欒加航 劉斌

摘要：隨著工業(yè)科學(xué)技術(shù)的提升，根據(jù)不同情況對(duì)電動(dòng)機(jī)的類型選要包括如臥式、防護(hù)式以及鼠籠式。在減速方案選擇時(shí)，選擇使用3級(jí)減速，先是一級(jí)帶減速，然后兩級(jí)齒輪減速，減速器通過帶和齒輪進(jìn)行減速。設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要依靠電動(dòng)機(jī)作為輸出動(dòng)力運(yùn)行整個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)而能夠使得動(dòng)力系統(tǒng)傳動(dòng)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)其運(yùn)動(dòng)軌跡是往復(fù)運(yùn)運(yùn)動(dòng)，所以本文對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要設(shè)計(jì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此本文使用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為臥式鋼筋切斷機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：切斷;鋼筋;齒輪;曲柄滑塊

一、國內(nèi)外鋼筋切斷機(jī)的對(duì)比

隨著工業(yè)社會(huì)的高速發(fā)展，鋼材的使用領(lǐng)域越來越廣泛，鋼筋又是鋼材中使用頻率很高的建筑鋼材，所以鋼筋的加工生產(chǎn)是研究者和企業(yè)在關(guān)注的熱點(diǎn)。對(duì)鋼筋的需求量來說，有必要對(duì)鋼筋切斷機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在通過大量文獻(xiàn)了解到，國內(nèi)外的鋼筋切斷機(jī)存在著很多大的差異：

1.國外切斷機(jī)偏心軸的偏心距較大，我國切斷機(jī)偏心軸較小，看起來省料卻不好管理。

2.國外切斷機(jī)的機(jī)架都是鋼板焊接結(jié)構(gòu)，零件精加工等工藝過硬，使切斷機(jī)承受載荷等方面強(qiáng)于國美機(jī)器。

3.國內(nèi)切斷機(jī)刀片設(shè)計(jì)不合理，單螺栓固定，刀片厚度不夠，縮短刀具使用壽命。國外都是雙螺栓固定，提高了刀具使用壽命。

4.國內(nèi)切斷機(jī)相比于國外切斷機(jī)，效率偏低。

5.國內(nèi)切斷機(jī)外觀質(zhì)量，性能較差，國外廠家一般都有規(guī)模生產(chǎn)，形成一套完整的質(zhì)量保證加工體系。

因此在市場激烈如此嚴(yán)重的鋼材市場中，只有使企業(yè)提升管理模式，加大科研研究力度，對(duì)新技術(shù)的重視，以及提高新產(chǎn)品研究效率，同時(shí)提升整體的性能以及售后的水平，這樣在一定程度上才能夠使我國鋼筋切斷機(jī)走出國門，進(jìn)而可以縮短與國外鋼筋切斷機(jī)距離。

二、工作原理

臥式鋼筋切斷機(jī)是通過電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)三角帶傳動(dòng)和二級(jí)齒輪傳動(dòng)減速后，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（V型帶以及齒輪）進(jìn)行動(dòng)力傳輸，進(jìn)而能夠使得軸帶動(dòng)曲柄滑塊在底座所設(shè)計(jì)的滑塊上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣才能夠使執(zhí)行元件對(duì)鋼筋進(jìn)行切斷。

三、基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)參數(shù)

（A）電動(dòng)機(jī)：根據(jù)本文的設(shè)計(jì)要求，切斷鋼筋的最大直徑為16mm以及切斷鋼筋平均每分鐘為15。得到本文鋼筋切斷機(jī)需要應(yīng)力為22000N

（3-1）

通過查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，由下式的計(jì)算，其總傳動(dòng)效率為：

η= 0.94×0.96×0.98×0.81=0.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3-2）

由此可知所選電機(jī)功率最小應(yīng)為 kw? ? ? ? ? ? （3-3）

所以選擇電動(dòng)機(jī)類型為輸出為2.2kw，轉(zhuǎn)速為960r/min的Y型電動(dòng)機(jī)。

（B）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)v型帶輪，v行帶，兩組齒輪。

（a）V型帶輪以及V型帶設(shè)計(jì)參數(shù)為：大齒輪直徑為200mm。小V型帶輪直徑為100mm。

帶速的計(jì)算

（3-4）

由式? 可知：取中心矩為400mm

帶長度通過下式進(jìn)行計(jì)算

（3-5）

查閱資料選取帶的長度為1250mm

計(jì)算實(shí)際中心矩：

取386mm? ? ? （3-6）

V型帶的根數(shù)

查表知 p1=0.97 Δp1=0.11? ka=0.965（3-7）

kl=0.93 則，取Z=4 （3-8）

張緊力的計(jì)算

（3-9）

（b）第一組齒輪：大齒輪材料選用45鋼，小齒輪材料選用40Cr，小齒輪齒數(shù)為20，大齒輪齒數(shù)為128，兩個(gè)齒輪傳動(dòng)比為6.4。

選擇尺寬系數(shù)ψd和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)選取 ψd=0.6

小齒輪直徑為60mm，其尺寬為b=36mm

圓周速度為：

參照手冊選精度等級(jí)為9級(jí)。（3-10）

計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1

（3-11）

確定重合度系數(shù)Zε、Yε：由公式可知重合度為

（3-12）

則由手冊中相應(yīng)公式可知：

（3-13）

（3-14）

（b）第二組齒輪：大齒輪材料選用45鋼，小齒輪材料選用40Cr，小齒輪齒數(shù)為28，大齒輪齒數(shù)為140，兩個(gè)齒輪的傳動(dòng)比為5。

選擇尺寬系數(shù)ψd和傳動(dòng)精度等級(jí)情況，參照相關(guān)手冊并根據(jù)以前學(xué)過的知識(shí)選取 ψd=2/3

初估小齒輪直徑d1=84mm，則小齒輪的尺寬為b=ψd× d1=2/3×84=56mm

齒輪圓周速度為：

參照手冊選精度等級(jí)為9級(jí)。

計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩T1

（3-15）

確定重合度系數(shù)Zε、Yε：由公式可知重合度為

（3-16）

則由手冊中相應(yīng)公式可知：

（3-17）

參考文獻(xiàn)：

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