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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 30 頁
1 緒論
鋼筋彎曲機是鋼筋加工必不可少的設(shè)備之一，它主要用于各類建筑工程中對鋼筋的彎曲．鋼筋彎曲機通常與切斷機配套使用，其應(yīng)用十分廣泛．隨著國家投資拉動的效果顯現(xiàn)，尤其是國家大力開展高鐵的建設(shè)，鋼筋彎曲機的生產(chǎn)銷售增長迅速．與其他的鋼筋切斷機、彎箍機、調(diào)直切斷機的的情況類似，河南省長葛市已經(jīng)形成了該類機械的生產(chǎn)基地．國產(chǎn)產(chǎn)品大多能滿足使用需求，但也有一些產(chǎn)品的質(zhì)量不能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求．河南長葛本地的鋼筋彎曲機生產(chǎn)現(xiàn)狀與質(zhì)量水平反映了國產(chǎn)鋼筋彎曲機的現(xiàn)狀.
我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以得到快速發(fā)展，一方面通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動力成本低廉是一個原因，另一方面國家連續(xù)多年實施積極的財政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。
各廠家的鋼筋彎曲機的構(gòu)造基本相同．鋼筋彎曲機的傳動方案有以下2種：“帶一兩級齒輪一蝸輪蝸桿傳動”和“帶一三級齒輪傳動”[2]．采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機，其傳動效率不如齒輪傳動的彎曲機．也就是說，在同樣的驅(qū)動電機功率條件下，齒輪傳動的彎曲機彎曲同直徑的鋼筋顯得更輕松．但蝸輪蝸桿傳動的自鎖特性，使工作中彎曲的定位精度會更高些．目前，以“帶一兩級齒輪一蝸輪蝸桿傳動”方案的彎曲機的生產(chǎn)、應(yīng)用較為普遍，市場占有率高．
目前，機械傳動類鋼筋彎曲機的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝已經(jīng)非常成熟．各個廠家產(chǎn)品的質(zhì)量差異主要體現(xiàn)在以下幾點：1)各個廠家的機箱的造型及用料有較大的差異．用料太少的鋼筋彎曲機，設(shè)備的整體剛性太差，外型也缺乏美感．2)僅有少量廠家注重工作圓盤及其他附件的表面質(zhì)量，將工作圓盤及其他附件進(jìn)行了鍍層處理，將各插孑L采用橡膠套堵封．3)有些鋼筋彎曲機的生產(chǎn)廠家，配用非標(biāo)生產(chǎn)的電機．這些電機的輸出功率偏小，在連續(xù)工作中容易起熱，無法彎曲標(biāo)定直徑的鋼筋．4)傳動系統(tǒng)的齒輪、蝸輪蝸桿等，在加工質(zhì)量，材料的選用，熱處理工藝等方面有差異．5)大量廠家的彎曲機不注意外觀涂裝質(zhì)量，少量廠家采用噴塑處理的方式，外觀視覺效果還不錯．
本機用于彎曲各種A3鋼和Ⅱ級螺紋鋼，工作方式簡單，彎曲形狀一致，調(diào)整簡單，操作方便，使用可靠，性能穩(wěn)定。它能將材料彎成工作中所需的各種形狀。本機使用一段時間后應(yīng)將工作盤換180°方位使用，這樣內(nèi)部機件也改變了180°位置，使機械零件達(dá)到均勻磨損，延長機械使用壽命。
受國家連續(xù)多年實施的積極財政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西電東送、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路道路建設(shè)、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等一大批依托工程項目的實施，這對于重大建設(shè)項目裝備行業(yè)的工程建筑機械行業(yè)來說可謂是難得的機遇，因此整個行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛，技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，彎曲機的設(shè)計改良也不斷得到更新與進(jìn)步，具有良好的發(fā)展前景。
