GW40型鋼筋彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析【16張CAD圖紙】

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畢業(yè)設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述 院（系）名稱 工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 葛文會(huì) 指導(dǎo)教師 王良文 2012年 03 月 10 日 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（文獻(xiàn)翻譯） 第 11 頁 基于三維靜態(tài)磁場分析技術(shù)研究超小磁阻式傳感器測量系統(tǒng) 在這項(xiàng)研究中,提出了一種建模過程中一個(gè)超小鐵磁構(gòu)件的磁電阻(GMR)傳感器系統(tǒng)的概念。模型的目標(biāo)是為高度集成的靈巧機(jī)器人的手設(shè)計(jì)合適的角度傳感器系統(tǒng)。當(dāng)其他磁場干擾主要的領(lǐng)域時(shí),一個(gè)3 D的靜態(tài)磁場分析建模是用來避免被過多的磁性強(qiáng)度和定向障礙損壞傳感器。利用有限元結(jié)果,適當(dāng)?shù)男螤詈痛笮〉蔫F磁組件進(jìn)行了比較和優(yōu)化。一個(gè)簡化的信號處理電路也是如此給出了超小GMR傳感器系統(tǒng)。 最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明角精度小于1只有剩余偏移補(bǔ)償超小GMR傳感器系統(tǒng)的表達(dá)式。揭示了在理想尺寸下集成經(jīng)驗(yàn)帶來的挑戰(zhàn)以獲得所需的能力。 1。介紹 一般來說,在各種不同的應(yīng)用領(lǐng)域中進(jìn)一步系統(tǒng)小型化肯定會(huì)創(chuàng)造一個(gè)連續(xù)的要求縮小的傳感器函數(shù)[1]。當(dāng)發(fā)展傳感器測角信號微型系統(tǒng)時(shí),顯而易見,基本傳感器有很多的局限性和缺陷(如大小,工作距離、準(zhǔn)確性和抵消)來阻礙設(shè)計(jì)師完成所要求的規(guī)格。提高傳感器的基本性能,其中的一種選擇是去嘗試提煉傳感器本身使用更好的材料,生產(chǎn)方法等。這種選擇一般一個(gè)比一個(gè)昂貴。另一種選擇是將傳感器放入系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)具有獨(dú)特提高傳感器性能的目的。一個(gè)傳感器的研制重要趨勢是已進(jìn)入傳感器系統(tǒng)[2]。因此,對于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的整合以及其他高度綜合系統(tǒng)而言,進(jìn)一步的縮放傳感器系統(tǒng)是必須的。 作為一個(gè)磁場傳感器,與其他種類的傳感器相比GMR傳感器提供了幾個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)(例如靈敏度高、非接觸式縮微尺寸安裝和無損耗工作)[3,4]。然而,磁場感應(yīng)系統(tǒng)不可避免地包含應(yīng)用鐵磁要求部分[5]。這些鐵磁元件目前作為傳感器本身的一部分,如在GMR傳感器。這種傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的,他們的綜合困難:如GMR傳感器存在的問題,包括鐵磁安裝組件裝配空間有限,以及工作鐵磁構(gòu)件和GMR之間的距離傳感器芯片上,通常是1.5毫米或更久[6 -8]。注意,如果工作距離較小的情況下,磁性由鐵磁構(gòu)件強(qiáng)度通常是如此強(qiáng)大,它可以打破了它壓層,這樣的嗎永久損壞傳感器的元素。此外,獨(dú)立于它們的源頭GMR的傳感器橋?qū)嶋H上轉(zhuǎn)換為任何領(lǐng)域的方向?qū)﹄p組分信號[9].當(dāng)增加第二個(gè)磁場到主要領(lǐng)域時(shí),產(chǎn)生的領(lǐng)域都重疊可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的方向的角測量錯(cuò)誤。這兩個(gè)約束阻礙了應(yīng)用GMR傳感器的高度集成的領(lǐng)域。 在這項(xiàng)研究中,超小GMR傳感器系統(tǒng)只有0.5毫米的工作距離,并推導(dǎo)出了由其他磁場迷失方向,避免了補(bǔ)償根據(jù)三維靜態(tài)磁場分析技術(shù)。本文首先介紹了GMR的概念傳感器和有限元模型。其次,形狀鐵磁構(gòu)件和大小進(jìn)行了比較優(yōu)化利用三維靜態(tài)磁場分析結(jié)果。然后一個(gè)簡化的信號處理電路連接方法。最后獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果相比較。 2。GMR傳感器概念 巨大的磁電阻很大的改變意味著在磁性多層膜超薄電阻。這基本GMR教材建設(shè)包括一個(gè)壓層和一個(gè)自由層,自由層會(huì)受磁場的影響。一個(gè)應(yīng)用磁場足夠的大小,范圍大于飽和度領(lǐng)域的自由層和小于對峙領(lǐng)域?yàn)閴簩?將迫使自由層磁化跟隨它在旋轉(zhuǎn)。有一個(gè)固定的參層磁化和一個(gè)同步跟蹤自由層磁化,相對于靜止轉(zhuǎn)子傳感器,磁電阻是一個(gè)簡單的余弦功能的角度。電阻R和一個(gè)自旋閥是相關(guān)的h之間的角度自由而磁壓層在接下來的方程 R/Rp=1+1/2GMR(1-cos) (1) 當(dāng)兩個(gè)磁化平行時(shí),Rp是最小的阻力,GMR是最大的阻力.角度傳感器是用來結(jié)合平面永磁綁在一個(gè)活動(dòng)軸(轉(zhuǎn)子),如圖1。永磁磁化后生成一個(gè)領(lǐng)域,這個(gè)領(lǐng)域是平面上的傳感器芯片和旋轉(zhuǎn)的軸。