鋼筋下料機(jī)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety. Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow atcompressedneceengththdirectionprocedurework.The?inverted?pendulum?is?a?typical?high?order?system,?with?multi?variable,?non-linear,? strong-coupling,?fleet?and?absolutely?instable.?It?is?representative?as?an?ideal?model?to?prove?new?control?theory?and?techniques.?During?the?control?process,?pendulum?can?effectively?reflect?many?key?problems?such?as?equanimity,?robust,?follow-up?and?track,?therefore.This?paper?studies?a?control?method?of?double?inverted?pendulum?.?First?of?all,?the?mathematical?model?of?the?double?inverted?pendulum?is?established,?then?make?a?control?design?to?double?inverted?pendulum?on?the?mathematical?model,?and?determine?the?system?performance?index?weightmatrix?,??by?using?genetic?algorithm?in?order?to?attain?the?system?state?feedback?control?matrix.?Finally,?the?simulation?of?the?system?is?made?by?.?After?several?test?matrix?value?the?results?are?not?satisfactory?response,?then?we?optimize?matrix?by?using?Genetic?Algorithm.?Simulation?results?show.The?system?response?can?meet?the?design?requirements∮32 after?Genetic?Algorithm?335Mpa.?Small twisted paper 37 machine for ordinary home, not only can be used for 5 meat, can also be used with crushed 15 meter, crushed ice, spices and otherfood, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structuredesign. Key word: pneumatic manipulator； cylinder； pneumatic loop； Fout degrees of freedom. 目 錄 1 緒論 1 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2 鋼筋下料機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 3 2 鋼筋下料機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 2.1 鋼筋下料機(jī)的總體方案圖 7 2.2 鋼筋下料機(jī)的工作原理 9 2.3 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 2.3.1電機(jī)的選型計(jì)算 11 2.3.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 2.3.3齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 12 2.3.4軸承的選擇 13 3 各主要零部件強(qiáng)度的校核 15 3.1偏心軸強(qiáng)度的校核計(jì)算 16 3.2齒輪強(qiáng)度的校核計(jì)算 17 3.3軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算 17 4 鋼筋下料機(jī)中主要零件的三維建模 20 4.1電機(jī)的三維建模 22 4.2偏心軸的三維建模 22 4.3 V帶輪的三維建模 23 4.4連桿的三維建模 25 4.5 動(dòng)刀刃的三維建模 26 4.6 鋼筋下料機(jī)的三維建模 27 5 鋼筋下料機(jī)中重要零件的有限元應(yīng)力應(yīng)變分析 29 結(jié)論 32 謝辭 33 參考文獻(xiàn) 34 1 緒論 1.1課題的來源與研究的目的和意義 由于機(jī)械工程的知識(shí)總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個(gè)人掌握所有，一些專業(yè)知識(shí)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識(shí)分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識(shí)的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢(shì)。人們?cè)絹碓街匾暬A(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對(duì)專業(yè)合并的分化。機(jī)械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個(gè)超級(jí)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。機(jī)器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)?，F(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械和機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實(shí)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計(jì)算機(jī)硬件和軟件，人類的新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。又一方面實(shí)踐促進(jìn)人腦智力。