2 鋼筋彎曲機的方案與選擇
2.1 引言
在各種建筑工程中,大量使用鋼筋彎曲機.近來國產(chǎn)鋼筋彎曲機的生產(chǎn)、使用呈現(xiàn)快速增長的趨勢,其傳動方案主要有兩種,即“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動”及“帶—三級齒輪傳動”,其中以“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動”方案的彎曲機的生產(chǎn)、應(yīng)用較為普遍,市場占有率高.隨著所需加工彎曲的鋼材尺寸逐漸加大,鋼材技術(shù)性能的不斷改良,在使用中發(fā)現(xiàn)有彎不動的情況或者電機發(fā)熱嚴(yán)重的現(xiàn)象.從理論上講,可以通過增加驅(qū)動電機的功率來解決此類問題,但這會增加產(chǎn)品的生產(chǎn)及使用成本,因此設(shè)計生產(chǎn)性價比優(yōu)良的鋼筋彎曲機一直是生產(chǎn)廠家努力的目標(biāo).國內(nèi)設(shè)計工作者很早就對此問題進(jìn)行了研究一二,但相關(guān)文獻(xiàn)主要探討鋼筋彎曲變形所需功率的大小,而未涉及傳動方案不同對其的影響,亦未見國外對此問題的研究報道.本文擬對鋼筋彎曲機傳動方案從傳動效率、傳動精度方面進(jìn)行分析比較,指出兩種傳動方案在傳動效率、傳動精度方面顯著的差別及選擇使用的原則、場合,并提出一種傳動方案的改良思路,以便廣大用戶更好地選擇所需的機型,也有利于生產(chǎn)廠家設(shè)計生產(chǎn)滿足市場需要的產(chǎn)品,促進(jìn)國產(chǎn)鋼筋彎曲機設(shè)計、生產(chǎn)、使用水平的進(jìn)一步提高.
2.2 典型的鋼筋彎曲機傳動方案
現(xiàn)行的鋼筋彎曲機主要有兩種傳動方案,一種為電機通過一級帶傳動、兩級齒輪傳動、一級蝸輪蝸桿傳動,簡稱蝸輪蝸桿傳動方案,如圖1所示.另一種為電機通過一級帶傳動、三級齒輪傳動,簡稱全齒輪傳動方案,如圖2所示.蝸輪蝸桿傳動彎曲機的市場占有率遠(yuǎn)大于全齒輪傳動彎曲機。
圖1 蝸輪蝸桿傳動
圖2 全齒輪傳動
2.3 鋼筋彎曲機的傳動精度
現(xiàn)有的鋼筋彎曲機多為人工操作，也有半自動及全自動的。在彎曲過程中,當(dāng)達(dá)到所需位置時，由人工切斷電機電源，或者用行程開關(guān)類電器發(fā)出指令，控制電機電源。此時，電機停止工作,由于彎曲機的傳動機構(gòu)受所彎鋼筋的反向作用，工作盤所停位置較準(zhǔn)確。但在工作盤返回到原始位置，準(zhǔn)備下一次彎曲時，其停頓位置受傳動精度的影響較大，因此，需分析傳動方案的精度。為便于比較，均從第1級齒輪傳動誤差開始計算，不計皮帶傳動的影響。
1. 蝸輪蝸桿傳動
蝸輪蝸桿傳動的精度
（1-1）
式中，為第1,2級齒輪傳動誤差；為蝸輪蝸桿傳動誤差；為蝸輪蝸桿傳動比，取19.9。
代入相關(guān)參數(shù)有
2. 全齒輪傳動
全齒輪傳動的精度
式中, ，為第1,2,3級齒輪傳動誤差。
代入相關(guān)參數(shù)有
3. 傳動精度的比較
為便于比較,設(shè)定各級齒輪傳動誤差相同，均以表示,蝸輪蝸桿傳動的誤差與齒輪傳動誤差幾乎相等，即。則，
很顯然,采用蝸輪蝸桿傳動時,傳動精度較高。
2.4 鋼筋彎曲機的傳動效率
隨著所需加工彎曲的鋼筋的尺寸逐漸加大,對同樣的驅(qū)動電機,鋼筋彎曲機的傳動效率將是設(shè)計或選擇使用的重要指標(biāo)之一.為方便分析比較,略去帶傳動及各支承軸承處的效率損失。
1. 蝸輪蝸桿傳動的效率
（1-2）
式中，為第1級齒輪傳動效率取0.98；為第2級齒輪傳動效率，取0.98，為蝸桿傳動效率,取0.73。而
η=0.97×0.97×0.73=0.687。
2. 全齒輪傳動
全齒輪傳動的效率
式中， ，，分別為第1，2，3級齒輪傳動的效率,均取為0.913，則η=0.94。
比較后可得出結(jié)論：
第一 采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機的傳動效率遠(yuǎn)低于全齒輪傳動的鋼筋彎曲機,其使用過程中功率損失較大,這是機器對較大鋼筋彎不動或者電機發(fā)熱的主要原因.
