钢筋弯曲机设计及其运动过程虚拟设计.doc
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1、(钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 1 目录目录 目录 1 中英文摘要 2 绪论 3 第 1 章 弯矩计算与电动机选择 4 1.1 工作状态 4 2.1 材料达到屈服极限时的始弯矩 4 第 2 章 v 带传动设计 5 2.1 V 带轮的设计计算 5 第 3 章 第一级圆柱齿轮设计 8 3.1 选择材料 8 3.2 接触强度进行初步设计 8 3.3 齿轮校核 10 3.4 齿轮及齿轮副精度的检验项目计算 12 第 4 章 第三级圆柱齿轮设计 14 4.1 选择材料 14 4.2 接触强度进行初步设计 14 4.3 齿轮校核 15 4.4 4齿轮及齿轮副精度的检验项目计算 18 第 5 章中间轴设计
2、 20 5.1 计算作用在轴上的力 20 5.2 计算支力和弯矩 20 5.3 截面校核 22 第 6 章主轴设计 24 6.1 计算作用在轴上的力 24 6.2 计算支力和弯矩 25 6.3 截面校核 26 第 7 章 轴承的选择 28 7.1 滚动轴承选择 28 中英文 28 总结 32 参考文献 33 (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 2 摘摘 要要 通过强度计算分析,认为现有 GW-40 弯曲机的大部分零件有较大的设计裕 量,需要改变个别零部件及电动机功率即可大幅度提高加工能力,满足 40 钢筋的 弯曲加工。还可以升级为 GW-50 钢筋弯曲机。 关键词关键词 钢筋弯曲机 始弯矩 终弯
3、矩 主轴扭矩 【Abstract】 Adopt analyze and count of the intensity ,we believe that the components of the Steel reinforcing bar- curved equipment have the huge design foreground . we can Improve the ability of machining, only change very few components and the electric Motors efficiency. It can be contented
4、 to the machining of the 40 screw thread steel and go up to the 50 steel reinforcing bar curved equipment. Key words: steel reinforcing bar-curved equipment first curved last curved Main shaft curved. (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 3 钢筋弯曲机设计及其运动过程虚拟钢筋弯曲机设计及其运动过程虚拟 专业:机械设计制造及其自动化, 学号:2000121406,姓名:胡茂正 指导教师:刘杰华,招惠玲
5、,陈敏华 绪论绪论 我国工程建筑机械行业近几年之所以能得到快速发展,一方面通过引进国 外先进技术提升自身产品档次和国内劳动力成本低廉是一个原因,另一方面 国家连续多年实施的积极的财政政策更是促使行业增长的根本动因。 受国家连续多年实施的积极财政政策的刺激,包括西部大开发、西气东输、 西电东送、青藏铁路、房地产开发以及公路(道路) 、城市基础设施建设等一 大批依托工程项目的实施,这对于重大建设项目装备行业的工程建筑机械行 业来说可谓是难得的机遇,因此整个行业的内需势头旺盛。同时受我国加入 WTO 和国家鼓励出口政策的激励,工程建筑机械产品的出口形势也明显好转。 我国建筑机械行业运行的基本环境、建
6、筑机械行业运行的基本状况、建筑 机械行业创新、建筑机械行业发展的政策环境、国内建筑机械公司与国外建 筑机械公司的竞争力比较以及 2004 年我国建筑机械行业发展的前景趋势进行 了深入透彻的分析。 (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 4 第第 1 1 章章 弯矩计算与电动机选择弯矩计算与电动机选择 1.11.1 工作状态工作状态 1.钢筋受力情况与计算有关的几何尺寸标记图 1。设钢筋所需弯矩:Mt=式sinsin 0 LFr 中 F 为拨斜柱对钢筋的作用力;Fr为 F 的径向分力;a 为 F 与钢筋轴线夹角。 当 Mt 一定,a 越大则拨斜柱及主轴径向负荷越小;a=arcos(L1/Lo)一定,L
7、o越大。因此, 弯曲机的工作盘应加大直径,增大拨斜柱中心到主轴中心距离 L0 GW-50 钢筋弯曲机的工作盘设计:直径 400mm,空间距 120mm,L0=169.7 mm,Ls=235,a=43.80 a 工作盘;2-中心柱套;3-拨料柱 4-挡料柱;5-钢筋;6-插入座 117.45 图1 钢筋受力情况 2.钢筋弯曲机所需主轴扭矩及功率 按照钢筋弯曲加工规范规定的弯曲半径弯曲钢筋,其弯曲部分的变形量均接近或过材 的额定延伸率,钢筋应力超过屈服极限产生塑性变形。 2.12.1 材料达到屈服极限时的始弯矩材料达到屈服极限时的始弯矩 1.按 40 螺纹钢筋公称直径计算 M0=K1Ws式中,M0
8、为始弯矩,W 为抗弯截面模数,K 1为截面系数,对圆截面 K 1=1.7;对于 25MnSi 螺纹钢筋 M0=373(N/mm2),则得出始弯矩 M0=3977(Nm) 2. 钢筋变形硬化后的终弯矩 钢筋在塑性变形阶段出现变形硬化(强化) ,产生变形硬化后的终弯矩:M=(K 1+K0/2Rx) Ws式中,K0为强化系数,K0=2.1/p=2.1/0.14=15, p为延伸率,25MnSi 的 p=14%,Rx=R/d0,R 为弯心直径,R=3 d0,则得出终弯矩 M=11850(Nm) 3. 钢筋弯曲所需距 Mt=(M0+M)/2/K=8739(Nm)式中,K 为弯曲时的滚动摩擦系数,K=1.