在人類的進(jìn)化過程中，以及在每個(gè)人的成長過程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來自于鋼筋下料機(jī)生產(chǎn)制造公司的生產(chǎn)實(shí)際，通過設(shè)計(jì)出鋼筋下料機(jī)，從而來掌握鋼筋下料機(jī)的整個(gè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程，培養(yǎng)工程意識(shí)。 我國生產(chǎn)的鋼筋下料機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋，剖切效率始終不高，雖然經(jīng)過幾十年的發(fā)展，近期產(chǎn)品的質(zhì)量較早期有所提高。但受國產(chǎn)配套件質(zhì)量及設(shè)計(jì)水平等的影響，我國目前生產(chǎn)的鋼筋下料機(jī)的總體水平與進(jìn)口產(chǎn)品及港口用戶的要求仍有較大差距，鋼筋下料機(jī)的生產(chǎn)也是如此，為滿足市場(chǎng)需求，開發(fā)出一種新型的鋼筋下料機(jī)勢(shì)在必行！ 相信此種鋼筋下料機(jī)的出現(xiàn)將會(huì)大大提高鋼筋的下料能力和質(zhì)量，為企業(yè)的生產(chǎn)的年產(chǎn)能方面，以及經(jīng)濟(jì)效益方面能夠帶來顯著的進(jìn)步，同時(shí)也在某種程度上推進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展。 綜上所述，結(jié)合自身所學(xué)和本次所選課題的難易度，覺得無論是在知識(shí)層面還是在軟件的運(yùn)用技能上面，該課題很適合我，加之本課題來源于當(dāng)今社會(huì)機(jī)械工業(yè)冰糕剖切設(shè)備的創(chuàng)新和更新?lián)Q代基礎(chǔ)之上，通過設(shè)計(jì)出鋼筋下料機(jī)，從而來滿足當(dāng)今社會(huì)冰糕剖切設(shè)備不足的缺陷，并且能夠在一定程度上為后續(xù)的鋼筋下料機(jī)的發(fā)展起到一定的參考價(jià)值和借鑒作用。 1.2 鋼筋下料機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 當(dāng)今社會(huì)，隨著機(jī)械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備也在不斷地更新，不斷地完善，鋼筋下料機(jī)同樣在發(fā)展著，近年來隨著我國房產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑行業(yè)也隨之呈現(xiàn)出前所未有的喜人景象，作為建筑中需求量較大的鋼筋它的需求量也是猛增，因而有利的拉動(dòng)了鋼筋切斷機(jī)的市場(chǎng)需求。 鋼筋切斷機(jī)是鋼筋加工生產(chǎn)中必不可少的設(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(duì)鋼筋的定長切斷，與其他切斷設(shè)備相比，鋼筋切斷機(jī)具有重量輕，耗能少，工作可靠，效率高等特點(diǎn)，在機(jī)械加工和小型軋鋼廠等都被廣泛使用，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用。 2 鋼筋下料機(jī)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 鋼筋下料機(jī)的總體方案圖 本次設(shè)計(jì)的鋼筋下料機(jī)采取的方案是：選擇三級(jí)減速，先是一級(jí)帶減速，然后是兩級(jí)齒輪減速。首先采用一級(jí)帶傳動(dòng)，因?yàn)樗哂芯彌_、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、和過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。然后采用兩級(jí)齒輪減速，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)可用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn)。動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)輸出,通過減速系統(tǒng)傳動(dòng),把動(dòng)力輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于傳動(dòng)系統(tǒng)作的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),而鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),盤行凸輪移動(dòng)滾子從動(dòng)件機(jī)構(gòu),齒輪齒條機(jī)構(gòu)?？紤]現(xiàn)實(shí)條件，決定采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為本機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果使用人工切斷不但勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個(gè)專用的鋼筋下料機(jī)以成為發(fā)展趨勢(shì)。具體方案布局圖如下： 選擇三級(jí)減速，先是一級(jí)帶減速，再兩級(jí)齒輪減速。首先采用一級(jí)帶傳動(dòng)，因?yàn)樗哂芯彌_、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、和過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，并安裝張緊輪。然后采用兩級(jí)齒輪減速，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)可用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn)。動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)輸出,通過減速系統(tǒng)傳動(dòng),把動(dòng)力輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于傳動(dòng)系統(tǒng)作的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),而鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),為了實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換,可以采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu),盤行凸輪移動(dòng)滾子從動(dòng)件機(jī)構(gòu),齒輪齒條機(jī)構(gòu)。