12mm钢筋矫直切断机设计

12mm钢筋矫直切断机设计,12,mm,钢筋,矫直,切断,设计 本科毕业设计本科毕业设计( (论文论文) )题目题目：12mm 钢筋矫直切断机设计钢筋矫直切断机设计I12mm 钢筋矫直切断机设计钢筋矫直切断机设计摘摘 要要钢筋的型号和种类有很多种，是现在生活中必需品的重要组成，也是商场房屋、道路桥梁建筑的主要组成部分，因此，机械加工设备也是不可或缺的，钢筋矫直切断机就是其中必备品之一。钢筋矫直切断机由矫直原理、组成结构、技术参数、选型方法等重要组成部分组成。本设计将从以上几大组成部分研究设计矫直切断机，最终确定了钢筋矫直切断机的总体设计方案。论文首先讨论了多种矫直方案，最终确定采用转毂钢球式矫直方案。论文设计的剪切机构较为简单，为凸轮摆杆剪切机构，再结合行程开关，实现钢筋自动定尺切断。经过对机械结构的设计及传动等计算，最终完整设计出了钢筋矫直切断机。整机传动简单、效率较高。关键词：关键词：钢筋矫直切断机；矫直；剪切；行程开关Design of Straightening and Cutting Machine for 12mm Steel BarAbstractSteel bar is an indispensable material in todays life, so its processing equipment is also essential, and the steel bar straightening machine is one of them. Reinforced straightening straight cutting machine includes straightening principle, composition structure, technical parameters and the selection method of research, this paper comprehensively and systematically study the above problems, and ultimately determine the straightening and cutting machines overall design scheme of reinforced straightening. This paper discusses various straightening schemes, and ultimately determine the use of rotary hub ball type straightening scheme. The shear mechanism designed in this paper is simple, which is the cam swing rod shearing mechanism, and then combined with the travel switch to realize the automatic cutting of steel bar. Through the design of mechanical structure and transmission calculation, and finally complete the design of a steel bar straightening cutting machine. The whole transmission is simple and the efficiency is high.Key Words: Steel bar straightening and cutting machine；Straightening；cutting；Stroke switchIV目目 录录1 绪论绪论.11.1 国内外相关研究情况.11.2 冷轧带肋钢筋的概述.11.2.1 钢筋的种类.11.2.2 冷轧带肋钢筋的表面形式.21.2.3 冷轧带肋钢筋的基本性能.22 总体方案设计总体方案设计.32.1 机构方案预选.32.1.1 双槽直辊式矫直+锤击式切断.32.2.2 斜辊转毂式矫直+ 液压剪切.32.2.3 转毂钢球式矫直+凸轮摆杆式切断.32.2 确定最优方案及详细设计.43 机械结构设计机械结构设计.63.1 矫直机构设计.63.1.1 主要参数计算.63.1.2 电机的设计计算和选型.83.1.3 带传动设计.83.1.4 轴承的设计选型.93.2 导料机构设计.93.2.1 主要参数计算.103.2.2 轴的结构设计.103.2.3 电机及减速器的设计计算和选型.123.2.4 轴承的设计选型.123.2.5 电磁离合制动器的选型.133.3 定尺切断机构设计.133.3.1 凸轮轮廓曲线的设计.133.3.2 主要参数计算.143.3.3 电机的设计计算和选型.153.3.4 带传动设计.153.3.5 