鋼筋切斷機設(shè)計

1、分類號TG68密 級公開單位代碼 學(xué) 號XXX學(xué)校學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）題目鋼筋切斷機設(shè)計作者XXX院（系）能源工程學(xué)院專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師XX答辯日期年5月 27日畢業(yè)設(shè)計（論文）誠信責(zé)任書本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是本人在導(dǎo)師的 指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果。畢業(yè)設(shè)計（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 個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出 重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人畢業(yè)設(shè)計（論文）與資料若有不實，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)計的臥式鋼筋切斷機，其工作原理為：采用電動機經(jīng)一 級三角帶傳動和二級齒輪傳動減速后，帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，曲軸推動連 桿使滑塊和動刀片在機座的滑道中作往復(fù)直線運動，使活動刀片和 固定刀片相錯而切斷鋼筋。依據(jù)電機工作環(huán)境選擇電機類型，采用臥式安裝，防護式電機， 鼠籠式三相異步電動機。傳動方案的簡述：選擇三級減速，首先是 一級帶減速，其次兩級齒輪減速。期初選用一級帶傳動，由于它具 備緩沖、吸振、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、和過載保護等益處。繼而選用 兩級齒輪減速，由于齒輪傳動可以用來傳遞空間任意兩軸之間的運 動及動力，并且具備功率范圍較大，傳動效率較高，傳動比精確， 使用的壽命長，

3、工作安全性可靠等優(yōu)點。動能由電動機輸出，經(jīng)過 減速系統(tǒng)的傳動，把動能輸入到執(zhí)行機構(gòu)。因為傳動系統(tǒng)做的是回 轉(zhuǎn)運動，可是鋼筋切斷機的執(zhí)行機構(gòu)做的是直線往復(fù)運動，為了實 現(xiàn)這種改變，本設(shè)計選用曲柄滑塊機構(gòu)作為執(zhí)行機構(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

9、的工作原理 7第2章 電機選擇 92. 1切斷鋼筋需用力計算 92. 2曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計及剪刃行程 9去柄滑塊機構(gòu)設(shè)計 92. 2. 2 剪刃行程 102. 3功率計算 1 1第3章 傳動結(jié)構(gòu)及飛輪設(shè)計 123. 1基本傳動數(shù)據(jù)計算 123. 1.1分配傳動比 123. 1.2計算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù) 123. 2帶傳動設(shè)計 133.2.1確定計算功率 133.2.2帶型的確定 133.2.3帶輪基準直徑 133.2.4驗算帶速 133.2.5確定V帶基準長度和中心距 133.2.6驗算小帶輪包角 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)計結(jié)果 143. 3 高速級齒輪傳動設(shè)計 153.3.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 153.3.2按齒面接觸強度設(shè)計 163.3.3按齒根彎曲強度設(shè)計 183. 3. 4齒輪幾何尺寸 193. 3. 5結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 193.4 低速級齒輪傳動設(shè)計 20選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 203. 4. 2按齒面接觸強度設(shè)計 203. 4. 3按齒根彎曲強度設(shè)計 223. 4. 4齒輪幾何尺寸 233. 4. 5結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖 233.5飛輪的設(shè)計 243.6 軸的設(shè)計與校核 253. 6. 1 一軸的設(shè)計與校核 253. 6.