考慮現(xiàn)實(shí)條件，我決定采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為本機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果使用人工裝配不但勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、定位精度低，而且滿足不了大批量生產(chǎn)要求。所以使用一個(gè)專用的鋼筋下料機(jī)以成為發(fā)展趨勢(shì)。 2.2 鋼筋下料機(jī)的工作原理 本次所設(shè)計(jì)的鋼筋下料機(jī)的工作原理為：采用電動(dòng)機(jī)通過帶動(dòng)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后,帶動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn), 偏心軸推動(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。本次設(shè)計(jì)的鋼筋切斷機(jī)切斷鋼筋直徑為Φ32mm，抗拉強(qiáng)度335Mpa，兩刀刃的最大開口距37mm；最小開口距5mm，每分鐘切斷15次，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，性能穩(wěn)定。 2.3 機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.3.1電機(jī)的選型計(jì)算 已知整個(gè)鋼筋下料機(jī)中機(jī)架及其他所有零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?0Kg，其中忽略帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率，計(jì)算所需要的電機(jī)功率，從而來選擇電動(dòng)機(jī)，具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: 具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下: 1、確定運(yùn)行時(shí)間 本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間 負(fù)載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機(jī)轉(zhuǎn)速 3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式中： 4.電機(jī)轉(zhuǎn)矩 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 必須轉(zhuǎn)矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機(jī)型號(hào)為160BL-A，此無電機(jī)廠家為機(jī)電產(chǎn)品。根據(jù)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下： 根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用電機(jī)型號(hào)為160BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為1.5KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最大轉(zhuǎn)矩為9N.m， 額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。電機(jī)大致圖如下： 外形尺寸315x175，電機(jī)輸出軸徑為24mm。 2.3.2 V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）設(shè)計(jì)功率 －工況系數(shù)，查B1表8－1－22 ，?。?.2 P－傳遞的功率 2）選定帶型 根據(jù)和查B1圖8－1－2選取普通V帶B型，－小帶輪轉(zhuǎn)速，為1440r/min 3）傳動(dòng)比 1.76 ＝＝ 4）小帶輪基準(zhǔn)直徑（mm） 由B1表8－1－12和表8－1－14選定 ＝100mm>＝75r/min 5）大帶輪基準(zhǔn)直徑（mm） 由B3表8－7得=150mm 6）帶速驗(yàn)算 7）初定軸間距（mm） 8）所需帶的基準(zhǔn)長度（mm） ＝ ＝650mm 依B1表8－1－8?。?00mm，即帶型為A－900 9）實(shí)際軸間距? 10）小帶輪包角 = = 11）單根V帶的基本額定功率 根據(jù)帶型號(hào)、和普通V帶查B1表8－1－27（c） 取0.37kw 12）時(shí)單根V帶型額定功率增量 根據(jù)帶型號(hào)、和查B1表8－1－27（c） 取0.15kw 13）V帶的根數(shù)Z Z = －小帶輪包角修正系數(shù)查B1表8－1－23,取0.96 －帶長修正系數(shù)查B1表8－1－8，取0.87 14） 單根V帶的預(yù)緊力 = =134（N） m－V帶每米長的質(zhì)量（kg/m）查B1表8－1－24，取0.1k/gm 15）作用在軸上的力 －考慮新帶初預(yù)緊力為正常預(yù)緊力的1.5倍 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 帶輪應(yīng)既有足夠的強(qiáng)度，又應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造而產(chǎn)生過大的應(yīng)力。 輪槽工作表面應(yīng)光滑（表面粗糙度）以減輕帶的磨損。 帶輪的材料為HT200。查B1表8－1－10得基準(zhǔn)寬度制V帶輪輪槽尺寸，根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑查B1，帶輪的零件圖如下圖所示： 2.3.3齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ﹙1﹚材料選用原則 選材的基本原則是材料在能滿足零件使用性能的前提下，具有較好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 材料的使用性能是指機(jī)械零件在正常工作條件下應(yīng)具備的力學(xué)、物理、化學(xué)等性能，是保證該零件可靠性的基礎(chǔ)。