轴的结构设计.163.3.6 飞轮转动惯量计算.18V3.3.7 轴承的设计选型.193.3.8 离合器的选型.194 其他结构设计其他结构设计.204.1 机架及护板的设计.204.2 受料架的设计.205 结论结论.22致致 谢谢.24毕业设计（论文）知识产权声明毕业设计（论文）知识产权声明.25毕业设计（论文）独创性声明毕业设计（论文）独创性声明.26附录附录 1.27附录附录 2.29主要符号表主要符号表n 电机转速P 功率a 中心距Ld 带的基准长度 KA 工作情况系数V 带速D 辊直径Gm 钢筋的重量计算公式为V辊 辊转速为i 传动比 F 钢筋横截面积b 材料强度极限A 剪切功D 被剪钢筋直径01 绪论绪论1.1 国内外相关研究情况国内外相关研究情况钢筋矫直切断机广泛应用于工业与民用建筑等行业。钢筋矫直切断机在国内外的建筑工地不断延续使用，随着房屋、建筑物、桥梁的的逐年增多，国内外对该设备的社会需求量越来越大，但是我国国内的设备很难满足社会的需求，对于矫直精度高的物体很难达到标准。同时，切断要求相对较高的钢筋使用建筑，国内的加工机器很难或者不能够达到要求，想要达到需要的标准，就必须花费大量的资金进口国外的先进设备。1对于冷轧带肋钢筋矫直的理论实际研究从来没有停止，但是研究结果总是差强人意，不能达到预期的效果。冷轧带肋钢筋在使用前必须进行将钢筋卷轴拉开矫直切断之后，才可以使用。现在应该解决的问题是钢筋表面的划伤，冷轧肋钢筋的系统参数也不能准确无误的设计出来，只能依靠前人设计的现有的圆钢筋矫直切断的参数。国内在冷轧带肋钢筋矫直切断机方面的研究还较为缺乏，而使用进口设备的费用是一般用户难以承担的。那么如今我们就必须设计一台精度高、效率高的矫直切断机来满足市场需求。2国内对钢筋矫直技术的研究起步较晚，而德国、日本等国家起步较早，如今对钢筋矫直切断机的研究也有了较好的发展。在最近十几年里，对国内钢筋矫直理论和切断技术的研究做出了很大的努力也有了很好的研究成果。例如GTK6/12 数控冷轧带肋钢筋矫直切断机就已经达到了全国领先地位，离全球技术相距不远，这在提高矫直质量的同时，也保护了矫直后的钢筋表面，还实现了自动定长切断，切割长度、切割总数、单根重量及总重等数据的记录及完成工作任务自动停车等功能。31.2 冷轧带肋钢筋的概述冷轧带肋钢筋的概述1.2.1 钢筋的种类钢筋的种类钢筋的分类标准有很多，比如按直径大小可分为钢丝、细钢筋和粗钢筋；按力学性能可分为 I 级钢筋、II 级钢筋、III 级钢筋、IV 级钢筋四个等级；按生产工艺可分为热轧钢筋、冷轧钢筋和冷拉钢筋；按作用可分为受压钢筋、受拉钢筋箍筋等；按轧制外形可分为光面钢筋、带肋钢筋、钢线和冷轧扭钢筋。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1本文主要研究冷轧带肋钢筋的矫直切断设备。1.2.2 冷轧带肋钢筋的表面形式冷轧带肋钢筋的表面形式国内生产的钢筋是三面带肋钢筋。横肋的一面与其它两面不同，肋的中心线与钢筋轴线的夹角是 4060 。外形如图 1.1 所示。肋的相对面积 fr按式 1.1计算：f r=KFRsin/dc (1.1)式中，K=3(三面带肋)；F一个肋的纵向截面积；B肋与钢筋轴线的夹角；D钢筋公称直径；C肋的间距国内大部分生产厂家在生产过程中只生产三面带肋钢筋，只有一小部分厂家生产两面带肋钢筋。极个别厂家还生产表面带阴螺纹的冷轧钢筋。4在本文的设计计算中将参考应用最为广泛的三面冷轧带肋钢筋的参数，牌号为CRB550。图 1.1 冷轧带肋钢筋外形图1.2.3 冷轧带肋钢筋的基本性能冷轧带肋钢筋的基本性能国际上对冷轧带肋钢筋的屈服强度是有要求的（a550Mpa） 。直径为412mm。用于普通钢筋混凝土结构。例如楼板生产厂家生产的楼板、建筑工地房梁立柱、桥梁建筑结构加强筋等。全球对钢筋的力学性能也作出了非常明确的规定：a550Mpa，b550Mpa，10 12%。我国设定的延伸率 10 8%。5经查阅可知，钢筋的弹性模量 E=1.9105N/mm2。22 总体方案设计总体方案设计2.1 机构方案预选机构方案预选2.1.1 双槽直辊式矫直双槽直辊式矫直+ +锤击式切断锤击式切断 使用时，首先按下启动按钮，使整个钢筋矫直切断机处于工作状态。通过牵引辊将钢筋首先送入双槽直辊式矫直装置进行矫直（其主要原理是矫直装置各个上调直辊的下压量逐渐变小，被矫直钢筋的直线度逐渐减小） 。当来自拉料装置、经矫直的钢筋从刀架中穿过并顶住受料架尾端的定尺挡板，使定尺挡板随钢筋同时后移，固连在挡板上的拉杆带动滑动刀台，当刀台滑动到锤砧位于锤头下方时，锤头击打在锤砧上，上切到与下切刀配合将钢筋切断。滑动刀台与回位弹簧固连，在切断完成后滑动至初始位置。6结构示意图如图 2.1 所示：图 2.1 双槽直辊式钢筋矫直切断机2.2.2 斜辊转毂式矫直斜辊转毂式矫直+ + 液压剪切液压剪切使用时，首先按下启动按钮，使整个钢筋矫直切断机处于工作状态。钢筋进入斜辊转毂式矫直机构。