11、2 二軸的設(shè)計與校核 283. 6. 3 三軸的設(shè)計與校核 313.7 鍵的強度校核 343. 7. 1 鍵的選擇 343. 7. 2校核鍵連接強度 353. 8 軸承的校核 363. 8. 1 求兩軸承的軸向力 363. 8. 2 計算當(dāng)量動載荷 363. 8. 3 驗算軸承壽命 37第4章 定長切斷機構(gòu)的設(shè)計與選擇 384. 1滾珠絲杠的工作原理 384. 2 滾珠絲杠特點 384. 3 滾珠絲杠副的安裝方式 38第5章 潤滑與密封 405. 1 傳動件的潤滑 405. 2 滾動軸承的潤滑 40第6章 結(jié)論 41參考文獻 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，主要用于房屋建 設(shè)、橋梁、地道、電站、大型水利等工程中對鋼筋的定長切斷3。 鋼筋切斷機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，所以近年來漸漸被機械加工和小型軋鋼廠等普遍選 用，在經(jīng)濟建設(shè)的各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用1 0國內(nèi)外鋼筋切斷機的比較：因為切斷機技術(shù)含量低、易仿造、利 潤不高等緣故，于是廠家?guī)资陙韼缀蹙S持現(xiàn)狀，成長不快，與國 外同業(yè)比較具體有如下幾方面差異。世界經(jīng)濟建設(shè)的急劇發(fā)展為建筑行業(yè)，尤其是為建筑機械的發(fā) 展供給了一個開闊的發(fā)展空間，為很多生產(chǎn)企業(yè)提供一個展示自己 的舞臺。面臨競爭越來越激烈的我國建筑機械市場，增強企業(yè)的經(jīng) 營管理，加強科技投入，

13、注重新技術(shù)、產(chǎn)品的研究開發(fā)，提高產(chǎn)品 質(zhì)量和產(chǎn)品售后服務(wù)水準，積極地、主動地走向市場，讓企業(yè)的產(chǎn) 品盡量滿足用戶的需求，盡快縮小與國外先進企業(yè)的差距，這是我 國鋼筋切斷機生產(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)計的題目是臥式鋼筋切斷機設(shè)計。要求鋼筋切斷機 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)計中經(jīng)過計算和思考實際情況選擇適合的機構(gòu)及設(shè) 計參數(shù)，從而達到本次設(shè)計要求。1.3 鋼筋切斷機的工作原理切斷機的工作原理：電動機經(jīng)一級三角帶傳動以及二級齒輪傳 動減速后，帶動曲軸進行旋轉(zhuǎn)，曲軸推動連桿讓滑塊和動刀片在機 座的滑道中作往復(fù)的直線運動，使活動

14、刀片及固定刀片相錯從而切 斷鋼筋。第2章 電機選擇傳動方案的簡述：選擇三級減速，首先是一級帶減速，其次兩 級齒輪減速。期初選用一級帶傳動，由于它具備緩沖、吸振、運轉(zhuǎn) 平穩(wěn)、噪聲小、和過載保護等益處。繼而選用兩級齒輪減速，由于 齒輪傳動可以用來傳遞空間任意兩軸之間的運動及動力，并且具備 功率范圍較大，傳動效率較高，傳動比精確，使用的壽命長，工作 安全性可靠等優(yōu)點。動能由電動機輸出，經(jīng)過減速系統(tǒng)的傳動，把動 能輸入到執(zhí)行機構(gòu)。因為傳動系統(tǒng)做的是回轉(zhuǎn)運動，可是鋼筋切斷 機的執(zhí)行機構(gòu)做的是直線往復(fù)運動，為了實現(xiàn)這種改變，不妨選用 曲柄滑塊機構(gòu)。2.1 切斷鋼筋需用力計算為了確保鋼筋的剪斷，剪應(yīng)力必須超

15、過所選材料的許應(yīng)剪應(yīng)力 所以切斷筋的條件是：本切斷機針對切斷鋼筋為常用45鋼，其屈服強度 皿= 300MPa 剪切過程實際上是金屬塑性變形過程，對于塑性材料：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因為切斷鋼筋最大的直徑是14mm，橫截面積A= (-"2)/4,于是切斷機需要的切斷力為Q> TA=120 X153.86=1846 3.2N 取切斷機的剪斷力Q=19000N2.2 曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計及剪刃行程2.2.1 去柄滑塊機構(gòu)設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)的演變方式之一為曲柄滑