對(duì)一般機(jī)械零件來說，選材時(shí)主要考慮的是其力學(xué)性能；而對(duì)于非金屬材料制成的零件，還應(yīng)該考慮其工作環(huán)境對(duì)零件性能的影響。 零件按力學(xué)性能選材時(shí)，首先應(yīng)正確分析其工作條件、形狀尺寸及應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合該類零件出現(xiàn)的主要失效形式，找出其在實(shí)際使用中的主要和次要的失效抗力指標(biāo)，以此作為選材的依據(jù)。 ﹙2﹚齒輪模數(shù)的確定 參考同類產(chǎn)品：選取小齒輪材料為45#鋼，齒面淬火，淬火硬度為HRC45~50；齒輪1材料為45#鋼，表面淬火，淬火硬度BRC48~55。初選z=100, 則z2=i100=2100=200, z=iz3=3.623=83, 為減小傳動(dòng)的尺寸，齒輪和齒輪一均為硬齒面，其目的是使大齒輪和中間齒輪使用壽命相當(dāng)。 模數(shù)大小需由彎曲疲勞強(qiáng)度確定。由于第二對(duì)齒輪傳動(dòng)承載較大，就按第二對(duì)齒輪傳動(dòng)初步計(jì)算。 按彎曲強(qiáng)度，m ① [1]P201式（10-5） 式中，取載荷系數(shù)K=1.325　，z=100，轉(zhuǎn)矩T=6338 Nw　 齒寬系數(shù)=0.51 齒輪、齒輪1許用彎曲應(yīng)力：[]=637MP，[]=396MP 齒形系數(shù)：Y=2.69 ， Y=2.21 應(yīng)力修正系數(shù)：Y=1.58 ， Y=1.77 以上數(shù)據(jù)均查自[1]P200 =＜= 就按二者中的大值計(jì)算，將諸值代入①式，得 M≥ = =8.5mm 圓整，取m=8mm。 ﹙3﹚接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算 一、驗(yàn)算接觸強(qiáng)度 （１）　齒數(shù)和精度等級(jí)：z=100，z=23,z=83, 圓周速度v=5 m/min，8極精度 （２）使用系數(shù) K=1 （３）動(dòng)載系數(shù) K=1.0，K=1.02 （４）齒向載荷分配系數(shù) K=1.21，K=1.13 （５）齒寬系數(shù) =0.78，=0.51 　　以上2—5數(shù)據(jù)均查自[1]P193-205 （６）載荷系數(shù)K：K=K.K.K.K=1×1×1.1×1.21=1.33 K=K.K.K.K=1×1.02×1.15×1.13=1.325 （７）總工作時(shí)間 設(shè)計(jì)每日工作8個(gè)小時(shí)，一年300天，使用壽命8年，使用期限內(nèi)工作時(shí)間占20% t=8×300×8×0.2=3840h （８）工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪為主動(dòng)輪，每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同側(cè)嚙合一次；中間輪同一側(cè)齒面也嚙合一次。因此，接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化 N=60rnt=60×1×16.98×3840=3.9×10 N=N/i=3.9×10/1.2=3.26×10 N=N/i=3.26×10/3.6=0.9×10 （９）彈性系數(shù) Z=189.8，Z=188.9 （10）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z=2.22，Z=2.5 （11）接觸疲勞極限 =1280 ，=1370 ，=950 （12）接觸安全系數(shù) S=S=1 （13）接觸壽命系數(shù) KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3 　　以上9—13數(shù)據(jù)均查自[1]P201—210 （14）許用接觸應(yīng)力 []===1472 []===1713 []===1235 （15）齒寬 b1=b2=b3=100mm （16）驗(yàn)算 =Z.Z=189.82.5 =1453<[]=1472 =Z.Z =188.92.5 =1224<[]=1235 經(jīng)計(jì)算知，大小齒輪均滿足接觸強(qiáng)度要求。 二、驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度 齒形系數(shù)Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21 應(yīng)力修正系數(shù)Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775 彎曲疲勞極限 ＝600，＝650，＝450 彎曲安全系數(shù)S S=1.0 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 小齒輪為主動(dòng)輪。每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同一側(cè)嚙合一次，彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化；中間同一側(cè)齒面口嚙合一次，彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化。 N=60rnt=60×1×16.98×3840=3.9×10 N=N/i=3.9×10/1.2=3.26×10 N=N/i=3.26×10/3.6=0.9×10 彎曲壽命系數(shù)KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15 許用彎曲應(yīng)力[] []===540 []===650 []===518 驗(yàn)算： <[] <[] <[] <[] 經(jīng)計(jì)算知：大小齒輪均滿足彎曲強(qiáng)度要求，且具有高的可靠性。 2.3.4軸承的選擇 軸承的選擇并不是只考慮軸徑一個(gè)因素，還要考慮到軸承的性能，一般要考慮到其壽命、可靠度（指該軸承達(dá)到或超過規(guī)定壽命的概率）、靜載荷、動(dòng)載荷、額定壽命、基本額定壽命、基本額定載荷等等很多因素。最主要的是允許空間、載荷的大小和方向、軸承工作轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)精度、軸承的剛性（一般磙子軸承的剛性大于球軸承）、軸向游動(dòng)、安裝和拆卸。因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)的軸上徑向載荷大，軸向載荷小，而且存在軸或殼體變形大以及安裝對(duì)中性差的問題，所以選用深溝球軸承，因?yàn)樯顪锨蜉S承主要承受徑向載荷，也可同時(shí)承受少量的雙軸向載荷，而圓錐磙子軸承有打的錐角可承受大的徑、軸向聯(lián)合載荷。