這一領(lǐng)域使自由層磁化和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同相位。因此,輸出信號是角的正弦函數(shù)。由于永磁、傳感器設(shè)計(jì)和他們相同的軸向結(jié)構(gòu) , 磁鐵及傳感器間的距離,或工作的距離,確定了作用于自由層SV電阻器的磁場大小和分布。這基本要求的工作距離是作用于自由層最低的場是足夠大的能夠使其飽和,最高的場不會(huì)破壞參考層[7]. 圖1 3。有限元建模(FEM) 有限元建模的方法是基于離散化的解決方案將領(lǐng)域分成較小的地區(qū)。程序?qū)⑹褂名溈怂鬼f方程組為電磁場分析的基礎(chǔ)。在磁的靜校正問題,未知的數(shù)量(自由度)通常是磁矢量,并且用多項(xiàng)式的形函數(shù)的方法估計(jì)。其他磁場數(shù)量如磁場通量密度、磁性強(qiáng)度,電流密度、能源、力量、損失、電感和電容源自于自由度[10]。元素的尺寸必須有足夠小提供足夠的[11]精度。通過這種方式,微分方程組連續(xù)的問題可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)系統(tǒng)代數(shù)方程組為離散問題。這實(shí)際問題常需要幾千未知的。然而,合適的數(shù)值技巧被開發(fā)了,能夠在合理的時(shí)間解決這類系統(tǒng),即使在個(gè)人電腦上使用。 作為一個(gè)高度集成的機(jī)電系統(tǒng),機(jī)器人手必須完成復(fù)雜的任務(wù),例如好的操縱,經(jīng)常需要獲得足夠的準(zhǔn)確的角信號來實(shí)現(xiàn)一些控制策略[12]。因此在傳感器系統(tǒng)中擺角傳感器是一個(gè)非常重要的角色,傳感器系統(tǒng)及其信號精度直接影響控制效果。具有靈敏度高、縮微尺寸GMR傳感器非常適合高度集成系統(tǒng),像DLR/HIT五指靈巧機(jī)械手。 如上文所述,盡管GMR傳感器有益處,但在高度集成應(yīng)用中仍然有一些缺陷。因?yàn)樵诟叨染C合的系統(tǒng)工程中,它沒有足夠的空間來安裝傳感器和永久的磁鐵,然后傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用有限的空間。例如,在DLR/HIT五指靈巧機(jī)械手中,軸傳感器和GMR晶片表面的距離只有0.5毫米(如圖2)。通過機(jī)器結(jié)構(gòu),有兩種類型的永磁體的運(yùn)動(dòng)軌跡可以嵌入到軸結(jié)束。一個(gè)圓柱體、另一個(gè)是立方體。為了確保足夠的力量和避免的干擾,直徑的圓柱永磁體的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)小于或等于2.5毫米,立方體永磁應(yīng)的長度小于或等于6毫米,雙方厚度應(yīng)小于或等于1毫米。面對有限的空間的問題和精確的角度信號需求,并考慮成本和時(shí)間對傳感器的發(fā)展來說,先生產(chǎn)永磁然后通過測量儀器測量它是不行的。因此,我們提出了一個(gè)有效的方法:采用三維靜態(tài)磁場分析技術(shù)設(shè)計(jì)的類型的永磁來保證適當(dāng)?shù)姆较蚝痛笮〉拇艌鲱I(lǐng)域。 圖2 為了不擾動(dòng)磁場,動(dòng)軸是采用非磁性不銹鋼材料。那么模型可以簡化,只有永久性的磁體進(jìn)行了分析,分析計(jì)算的負(fù)擔(dān)大大減輕了。這里分析的永久磁鐵是由NdFeB35材料,剩磁等于1.2340 T和抗磁力等于11339 / m。三維有限元分析的圓形永磁磁體模型和一個(gè)立方體是分別建立的,它們的空間磁化矢量分布也顯示。圖3(a)顯示一個(gè)空間磁化矢量分布所產(chǎn)生的鋼瓶永磁(2.51mm),圖3(b)代表一個(gè)空間磁化矢量分布產(chǎn)生的被一個(gè)立方體永磁(621mm)。從本圖中,我們可以看出磁化矢量由立方體永磁比鋼瓶永久性磁鐵更平坦。這是因?yàn)檫@個(gè)立方體的長度永磁比鋼瓶永久性磁鐵。而GMR傳感器芯片只有敏感芯片的平行層面,而不是嗎波比晶片,所以立方體永磁體的運(yùn)動(dòng)軌跡比圓柱永磁申請嗎GMR的傳感器進(jìn)行了論述。 圖3 然而,GMR材料不但要求方向磁化矢量的,但也需要在其工作范圍內(nèi)磁場強(qiáng)度的大小,這樣可以避免傳感器元素傷害和信號破壞。因此,分布磁性強(qiáng)度在有限的空間必須達(dá)到。幸運(yùn)的是,3 D靜態(tài)磁場分析技術(shù)可以讓這些問題容易解決。在三維有限元軟件的幫助下,我們獲得三維磁場不同的永磁場分布類型。從單傳感器芯片GMR號,我們知道工作范圍都是從2388A/米到15920 A /米,即圖4 ,5中的B和C。這意味著GMR的傳感器芯片之間必須域B和C。圖4顯示一個(gè)空間分布的磁場強(qiáng)度級(上限飛機(jī)沿X = 0毫米和Z = 1毫米)所產(chǎn)生的一個(gè)立方體永磁體的尺寸是621mm. 從圖上,就可以看出,大多數(shù)的GMR的傳感器芯片范圍在超過工作范圍的A和B。因此GMR傳感器芯片無法正常工作,我們必須找到一個(gè)方法使GMR傳感器芯片在其工作范圍,即范圍B和C。 圖4 圖5 眾所周知,磁場強(qiáng)度的大小可以通過減小永磁體的寬度和厚度而減小?；谌S靜磁性分析技術(shù),其大小可以一步一步的減少直到足夠的磁場強(qiáng)度.而不是首先生產(chǎn)不同尺寸的永久磁鐵,然后測量方法,最后,獲得大小合適的永磁(如圖5所示)。從圖,我們可以看出整體GMR傳感器芯片范圍是在B和C之間,因此尺寸(621)是正確的,它可以產(chǎn)生足夠的磁性強(qiáng)度。此外,模擬結(jié)果可以把其它永磁體放在工作范圍之外從而避免影響。而且它也可以用來成功地補(bǔ)償數(shù)字圖像處理的偏差。 4。信號檢測和處理 以得到一個(gè)高的傳感GMR的電阻變化信號的最好方式是建立一個(gè)單臂電橋和敏感的級差電壓。在這種情況下,為獲得最高的電阻變化兩種截然相反的參考層是必要的(圖6)。一座橋可以測量180 度角范圍,因此有必要建立兩個(gè)正交橋梁檢測的角度0—360。