以斜辊与钢筋之间的滚动摩擦力的轴向分力替代拉料机构牵引钢筋轴向运动。矫直的钢筋从刀台中穿过并碰撞行程开关，经由控制电路发出信号，控制液压缸推动上切刀与固定在机架上的下切刀配合将钢筋切断。7结构示意图如图 2.2 所示。2.2.3 转毂钢球式矫直转毂钢球式矫直+ +凸轮摆杆式切断凸轮摆杆式切断使用时，首先按下启动按钮，使整个钢筋矫直切断机处于工作状态由拉料机构将钢筋送入矫直机构中进行矫直。转毂内安装有钢球模，由预调高度的钢球模完成钢筋的矫直。经过矫直的钢筋由送料辊送入凸轮摆杆剪切机构中并触碰尾端行程开关，行程开关闭合使带轮轴与凸轮轴之间离合器闭合，摆杆与上切刀固连，共轭凸轮运动使摆杆下压，与固定在机架上的下切刀配合将钢筋切断。8结构示意图如图 2.3 所示。3图 2.2 斜辊转毂式钢筋矫直切断机图 2.3 转毂钢球式钢筋矫直切断机2.2 确定最优方案及详细设计确定最优方案及详细设计本文采用转毂钢球式矫直和凸轮摆杆式切断相结合，设备主要由矫直系统、切断系统、驱动系统、传动系统、限位装置及底座等几部分组成。结构示意图如图 2.4 所示：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）41.拉料辊，2.转毂，3.钢球模，4.转毂大带轮，5.送料辊，6.动刀，7.共轭凸轮，8.剪切带轮 9.定刀，10.V 型带，11.转毂小带轮，12.电机图 2.4 钢筋矫直切断机结构示意图3 机械结构设计53 机械结构设计机械结构设计3.1 矫直机构设计矫直机构设计本设计采用转毂钢球模式矫直。该矫直方式在矫直过程中钢筋与钢球是纯滚动摩擦。其特点是降低耗能，同时可使钢筋表面无划伤。该矫直方法的特点是用转毂的旋转代替圆材的旋转，达到矫直目的。钢球模的交错布置使条材在前进中经受多次反弯曲来达到矫直，是选择最优化方案的重要依据。钢球模造成的弯曲属于低频弯曲。由于钢球模安装在转毂上，所以会随着转毂一起旋转，因此钢筋的旋转形式变成全周性的高频旋转弯曲。9转毂内的钢球模均等间隙分布，一般转毂矫直方案所用的钢球模数为 57个，并且其交错的偏心量可调，以此来保证矫直精度。本文预选 7 个钢球模，其中两端钢球模起定位作用，中间 3 个模块起矫直作用。钢筋从入料口进入导料装置，由导料装置送入矫直机构中，通过钢球模随着转毂的高速旋转进行钢筋的矫直。10结构如图 3.1 所示：图 3.1 转毂钢球模三维图3.1.1 主要参数计算主要参数计算钢筋矫直精度为直线度小于 1mm，通过调整钢球模保证。钢筋在矫直过程中与钢球的相对运动轨迹如图 3.2 所示，通过对运动轨迹的分析可计算出两者之间的相对滚动速度为v=（2r/60）n=(r/30)n (3.1)式中，R钢筋半径；n转毂转速；v钢筋与钢球之间相对滚动速度。 6钢筋前进速度为v=r/30 (3.2)v= vtan=(r/30)ntan (3.3)式中, 为螺旋升角。1.钢球，2.钢筋图 3.2 钢球在钢筋表面上的运动轨迹由图 3.3 知：F1=F3，F2=F1+F3=2F1。 设钢筋直径为 D，所承受的弯矩 M=Mt， M=F1(P-J)/2，钢球转毂式矫直中接触方式为点接触，J 趋于零，故可求出 F1=2M1M/（P-J） ，由于 J=0，故F1=2MtM/P。任意矫直力表达式为 (3.4)转毂驱动总功率为 (3.5)式中， 为皮带传动效率。71、2、4.钢球，3.钢筋，P.模距图 3.3 矫直受力模型3.1.2 电机的设计计算和选型电机的设计计算和选型转毂驱动总功率为 N（式 3.5）,与钢筋与钢球滚动摩擦功率、转毂轴承摩擦功率及旋转弯曲的塑性变形功率有关，但这三个力相对比较小，所以电机可根据转速大小来选择。由于转毂在设备中起矫直作用，所以其转速不宜过大，故预设为 110r/min,传动比选择 i=4,所以电机选择 Y132M-8。3.1.3 带传动设计带传动设计（1）确定计算功率计算功率 Pca与传递功率 P 和工况 KA有关 Pca=KAP (3.6)式中，Pca计算功率，kW； KA工况系数，见表 1；P所需传递的额定功率。所以Pca=1.1*3.0=3.3（2）选择 V 带的带型由 Pca=60.5 和 n1=590,选取带型为 A 型带。（3）带轮基准直径 dd的确定及带速 v 的计算 1）初选小带轮的基准直径 dd1参考表 2 及表 3 确定小带轮的基准直径 dd1=75。2）验算带速 v 根据式 3.7 计算带的速度。确定带速 v=5m/s v=dd1n1/(60*1000) (3.7)83）计算大带轮的基准直径由 dd2=i dd1计算，并根据表 3 调整，得 dd2=280m/s（4）中心距 a 的计算及基准长度 Ld的选择1)根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，结合式 3.8 初定中心距a0。0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2) (3.8)初定中心距 a0=650mm2）计算相应的带长 Ld0。