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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(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(jī)的構(gòu)造基本相同．鋼筋彎曲機(jī)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(jī)，其傳動效率不如齒輪傳動的彎曲機(jī)．也就是說，在同樣的驅(qū)動電機(jī)功率條件下，齒輪傳動的彎曲機(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(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(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．
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(jī)械行業(yè)來說可謂是難得的機(jī)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(jī)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(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(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)動電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)傳動方案
現(xiàn)行的鋼筋彎曲機(jī)主要有兩種傳動方案,一種為電機(jī)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(jī)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(jī)的市場占有率遠(yuǎn)大于全齒輪傳動彎曲機(jī)。
圖1 蝸輪蝸桿傳動
圖2 全齒輪傳動
2.3 鋼筋彎曲機(jī)的傳動精度
現(xiàn)有的鋼筋彎曲機(jī)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(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，電機(jī)停止工作,由于彎曲機(jī)的傳動機(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，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(jī)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(jī),鋼筋彎曲機(jī)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(jī)的傳動效率遠(yuǎn)低于全齒輪傳動的鋼筋彎曲機(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或者電機(jī)發(fā)熱的主要原因.
第二 采用蝸輪蝸桿傳動的鋼筋彎曲機(jī)的傳動精度略高于全齒輪傳動鋼筋彎曲機(jī). 對于絕大多數(shù)手動操作的鋼筋彎曲機(jī),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(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.
通過對鋼筋彎曲機(jī)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(jī)，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(jī)，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(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），要求有較高的傳動精度，屬于半自動操作所以此次設(shè)計的鋼筋彎曲機(jī)采用方案一，即電機(jī)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(jī)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(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(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(jī)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(jī)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(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，開動彎曲機(jī)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(yùn)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(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
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(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(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(jī)的選擇
電動機(jī)選用Y系列三相異步電動機(jī)，額定功率；額定轉(zhuǎn)速。其電動機(jī)的型號為Y100L2—4。由表3－3查的電動機(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
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計算傳動裝置的運(yùn)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(jī)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(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(jī)與齒輪減速器之間用普通V帶傳動，電動機(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(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(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
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(qiáng)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(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，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(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
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(jì)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(qiáng)度、造價、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)械自動化的發(fā)展，鋼筋彎曲機(jī)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(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)合實現(xiàn)了機(jī)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(yùn)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