所以選用深溝球軸承，根據(jù)d=30mm,由參考資料2P7－356 表7－2－78深溝球（GB/T288-1994），選用6206深溝球軸承。 3 鋼筋下料機(jī)中主要零件的三維建模 3.1偏心軸強(qiáng)度的校核計(jì)算 偏心軸是組成機(jī)械的重要零件之一，它是安裝各種傳動(dòng)零件，使之繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過軸承與機(jī)座相聯(lián)接。軸與其上的零件組成一個(gè)組合體—軸系部件，在軸的設(shè)計(jì)中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。 由于控制風(fēng)門開合所用的軸即傳遞扭矩又承受彎矩，所以我所設(shè)計(jì)的階梯軸為轉(zhuǎn)軸，軸的初步設(shè)計(jì)是根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，校核彎曲強(qiáng)度，由于軸的材料很多，主要根據(jù)軸的使用條件，對(duì)軸的強(qiáng)度、剛度、和其他機(jī)械性能等的要求，采用熱處理方式，同時(shí)考慮制造加工工藝并力求經(jīng)濟(jì)合理，通過設(shè)計(jì)計(jì)算來選擇軸的材料，選用最常見的Q235A鋼作為軸的材料,且其需用切應(yīng)力為40MPa。 軸與其上的零件組合成一個(gè)組合體，在軸的設(shè)計(jì)中不能只考慮軸本身，必須和軸系零部件的整個(gè)結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為滿足軸上零件的定位、緊固要求和便于軸的加工和軸上零件的裝拆，通常將軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的材料選用Q235A鋼，為保證其力學(xué)性能，進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。 軸的計(jì)算內(nèi)容：（以下設(shè)計(jì)內(nèi)容參照《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P24-30及《機(jī)械設(shè)計(jì)》P310-319） 1、初步計(jì)算軸的直徑 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑，寫成設(shè)計(jì)公式，軸的最小直徑mm，查表16.2，c=112, p=20.35, n=851,代入設(shè)計(jì)公式得=35.26mm。考慮到軸上有鍵槽以及其他因素的影響，應(yīng)適當(dāng)增加軸徑以補(bǔ)償鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱。取軸的直徑d為40mm，即最右端裝帶輪處的直徑為40mm。裝有密封元件和滾動(dòng)軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸上兩個(gè)支點(diǎn)的軸承，應(yīng)盡量采用相同的型號(hào)，便于軸承座孔的加工。相臨軸段的直徑不同形成軸肩。當(dāng)軸肩用于軸上零件定位和承受軸向力時(shí)，應(yīng)具有一定的高度，軸肩處的直徑差一般取5—10mm，這里軸肩出的直徑差選擇5mm，然后協(xié)調(diào)各段軸的長度，考慮到要裝軸承座和機(jī)構(gòu)的合理性，還有螺釘?shù)鹊拈L度及其他各方面的因素，初步確定軸的各段長度。 3.2齒輪強(qiáng)度的校核計(jì)算 1）驗(yàn)算接觸強(qiáng)度 （１）齒數(shù)和精度等級(jí)：z=19，z=23,z=83, 圓周速度v=5 m/min，8極精度 （２）使用系數(shù) K=1 （３）動(dòng)載系數(shù) K=1.0，K=1.02 （４）齒向載荷分配系數(shù) K=1.21，K=1.13 （５）齒寬系數(shù) =0.78，=0.51 　以上2—5數(shù)據(jù)均查自[1]P193-205 （６）載荷系數(shù)K：K=K.K.K.K=1×1×1.1×1.21=1.33 K=K.K.K.K=1×1.02×1.15×1.13=1.325 （７）總工作時(shí)間 設(shè)計(jì)每日工作8個(gè)小時(shí)，一年300天，使用壽命8年，使用期限內(nèi)工作時(shí)間占20% t=8×300×8×0.2=3840h （８）工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪為主動(dòng)輪，每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同側(cè)嚙合一次；中間輪同一側(cè)齒面也嚙合一次。因此，接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化 N=60rnt=60×1×16.98×3840=3.9×10 N=N/i=3.9×10/1.2=3.26×10 N=N/i=3.26×10/3.6=0.9×10 （９）彈性系數(shù) Z=189.8，Z=188.9 （10）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z=2.22，Z=2.5 （11）接觸疲勞極限 =1280 ，=1370 ，=950 （12）接觸安全系數(shù) S=S=1 （13）接觸壽命系數(shù) KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3 　　以上9—13數(shù)據(jù)均查自[1]P201—210 （14）許用接觸應(yīng)力 []===1472 　[]===1713 　 []===1235 （15）齒寬 b1=b2=b3=60mm （16）驗(yàn)算 =Z.Z=189.82.5 =1453<[]=1472 =Z.Z =188.92.5 =1224<[]=1235 經(jīng)計(jì)算知，大小齒輪均滿足接觸強(qiáng)度要求。 2）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度 （1） 齒形系數(shù)Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21 （2） 應(yīng)力修正系數(shù)Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775 （3） 彎曲疲勞極限 ＝600，＝650，＝450 （4） 彎曲安全系數(shù)S S=1.0 （5） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 小齒輪為主動(dòng)輪。每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同一側(cè)嚙合一次，彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化；中間同一側(cè)齒面口嚙合一次，彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化。 