第二 采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機的傳動精度略高于全齒輪傳動鋼筋彎曲機. 對于絕大多數(shù)手動操作的鋼筋彎曲機,其生產(chǎn)廠家設(shè)計生產(chǎn)時或者用戶選擇時應(yīng)該優(yōu)先考慮采用全齒輪傳動.
第三 對于少數(shù)采用全自動或者半自動操作的鋼筋彎曲機,為了提高彎曲機的停歇位置精度,簡化相關(guān)控制裝置,可考慮采用蝸輪蝸桿傳動.
通過對鋼筋彎曲機傳動效率及傳動精度的分析比較，認(rèn)為：手動操作的彎曲機，宜采用“帶—三級齒輪傳動”結(jié)構(gòu)，以利提高其傳動效率；而全自動或半自動操作的彎曲機，宜采用“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動”結(jié)構(gòu)，以利提高傳動精度。
綜上所述，本次設(shè)計的GW40鋼筋彎曲機所適應(yīng)彎曲鋼筋的直徑范圍是（光圓鋼筋），8—36（Ⅱ級螺紋鋼），要求有較高的傳動精度，屬于半自動操作所以此次設(shè)計的鋼筋彎曲機采用方案一，即電機通過一級帶傳動、兩級齒輪傳動、一級蝸輪蝸桿傳動。
3 彎矩的計算與電動機的選擇
3.1 工作裝置的設(shè)計
如圖所示為其結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)工作需要，并且借鑒現(xiàn)有的鋼筋彎曲機的臺面尺寸，定其大致尺寸見下圖
1—當(dāng)鐵軸孔 2—圓輪 3—心軸孔 4—成型軸 5—啟動銷釘
6—滾軸 7—孔眼條板 8—鋼筋 9—分離式擋板 10—凸輪
圖4 工作裝置結(jié)構(gòu)
3.1.1 工作臺面的各部分組成
鋼筋彎曲機的工作臺面主要由，工作盤，心軸、成型軸、擋鐵軸等主要部件組成。
1．心軸
按規(guī)范規(guī)定，鋼筋的彎曲半徑是1.25倍鋼筋直徑，因此不同直徑鋼筋的彎曲半徑是不同的，為了保證彎曲半徑，應(yīng)設(shè)計不同直徑的心軸。根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計九種不同直徑即16、20、25、35、45、60、75、85、100。如彎一根直徑6mm鋼筋的彎鉤，彎曲半徑是7.5mm，可選擇16mm的心軸，而彎一根直徑25mm鋼筋的彎鉤，彎曲半徑是31mm,則可選擇60mm的心軸，即心軸約等于2 倍的彎曲半徑。其構(gòu)造如圖5所示：
圖5 心軸結(jié)構(gòu)
2．成型軸
成型軸是和工作臺一起旋轉(zhuǎn)驅(qū)使鋼筋彎曲成型的構(gòu)件，一般成型軸孔和心軸孔的距離是一定值，成型軸至心軸的距離隨著鋼筋和心軸直徑的變化而變化，所以為了更好的調(diào)節(jié)心軸、鋼筋和成型軸三者之間的間隙，有時可在成型軸上加一個偏心套。一般將成型孔和心軸孔設(shè)計相同，成型軸直徑定為80mm。
3．擋鐵軸
擋鐵軸是阻止鋼筋隨著成型軸旋轉(zhuǎn)的附件，其插在擋鐵插座上。擋鐵軸可用一般心軸代替，為了便于鋼筋彎曲時，鋼筋和擋鐵軸不發(fā)生摩摖，直接讓偏心套環(huán)繞擋鐵軸旋轉(zhuǎn)，可在擋鐵軸上加一個偏心套即可。
4．分離式擋板
鋼筋擋架是在彎曲鋼筋彎時，防止鋼筋發(fā)生向上拱曲，使鋼筋成型正確。鋼筋擋架是分離式擋板可變擋架，其圖如下：