Ld0=1873mm带的基准长度 Ld根据 Ld0由表 4 选取标准带长。Ld=1940mm3）计算中心距 a 及其变动范围。传动的实际中心距近似为aa0+( Ld- Ld0)/2 (3.9)a=683因为在带轮及带的制造过程中都存在误差，并且带属于非刚性构件以及随带的使用时间越久带会越松弛，故给出变动范围如下：amin=a-0.015 Ld amax=a+0.03 Ld (3.10)(5)确定带的根数z=Pca/Pr=23.1.4 轴承的设计选型轴承的设计选型由于转毂在工作过程中，钢筋是在往前走的同时被矫直，所以使用的轴承需同时承受径向载荷及轴向载荷，故选用角接触球轴承。由于角接触球轴承承受的是单向的轴向力，所以采用一对轴承配套使用。通过计算轴向载荷选择接触角为 25，轴外径为 50mm。所以选用一对 7210AC 轴承。3.2 导料机构设计导料机构设计导料机构是由拉料辊和送料辊组成，拉料辊将钢筋送入矫直机构中，矫直后的钢筋由送料辊送入剪切机构完成切断。拉料辊及送料辊都有上、下两个夹辊，下辊由电机通过减速器输入动力，而上辊设计为上下可调，通过螺旋压紧，两端设计两个同轴导套以引导钢筋通过。11结构如图 3.4 所示：9图 3.4 导料机构三维图3.2.1 主要参数计算主要参数计算辊直径：D=100mm钢筋的重量计算公式为Gm=d钢筋20.00617 (3.11)所以钢筋每米重量为Gm=0.88848已知钢筋日产量 1 吨，所以需完成钢筋总量为 L钢筋=1000/0.888481125.5m日工作时间为 8 小时，所以钢筋通过速度为V钢筋=1125.5/（8602）0.04m/s所以下辊转速为V辊=60 V钢筋/d7.64r/min (3.12)3.2.2 轴的结构设计轴的结构设计（1）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调制处理。根据表 5，取 A0=112，于是得轴的最小直径为dmin=15.1mm输出轴的最小直径显然是安装导料辊处的直径，如图 3.6 所示。为了使所选的轴直径与带轮的孔直径相适应，故取轴连接直径为 16mm。（2）拟定轴系零部件的装配方案本设计中选用如图 3.5 所示的装配方案。10图 3.5 导料辊轴系零部件三维图（3）确定轴的各段直径和长度1）轴右端制出一轴肩以满足带轮的轴向定位要求，故取直径为 20mm。带轮与轴配合的毂孔长度为 20mm。端部为紧固螺母安装位置，螺纹选取 M16，长度为 10mm。2）根据齿轮安装孔直径为 22mm，故设计此处的轴段直径为 22mm；齿轮的右端与轴承之间的定位是采用轴套。因轴套端面需可靠地压紧齿轮，所以此轴段应略短于轮毂宽度。根据齿轮轮毂宽度为 40mm，故确定此轴段长度为 38mm。齿轮的左端采用轴肩定位，国家规定轴肩高度 h=(23)R,由轴径 d=22mm 查表6，得 R=1mm，故取 h=3mm，则轴肩处的直径为 25mm。轴肩宽度 b1.4h,取5mm。综上，轴的各段直径和长度已基本确定。（4）轴上零件的轴向定位辊与齿轮均采用平键连接。通过查表 7 得出齿轮轴段平键截面bh=5mm5mm。键槽长为 28mm。为了保证齿轮与轴配合时的同轴度，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/k6；同样，带轮与轴的连接，选用平键6mm6mm16mm，辊与轴的配合为 H7/k6。深沟球轴承与轴的圆周定位是由过渡配合来保证的。此处选轴的直径尺寸公差为 m5。（5）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表 8 确定轴上圆角及倒角。取轴端倒角为 C1。各轴肩处的圆角半径均为 R1，如图 3.6 所示。11图 3.6 轴的结构图（6）求轴上的载荷根据轴的结构图（图 3.6）做出计算简图并根据计算简图做出弯矩图和扭矩图（如图 3.7） 。图 3.7 轴的载荷分析图3.2.3 电机及减速器的设计计算和选型电机及减速器的设计计算和选型牵引所使用的电机主要根据转速大小来选择。确定电机选型为 Y315M1-8。其转速为 740 r/min。由式 3.12 知牵引辊转速为 7.64 r/min, 所以i=740/7.64=96.8由输出转速和传动比，可选减速器为 TKF108。3.2.4 轴承的设计选型轴承的设计选型12由于导料辊在工作过程中，钢筋垂直于导料辊轴向运动，所以使用的轴承只承受径向载荷，故选用一对深沟球轴承即可。因为轴外径为 20mm，所以选用一对 6004 轴承。3.2.5 电磁离合制动器的选型电磁离合制动器的选型由于在剪切机构进行剪切时，导料机构停止送料，为了能及时启停需选用一套离合制动器，在本设计中选用 DZS3-15A 型电磁离合制动器。3.3 定尺切断机构设计定尺切断机构设计剪切机构采用凸轮摆杆剪切，其中采用共轭凸轮。