功率為：
3、各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算
根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)資料和設(shè)計(jì)公式有：
1）電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為：
2）Ⅰ軸的輸出轉(zhuǎn)矩為：
3）Ⅱ軸的輸出轉(zhuǎn)矩為：
4）Ⅲ軸的輸出轉(zhuǎn)矩：
5）曲軸的輸出轉(zhuǎn)矩：
4.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
4.3.1帶型的選擇
由上述設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，V帶的傳動(dòng)功率為4kw，小帶輪的轉(zhuǎn)速為2890r/min，大帶輪的轉(zhuǎn)速為1806r/min。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知：
工況系數(shù)?。?
KA=1.5
傳遞功率為：
Pc=1.5×4=6kw
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B型V帶。
4.3.2帶輪基準(zhǔn)直徑的確定
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑為：
則大帶輪的基準(zhǔn)直徑為：
4.3.3帶速的確定
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》的相關(guān)公式可以計(jì)算得到帶速：
4.3.4中心距、帶長(zhǎng)及包角的確定
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，帶的中心距選取為：
0.7(d1+d2)
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