在這種情況下,我們一共需要四個(gè)不同磁化方向,這些方向確定角度方向的測量和旋轉(zhuǎn)芯片的方向。 圖6 與此有關(guān)GMR資料的百分比大約是5%。這意味著振幅輸出信號太小而不能滿足高角度檢測精度的需要,所以一雙模擬乘數(shù)和四個(gè)低通濾波器的信號檢測電路是用來提取信號的振幅和它的階段。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是簡單,低元件,低成本,體積小。 以正弦信號為例,第一個(gè)低通濾波器有一個(gè)并聯(lián)反饋電阻的電容器,所以電路在由公式Fc=1/(2 3dB)確定的3dB后有一個(gè)6dB. 輸出電壓下面這拐角頻率由(2)式確定。。這條電路可以被看作是一個(gè)在Fc之上很好分析的AC積分電路。然而,時(shí)域響應(yīng)是一個(gè)一個(gè)單一的筋RC,而不是一個(gè)整體。由于偏置電流誤差,并聯(lián)組合的R3和R4的選用應(yīng)等于并聯(lián)組合R1和R2.放大器應(yīng)該能夠得到補(bǔ)償,不論是增益的還是一個(gè)內(nèi)部都可以使用的放大器. (2) 第二個(gè)過濾器是一種低通濾波由C2和R5形成的,可以模擬將噪音減少到最少和有效的限制了系統(tǒng)的有效譜域。因此這個(gè)過濾器的截止頻率由公式FRC=1/(2R5C2)確定. 5。實(shí)驗(yàn)結(jié)果 由上述解釋的方法發(fā)展的超小GMR傳感系統(tǒng)滿足了角測量的要求,并且提高了DLR/HIT 5指機(jī)器人的水平.(如圖七所示) 圖7 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證模型的正確性。一個(gè)恒定電壓到橋(如圖6),在一個(gè)共同的直流偏置一半的電壓+ 3.3 v的作用下,輸出電壓Vsin_in是正弦函數(shù)而且Vcos_in是一個(gè)在角度GMR傳感器芯片和轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的余弦函數(shù). 通過正弦余弦曲線和理論(如圖8),輸出信號被一個(gè)微控制器捕獲并在0.5mm的工作距離繪制。誤差測量值和理論值也顯示在圖9。曲線圓圈代表與正弦誤差和曲線二乘余弦誤差。 圖8 圖9 根據(jù)這兩個(gè)測量值的四象限倒數(shù)切線函數(shù),這個(gè)角通過測量正余弦函數(shù)而提取。得到的角度沒有不連續(xù)或死角超過滿360(顯示在圖10)。 圖10 絕對的非線性的定義是:用一個(gè)統(tǒng)一的斜率表示偏離最佳線性的偏差。由于360的周期性ALL經(jīng)常被選擇。360度的一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場測量結(jié)果表明在沒有任何剩余的偏置補(bǔ)償情況下ALL的誤差是6度。如圖(10)一個(gè)二次諧波的ALL被觀察(沖曲線),這種ALL類型的來源是偏模增益和非正交傳感器軸線。 可以看到ALL周期性的重復(fù)。因此,一個(gè)周期位移誤差可使用補(bǔ)償測量信號。偏移補(bǔ)償后,角誤差(實(shí)曲線)是小于1,即滿足需求角的測量5指機(jī)械手和許多其他的應(yīng)用。 6。結(jié)論 基于三維靜態(tài)磁場分析技術(shù),超小GMR傳感器系統(tǒng)只有0.5毫米的工作距離為DLR/HIT II 5指機(jī)器手最新開發(fā)的.通過上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,GMR的傳感器系統(tǒng)的輸出特性都獲得了,如測量范圍、準(zhǔn)確性、工作距離和可重復(fù)性。它也有微尺寸、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的特點(diǎn),所有這些,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測量傳感器的缺點(diǎn),如體積大、復(fù)雜性、成本較高的問題,嚴(yán)格要求的工作環(huán)境和裝配難度。這項(xiàng)工作也已經(jīng)為進(jìn)一步研究磁傳感器可用于微傳感器系統(tǒng)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的和高度整合的系統(tǒng)建立了一個(gè)好的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 基于殼聚糖納米電子機(jī)械系統(tǒng)等問題 微機(jī)械電子學(xué)研討會(huì) 2005 C.Hierold.C.Stampfer,T.Helbling,et al [2] 傳感器微系統(tǒng) 第20界微電子國際研討會(huì) 1995 R.S.Popovic,J.A [3] 磁敏傳感器 汽車傳感器與執(zhí)行器應(yīng)用 2001 C.P.O. 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In this design firstly the two typical transmission scheme of its transmission precision and respectively on transmission efficiency is analyzed, and choose transmission scheme. And then that the simple the main job of the design of the device. Through the calculation of bending torque required reinforced the choice of motor, and preliminary determine its transmission device sports and dynamic parameters. Finally, the V belt, cylindrical gears, worm and shafts of related is designed and calculated. Through the reinforced bending machine to the structural design and movement analysis, It makes my theory and actual connection more closely, richs my practical experience, findsand makes up a lot of my own shortcomings, benefit. Keyword： Steel bending machine;Bending moment;Spindle torque. 