173 鋼筋拉直機(jī)的設(shè)計(jì)

173 鋼筋拉直機(jī)的設(shè)計(jì),鋼筋,拉直,設(shè)計(jì) 前 言隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，人們的生活水平的提高，人們對住房的要求有了不小的提高，由此帶動了中國建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展。鋼筋作為建筑業(yè)中極為重要的建筑材料必定會大批量的生產(chǎn)和運(yùn)輸。運(yùn)輸中為了方便以及節(jié)省運(yùn)輸空間常常會將 10mm 以下鋼筋卷成直徑約為 1 米左右的鋼筋圈。但是，作成了盤狀的鋼筋不能作為建筑工程的材料，所以，我們必須有一樣工具能夠把彎曲的鋼筋拉直以方便施工。由此，可見鋼筋拉直機(jī)是必不可少的的機(jī)械，在建筑業(yè)中有很大的作用。本人設(shè)計(jì)的鋼筋拉直機(jī)就是以拉直被彎曲的鋼筋為目的的。由于，鋼筋的直徑不是很大，所以，鋼筋的切斷用專用的剪子就可以實(shí)現(xiàn)。該種鋼筋拉直機(jī)主要由電動機(jī)，減速器，卷筒,離合器和鋼絲繩組成。它結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)身小，可由工作人員單一操作，而且操作簡單（但要求操作人員進(jìn)行一定的安全技術(shù)培訓(xùn)） ，安全性比較高，可以在環(huán)境較差的條件下工作，在機(jī)構(gòu)方面本人力求簡單普及，力求降低維修的難度從而為廣大工作者帶來了方便，這也是作為設(shè)計(jì)者的最為關(guān)心的事情。因此,在本設(shè)計(jì)的夾具設(shè)計(jì)中本人將鋼筋的彎曲工序和裝夾工序同時進(jìn)行,這樣可以節(jié)約時間,減小工作空間。本設(shè)計(jì)主要分為三個部分：第一是總體結(jié)構(gòu)的設(shè)想；第二是機(jī)體各組成部分的設(shè)計(jì)；第三是總體的設(shè)計(jì)。 （在設(shè)計(jì)過程中多以普通卷揚(yáng)機(jī)為參考設(shè)備）一、設(shè)計(jì)方案分析和擬訂設(shè)計(jì)方案的選擇應(yīng)首先滿足工作機(jī)的工作要求，此外，還應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊工作質(zhì)量和可靠性。我的設(shè)計(jì)方案是工作機(jī)采用齒輪傳動。齒輪傳動承載能力高，速度范圍大。瞬時傳動，加工方便，成本低廉，傳動效率高和使用維護(hù)方便等特點(diǎn)，以保證工作機(jī)的傳動比恒定。外廓尺寸小，工作可靠，效率高，是所有機(jī)械傳動型式中最常見的一種傳動型式。為了達(dá)到以上的要求，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖-1：1——電動機(jī)；2——離合器和制動器；3——減速箱；4——聯(lián)軸器；5——卷筒圖-1本設(shè)計(jì)（鋼筋拉直機(jī)）的工作原理是通過電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，使電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，經(jīng)減速箱變速后帶動卷筒旋轉(zhuǎn)，從而使鋼絲繩卷入拉直鋼筋或放出。因?yàn)樵瓌訖C(jī)與卷筒之間是剛性聯(lián)接的，卷筒的正反轉(zhuǎn)必須依靠電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，要求電動機(jī)是可逆轉(zhuǎn)的。- 2二、牽引件的選擇經(jīng)過本人在數(shù)處建筑工地的觀察以及對一些書籍的查閱，目前，大多數(shù)鋼筋拉直機(jī)都是以鋼絲繩為牽拉件。經(jīng)過查閱書籍和現(xiàn)場觀察鋼絲繩具有以下一些優(yōu)點(diǎn)：有良好的各方向相同的撓性（過卷繞裝置時，容易彎曲） ，承載能力大，經(jīng)受沖擊大和過載能力強(qiáng)，自重輕以及在卷繞過程中平穩(wěn)、無噪音，并且運(yùn)動速度不受限制，使用安全可靠，無突然斷裂的現(xiàn)象。當(dāng)然鋼絲繩還是有一些缺點(diǎn)的：經(jīng)過長期使用繩子的安全性會有較大的變化，如果工作人員不夠小心的話很容易發(fā)生事故。但是，綜合以上各點(diǎn)，從安全性能等方面考慮，我選擇鋼絲繩作為鋼筋拉直機(jī)的牽拉件。2.1 鋼絲繩的選用.鋼絲繩的選用首先根據(jù)用途、承載情況、工作性質(zhì)和環(huán)境等條件選擇鋼絲繩的類型。然后再根據(jù)鋼絲繩工作時要承受的最大靜拉力 Smax，選擇鋼絲繩的直徑。即∑S 絲 ≧KS max/a式中 ∑S 絲 ——鋼絲繩中全部鋼絲破斷拉力總和；K——安全系數(shù)，最小安全系數(shù)不小于 5.0；a——鋼絲繩折減系數(shù)，對于 6W（19）繩，a=0.85。于是有 ∑S 絲 ≧ 5.5×6000/0.85=38823.5 N由表Ⅱ-3 [15]線接觸鋼絲繩 6W（19）型（GB1102 —74）中選取鋼絲繩直徑d=14.0mm。