凸轮摆杆式剪切机构是由以下几部分组成：飞轮、带轮、电磁离合器、共轭凸轮及剪切摆杆。12除摆杆外其余部件根据上述组成依次安装在主轴上，凸轮轴与主轴运动同步，飞轮的主要功能是蓄放能量。下切刀与机架固连，上切刀与摆杆固连，摆杆另一侧与共轭凸轮相互完全啮合。摆杆可绕其转轴往复摆动。13如图 3.8 所示。工作时，钢筋通过剪切机构碰触行程开关，开关闭合使电磁离合器闭合，剪切系统对钢筋进行切断，完成切断后，离合器摩擦片脱开、制动器啮合，飞轮与主轴脱开，主轴、凸轮等在制动器的作用下迅速停至原位置。由于该剪切机构采用了摆杆结构，容易得到很大的剪切力，这使主轴上的力减小了很多，延长了其寿命。14图 3.8 剪切机构三维图该剪切机构的优点是：响应快，动作平稳，精度高，并且钢筋的切头不会有油污。3.3.1 凸轮轮廓曲线的设计凸轮轮廓曲线的设计13共轭凸轮中，主凸轮用来实现剪切动作，副凸轮是为了让摆杆始终与主凸轮结合，能够精确回位。预设每个凸轮厚度为 20mm。本文采用作图法设计了主凸轮轮廓曲线，如图 3.9 所示：图 3.9 摆杆凸轮廓线设计3.3.2 主要参数计算主要参数计算钢筋在剪切过程中，其剪切力的变化是有规律的。它的规律是：随切刀切入深度的增加，剪切力也随之增大。根据切刀的切入深度可确定剪切力范围。切入深度达到一定值时，剪切力达到极大值。本设计中钢筋直径为 12mm，强度极限为 380MPa，其前进速度为40mm/s。其剪切力大小采用式 3.13 计算：Pmax=K1K2Fb (3.13)式中，K1切刀磨钝系数，切刀磨钝后，由于切刀间隙增大，切断力将会随之增大，一般去 K1=1.11.2:； K2抗剪极限强度与抗拉极限强度之比，一般取 K2=0.6； F 钢筋横截面积（mm2） ； b 材料强度极限（MPa） 。代入数据得钢筋所受最大剪切力约为 110kN。钢筋的剪切供可用式 3.14 计算：A=0.315Pd (3.14)14式中，A剪切功（J） ； P剪切力（kN） ； d被剪钢筋直径（mm） 。 代入数值，可的剪切功约为 415J，考虑到机构摩擦及离合器结合所消耗之功，工程计算中常乘以系数 1.2，则每次消耗总功为 498J。153.3.3 电机的设计计算和选型电机的设计计算和选型因为在切断过程中，其工作载荷不是恒定的，所以应该使它的输出功率大于平均负载功率。电机平均功率可用式 3.15 计算：N=KAn/(100060) (3.15)式中，N电机功率（kW） ； K电机安全运转系数； 总效率，一般取 70%90%； n钢筋切断次数（次/min） 。 代入数据可的电机功率为 1.2 kW，由此选的电机型号为 Y2-100L-6。3.3.4 带传动设计带传动设计（1）确定计算功率计算功率 Pca与传递功率 P 和工况 KA有关Pca=KAP式中，Pca计算功率，kW； KA工作情况系数，见表 1；P所需传递的额定功率。所以Pca=1.1*1.5=1.65（2）选择 V 带的带型由 Pca=60.5 和 n1=660,选取带型为 A 型带。 。（3）带轮基准直径 dd的确定及带速 v 的计算1）初选小带轮的基准直径 dd1参考表 2 及表 3 确定小带轮的基准直径 dd1=75。2）验算带速 v 根据式 3.7 计算带的速度。确定带速 v=3m/sv=dd1 n1/（60*1000）3）计算大带轮的基准直径15初选传动比 i=4,由 dd2=i dd1计算，并根据表 3 调整，得 dd2=280m/s（4）中心距 a 的计算及基准长度 Ld的选择1)根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，结合式 3.8 初定中心距 a0。0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2) 初定中心距 a0=710mm2）计算相应的带长 Ld0。Ld0=2465mm带的基准长度 Ld根据表 4 选取。Ld=2480mm3）计算中心距 a 及其变动范围。传动的实际中心距近似为aa0+( Ld- Ld0)/2 a=717.5因为在带轮及带的制造过程中都存在误差，并且带属于非刚性构件以及随带的使用时间越久带会越松弛，故给出变动范围如下：amin=a-0.015 Ldamax=a+0.03 Ld (5)确定带的根数z=Pca/Pr=23.3.5 轴的结构设计轴的结构设计（1）初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢，调制处理。根据表 5，取 A0=112，得轴的最小直径为dmin=15.6mm输出轴的最小直径是安装半离合器的，用来与飞轮机构连接，如图 3.11 所示。为了使轴与所选离合器能更好的配合，选取轴连接直径为 16mm。（2）拟定轴系零部件的装配方案本设计中选用如图 3.10 所示的装配方案。16图 3.10 凸轮机构轴系零部件三维图（3）确定轴的各段直径和长度1）右端半离合器的轴向定位不采用轴肩，可预设直径为 20mm，长度为30mm。