16、塊機構(gòu)，它可以讓主 動件的回輪運動轉(zhuǎn)變成從動的往返運動。本設(shè)計曲柄滑塊機構(gòu)簡化假設(shè)曲柄長度為A，連桿長度為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)矩過大，故設(shè)A=20， 為使切斷過程中力最大，則使E=A=2 0，根據(jù)四桿機構(gòu)的曲柄構(gòu)成條 件A+E<B,則B>40mm。當(dāng)在AB位置時為切斷過程，通過計算求出 連桿長度B>70mm。2.2.2 剪刃行程由于行程過小，翹頭的工件通過不了，行程過大，曲柄式剪切 機會使曲柄也相應(yīng)增大，使切斷機的工作扭矩及驅(qū)動功率也增大， 對應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸也將增大。剪刃機構(gòu)簡圖如上依據(jù)生產(chǎn)的經(jīng)驗，剪刃行程取H=20mm。于是曲軸的偏心距

17、是2 0m m。2.3 功率計算因為切斷刀速率與曲軸處的線速度不一定相同，于是用曲軸處 的線速度進行計算，然則計算的結(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查表可得在傳動過程當(dāng)中，帶傳動效率是n= 0.96 ；齒輪 傳動效率是n= 0. 97 ； 滾動軸承傳動效率是n= 0. 99 ； 連桿傳動效 率是 n= 0. 81。由以上可算得總傳動效率為：n= 0.96 X0.992 X0.972 X0.81 = 0.703因此可選電動機功率最小應(yīng)為？?=1.657 KW查閱手冊并且按照電機的工作環(huán)境及性質(zhì)選擇電機為：丫系列

18、封閉式三相異步電動機，電動機代號是丫 112M-6，輸出的功率是 2. 2KW，滿載轉(zhuǎn)速是960轉(zhuǎn)/分鐘。第3章傳動結(jié)構(gòu)及飛輪設(shè)計3.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算3.1.1 分配傳動比電動機型號為丫系列，滿載轉(zhuǎn)速為960轉(zhuǎn)/分鐘。(1) 總傳動比 i = 960?15 =64(2) 分配傳動裝置的傳動比i i0 i1上式中？?、別是帶傳動與減速器的傳動比，在分配傳動比時， 讓齒輪的傳動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) 分配減速器的各級傳動比按照展開式布置，查尋有關(guān)資料，取 ？ = 6.4，則？?=5(以下有？?取代？，?取代？?)3.1.2 計

19、算機構(gòu)各軸的運動及動力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速I 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)矩電動機輸出轉(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 帶傳動設(shè)計已知條件：電動機功率?= 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)計可知：V帶傳動的功率為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 帶輪基準直徑查閱相關(guān)手冊選取小帶輪基準直徑為d1 = 100mm ,則大帶輪基 準直徑為 d2 = 2 X1 00 = 200m m ,選定 d2=200mm。3.2.4 驗算帶速v = ?60 X1000 = 3. 14 X 1 00 X 960/60 X 1000 = 5. 0 m/s因為速度在2m/s<v<30m/s之間，所以帶速合適，滿足帶速 要求。3.2.5 確定V帶基準長度和中心距由 0.7 ( d1+ d2) <a。<2(d1+ d2)則 210<a°<600, 初選 a0 = 400mm由相關(guān)公式計算得V帶基準長度?= 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得實際中心距(?)a= ? + 廠=400+ ( 1250-1277,25) /2=386mm3.2.6驗算小帶輪包角驗算小帶輪包角: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門產(chǎn)2 X4X1 33.1 Xsi門一-二觀你(1) 小帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計采用實心式，由表查得電動機軸徑? = 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：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 高速級齒輪傳動設(shè)計3.3.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)(1) 按傳動原理圖，選用直齒圓柱齒輪傳動10。(2) 切斷機是日常工作機械，轉(zhuǎn)速不高，故采用8級精度(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 按齒面接觸強度設(shè)計由課本公式算即d1tZeH(1) 確定公式內(nèi)各計算數(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：小齒輪接觸疲勞強度極限為？初血=580MPa;大 齒輪接觸疲勞強度極限為?lim2 =