備注：（根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB5144—85 的規(guī)定，交捻 6×19 鋼絲繩報廢標(biāo)準(zhǔn)如下斷絲長度范圍 6d 時為 10，30d 時為 19。 ） [15]2.2 鋼絲繩的連接.鋼絲繩的連接方法有很多，本設(shè)計(jì)采用的是繩卡固定法。即將鋼絲繩繞過套環(huán)后用繩卡固定。用繩卡固定時，鋼絲繩直徑為 7～16mm 時，繩卡數(shù)為三個，間距應(yīng)等于（5～6）倍鋼絲繩直徑。用此法聯(lián)接處可達(dá)到自身強(qiáng)度地 80～90%。若繩卡裝反，則固定外強(qiáng)度會降至 75%以下。緊固繩夾時須考慮每個繩夾的合理受力，離套環(huán)最近處繩夾不得首先單獨(dú)堅(jiān)固，離套環(huán)最近的繩夾（第一個繩夾）應(yīng)盡可能地靠近套環(huán)，但仍須保證繩夾的正確擰緊，不得損壞鋼絲繩的外層鋼絲。2.3 鋼絲繩夾的選擇由表 12.1-4[17]繩夾的型式和尺寸，查得當(dāng)鋼絲繩公稱直徑為 14 時，A=29.0㎜，B=32㎜，C=61㎜，R=7.5㎜，H=72 ㎜。- 3三、卷筒的設(shè)計(jì)以及鋼絲繩的固定裝置卷筒是鋼筋拉直機(jī)用來卷繞鋼絲繩的卷繞裝置。卷筒將原動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動改變?yōu)槲锲返闹本€運(yùn)動。按鋼絲繩在卷筒上的卷繞層數(shù)，分為單層繞卷筒和多層繞卷筒。按卷筒的表面結(jié)構(gòu)，分為光面卷筒和帶槽卷筒。由鋼絲繩的長度，我選擇鑄鐵制成單層繞光面卷筒（如圖-2） ，它與鋼絲繩與卷筒的接觸面比較隨意。由于本機(jī)械 沒有特殊要求,因此用 HT200 鑄鐵鑄造即可。圖-2為了保證鋼絲繩的正常，安全的工作以及可以比較容易的更換，本人決定使用以壓板固定（如圖-3） 。此種固定法的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單和鋼絲繩具有卷入有導(dǎo)入作用。圖-3四、電動機(jī)的選擇4.1 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式要根據(jù)電源（交流或直流） ，工作條件（溫度﹑空間﹑尺寸等）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)大小﹑啟動性能和過載情況）﹑轉(zhuǎn)速來選擇。由于本設(shè)計(jì)沒有特殊的要求，以及本設(shè)計(jì)本身的要求，本設(shè)計(jì)的電動機(jī)均由 Y 系列電動機(jī)中選出，Y 系列電動機(jī)適用于不易燃﹑不易爆﹑無腐蝕性氣體的場合，以及要求具有較好啟動性能的機(jī)械，在經(jīng)常啟動，制動和反轉(zhuǎn)的場合。- 4最終本人選用了 Y 系列三相鼠籠式異步電動機(jī)。4.2 選擇電動機(jī)的容量標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的容量由額定功率表示。所選用電動機(jī)的額定功率應(yīng)稍大于工作要求的功率。若容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動機(jī)長期過載，極易損壞；容量過大則增加成本從而造成浪費(fèi)。電動機(jī)的容量主要由運(yùn)行時發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要其電動機(jī)的負(fù)載不超過額定值，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和啟動力矩。所需功率為： Pd= KW ?w式中：P d——工作機(jī)實(shí)際需要的電動機(jī)輸出功率PW——工作所需輸入功率——電動機(jī)至工作機(jī)之間傳動裝置的總效率 ?工作機(jī)所需功率 Pw 應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動參數(shù)計(jì)算求得，Pw= KW 或 Pw= KW Fv?10Tn?950式中：F——工作機(jī)的阻力，N；v——工作機(jī)的線速度， m/s；T——工作機(jī)的阻力矩， N.mnw——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min；w——工作機(jī)的效率。?總效率 按下式計(jì)算： n?321?其中 分別為傳動裝置中的每一傳動副，每對軸承，每個聯(lián)軸器。??由表 2-6[15]查得，鋼絲繩平均速度為 30-36m/min（JJK-2 型） 。取 v=0.6m/min。工作機(jī)的（卷筒）的轉(zhuǎn)速 nk 功率 Pw 為nk=44.7 r/minPw=3.325 KW- 5由表 8-2[4]查得，在傳動裝置中，兩對齒輪傳動每對齒輪的效率 =0.97，卷筒效率1?=0.96，四對軸承每對軸承的效率 =0.98，兩個聯(lián)軸器每個的效率 =0.99。2?3?4總效率為: =0.9722431??電動機(jī)輸出功率為Pd= =3.58kww4.3 選擇電動機(jī)型號對 Y 系列電動機(jī)，通常多選用同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 或 1000r/min 的電動機(jī)，如無特殊需要，不選低于 750r/min 的電動機(jī)。