目錄 1 緒論 1 2 鋼筋彎曲機(jī)的方案與選擇 3 2.1 引言 3 2.2 典型的鋼筋彎曲機(jī)傳動(dòng)方案 3 2.3 鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)精度 4 2.4 鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)效率 5 3 彎矩的計(jì)算與電動(dòng)機(jī)的選擇 7 3.1 工作裝置的設(shè)計(jì) 7 3.2 彎矩的計(jì)算 11 3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 12 3.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 12 4 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15 5 圓柱齒輪的設(shè)計(jì) 17 5.1高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 5.2低速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 6 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 22 7 軸的設(shè)計(jì) 24 7.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì) 24 7.2 Ⅱ軸設(shè)計(jì) 27 7.3主軸的設(shè)計(jì) 27 結(jié)論 29 參考文獻(xiàn) 30 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 30 頁 1 緒論 鋼筋彎曲機(jī)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(jī)通常與切斷機(jī)配套使用，其應(yīng)用十分廣泛．隨著國家投資拉動(dòng)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(jī)的生產(chǎn)銷售增長迅速．與其他的鋼筋切斷機(jī)、彎箍機(jī)、調(diào)直切斷機(jī)的的情況類似，河南省長葛市已經(jīng)形成了該類機(jī)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(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀與質(zhì)量水平反映了國產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)的現(xiàn)狀. 我國工程建筑機(jī)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(dòng)力成本低廉是一個(gè)原因，另一方面國家連續(xù)多年實(shí)施積極的財(cái)政政策更是促使行業(yè)增長的根本動(dòng)因。 各廠家的鋼筋彎曲機(jī)的構(gòu)造基本相同．鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)方案有以下2種：“帶一兩級齒輪一蝸輪蝸桿傳動(dòng)”和“帶一三級齒輪傳動(dòng)”[2]．采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī)，其傳動(dòng)效率不如齒輪傳動(dòng)的彎曲機(jī)．也就是說，在同樣的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率條件下，齒輪傳動(dòng)的彎曲機(jī)彎曲同直徑的鋼筋顯得更輕松．但蝸輪蝸桿傳動(dòng)的自鎖特性，使工作中彎曲的定位精度會(huì)更高些．目前，以“帶一兩級齒輪一蝸輪蝸桿傳動(dòng)”方案的彎曲機(jī)的生產(chǎn)、應(yīng)用較為普遍，市場占有率高． 目前，機(jī)械傳動(dòng)類鋼筋彎曲機(jī)的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)工藝已經(jīng)非常成熟．各個(gè)廠家產(chǎn)品的質(zhì)量差異主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：1)各個(gè)廠家的機(jī)箱的造型及用料有較大的差異．用料太少的鋼筋彎曲機(jī)，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(jī)的生產(chǎn)廠家，配用非標(biāo)生產(chǎn)的電機(jī)．這些電機(jī)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(dòng)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(jī)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(cuò)． 