分離式擋板上后擋板的長短是可調(diào)的，楔鐵緊一點，擋距變小，楔鐵松一點，擋距變大，使用靈活方便的擋架支撐桿是可調(diào)的，當(dāng)鋼筋彎曲粗鋼筋時，將擋桿縮短，彎曲細(xì)鋼筋時，將擋桿調(diào)長，使擋架的擋板緊貼鋼筋，當(dāng)鋼筋成型后，工作盤反轉(zhuǎn)，超過起始位置時，擋架的擋板鉤能從擋柱體上滑脫，使擋架離開工作盤，避免損壞設(shè)備。
圖6 分離式擋板
3.1.2結(jié)構(gòu)及工作原理
該機的臺面系統(tǒng)為彎曲鋼筋的結(jié)構(gòu)和工作原理系統(tǒng)，根據(jù)所彎鋼筋直經(jīng)的大小，首先通過手輪使插入座橫向位移，調(diào)整擋料裝置與心軸之間的距離，使鋼筋能順利進(jìn)入。工作盤上有9個孔，中心孔用來插心軸，周圍的8個孔用來插成型軸。工作盤外的插入孔上插有擋鐵軸。它由電動機帶動蝸桿減速器旋轉(zhuǎn)，蝸桿減速器通過齒輪傳動，再帶動工作盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)工作盤旋轉(zhuǎn)時，中心軸和成型軸都在轉(zhuǎn)動，由于中心軸在圓心上，圓盤雖在轉(zhuǎn)動，但中心軸位置并沒有移動；而成型軸卻圍繞著中心軸作圓弧轉(zhuǎn)動。如果鋼筋一端被擋鐵軸阻止自由活動，那么鋼筋就被成型軸繞著中心軸進(jìn)行彎曲。通過調(diào)整成型軸的位置，可將鋼筋彎曲成所需要的形狀。改變中心軸的直徑(16、20、25、35、45、60、75、85、100 mm)，可保證不同直徑的鋼筋所需的不同的彎曲半徑。在工作盤的圓周上有燕尾槽是安裝碰塊之用，并在工作盤的圓周上標(biāo)有的刻度線，根據(jù)鋼筋所需的彎曲角度，選擇相應(yīng)的角度，調(diào)整碰塊的位置;當(dāng)彎曲鋼筋時，碰塊與行程開關(guān)接觸，通過行程開關(guān)使電動機達(dá)到正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)鋼筋彎曲的一次循環(huán)。送料滾裝在臺面的兩側(cè)，送料有力，防止臺面拉傷。
3.1.3 工作過程
鋼筋彎曲機的工作過程如圖所示。將鋼筋放在工作盤的心軸和成型軸之間，開動彎曲機使工作盤轉(zhuǎn)動，當(dāng)工作盤轉(zhuǎn)動到一個位置時，成型軸也跟隨一起轉(zhuǎn)動，由于鋼筋一端被擋鐵軸擋住不能自由運動，成型軸就迫使鋼筋繞著心軸彎成相應(yīng)的角度，如果工作盤繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，成型軸也就跟隨旋轉(zhuǎn)。用倒順開關(guān)使工作盤反轉(zhuǎn)，成型軸回到起始位置并卸料，即一根鋼筋的彎曲結(jié)束。不同直徑的鋼筋其彎曲半徑一般是不同的，為了彎曲各種直徑鋼筋，在工作盤中間孔中換不同直徑的心軸，并選擇成型軸在工作盤的位置和擋鐵軸的位置即可。該彎曲機的通用性強，結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，可將鋼筋彎曲成各種形狀和角度。
（a）裝料 （b）彎 （c）彎 （d）回位
1—心軸 2—成型軸 3—擋鐵軸 4—鋼筋 5—工作盤
鋼筋彎曲機工作過程
3.1.4 工作盤的設(shè)計
鋼筋受力情況及與計算有關(guān)的幾何尺寸標(biāo)記見圖。設(shè)彎曲鋼筋所需彎矩：
式中F為撥料柱對鋼筋的作用力；Fr為F的徑向分力；a為F與鋼筋軸線夾角。當(dāng)一定、a越大則撥料柱及主軸徑向負(fù)荷越?。?，一定、越大則a越大。因此，若想提高彎曲機的工作能力，則應(yīng)加大彎曲機的工作盤的直徑，增大撥料柱中心到主軸中心距離。