這里我綜合電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格以及總的傳動比的特點(diǎn)及大小，我選用 960r/min 的電動機(jī)。由表 9-39[4]查得，可選取 Y132M1-6 型電動機(jī)。Y132M1-6 n=960r/min P=4KW m=71kg 五、減速器的設(shè)計(jì)5.1 選擇減速器的類型在本設(shè)計(jì)中選擇的是二級展開式圓柱齒輪減速器，它結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對軸承的位置不對稱，因此軸應(yīng)具有較大剛度。高速軸齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形將能減緩軸在彎矩作用下產(chǎn)生彎曲變形所拉起的載荷沿齒寬分布不均勻的現(xiàn)象，本產(chǎn)品適用于載荷比較平穩(wěn)的場合。5.2 計(jì)算總傳動比和各級傳動比總傳動比為 i=n/ nk =960/44.7=21.8因?yàn)槭驱X輪傳動，由表 6-134[17]查得，高速級傳動比 i1=4.5，低速級傳動比 i2=4.5，實(shí)際總傳動比為i， =i1i2=4.3×5.0=21.5傳動比誤差為Δi= =1.42%40~50mm，尺寸系數(shù) εσ=0.84，ε r=0.78，由附錄表 5 中查出，當(dāng) σB=590mpa,Ra=3.2μm時，表面狀態(tài)系數(shù) β=0.94 故（K σ） D=kσ/βεσ=2.50/（0.94×0.84）=3.17Kτ） D=kτ/βτ=1.80/（0.94×0.78）=2.45D 處只有過盈配合所以：（K σ） I=kσ/βεσ=2.50/（0.94×0.84）=3.17Kτ） I=kτ/βτ=1.80/（0.94×0.78）=2.45八，求安全系數(shù)。設(shè)按無限壽命（K N=1）計(jì)算公式為：SσI=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=1.71SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=1.78SτI=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)=8.78SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 140/（2.45×6.7+0.1 ×6.7）=8.19復(fù)合安全系數(shù)：S I=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=1.74SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=1.69兩個截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)，軸強(qiáng)度安全，所以軸是合格的。軸一的設(shè)計(jì)（1）軸徑的粗選- 15τT=T/WT=T2/0.2d3≤[τ] Td≥c*（p/n） 1/3=115*（3.96/960） 1/3=18.4mm因此選 d=20mm圖-9安裝 圓錐滾子軸承，因?yàn)榘惭b處的 為 25mm 所以選用的型號為 7305E 的軸承，其中D=62mmB=17mm C=15mma=13mmE=50.6mm（兩端安裝一樣的軸承）Ft1=2*T2/d2=0.039*106*2/60=1300NFr1= Ft2*tgα°=1300*tg20°=473.2N由此可知軸的總長為：L=202mm（ 2） .軸 的 受 力 分 析 圖 ：圖-10從水平面受力來看（水平受力圖）圖-11FAH+ FBH= Ft 51* Ft= FBH*202- 16FAH =971.8N FBH=328.2NC 點(diǎn)彎矩 MCH= FAH*51=49561.8N.mmD 點(diǎn)彎矩 MDH= FBH*26=25266.8N.mm從垂直面來看圖-12FAV+ FBV= Fr. Fr*51= FBV*LFAV=353.8N FBV=119.4NC 點(diǎn)彎矩 MCV= FAV*51=18043.8 N.mmD 點(diǎn)彎矩 MDV= FBV*26=9198.8 N.mm合成彎矩圖-13C 點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MCH2+MCV2)0.5=52744.2N.mmD 點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MDH2+MDV2)0.5=26889.2N.mmT2=39000N.mm由此可知軸的結(jié)構(gòu)中 D-D . C-C 受的力比較大最有可能因應(yīng)力集中而形成危險截面。當(dāng)量彎矩由[3]可知 α=0.6。MC′=[MC2+(aT)2]0.5=57701.9N.mmMD′=[MD2+(aT)2]0.5=35645.3N.mm（3）.下面我們對軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。