本機(jī)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(jī)使用一段時(shí)間后應(yīng)將工作盤換180°方位使用，這樣內(nèi)部機(jī)件也改變了180°位置，使機(jī)械零件達(dá)到均勻磨損，延長機(jī)械使用壽命。 受國家連續(xù)多年實(shí)施的積極財(cái)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(xiàng)目的實(shí)施，這對于重大建設(shè)項(xiàng)目裝備行業(yè)的工程建筑機(jī)械行業(yè)來說可謂是難得的機(jī)遇，因此整個(gè)行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛，技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，彎曲機(jī)的設(shè)計(jì)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(jī)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(jī).近來國產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)的生產(chǎn)、使用呈現(xiàn)快速增長的趨勢,其傳動(dòng)方案主要有兩種,即“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動(dòng)”及“帶—三級齒輪傳動(dòng)”,其中以“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動(dòng)”方案的彎曲機(jī)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(dòng)的情況或者電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重的現(xiàn)象.從理論上講,可以通過增加驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率來解決此類問題,但這會(huì)增加產(chǎn)品的生產(chǎn)及使用成本,因此設(shè)計(jì)生產(chǎn)性價(jià)比優(yōu)良的鋼筋彎曲機(jī)一直是生產(chǎn)廠家努力的目標(biāo).國內(nèi)設(shè)計(jì)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(dòng)方案不同對其的影響,亦未見國外對此問題的研究報(bào)道.本文擬對鋼筋彎曲機(jī)傳動(dòng)方案從傳動(dòng)效率、傳動(dòng)精度方面進(jìn)行分析比較,指出兩種傳動(dòng)方案在傳動(dòng)效率、傳動(dòng)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(dòng)方案的改良思路,以便廣大用戶更好地選擇所需的機(jī)型,也有利于生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)滿足市場需要的產(chǎn)品,促進(jìn)國產(chǎn)鋼筋彎曲機(jī)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用水平的進(jìn)一步提高. 2.2 典型的鋼筋彎曲機(jī)傳動(dòng)方案 現(xiàn)行的鋼筋彎曲機(jī)主要有兩種傳動(dòng)方案,一種為電機(jī)通過一級帶傳動(dòng)、兩級齒輪傳動(dòng)、一級蝸輪蝸桿傳動(dòng),簡稱蝸輪蝸桿傳動(dòng)方案,如圖1所示.另一種為電機(jī)通過一級帶傳動(dòng)、三級齒輪傳動(dòng),簡稱全齒輪傳動(dòng)方案,如圖2所示.蝸輪蝸桿傳動(dòng)彎曲機(jī)的市場占有率遠(yuǎn)大于全齒輪傳動(dòng)彎曲機(jī)。 圖1 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 圖2 全齒輪傳動(dòng) 2.3 鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)精度 現(xiàn)有的鋼筋彎曲機(jī)多為人工操作，也有半自動(dòng)及全自動(dòng)的。在彎曲過程中,當(dāng)達(dá)到所需位置時(shí)，由人工切斷電機(jī)電源，或者用行程開關(guān)類電器發(fā)出指令，控制電機(jī)電源。此時(shí)，電機(jī)停止工作,由于彎曲機(jī)的傳動(dòng)機(jī)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(shí)，其停頓位置受傳動(dòng)精度的影響較大，因此，需分析傳動(dòng)方案的精度。為便于比較，均從第1級齒輪傳動(dòng)誤差開始計(jì)算，不計(jì)皮帶傳動(dòng)的影響。 1. 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的精度 　 （1-1） 式中，為第1,2級齒輪傳動(dòng)誤差；為蝸輪蝸桿傳動(dòng)誤差；為蝸輪蝸桿傳動(dòng)比，取19.9。 代入相關(guān)參數(shù)有 　 2. 全齒輪傳動(dòng) 全齒輪傳動(dòng)的精度 式中, ，為第1,2,3級齒輪傳動(dòng)誤差。 代入相關(guān)參數(shù)有 　 3. 傳動(dòng)精度的比較 為便于比較,設(shè)定各級齒輪傳動(dòng)誤差相同，均以表示,蝸輪蝸桿傳動(dòng)的誤差與齒輪傳動(dòng)誤差幾乎相等，即。則， 很顯然,采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)時(shí),傳動(dòng)精度較高。 