根據(jù)工作需求，初步設(shè)計鋼筋彎曲機的工作盤尺寸為：直徑345mm， =88mm。。
則 。
1—工作盤 2—中心柱套(直徑D) 3—撥料柱(直徑d)
4—擋料柱 5—鋼筋(公稱直徑d) 6—插入座
3.2 彎矩的計算
鋼筋最大彎曲力矩的計算
Mmax=(k1+k0/2Rx)Ws (2-1)
式中
Kt=1.7（對圓斷面），為形狀系數(shù)；
W為鋼筋抗彎截面模量；
k0=/s，為塑性模量；k0=11.6
σs鋼筋屈服強度；
Rx=R/d，( R為鋼筋的最小彎曲半徑（R=1.75d）,d為被彎曲鋼筋的直徑。)
查找《機械設(shè)計手冊》，可知：
σs =353Mpa Eˊ=0.5E
所以：
Mmax=(k1+k0/2Rx)Ws =（1.7+11.6/2×1.75）×0.1×403×235×103=7547.9
3.3 電動機的選擇
電動機選用Y系列三相異步電動機，額定功率；額定轉(zhuǎn)速。其電動機的型號為Y100L2—4。由表3－3查的電動機中心高H＝100mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器軸段的直徑和長度分別為D=28mm和E=60mm。
表1；其技術(shù)參數(shù)：
型 號
額定功率
/kW
滿載時
額定轉(zhuǎn)矩
最大 轉(zhuǎn)矩
重量/kg
額定電流/A
轉(zhuǎn)速
/r.min
Y100L2-4
3
8.8
1430
2.2
2.3
38
表2；其安裝尺寸：
機座號
安裝尺寸
H
A
B
C
63
D
E
F
G
K
12
100L
160
140
60
8
24
3.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
總傳動比。
本次設(shè)計為多級傳動，i=i1i2i3i4
在已知總傳動比要求時，如何合理選擇和分配各級傳動比，要考慮以下幾點：
1） 各級傳動機構(gòu)的傳動比應(yīng)盡量在推薦范圍內(nèi)選取。
2） 應(yīng)使傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量較輕。
3） 應(yīng)使各傳動件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免干涉碰撞。
由表13-2可知普通V帶的傳動功率適中，單級傳動比為2-4，這里我們選取i1=2.6。蝸桿傳動但級傳動比為10-40，取i4=20。
i2i3=。取i2=1.4， i3=2.5
綜上取
i1=2.6， i2=1.4， i3=2.5， i4=20.
則：
1、各軸轉(zhuǎn)速
電動機軸為0軸，減速器高速軸為1軸，中速軸為2軸，低速軸為3軸，蝸桿軸為4軸，則各軸轉(zhuǎn)速分別為：
r/min
2、 各軸輸入功率
查《機械設(shè)計課程設(shè)計》表2-4得：V帶傳動效率=0.96，圓柱齒輪傳動效率為==0.97蝸輪蝸桿傳動效率=0.73，
P3=P2
P4=P3
3各軸轉(zhuǎn)矩
T4=
4 V帶傳動設(shè)計
V帶的設(shè)計計算
電動機與齒輪減速器之間用普通V帶傳動，電動機為Y100L2-4，額定功率P=3KW，轉(zhuǎn)速n1=1430r/min,i=2.6，每天工作16個小時。
1設(shè)計功率
根據(jù)工作情況由表8-7得工作情況系數(shù)KA=1.2.