由表 2-5[3]，當(dāng) 45 鋼 σB=590MPa 時按表 2-7[3]，以插值法得 [σ-1b]=54MPaσ`C= MC′/W= MC′/0.1d3=24.2 MPaσ`D= MD′/W= MD′/0.1d3=19.5 MPa- 17由此可知本設(shè)計(jì)十分安全，所有截面都十分合格。（4） ，安全系數(shù)得校核計(jì)算。因?yàn)?C，D 兩點(diǎn)都受到了較大得應(yīng)力，應(yīng)力集中。下面來對著兩個截面進(jìn)行安全系數(shù)校核。由表 2-5[3]查得 45 號鋼正火，回火處理時。τ-1=140 MPa σ-1=255 MPa由表 2-2 [3]查得等效系數(shù) φτ=0.1， φσ=0.2由前面可知 D ，C 兩截面得應(yīng)力合成彎矩，轉(zhuǎn)矩分別為： D 點(diǎn)合成彎矩： Md=(MDH2+MDV2)0.5=24983.2N.mmC 點(diǎn)合成彎矩： Mc=(McH2+McV2)0.5=51007.4N.mmT1=39000N.mmC 處有鍵槽，所以由附錄 7[3]可知抗彎截面系數(shù) W 和抗扭截面系數(shù) WT。 （下面是計(jì)算公式及結(jié)果）WC=πdC3/32-[bt(dC-t)2/2dC]=2290.2mm3WTC=πdC3/16-[bt(dC-t)2/2dC]=4940.9mm3選用 A 型圓頭普通鍵：b×h=8×7，L=40mmt=4mm，t`=3.3mm彎曲應(yīng)力幅：σ a=σ= MC/W=22.2MPa彎曲平均應(yīng)力：σ m=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTC=7.9MPa切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τ a=τm=τ/2=3.95MPa因?yàn)?D 處沒有鍵槽由表可知：WD=πdD3/32=1757.6mm3WTD=πdD3/16=3515.2mm3彎曲應(yīng)力幅：σ a=σ= MD/W=14.2 MPa彎曲平均應(yīng)力：σ m=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTD=11.1MPa切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τ a=τm=τ/2=5.55MPa（6） ，求綜合影響系數(shù)。因（k σ） D=kσ/βεσ和（k τ） D=kτ/βετ，C，D 兩截面上有鍵槽和過盈配合兩種產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素，故應(yīng)比較兩者的有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取大植計(jì)算。C 面 鍵槽對軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由附錄表 1[3]中查出（用插植法） ，當(dāng)σB=590MPa,A 型鍵槽時，K σ=2.50,Kτ=1.80;過盈配合對軸的有效應(yīng)力系數(shù)，當(dāng)σB=590MPa，配合為 H7/r6 時，K a=2.50,Kτ=1.80.因過盈配合的有效應(yīng)力集中系數(shù)均比鍵槽大，取過盈配合是的有效應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算，由附錄表 4[3]中查出，當(dāng)材料為碳鋼，毛坯直徑>30~40mm ，尺寸系數(shù) εσ=0.88，ε r=0.81，由附錄表 5[3]中查出，當(dāng)σB=590mpa,Ra=3.2μm時，表面狀態(tài)系數(shù) β=0.94 故（K σ） C=kσ/βεσ=2.50(Kτ） C=kτ/βτ=1.80/（0.94×0.78）=1.80- 18D 處只有過盈配合所以：（K σ） D=kσ/βεσ=3.02(Kτ） D=kτ/βτ=2.36（7） ，求安全系數(shù)。設(shè)按無限壽命（K N=1）計(jì)算公式為：SσC=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=3.80SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=5.95SτC=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)= 14.4SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 10.35復(fù)合安全系數(shù)：S C=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=3.7SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=5.16兩個截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)，所以軸是合格的。軸強(qiáng)度安全。軸三的設(shè)計(jì)（1） .