26、390MPa。6) 由教材式6-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)總工作時間？，設(shè)切斷機工作壽命為10年，每年工作300天， 每天工作8小時，?= 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) 計算模數(shù)?cos?= ：2.3圓整? 2. 53）計算中心距a1 =?祕?？+ ?)2 cos ?=189.1?圓整中心距a1 = 1 90mm4）計算齒寬與齒高之比b/hb = d1?d = 46.47 X1.1 = 51.117mm齒高h = 2.25 Xmn = 2.25 X2.5 = 5.625mm=9.087? 51.117 ? 5.6255）計算載荷系數(shù)根據(jù)速率,?60 X 1000

28、=1.5?/?8級精度，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級精度、小齒輪的相對支承非對稱布置？?= 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？?進行修正，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 按齒根彎曲強度設(shè)計由齒根彎曲疲勞強度條件求2?= ?歷?？?三?(1)確定公式內(nèi)的各計算數(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度3.3.4 齒輪幾何尺寸高速級齒輪傳動各數(shù)據(jù)表小齒輪大齒輪齒數(shù)Z?=20?= 1 28傳動比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 高速級齒輪傳動大齒輪結(jié)構(gòu)圖3.3.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪制齒輪零件圖3.4 低速級齒輪傳動設(shè)計341選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)(1) 由傳動原理圖可知，傳動采用直齒圓柱齒輪傳動。(2) 切斷機為日常工作機械，轉(zhuǎn)速不高，所以采用8級精度。(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 按齒面接觸強度設(shè)計由課本公式計算得d3t2.323KT3 u 1ZeH(1)確定公式內(nèi)各計算數(shù)值1) 試選載荷系數(shù)Kt 1.32) 計算小齒輪傳遞的轉(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：小齒輪接觸疲勞強度極限為?lim3 = 580MPa； 大齒輪接觸疲勞強度極限為?lim4 = 390MPa。6) 由教材式6-13計算應(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mi =斗90 = 480? 1計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計算圓周速度v = 6f?1?00 = 0.322?/?60 X 1000計算模數(shù)mn = d0SB =2.8Z3圓整模數(shù)mn = 34）計算中心距mn(Z3 + 乙)a2 =257.63mm圓整中心距a2 =5）計算載荷系數(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級精度，1 ；查得使用系數(shù)8級精度，小齒輪的相對支承非對稱布置取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按照實際載荷系數(shù)校正得到分度圓直徑，由公式得

35、3? = ?> = 84.2mm?對d3t進行修正,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 按齒根彎曲強度設(shè)計查閱資料得彎曲強度的設(shè)計公式為2?=二？?？?？?由齒根彎曲疲勞強度條件求2?=-? < ?(1)確定公式內(nèi)的各計算數(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度3.4.4 齒輪幾何尺寸低速級齒輪傳動各數(shù)據(jù)表小齒輪大齒輪齒數(shù)Z?=20?= 1 28傳動比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)計及繪制齒輪零件圖低速級齒輪傳動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 低速級齒輪傳動大齒輪結(jié)構(gòu)圖3.5飛輪的設(shè)計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)動慣 量，要讓轉(zhuǎn)速產(chǎn)生變化，就要有較大的能量，當(dāng)機械出現(xiàn)剩余功率 時，飛輪軸的角速度做輕微的上升，便可使過剩的能量吸收及儲存 起來；而當(dāng)機械幾乎失去動力時，機械運行速度放慢，飛輪將儲存 的能量釋放出來，以補充能量的虧欠，角速度做小幅度的下降。這 是當(dāng)工作時電動機帶動飛輪轉(zhuǎn)動，進行能量儲備，在切斷鋼筋瞬間， 靠飛輪進行降速，釋放出其儲存的能量。在本次設(shè)計中飛輪安裝在 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，轉(zhuǎn)動慣量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)簡圖3.6 軸的設(shè)計與校核軸是組成機械的主要零件之一。所有作回轉(zhuǎn)運動的傳動機構(gòu)， 其運動及動力的傳遞都必須通過軸才能進行，同時通過軸承及機架9聯(lián)接，所有組成一個基準為軸的組合體一軸系部件。3.6.1 一軸的設(shè)計與校核（1）選擇軸的材料軸大都要轉(zhuǎn)動，于是其應(yīng)力一般為對稱循環(huán)。軸的失效形式主 要有：疲勞斷裂，過載斷裂，彈性變形過大等