9、05 按上述计算方 法同样可以得出 50I 级钢筋(b=450 N/mm2)弯矩所需弯矩:Mt=8739(Nm),取较大者作 为以下计算依据。 4. 电动机功率 由功率扭矩关系公式 A0=Tn/9550=2.9KW,考虑到部分机械效率 =0.75,则电动机最大 (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 5 负载功率 A= A0/=2.9/0.75=3.9(KW) ,电动机选用 Y 系列三相异步电动机,额定功率为 =4(KW),额定转速=1440r/min。 e A e n 6. 电动机的控制 (如图 2 所知) 图2 钢筋弯曲电气图 制动刹车 电机反转 电机正转 第第 2 2 章章v v 带传动设计带
10、传动设计 2.12.1 V V 带轮的设计计算带轮的设计计算 电动机与齿轮减速器之间用普通 v 带传动,电动机为 Y112M-4,额定功率 P=4KW,转速 =1440,减速器输入轴转速=514,输送装置工作时有轻微冲击,每天工作 16 1 n min r 2 n min r 个小时 1. 设计功率 根据工作情况由表 8122 查得工况系数=1.2,=P=1.24=4.8KW A K d P A K 2. 选定带型 根据=4.8KW 和转速=1440,有图 812 选定 A 型 d P 1 n min r 3. 计算传动比 =2.8 2 1 n n 514 1440 4. 小带轮基准直径 1d
11、 d 由表 8112 和表 8114 取小带轮基准直径=75mm 1d d 5. 大带轮的基准直径 2d d (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 6 大带轮的基准直径=(1-) 2d di 1d d 取弹性滑动率=0.02 = (1-)=2.8=205.8mm 2d di 1d d)02 . 0 1 (75 实际传动比 =2.85i )1 ( 1 2 d d d d 从动轮的实际转速=505.26 2 n i n1 85 . 2 1440 min r 转速误差=1.7% 514 26.505514 2 n 对于带式输送装置,转速误差在范围是可以的%5 6. 带速 =5.62 100060 144
12、075 100060 11 nd s m 7. 初定轴间距 0 a 0.7(+)(+) 1d d 2d d2 0 a 1d d 2d d 0.7(75+205)(75+205)2 0 a 196560 0 a 取=400mm 0 a 8. 所需 v 带基准长度 0d L =2+ 0d L 0 a 0 2 12 21 4 )( )( 2a dd dd dd dd =2 4004 )75205( )20575( 2 400 2 =800+439.6+10.56 =1250.16mm 查表 818 选取mmLd1250 9. 实际轴间距 a (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 7 =400mm 2 0
13、 0 dd LL aa 10. 小带轮包角 1 =- 1 0 180 012 3 . 57 a dd dd = 00 62.18180 = 00 12038.161 11. 单根 v 带的基本额定功率 1 p 根据=75mm 和=1440由表 8127(c)用内插法得 A 型 v 带的=0.68KW 1d d 1 n min r 1 p 12. 额定功率的增量 1 p 根据和由表 8127(c)用内插法得 A 型 v 带的 min 1440 1 r n 85 . 2 i =0.17KW 1 p 13. V 带的根数 Z Z= L d kkpp p )( 11 根据查表 8123 得=0.95
14、0 1 38.161 k 根据=1250mm 查表得 818 得=0.93 D L L k Z=6.38 L d kkpp p )( 11 93 . 0 95 . 0 )17 . 0 68 . 0 ( 8 . 4 取 Z=7 根 14. 单根 V 带的预紧力 0 F =500( 由表 8124 查得 A 型带 m=0.10 0 F 2 ) 1 5 . 2 m z p k d m kg 则=500(=99.53N 0 F 2 ) 1 5 . 2 m z p k d (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 8 15. 压轴力 Q F =2=1372N Q F 2 sin2 1 0 ZF 2 38.161
15、 sin753.99 0 16. 绘制工作图 3.2 7 图3 带轮 第第 3 3 章章 圆柱齿轮设计圆柱齿轮设计 3.13.1 选择材料选择材料 确定和及精度等级 limH limF 参考表 8324 和表 8325 选择两齿轮材料为:大,小齿轮均为 40Cr,并经调质及表 面淬火,齿面硬度为 48-50HRc,精度等级为 6 级。按硬度下限值,由图 838(d)中的 MQ 级质量指标查得=1120Mpa;由图 839(d)中的 MQ 级质量指标查得 limH limF FE1=FE2=700Mpa, Flim1=Flim2=350 MPa 3.23.2 按接触强度进行初步设计按接触强度进行