軸徑的粗選如同軸一一樣，為了工作以及設(shè)計(jì)維修方便，軸選用了一樣的材料τT=T/WT=T2/0.2d3≤[τ] Td≥c*（p/n） 1/3=115*（3.57/44.7） 1/3=49.5mm因此選 d=50mm圖-14安裝 圓錐滾子軸承，因?yàn)榘惭b處的 為 50mm 所以選用的型號為 2007511E 的軸承，其D=26.75mm B=25mm C=21mm a=22.5mm E=82.8mm（兩端安裝一樣的軸承）Ft1=2*T3/d2=4736.2NFr1= Ft3*tgα°=2037.1N由此可知軸的總長為：L=183mm- 19（2）.軸的受力分析圖：圖-15從水平面受力來看（水平受力圖）圖-16FAH+ FBH= Ft 56.5* Ft= FBH*183FAH =3273.9N FBH=1462.3NC 點(diǎn)彎矩 MCH= FAH*56.5=184975.4N.mmD 點(diǎn)彎矩 MDH= FBH*16.5=54019.4N.mm從垂直面來看圖-17- 20FAV+ FBV= Fr. Fr*56.5= FBV*LFAV=1408.2N FBV=628.9NC 點(diǎn)彎矩 MCV= FAV*56.5=79563.3 N.mmD 點(diǎn)彎矩 MDV= FBV*16.5=23235.3 N.mm合成彎矩圖-18C 點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MCH2+MCV2)0.5=201360.9N.mmD 點(diǎn)合成彎矩： Mc=(MDH2+MDV2)0.5=58804.5N.mmT3=763000N.mm由此可知軸的結(jié)構(gòu)中 D-D . C-C 受的力比較大最有可能因應(yīng)力集中而形成危險截面。當(dāng)量彎矩圖-19由[3]可知 α=0.6。MC′=[MC2+(aT)2]0.5=500127.0N.mmMD′=[MD2+(aT)2]0.5=461561.3N.mm（4） ，下面我們對軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。由表 2-5[3]，當(dāng) 45 鋼 σB=590MPa 時按表 2-7[3]，以插值法得 [σ-1b]=54MPaσ`C= MC′/W= MC′/0.1d3=27.03 MPaσ`D= MD′/W= MD′/0.1d3=27.74 MPa由此可知本設(shè)計(jì)十分安全，所有截面都十分合格。（5） ，安全系數(shù)得校核計(jì)算。因?yàn)?C，D 兩點(diǎn)都受到了較大得應(yīng)力，應(yīng)力集中。下面來對著兩個截面進(jìn)行安全系數(shù)校核。由表 2-5[3]查得 45 號鋼正火，回火處理時。τ-1=140 MPa σ-1=255 MPa由表 2-2[3] 查得等效系數(shù) φτ=0.1， φσ=0.2- 21由前面可知 D ，C 兩截面得應(yīng)力合成彎矩，轉(zhuǎn)矩分別為： D 點(diǎn)合成彎矩： Md=(MDH2+MDV2)0.5=58804.5N.mmC 點(diǎn)合成彎矩： Mc=(McH2+McV2)0.5=201360.9N.mmT3=763000N.mmC 處有鍵槽，所以由附錄 7 可知抗彎截面系數(shù) W 和抗扭截面系數(shù) WT。 （下面是計(jì)算公式及結(jié)果）WC=πdC3/32-[bt(dC-t)2/2dC]=18256.3mm3WTC=πdC3/16-[bt(dC-t)2/2dC]=39462.1mm3選用 A 型圓頭普通鍵：b×h=18×11，L=70mmt=7mm，t`=4.4mm彎曲應(yīng)力幅：σ a=σ= MC/W=11.03MPa彎曲平均應(yīng)力：σ m=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTC=19.34MPa切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τ a=τm=τ/2=9.67MPa因?yàn)?D 處沒有鍵槽由表可知：WD=πdD3/32=16637.5mm3WTD=πdD3/16=33275.0mm3彎曲應(yīng)力幅：σ a=σ= MD/W=3.53 MPa彎曲平均應(yīng)力：σ m=0扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：τ=T 2/ WTD=22.93MPa切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力：τ a=τm=τ/2=11.47MPa（6） ，求綜合影響系數(shù)。因（k σ） D=kσ/βεσ和（k τ） D=kτ/βετ，C，D 兩截面上有鍵槽和過盈配合兩種產(chǎn)生應(yīng)力集中的因素，故應(yīng)比較兩者的有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取大植計(jì)算。C 面 鍵槽對軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由附錄表 1[3]中查出（用插植法） ，當(dāng) σB=590MPa,A型鍵槽時，K σ=2.50,Kτ=1.80;過盈配合對軸的有效應(yīng)力系數(shù)，當(dāng) σB=590MPa，配合為H7/r6 時，K a=2.50,Kτ=1.80.