半离合器通过销钉完成轴向定位，选轴直径为 16mm，长度为 20mm。2）根据共轭凸轮安装孔直径为 24mm，凸轮的右端与轴承之间的定位是采用轴套。因轴套端面需可靠地压紧齿轮，所以此轴段应略短于凸轮宽度。根据凸轮轮毂宽度为 40mm，故确定此轴段长度为 38mm。凸轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 h=(23)R,由轴径 d=24mm 查表 6，得 R=1mm，故取 h=2mm，则轴环处的直径为 28mm。轴环宽度 b1.4h,取 5mm。综上，轴的各段直径和长度已基本确定。（4）轴上零件的轴向定位半离合器与凸轮均采用平键连接。通过查表 7 得出凸轮轴段平键截面bh=8mm7mm。键槽长为 28mm。为了保证凸轮与轴配合时的同轴度，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 H7/k6；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键5mm5mm10mm，辊与轴的配合为 H7/k6。深沟球轴承与轴的圆周定位是由过渡配合来保证的。此处选轴的直径尺寸公差为 m5。（5）确定轴上圆角和倒角尺寸参考表 8 确定轴上圆角及倒角。取轴端倒角为 C1。各轴肩处的圆角半径均为 R1，如图 3.11 所示。16图 3.11 轴的结构图17（6）求轴上的载荷根据轴的结构图（图 3.11）做出轴的计算简图并根据计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（如图 3.12） 。图 3.12 轴的载荷分析图3.3.6 飞轮转动惯量计算飞轮转动惯量计算剪切机构在工作时,主要靠飞轮降速释放出贮存的动能获得能量。在钢筋切断过程中，飞轮依靠其自身的惯性力通过离合器及凸轮机构作用给上切刀提供切断力，帮助电机克服剪切阻力实现切断钢筋，完成一次剪切后，电机带动飞轮加速旋转，使其在下一次剪切之前恢复到原来的转速。电机主要是在飞轮空转时对其进行能量补充使其恢复到原来的转速，飞轮在剪切过程中起储能作用。17在剪切钢筋时，主要靠飞轮的惯性力提供能量，所以1/2JF12-1/2JF22=W (3.16)式中，1、2钢筋切断前后飞轮的角速度（rad/s） ； W钢筋切断所消耗的能量（J） ； JF飞轮的等效转动惯量（J） 。18飞轮的转动惯量计算公式为JF900W/（2n2） (3.17)3.3.7 轴承的设计选型轴承的设计选型在工作过程中剪切机构所使用的轴承只承受径向载荷，所以选用深沟球轴承就可以达到使用要求。剪切机构由凸轮机构和带轮机构组成，因为凸轮机构轴外径为 20mm，所以选用一对 6004 轴承；带轮机构轴外径为 40mm，所以选用一对 6008 轴承。3.3.8 离合器的选型离合器的选型在剪切机构工作之前，飞轮高速运转，而凸轮摆杆机构处于静止状态。根据主动轮带动从动轮，主动轮转速总是大于或等于从动轮转速，所以确定选用电磁离合器 DLD3-A。电磁离合器能高速相应、扭力传达快，完全能满足工作需要。4 其他结构设计194 其他结构设计其他结构设计4.1 机架及护板的设计机架及护板的设计机架在机器中起支承或容纳零部件的作用。本设计中的机架需支承导料装置、矫直装置及剪切装置，但受力不大，所以选用框架式金属机架，结构如图4.1 所示：图 4.1 机架三维图由主要工作构件的外形尺寸及安装尺寸确定机架外形尺寸：2100mm800mm780mm。在总体尺寸确定之后来确定其他尺寸，导料机构电机支承架尺寸为 410mm450mm525mm，矫直机构及剪切机构电机在机架底部安装，均通过螺纹连接。18机架材料选取 ZG270-500， 40m40mm 线材，焊接而成。本设计中机架重量轻，成本低，便于制造。外护板材料选取 Q235B，周向护板厚度选取 3mm，面板厚度选取 10mm，尺寸依机架大小剪切而成。安装方式采用螺纹连接，安装后涂底漆并涂绿色油漆。4.2 受料架的设计受料架的设计受料架在钢筋矫直切断机中主要起承接完成矫直及剪切的钢筋。经过矫直的钢筋通过剪切机构，进入受料架导槽中，直至触碰端部行程开关进行切断。完成切断后，托料板分离，钢筋落入受料架。西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）20图 4.2 受料架三维图5 结论215 结论结论本论文首先对前人的多种设计做了研究，并总结和提出了三种可行性方案。确定方案之后，对整机主要机构的机械结构及传动方案进行了设计计算，最终完整的设计出了钢筋矫直切断机，并作出了装配图和零件图。整机传动简单、效率较高、矫直过程中钢筋表面无划伤，且制造成本较低。结构如图 5.1 所示：图 5.1 钢筋矫直切断机三维图本设计中矫直精度由抽样调查验证，并且需安装后对钢球模预调试来保证矫直精度，未来可以对钢筋矫直切断机设计矫直精度测试机构。