N=60rnt=60×1×16.98×3840=3.9×10 N=N/i=3.9×10/1.2=3.26×10 N=N/i=3.26×10/3.6=0.9×10 （6） 彎曲壽命系數(shù)KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15 （7） 許用彎曲應(yīng)力[] []===540 []===650 []===518 (8) 驗(yàn)算： <[] <[] <[] <[] 經(jīng)計(jì)算知：大小齒輪均滿足彎曲強(qiáng)度要求，且具有高的可靠性 3.3軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算 （1）滾動(dòng)軸承的選擇 滾動(dòng)軸承為雙列圓錐滾子軸承6206，由文獻(xiàn)[2]表得KN，KN，，。 （2）壽命驗(yàn)算 軸承所受支反力合力 N （4.1） 對(duì)于雙列圓錐滾子軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N 由文獻(xiàn)[2]表得， ， N （4.2） 按軸承B的受力大小驗(yàn)算 h （4.3） h=年 由于鋼筋下料機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達(dá)到所計(jì)算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 4 鋼筋下料機(jī)中主要零件的三維建模 4.1電機(jī)的三維建模 - 31 - 4.2偏心軸的三維建模 4.3 V帶輪的三維建模 4.4連桿的三維建模 4.5鋼筋下料機(jī)的三維建模 5 鋼筋下料機(jī)中重要零件的有限元應(yīng)力應(yīng)變分析 在鋼筋下料機(jī)這一設(shè)備里，偏心軸是受力最大也是最重要的零件，在這里，我們以偏心軸為例，進(jìn)行受力分析，案例如下： 前臂三維零件圖 操作步驟如下圖所示：點(diǎn)擊分析工具欄命令，如圖所示： 點(diǎn)擊“添加夾具”按鈕，對(duì)偏心軸添加一個(gè)夾具，我們選擇偏心軸左側(cè)為夾具，如下圖所示： 再接著在偏心軸的中間添加一個(gè)力，如圖所示： 選擇材料為普通碳鋼，如下圖所示： 點(diǎn)擊開始分析按鈕，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)對(duì)模型進(jìn)行應(yīng)力等方面的分析，如下圖所示： 這就是分析后的偏心軸的應(yīng)力分布情況： 結(jié) 論 在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度本文所設(shè)計(jì)的是鋼筋下料機(jī)的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 謝 辭 在論文完成之際，我首先向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！在這期間，導(dǎo)師在學(xué)業(yè)上嚴(yán)格要求，精心指導(dǎo)，在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，給了我人生的啟迪，使我在順利的完成學(xué)業(yè)階段的學(xué)業(yè)的同時(shí)，也學(xué)到了很多做人的道理，明確了人生目標(biāo)。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，實(shí)事求是的作風(fēng)，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。 經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動(dòng)。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)樗俏矣眯?、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識(shí)，而且鍛煉了我的能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多。在此，向他們表示深深的謝意與美好的祝愿。 參考文獻(xiàn) [1]張福學(xué)編著.鋼筋下料機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2000。 [2]何發(fā)昌著，邵遠(yuǎn)編著.鋼筋下料機(jī)的原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1996。 [3]宋學(xué)義著. 鋼筋下料機(jī)速查手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.3。 [4]陳奎生著. 氣與氣壓傳動(dòng). 武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.5。 [5]SMC（中國）有限公司. 鋼筋下料機(jī)實(shí)用技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.10 [6]徐文燦著. 鋼筋下料機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995。 [7]曾孔庚.鋼筋下料機(jī)的發(fā)展趨勢(shì). 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用論壇。 [8]壽慶豐 機(jī)械設(shè)計(jì)1999年第3期，第3卷。 [9]高微,楊中平,趙榮飛等.鋼筋下料機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì). 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2006.1。 [10]孫兵,趙斌,施永輝.鋼筋下料機(jī)的研制. 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫。 [11]馬光,申桂英.工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì). 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫2002年。 [12]李如松.鋼筋下料機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望. 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