2.4 鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)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(dòng)電機(jī),鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)效率將是設(shè)計(jì)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(dòng)及各支承軸承處的效率損失。 1. 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的效率 　 （1-2） 式中，為第1級齒輪傳動(dòng)效率取0.98；為第2級齒輪傳動(dòng)效率，取0.98，為蝸桿傳動(dòng)效率,取0.73。而 η=0.97×0.97×0.73=0.687。 2. 全齒輪傳動(dòng) 全齒輪傳動(dòng)的效率 　 式中， ，，分別為第1，2，3級齒輪傳動(dòng)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(dòng)的鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)效率遠(yuǎn)低于全齒輪傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī),其使用過程中功率損失較大,這是機(jī)器對較大鋼筋彎不動(dòng)或者電機(jī)發(fā)熱的主要原因. 第二 采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)的鋼筋彎曲機(jī)的傳動(dòng)精度略高于全齒輪傳動(dòng)鋼筋彎曲機(jī). 對于絕大多數(shù)手動(dòng)操作的鋼筋彎曲機(jī),其生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)或者用戶選擇時(shí)應(yīng)該優(yōu)先考慮采用全齒輪傳動(dòng). 第三 對于少數(shù)采用全自動(dòng)或者半自動(dòng)操作的鋼筋彎曲機(jī),為了提高彎曲機(jī)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(dòng). 通過對鋼筋彎曲機(jī)傳動(dòng)效率及傳動(dòng)精度的分析比較，認(rèn)為：手動(dòng)操作的彎曲機(jī)，宜采用“帶—三級齒輪傳動(dòng)”結(jié)構(gòu)，以利提高其傳動(dòng)效率；而全自動(dòng)或半自動(dòng)操作的彎曲機(jī)，宜采用“帶—兩級齒輪—蝸輪蝸桿傳動(dòng)”結(jié)構(gòu)，以利提高傳動(dòng)精度。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)的GW40鋼筋彎曲機(jī)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(dòng)精度，屬于半自動(dòng)操作所以此次設(shè)計(jì)的鋼筋彎曲機(jī)采用方案一，即電機(jī)通過一級帶傳動(dòng)、兩級齒輪傳動(dòng)、一級蝸輪蝸桿傳動(dòng)。 3 彎矩的計(jì)算與電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1 工作裝置的設(shè)計(jì) 如圖所示為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)工作需要，并且借鑒現(xiàn)有的鋼筋彎曲機(jī)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(dòng)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(jī)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(jì)不同直徑的心軸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)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(shí)可在成型軸上加一個(gè)偏心套。一般將成型孔和心軸孔設(shè)計(jì)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(shí)，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(gè)偏心套即可。 4．分離式擋板 鋼筋擋架是在彎曲鋼筋彎時(shí)，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(diǎn)，擋距變小，楔鐵松一點(diǎn)，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(shí)，將擋桿縮短，彎曲細(xì)鋼筋時(shí)，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(shí)，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(jī)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(gè)孔，中心孔用來插心軸，周圍的8個(gè)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(dòng)機(jī)帶動(dòng)蝸桿減速器旋轉(zhuǎn)，蝸桿減速器通過齒輪傳動(dòng)，再帶動(dòng)工作盤旋轉(zhuǎn)。當(dāng)工作盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，中心軸和成型軸都在轉(zhuǎn)動(dòng)，由于中心軸在圓心上，圓盤雖在轉(zhuǎn)動(dòng)，但中心軸位置并沒有移動(dòng)；而成型軸卻圍繞著中心軸作圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)。