参考文献22参考文献参考文献1 陈士忠，王永华，吴玉厚.钢筋调直机调直辊设计与分析J.建筑机械化，2015，76-79.2 宜亚丽.钢筋矫直切断机剪切机构研究分析J.机械，2004，31(10):14-16.3 曲恩.斜辊转毂式钢筋调直机的设计J.机械工程师，2002，47-48. 4 宜亚丽，金贺荣，卢秀春.凸轮摆杆剪切机构设计与参数计算J.机械设计与制造，2013，(11):17-22.5 金贺荣，刘康，韩雪艳等.PC 钢棒凸轮摆杆剪切机定尺精度设计分析J.机械设计与制造，2014， （3）：44-46.6 肖洪博.调直切断机定长自动控制系统的设计与应用J.机械研究与应用，2006，19(2):48-49.7 卢秀春，金贺荣，宜亚丽.热轧带肋钢筋矫直切断机的研究设计J.钢铁，2002，37(3):59-62.8 曲恩，周玉林.转毂钢球式钢筋矫直切断机的设计研究J.钢铁，2006，41(5)，61-64.9 王文凡，申杰.钢筋调直切断机自动控制系统的设计与实现J.华北水利水电大学学报（自然科学版） ，2015，36(2):74-79.10 吴碧金，胡国清.小型钢筋矫直机连续拉直机构的设计问题J.机械，2003，30(3)，26-28.11 陈士忠，王永华，陈博等.钢筋调直机双槽辊输入轴的静力分析J.机电产品开发与创新，2015，28(2):62-64.12 金贺荣，卢秀春.钢筋矫直切断控制系统中 PLC 的应用J.机械与电子，2004，(8):57-58.13 吴光夏.我国钢筋商品化加工推广的前景分析.中国高新技术企业，2008，265-266.14 郭洪淼.快换型钢筋矫直切断机的设计J.建筑机械化，2009，60-61.15 王平，张强.钢筋调直切断机剪切机构的分析与研究J.建筑机械，1999， （12）：56-59.16 WT Arnold.Apparatus for straightening and cutting reinforcing barP.US:3916662 ，1975.17 JF Gail.Bar cutting and straightening apparatus.US，1922.18 Ashvin S.Patel，DR.J.M.PRAJAPATI.A review on innovation of wire straightening cutting machineJ.International Journal of Engineering Science andTechnology,2011，3(5):4204-4209.致谢23致致 谢谢感谢导师万宏强老师的关心、指导和教诲。本人在毕业设计期间的工作自始至终都是在万老师全面、具体的指导下进行的。万老师严谨认真、宽以待人，在整个过程中都使我受益匪浅。同时我也很感谢帮助过我的同学，如果没有他们的帮助，毕业设计可能会进行地更加艰难。所以我想向所有帮助过我的同老师和同学说一声：你们辛苦了，谢谢！毕业设计是每位毕业生对大学所学知识的一个总括，也是对大学所学知识的一次自我考核，使自己能够正确认识自己，给自己一个合理的定位。我此次在做的过程中也遇到了不少的问题，但是万老师给了我们许多关怀和帮助，并且随时询问我们毕业设计的进展情况、细心的指导我们。 通过这次毕业设计，我们对所研究的题目内容、相关原理及实际中的运用有了比较深入的了解，掌握了相关资料的查询的方法，培养了我们独立的学习能力，解决问题的能力并且拓展了知识面。最后在毕业设计完成之际，我再次感谢对我指导、关心和帮助过的老师和同学。谢谢！2425附录附录 1表 1 工作情况系数 KA工况 KA空、轻载启动 重载启动每天工作小时数/h16 16载荷变 液体搅拌机、通风机和鼓风机（7.5kW） 、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机 动微小 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3载荷变 带式输送机（不均匀负荷） 、通风机（7.5kW） 、旋转式水泵和压缩机、发电机、金属切削机床、锯木机和木工机械动小载荷变 制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、冲剪机床、纺织机械、重载输送机动较大载荷变 破碎机（旋转式、颚式等） 、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）动很大 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8表 2 V 带轮的最小基准直径槽型Y Z A B C D E（dd）min/mm20 50 75 125 200 355 50026表 3 普通 V 带轮的基准直径系列带型基准直径 