因過盈配合的有效應(yīng)力集中系數(shù)均比鍵槽大，取過盈配合是的有效應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算，由附錄表 4[3]中查出，當(dāng)材料為碳鋼，毛坯直徑>50mm，尺寸系數(shù) εσ=0.78 εr=0.74，由附錄表 5[3]中查出，當(dāng) σB=590mpa,Ra=3.2μm時，表面狀態(tài)系數(shù) β=0.94 故（K σ） C=kσ/βεσ=3.41Kτ） C=kτ/βτ=2.59D 處只有過盈配合所以：（K σ） D=kσ/βεσ=3.28Kτ） D=kτ/βτ=2.52（7） ，求安全系數(shù)。設(shè)按無限壽命（K N=1）計(jì)算公式為：SσC=σ-1/(kσ/βεσ·σac+φdσm)=6.8- 22SσD=σ-1/(kσ/βεσ·σaD+φdσm)=22SτC=τ-1/(kτ/βετc·τac+φτσmc)=5.4SτD=τ-1/(kτ/βετD·τa+φτσmc)= 4.7復(fù)合安全系數(shù)：S C=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=4.2SD=Sσ·Sτ/( Sσ2+Sτ2)0.5=4.6兩個截面得安全系數(shù)均大于許用安全系數(shù)，所以軸是合格的。軸強(qiáng)度安全。卷筒軸安全性的經(jīng)驗(yàn)算合格。5.6 箱體的設(shè)計(jì)箱蓋和箱座是用螺栓聯(lián)結(jié)成一整體。這種箱體結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便，因此應(yīng)用較為廣泛。具體尺寸如下。減速器我選用材料是 HT200 的鑄造箱體。名稱 符號 尺 寸 關(guān) 系 結(jié)果/mm箱座壁厚 δ 0.025a+3≥8 9箱蓋壁厚 1?0.8δ≥8 8箱蓋凸緣厚度 b15.?12.箱座凸緣厚度 1.5δ 13.5箱座底凸緣厚度 21.222.5地腳螺釘直徑 fd0.036a+12 25地腳螺釘數(shù)目 na≤250 時，n=4 8軸承旁連接螺栓直徑 1dfd75.015蓋與座連接螺栓直徑 2??f6?10連接螺栓 的間距2dl150-200 120視孔蓋螺釘直徑 4d??fd4.036， ， 至外箱f12壁距離1C查表30， 至凸緣邊緣fd2距離2查表25- 23外箱壁至軸承座端面距離 1l??1052??C40大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離Δ1 ＞ ?. 10齒輪端面與內(nèi)箱壁距離Δ2 ＞δ 12箱蓋，箱座肋厚 m1m ?85.0,.11?mm=m1=8連接螺栓直徑 d 10通孔直徑 d? 11沉頭座直徑 D 22底座底面至軸中心線高度H 175表-2六、聯(lián)軸器的選擇卷筒軸與減速器的低速軸之間是用聯(lián)軸器聯(lián)接的。聯(lián)軸器是連接軸或軸與其他回轉(zhuǎn)件的一種裝置，使它們在傳遞運(yùn)動和動力過程中一起回轉(zhuǎn)而不脫開。聯(lián)軸器主要有機(jī)械式、液力式、和電磁式三種。機(jī)械式聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣泛的聯(lián)軸器，它借助于機(jī)械構(gòu)件相互間的機(jī)械作用力來傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器可以根據(jù)所聯(lián)軸徑、所傳遞的轉(zhuǎn)矩和軸的轉(zhuǎn)速，從有關(guān)手冊中選擇合適的型號。由前述可知，低速軸的轉(zhuǎn)矩 T3=763000 N.mm，轉(zhuǎn)速n3=44.7 r/min，所聯(lián)軸徑 d=50㎜。本設(shè)計(jì)選用的是凸緣聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，容易維護(hù)，但要求凸緣端面與軸線有較高的垂直度。6.1 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KT選擇工作情況系數(shù) K，查表 14-1[3]，取 K=1.5，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC=KT=1.5×763000=1144500 N.mm 6.2 選擇聯(lián)軸器的型號查[17]，根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩，最后選用凸緣聯(lián)軸器的型號為 YLD11。七、離合器的確定電動機(jī)軸與減速器的高速軸之間是用離合器聯(lián)接的。離合器在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時,把原動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和動力傳給工作機(jī),并可隨時分離或接合工作機(jī).因?yàn)殡x合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可隨時接合或分離，由相關(guān)材料可知離合器的要求為：- 241．工作可靠，接合平穩(wěn)，分離迅速；2．操作和維修方便；3．外廓尺寸小，重量輕；4．抗磨性和散熱性能好。