Pca=KAP=1.23=3.6KW
2選定帶型
根據(jù)Pca=3.6KW，n1=1430r/min，由圖8-11查得選擇A型。
3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1，并驗算帶速
1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1,由表8-6和8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=98mm。
2）驗算帶速v。v=m/s
因為5m/s
8計算壓軸力Fp
壓軸力的最小值為（Fp）min=。
5 齒輪的設(shè)計
5.1高速級齒輪傳動的設(shè)計計算
１． 齒輪材料，熱處理及精度
選用直齒圓柱齒輪，工作壽命15年（每年工作300天）兩班制。
材料：
高速級小齒輪選用調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS ，
高速級大齒輪選用調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 220HBS，
由表10-19取解除疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.92,KNH2=0.94,
由表10-18得KFN1= 0.85 ,KFN2=0.88
取失效概率為1%，安全系數(shù)，SF=1.25
[]=
[]=
[]=
[]=
2. 齒輪精度
按GB/T10095－1998，選擇8級
3.初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸
高速級傳動比，高速軸轉(zhuǎn)速傳動功率
取載荷系數(shù)（表10-2）KA= 1.5 齒寬系數(shù)（表10-7）
小齒輪上轉(zhuǎn)矩
取(表10-6)，
齒數(shù)，則，取Z2=33，則實際傳動比
模數(shù)
齒寬
取
按表4-1取，，
中心距
4.驗算齒輪彎曲強度
齒形系數(shù)，
，
安全
5.小齒輪的圓周速度
對照表11-2 可知選用8級精度是合適的
（二）低速級齒輪傳動的設(shè)計計算
1.齒輪材料，熱處理及精度
材料：
小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 260HBS ，
大齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 240HBS，
由表11-5，取,
KHN1=0.92,KNH2=0.94 KFN1= 0.85 ,KFN2=0.88
[] =
[] =
[] =
[] =
2. 齒輪精度
按GB/T10095－1998，選擇8級
3.初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸
高速級傳動比，高速軸轉(zhuǎn)速傳動功率
齒輪按8精度制造。取載荷系數(shù)（表11-3）齒寬系數(shù)（表11-6）
小齒輪上轉(zhuǎn)矩
取((表11-4)，
齒數(shù)，則，則實際傳動比
模數(shù)
齒寬
取
按表4-1取，，
中心距
4.驗算齒輪彎曲強度
齒形系數(shù)，
，
安全
5.齒輪的圓周速度
對照表11-2 可知選用8級精度是合適的。
6 蝸輪蝸桿的設(shè)計
已知輸入功率P=2.71KW，蝸桿轉(zhuǎn)速n3=157.7r/min,傳動比i4=20，要求壽命Lh=12000h。
1 選擇蝸桿傳動類型
根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用阿基米德蝸桿（ZA）。
2選擇材料
考慮到傳動功率不大，速度中等，故選擇45鋼。蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪用ZCuA110Fe3，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒面用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。
3 按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計
根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度。
（1） 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
Z1=2
（2） 確定載荷系數(shù)
取載荷分布不均勻系數(shù)=1.3，由表11-5選取使用系數(shù)=1.15，動載荷系數(shù)=1.15
K==
（3）確定彈性影響系數(shù)
因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，=160
（4）確定接觸系數(shù)Zp
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距a的比值d1/a =0.35,從圖11-18中可查Zp=2.9.
（5） 確定許用接觸應(yīng)力[]
蝸輪的基本許用應(yīng)力[]，=268MPa
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60jn2Lh=
壽命系數(shù)KHN=
[]=KHN[]，=1.0737268=288MPa
（6） 計算中心距
mm
取中心距a=200mm，因i=20，所以從表11-2中可得蝸桿分度圓直徑d1=80mm，這時d1/a=0.4
4蝸桿和蝸輪的主要參數(shù)和幾何尺寸
（1） 蝸桿
軸向齒距Pa=25.133mm，直徑系數(shù)q=10，齒頂圓直徑da1=96mm，齒根圓直徑df1=60.8mm，分度圓倒程角=，蝸桿軸向齒厚sa=12.5mm
（2） 蝸輪
蝸輪齒數(shù)z2=40。
蝸輪分度圓直徑d2=mz2=840=320mm
蝸輪喉圓直徑da2=d2+2ha2=320+28=336mm
蝸輪齒根圓直徑df2=d2-2hf2=320-21.28=300.8mm
蝸輪咽喉母圓半徑rg2=a-
5校核齒根圓彎曲疲勞強度
當(dāng)量齒數(shù)zv2=
根據(jù)zv2=42.42，從圖11-19中可查齒形系數(shù)YFa2=2.87
螺旋角系數(shù)
由表11-8可得[]，=90MPa，KFN=0.644
許用彎曲應(yīng)力[]=[]，KFN=57.96MPa
彎曲強度滿足要求
7 軸的設(shè)計
7.1 Ⅰ軸的設(shè)計
1材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2 C=112
=2.88kw。 =50N.m =550r/min
2各軸段直徑的確定：19.4。
進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計
(1): 擬定軸上零件的裝配方案
(2): 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
①: 軸向定位要求1-2軸段右端要求制出一軸肩，取L1=55 ，
且.