dd/mmY20,22.4,25,28,31.5,35.5,40,45,50,56,80,90,100,112,125Z50，56,63,71,75,80,90,100,112,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,500,630A75,80,85,90,95,100,106,112,118,125,132,140,150,160,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,630,710,800B125,132,140,150,160,170,180,200,224,250,280,315,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120C200,212,224,236,250,265,280,300,315,335,355,400,450,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1120,1250,1400,1600,2000D355,375,400,425,450,475,500,560,600,630,710,750,800,900,1000,1060,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000E500,530,560,600,630,670,710,800,900,1000,1120,1250,1400,1500,1600,1800,2000,2240,2500表 4 普通 V 带的基准长度 Ld（mm）及带长修正系数 KLYLd KLZLd KLA Ld KLB Ld KLC Ld KLD Ld KLE Ld KL200 0.81224 0.82250 0.84405 0.87475 0.90530 0.93630 0.81700 0.83790 0.85930 0.831000 0.841100 0.861565 0.821760 0.851950 0.872740 0.823100 0.863330 0.874660 0.915010 0.925420 0.94280 0.87625 0.96890 0.871210 0.872195 0.903730 0.906100 0.96315 0.89355 0.92400 1.00700 0.99780 1.00920 1.04990 0.891100 0.911250 0.931370 0.901560 0.921760 0.942420 0.922715 0.942880 0.954080 0.914620 0.945400 0.976850 0.997650 1.019150 1.05500 1.021080 1.071430 0.961950 0.973080 0.976100 0.9912230 1.111330 1.131550 0.982180 0.993520 0.996840 1.0213750 1.151420 1.141640 0.992300 1.014060 1.027620 1.0515280 1.17271540 1.541750 1.002500 1.034600 1.059140 1.0816800 1.191940 1.022700 1.045380 1.0810700 10132050 1.042870 1.056100 1.1112200 1.162200 1.063200 1.076815 1.1413700 1.192300 1.073600 1.097600 1.1715200 1.212480 1.094060 1.139100 1.212700 1.104430 1.1510700 1.244820 1.175370 1.206070 1.24附录附录 2表 5 轴常用几种材料的及 A0值轴的材料Q235A、20 Q275、35（1Cr18Ni9Ti） 45 40Cr、35SiMn、38SiMnMo、3Cr13/MPa1525 2035 2545 3555A0149126 135112 126103 11297表 6 零件倒角 C 与圆角半径 R 的推荐值直径 d610 1018 1830 3050 5080 80120 120180C 或 R0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0表 7 普通平键的主要尺寸288101012轴的直径 d*键款b键高 h6822334412175517226622308730381083844128轴的直径 d键宽b键高 h445014950581610586518116575201275852214859525149511028161101303218键的长度系列L 6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,180,200,220,250