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。為了改進其力學(xué)性能，對材料進行正 火或調(diào)質(zhì)處理。輸入軸選用45鋼調(diào)質(zhì)在本次設(shè)計中，其硬度為230HBS。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸結(jié)構(gòu)設(shè)計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)計式?min = ?*(?)取 C = 130 , ?> ?min =21.15mm。一軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3-5所示。圖3-6b 輸入軸計算簡圖圖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)力校核軸的強度1）繪出軸的計算簡圖，軸的計算簡圖如圖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)校核軸的強度受到彎矩作用的軸會發(fā)生彎曲變形，而且受到轉(zhuǎn)矩作用時就會 發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。因此軸的強度是否滿足要求就會影響它能否正常工 作?？箯澖孛嫦禂?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)彎扭合成強度校核計算，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 所以軸的強度足夠。3.6.2 二軸的設(shè)計與校核(1)選擇軸的材料軸大都要轉(zhuǎn)動，于是其應(yīng)力一般為對稱循環(huán)。軸的失效形式主 要有：疲勞斷裂，過載斷裂，彈性變形過大等。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械性能良好。故二軸選用45鋼調(diào)質(zhì)在本次設(shè)計中，其硬度為230HBS。（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計二軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3-7所示：圖3-7 二軸結(jié)構(gòu)形式圖（3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度1）繪出軸的計算簡圖軸的計算簡圖如圖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) 校核軸的強度通過計算彎矩可知，計算彎矩最大處為A截面，A處的計算應(yīng) 力：軸受彎矩作用會產(chǎn)生彎曲變形，受轉(zhuǎn)矩作用會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。 軸的強度不夠就會影響軸的正常工作?？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按彎扭合成強度進行校核計算，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 所以軸的強度足夠。，故切斷機二軸是安全的。3.6.3 三軸的設(shè)計與校核(1) 選擇軸的材料軸大都要轉(zhuǎn)動，于是其應(yīng)力一般為對稱循環(huán)。軸的失效形式主 要有：疲勞斷裂，過載斷裂，彈性變形過大等。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械性能良好。故三軸選用45鋼調(diào)質(zhì)在本次設(shè)計中，其硬度為230HBS。(2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計三軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3-9所示：圖3-9 三軸結(jié)構(gòu)形式圖(3) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度1) 繪出軸的計算簡圖軸的計算簡圖如圖3-9b所示圖3-9a 三軸的計算簡圖MH

48、圖3-9d 垂直面彎矩圖圖3-9f 計算轉(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) 校核軸的強度受到彎矩作用的軸會發(fā)生彎曲變形，而且受到轉(zhuǎn)矩作用時就會 發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。因此軸的強度是否滿足要求就會影響它能否正常工 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?通過彎扭合成強度校核計算，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 所以軸的強度足夠。，故切斷機三軸是安全的。3.7 鍵的強度校核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選擇鍵的類型。選取 時考慮傳遞轉(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與長度L。鍵的橫截面尺寸根據(jù)軸的直徑 從標準中選取2。鍵的長度按照輪轂的長度來選定，因此鍵長應(yīng)略 少于輪轂的長度，而且符合標準規(guī)定2。按照以上提出的本機的工作要求，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鍵的接觸長度(mm)，圓頭平鍵長度丨L bp許用擠壓應(yīng)力(MPa)1) I軸上的鍵連接強度校核；帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為2) ?= (4?)/?1?l =4 X4