②: 考慮到主要承受徑向力，軸向也可承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最少，在高速轉(zhuǎn)時也可承受純的軸向力，工作中容許的內(nèi)外圈軸線偏斜量（8`-16`）大量生產(chǎn)價格最低，固選用深溝球軸，選6007。查手冊可知d2=39（mm），l2=30（mm)，3-4段安裝軸承，左端用軸端擋圈定位，右端用軸肩定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=38（mm）。3-4段的直徑 ，。d3=40,l3=20因為5-6段軸也要安裝一個相同軸承，故d5=40（mm），l5=20(mm) 。③: 6-7段軸沒有什么與之相配合的零件，但是其右端要有一個軸肩以使軸承能左端軸向定位，d6=39（mm）；又因為根據(jù)減減速器的整體方案，此段軸設(shè)計時長度應(yīng)該長一些，故取l6=67（mm）。
④: 4-5段軸沒有什么與之相配合的零件，但是其左端要有一個軸肩以使軸承能右端軸向定位，d4=48（mm），由于5-6段軸的直徑較大，所以做成連軸齒，分度圓d=45(mm) 已知齒輪的輪轂的寬度為55（mm），所以l5=55（mm）。d7=35,l7=32.
各段直徑和長度如下：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
直徑
32
39
40
48
40
39
35
長度
55
30
20
55
20
67
32
示意圖：
畫受載簡圖:
作用在齒輪上的 圓周力為： N
徑向力為：286*tg=104N
作用在軸1帶輪上的外力：
286N 286* tg=104N
求垂直面的支反力：
101N
求水平面的支承力：
N -6625N
求選定截面的彎矩，并畫彎矩圖。
截面I的彎矩：
6625*55=364375N.m
5555N.m
=364417N.m
截面II的彎矩：
=925458N.m
16355N.m
=1032861 N.m
彎矩和扭矩圖：
畫當(dāng)量彎扭圖（彎扭合成）
傳動的扭矩T等于常數(shù)，有輕微振動，單向傳動，取
63012 N.m
154602 N.m
當(dāng)量應(yīng)力的計算:
對于界面I，由于和齒輪周向固定，有鍵槽，計算軸徑降低4%
確定[]:
軸徑d=35,由設(shè)計手冊查得，軸承代號為6307，D=72,B=19,
7.2 Ⅱ軸設(shè)計
同軸Ⅰ，尺寸如下：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
Ⅶ
直徑
35
48
40
48
40
39
35
長度
25
55
20
55
20
35
52
示意圖：
7.3主軸的設(shè)計
同上得主軸尺寸
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
直徑
74
80
73
長度
65
75
102
示意圖如下：
結(jié)論
21世紀(jì)是一個創(chuàng)新的時代，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與設(shè)計概念得到不斷創(chuàng)新，高性能材料的開發(fā)應(yīng)用是預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)獲得高速而廣泛的發(fā)展，在鋼筋混凝土中，鋼筋是不可缺少的構(gòu)架材料，而鋼筋的加工與成型直接影響到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強度、造價、工程質(zhì)量以及施工進(jìn)度。所以，鋼筋加工機械是建筑施工中不可缺少的機械設(shè)備。隨著機械自動化的發(fā)展，鋼筋彎曲機的應(yīng)用將會越來越廣。
本次畢業(yè)設(shè)計通過自身的努力和學(xué)習(xí)，以及指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)，不僅使我強化了自己的建筑機械知識和電路控制理論，更加熟練的操作AutoCAD繪圖軟件。使我認(rèn)識到了機電一體化的結(jié)合在機械中的重要性。機電結(jié)合實現(xiàn)了機器的全自動化、高效率、高質(zhì)量的發(fā)展。而且深切的體會到要把所學(xué)的知識理論變成可實際應(yīng)用的系統(tǒng)時所面對的種種難題，認(rèn)識到提高運用知識、解決實際問題的能力是十分重要的。
當(dāng)然，由于時間和設(shè)計經(jīng)驗的不足，本次畢業(yè)設(shè)計必然有很多不足和錯誤之處，希望各位老師給予指點。
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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