本設(shè)計(jì)選用的是矩形齒牙嵌式離合器（如圖 20） ，其特點(diǎn)為：制造容易，接合，脫開較困難,停車時可不關(guān)機(jī)，開機(jī)時啟動平穩(wěn)適于頻繁開機(jī)。為了便于接合，常采用較大的牙間間隙。此離合器適用于重載可傳遞雙向載荷。一般用于不經(jīng)常離合的傳動中。應(yīng)在靜止或轉(zhuǎn)差在 10r/min 以下接合。材料為 20Cr，滲碳（0.5-1.0mm）表面硬度HRC=56～62，多應(yīng)用于中等尺寸的高轉(zhuǎn)速合中等單位壓力的離合器。根據(jù)所聯(lián)軸徑d=20mm，由 [17]查得 D=50㎜，D 1=35㎜，d=20㎜，h＋0.3=4.3㎜，h 1=5㎜，ψ=36 。 ，γ=5 。 ，K （-0.1） =15.04㎜，K 1（-0.1） =15.45㎜，齒數(shù) z=5，同時接觸齒數(shù)z`=3。矩 形 齒φ φαh1d圖-20離合器的校核牙面上的壓強(qiáng) P=2KT/zD0A ………… ①牙根彎曲應(yīng)力 σ b=KTh/zD0W ……… ②式中：A——每個牙的接觸面積，mm 2；D0——牙所在圓環(huán)的平均直徑，mm；h——牙的高度，mm；z——牙的數(shù)目；W——牙根部的抗彎截面系數(shù)，mm 3，W=a 2b/6。- 25因此，A=h（D-D 1）/2=4.3×（50-35）/2=32.25 mm 2D0=（D+D 1）/2=（50+35）/2=42.5 mma=πD 0/2z+htgα=π×42.5/2×5＋4.3*tg5 。 =13.7mmb=（D-D 1）/2=（50-35）/2=7.5 mmW=13.72×7.5/6=234.6 mm3將以上數(shù)據(jù)代入式①、②中，得P=2×1.5×39×103/（5×42.5×32.25）=17 MPaσ b=1.5×39×103×4/（5×42.5×234.6）=4.35 MPa在運(yùn)轉(zhuǎn)時接合，取[P]=40MPa，[σ b]= σ S/3.5=400/3.5=114MPa，按牙面比壓和牙根彎曲強(qiáng)度均小于許用值，離合器強(qiáng)度合格。牙齒嚙合的摩擦角合格。八、選擇滑動軸承卷筒的速度 v=0.6m/s 和 pmax=6200N/mm2，屬于低速中載，查表 10-1[1]，故選用代號為 ZHSi80-3-3 黃銅，其使用性能為：[p] max=12N/mm2，[v]max=2m/s,[pv]=10Nm/(s·mm2),最高工作溫度為 200°,C 軸頸硬度為 200HB.8.1 軸承寬度的確定 軸承寬度 B 可以根據(jù)寬徑比 B/d=0.6-1.5 來確定。B/d 值過小，則潤滑油易從軸承兩端流失，致使?jié)櫥涣?，磨損加劇；B/d 過大，則潤滑油流失的路程長，摩擦熱不能很快擴(kuò)散降溫，使軸承溫度升高，而且當(dāng)軸撓曲或偏斜時勢必造成軸瓦兩端嚴(yán)重磨損。故選B/d=1.2。8.2 檢驗(yàn)軸頸的圓周速度設(shè)軸頸的圓周速度為 v，軸承摩擦系數(shù)為 f，則 fpv 就是軸承單位時間面積是的摩擦功，摩擦功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。通常摩擦系?shù)與軸承局部接觸，此時即使平均比壓 p 較小，p和 pv 值都小于許用值，但也可能由于軸頸圓周速度過高而使軸承局部過度磨損或膠合。因此，當(dāng)安裝精度較差，軸的彈性變形較大和軸承寬徑比較大時，還需檢驗(yàn)軸頸圓周速度 v 值。V=0.6×0.025=0.015m/s<[v]max 此數(shù)值遠(yuǎn)小于規(guī)定值，十分安全8.3 選擇軸承的配合 滑動軸承根據(jù)不同的使用要求，為了保證一定的旋轉(zhuǎn)精度，必須合理地選擇軸承的- 26配合，以保證有一定的間隙。軸頸與軸承孔間的間隙 x，是按以下原則來選擇的：轉(zhuǎn)速愈高，軸承中的間隙應(yīng)該愈大；在相同的情況下，載荷越大，軸承間隙應(yīng)當(dāng)小一些。由本軸的特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)可知 x=（0.0007～0.0012）d=0.035～0.06mm8.4 滑動軸承潤滑劑的選擇滑動軸承必須要潤滑劑用來降低摩擦和磨損，以提高軸承的效率；潤滑劑是工作介質(zhì)，同時對軸承起冷卻作用。潤滑油是滑動軸承中應(yīng)用最廣泛的潤滑劑，因此選潤滑油作為潤滑劑。潤滑劑的使用原則為：當(dāng)轉(zhuǎn)速高、比壓 p 小時，可選粘度 μ 較低的油；反之，當(dāng)轉(zhuǎn)速低，比壓大時，應(yīng)選粘度 μ 較高的油。由于軸頸速度：v=0.6×0.025=0.015m/s，表 10-7[1]，選 70 號機(jī)械油作為潤滑劑。九、夾具的設(shè)計(jì)夾具是鋼筋拉直機(jī)不可或缺的部分。夾具的好壞對拉直機(jī)的效率以及安全由十分大的影響。夾具的夾緊方法主要有：利用螺旋的夾緊方法、利用凸輪的夾緊方法、利用連桿的夾緊方法、利用握力的夾緊方法、利用彈簧的夾緊方法、利用液壓的夾緊方法以及利用電磁力夾緊的方法等等。這些方法各有各的長處，在此設(shè)計(jì)中，夾具是由三個部分組成：1.有一個將鋼筋卡死的鑄鐵棒，在鐵棒的某處有一通孔可將鋼筋裝入。2.一個球體為主體，其中有兩個通孔一大一小，小的為裝入鋼筋的進(jìn)口，大的則是鐵棒的裝入處。3.還有一小鐵棒是鋼筋裝夾好了之后用于固定打鐵棒。 （本夾具的具體工作原理和元件可參考夾具圖）其中夾緊鐵棒的進(jìn)出可用錘子解決。本夾具的材料為：KTZ60-3- 27圖-21(球體和鐵棒之間有一定間隙)這套夾具的特點(diǎn)是：裝夾原理比較簡單，其零部件可以通過鑄造生產(chǎn)，而且對工作表面沒有什么要求,另外本夾具將零件的裝夾及彎曲有機(jī)的結(jié)合起來了本產(chǎn)品，可降低成本,節(jié)省了時間是適合我國國情和我省現(xiàn)狀的。十、機(jī)座的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，鋼筋拉直機(jī)的機(jī)座是鑄造而成的，其鑄造材料為：珠光體可鍛鑄鐵其牌號為 KTZ60-3，本材料韌性較低，但強(qiáng)度大，硬度高，耐磨性好，且加工性良好，可用來代替中，低碳鋼等是機(jī)械工業(yè)中極具發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)材料。現(xiàn)把底座設(shè)計(jì)成一個整體，在放置鋼筋拉直機(jī)的地方澆一塊帶有鏍孔的水泥平地，然后用鑼釘直接把底座固定在水泥地上，其結(jié)構(gòu)尺寸可根據(jù)電動機(jī)的機(jī)座尺寸、減速器的箱體尺寸、聯(lián)軸器的尺寸、離合器的尺寸、滑動軸承的尺寸、制動器的尺寸以及卷筒的尺寸來確定。還要考慮到各個部件間的間隙和結(jié)構(gòu)緊湊性等因素。底座上各個鏍紋孔的位置由各部件的尺寸來確定。底座結(jié)構(gòu)和尺寸如圖 22：- 28圖-22- 29總結(jié)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)行過程中，我學(xué)到了許多的新知識，并且對以前的老知識也有了很好的回憶及總結(jié)，更體會到了設(shè)計(jì)過程中的艱辛與。大一大二學(xué)習(xí)的東西，由于挺長時間沒用了，第一次用的時候覺得挺陌生的，經(jīng)過一段時間的復(fù)習(xí)后，仍然遇到了許多問題，非常感謝指導(dǎo)老師對自己的悉心指教。經(jīng)過這段時間的鍛煉與實(shí)踐，自己對大學(xué)里所學(xué)知識又有了新的理解，并且感覺在使用 AUTOCAD 等制圖軟件的水平方面有一定的提高。但是同時自己也看到了自己更多的不足之處， 我想這正是進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的吧！由于時間的倉促以及本人知識能力的有限，在這份畢業(yè)設(shè)計(jì)中，難免會有不少欠缺的地方，請老師不吝指正。- 30參考文獻(xiàn)1 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)問題解析》編著：汪琪，中國致公出版社出版。19972 《畫法幾何及工程制圖》編著：中國紡織大學(xué)工程圖學(xué)教研室等，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版。19973 《機(jī)械設(shè)計(jì)》主編：清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系設(shè)計(jì)工程研究室，吳宗澤 主編，王序云 高志 副主編，高等教育出版社出版。20014 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》主編：席偉光 揚(yáng)光 李波，高等教育出版社出版。20025 《材料力學(xué)》主編：劉鴻文，高等教育出版社出版。 （第四版，上下冊）20016《鋼筋工程》編著：傅鐘鵬，中國建筑工業(yè)出版社出版。19877《鋼筋工》中國建筑工業(yè)出版社出版。19858《理論力學(xué)》編著：哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論理論力學(xué)教研組，高等教育出版社出版。 （第五版上下冊）20019 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》主編：王啟平，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社出版。200310. 《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》編寫：《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》編寫組，機(jī)械工業(yè)出版社出版。 （第二版上下冊）199111 《機(jī)械設(shè)計(jì)常用元件手冊》編寫：劉仁家等，機(jī)械工業(yè)出版社出版。199112 《機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊》主編：成大先，北京化學(xué)工業(yè)出版社出版。199713 《建筑機(jī)械》主編：王慰椿，河海大學(xué)出版社出版，198914《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 ，燃料化學(xué)工業(yè)出版社出版，197015《公差與配合手冊》 （修訂本） ，北京出版社出版，199516 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