16、初步设计 1. 确定中心距 a(按表 8328 公式进行设计) aCmAa(+1) 3 2 1 H KT =1 m C 483 A (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 9 K=1.7 mNT1646 2 4 . 0 MPa H 1008 取mma175mma200 2. 确定模数 m (参考表 834 推荐表) m=(0.0070.02)a=1.44, 取 m=3mm 3. 确定齿数 z ,z 12 z =20.51 取 z =21 1 ) 1( 2 m a ) 15 . 5(3 2002 1 z =z =5.521=115.5 取 z =116 21 2 4. 计算主要的几何尺寸(按表 835
17、 进行计算) 分度圆的直径 d =m z =321=63mm 11 d =m z =3*116=348mm 22 齿顶圆直径 d= d +2h =63+23=69mm 1a1a d= d +2h =348+23=353mm 2a2a 端面压力角 0 20 基圆直径 d= dcos=63cos20 =59.15mm 1b1 0 d= d cos=348cos20 =326.77mm 2b2 0 齿顶圆压力角 =arccos=31.02 1at 1 1 a b d d 0 = arccos=22.63 2at 2 2 a b d d 0 端面重合度 = z (tg-tg)+ z (tg-tg) a
18、 2 1 1 1at 2 2at (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 10 =1.9 齿宽系数 =1.3 d 1 d b 63 80 纵向重合度 =0 3.33.3 齿轮校核齿轮校核 1. 校核齿面接触强度 (按表 8315 校核) 强度条件:= H H 计算应力:=ZZZZ Z 1H HBE 1 1 bd F KKKk t HHVA = 2H 1H B D Z Z 式中: 名义切向力 F =2005N t 1 1 2000 d T 63 17.632000 使用系数 K=1(由表 8331 查取) A 动载系数 =() V K VA A 200 B 式中 V= s m nd 7 . 1 100
19、060 51417.63 100060 11 A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2 V K 齿向载荷分布系数 K=1.35(由表 8332 按硬齿面齿轮,装配时检修调整,6 级 H 精度 K非对称支称公式计算) H 34 . 1 齿间载荷分配系数 (由表 8333 查取)0 . 1 H K 节点区域系数 =1.5(由图 8311 查取) H Z 重合度的系数 (由图 8312 查取)77 . 0 Z 螺旋角系数 (由图 8313 查取)80 . 0 Z (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 11 弹性系数 (由表 8334 查取)MPaZE 8 . 189 单对齿啮合系数 Z=1 B
20、= 1H =143.17MPa 2H 8063 2005 5 . 5 15 . 5 0 . 135 . 1 05 . 1 180 . 0 77 . 0 8 . 1895 . 11 许用应力:= H XWRVLNT H H ZZZZZZ S lim lim 式中:极限应力=1120MPa limH 最小安全系数=1.1(由表 8335 查取) limH S 寿命系数=0.92(由图 8317 查取) NT Z 润滑剂系数=1.05(由图 8319 查取,按油粘度等于 350) L Z s m 速度系数=0.96(按由图 8320 查取) V Z,7 . 1 s m 粗糙度系数=0.9(由图 83
21、21 查取) R Z 齿面工作硬化系数=1.03(按齿面硬度 45HRC,由图 8322 查取) W Z 尺寸系数=1(由图 8323 查取) X Z 则: =826MPa H 03 . 1 85 . 0 96 . 0 05 . 1 92 . 0 1 . 1 1120 满足 H H 2. 校核齿根的强度 (按表 8315 校核) 强度条件:= 1F 1F 许用应力: =; 1F FFVASaFa n t KKKKYYYY bm F 11 22 12 SF SF FF YY YY (钢筋弯曲机设计钢筋弯曲机设计) 12 式中:齿形系数=2.61, =2.2(由图 8315(a)查取) 1F Y
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