如果鋼筋一端被擋鐵軸阻止自由活動(dòng)，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(shí)，碰塊與行程開關(guān)接觸，通過行程開關(guān)使電動(dòng)機(jī)達(dá)到正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，實(shí)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(jī)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(dòng)彎曲機(jī)使工作盤轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)工作盤轉(zhuǎn)動(dòng)到一個(gè)位置時(shí)，成型軸也跟隨一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于鋼筋一端被擋鐵軸擋住不能自由運(yùn)動(dòng)，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(jī)的通用性強(qiáng)，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(jī)工作過程 3.1.4 工作盤的設(shè)計(jì) 鋼筋受力情況及與計(jì)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(jī)的工作能力，則應(yīng)加大彎曲機(jī)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(jì)鋼筋彎曲機(jī)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(jì)算 鋼筋最大彎曲力矩的計(jì)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(qiáng)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(jī)械設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率；額定轉(zhuǎn)速。其電動(dòng)機(jī)的型號為Y100L2—4。由表3－3查的電動(dòng)機(jī)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(shí) 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(jī)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(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 總傳動(dòng)比。 本次設(shè)計(jì)為多級傳動(dòng)，i=i1i2i3i4 在已知總傳動(dòng)比要求時(shí)，如何合理選擇和分配各級傳動(dòng)比，要考慮以下幾點(diǎn)： 1） 各級傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)盡量在推薦范圍內(nèi)選取。 2） 應(yīng)使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，重量較輕。 3） 應(yīng)使各傳動(dòng)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(dòng)功率適中，單級傳動(dòng)比為2-4，這里我們選取i1=2.6。蝸桿傳動(dòng)但級傳動(dòng)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(dòng)機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表2-4得：V帶傳動(dòng)效率=0.96，圓柱齒輪傳動(dòng)效率為==0.97蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率=0.73， P3=P2 P4=P3 3各軸轉(zhuǎn)矩 T4= 4 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 電動(dòng)機(jī)與齒輪減速器之間用普通V帶傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)為Y100L2-4，額定功率P=3KW，轉(zhuǎn)速n1=1430r/min,i=2.6，每天工作16個(gè)小時(shí)。 1設(shè)計(jì)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(yàn)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(yàn)算帶速v。v=m/s 因?yàn)?m/s 8計(jì)算壓軸力Fp 壓軸力的最小值為（Fp）min=。 5 齒輪的設(shè)計(jì) 5.1高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 高速級傳動(dòng)比，高速軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)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(shí)際傳動(dòng)比 模數(shù) 齒寬 取 按表4-1取，， 中心距 4.驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)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(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 高速級傳動(dòng)比，高速軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)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(shí)際傳動(dòng)比 模數(shù) 齒寬 取 按表4-1取，， 中心距 4.驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)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(jì) 已知輸入功率P=2.71KW，蝸桿轉(zhuǎn)速n3=157.7r/min,傳動(dòng)比i4=20，要求壽命Lh=12000h。 1 選擇蝸桿傳動(dòng)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(dòng)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(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(shí)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(qiáng)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(qiáng)度滿足要求 7 軸的設(shè)計(jì) 7.1 Ⅰ軸的設(shè)計(jì) 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(jì) (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(shí)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(jià)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?yàn)?-6段軸也要安裝一個(gè)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(gè)軸肩以使軸承能左端軸向定位，d6=39（mm）；又因?yàn)楦鶕?jù)減減速器的整體方案，此段軸設(shè)計(jì)時(shí)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(gè)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(dòng)的扭矩T等于常數(shù)，有輕微振動(dòng)，單向傳動(dòng)，取 63012 N.m 154602 N.m 當(dāng)量應(yīng)力的計(jì)算: 對于界面I，由于和齒輪周向固定，有鍵槽，計(jì)算軸徑降低4% 確定[]: 軸徑d=35,由設(shè)計(jì)手冊查得，軸承代號為6307，D=72,B=19, 7.2 Ⅱ軸設(shè)計(jì) 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(jì) 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(gè)創(chuàng)新的時(shí)代，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)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(qiáng)度、造價(jià)、工程質(zhì)量以及施工進(jìn)度。所以，鋼筋加工機(jī)械是建筑施工中不可缺少的機(jī)械設(shè)備。隨著機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展，鋼筋彎曲機(jī)的應(yīng)用將會(huì)越來越廣。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)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(qiáng)化了自己的建筑機(jī)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(jī)電一體化的結(jié)合在機(jī)械中的重要性。機(jī)電結(jié)合實(shí)現(xiàn)了機(jī)器的全自動(dòng)化、高效率、高質(zhì)量的發(fā)展。而且深切的體會(huì)到要把所學(xué)的知識理論變成可實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)時(shí)所面對的種種難題，認(rèn)識到提高運(yùn)用知識、解決實(shí)際問題的能力是十分重要的。 當(dāng)然，由于時(shí)間和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的不足，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)必然有很多不足和錯(cuò)誤之處，希望各位老師給予指點(diǎn)。 參考文獻(xiàn) [1]. 吳宗澤主編，機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊。北京：化學(xué)工業(yè)出版社。 [2]. 江耕華，陳啟松主編。機(jī)械傳動(dòng)手冊。北京：煤炭工業(yè)出版社。 [3]. 機(jī)械化科學(xué)研究院編。實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊。北京：中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社。 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