毕业设计（论文）钢筋校直机的设计

江苏城市职业学院 毕业设计(论文)（ 2012 届）设计（论文）题目 钢筋校直机设计办学点（系） 江苏城市职业学院张家港办学点专 业 机电一体化班 级 07学 号 学 生 姓 名 起 讫 日 期 2011.11.102012.3.10 地 点 江苏城市职业学院张家港办学点 指 导 教 师 职称 讲 师2011年 12月 5 日江苏城市职业学院 钢筋校直机的设计31引言31.1设计钢筋校直机的目的意义31.2国内外技术发展现状31.3设计内容4（1）总体设计4（2）校直系统的设计4（3）传动系统的设计42设计任务书（JR）52.1设计依据52.2产品用途及使用范围52.3主要技术指标和参数52.4总体布局和结构概述62.5关键问题及解决方法73设计计算说明书（SS）73.1总体设计73.1.1总体机构及工作原73.1.2主要技术参数83.2校直机构的设计83.3传动系统的设计93.3.1功率计算及电机选择93.3.2传动比分配93.3.3主要传动零件的设计93.3.3.1轴的设计93.3.3.2齿轮传动设计113.3.3.3V带轮传动设计133.3.3.3.1第一对V带设计133.3.3.3.2第二对V带设计193.4机架设计244使用说明书(SM)254.1型号与名称254.2结构概述254.3主要技术参数264.4使用与维护265标准化审查报告（BS）266结论27（1）总体设计27（2）校直机构的设计27（3）传动系统的设计27参考文献28钢筋校直机的设计1引言1.1设计钢筋校直机的目的意义21世纪是一个技术创新的时代，随着我国经济建设的高速发展，钢筋混凝土结构与设计概念得到不断创新，高性能材料的开发应用使预应力混凝土技术获得高速而广泛的发展，在钢筋混凝土中，钢筋是不可缺少的构架材料，而钢筋的加工和成型直接影响到钢筋混凝土结构的强度、造价、工程质量以及施工进度。所以，钢筋加工机械是建筑施工中不可缺少的机械设备。在实际生产中，钢筋全是以圆盘状出现的，这样生产者方便运输，但工地施工时所需要的钢筋都为直钢筋，这是钢筋校直机的作用是不可缺少的，它将盘状钢筋校直成为直钢筋用于建筑中。1.2国内外技术发展现状钢筋技术推广的社会和经济效益十分显著，因此高强钢筋得到了广泛的应用。欧美等工业发达国家对混凝土结构中钢筋的性能要求较高，多采用400到500MPa可焊钢筋，其实物的质量高于标准规定。盘卷供料的钢筋需要校直后才能使用，目前国内还没有能满足校直性能较高的钢筋校直机，国内钢筋校直机现有的校直强度都在350MPa左右。20世纪70年代我国改革开放以后接触到大量的国外设计研制成果。有小到16mm金属丝校直机和大到600mm管材校直机。有速度达到300mmin的高速校直机和精度达到0038mmm的高精度校直机。同时也引进许多先进的校直设备。如英国的布朗克斯(BRONX)校直机；德国的凯瑟林(Kieserling)校直机、德马克(Demag)连续拉弯校直机及高精度压力校直机；日本的薄板校直机等。值得自豪的是我国科技界一直在努力提高自己的科研设计和创新能力。从20世纪50年代起就有刘天明提出的双曲线辊形设计的精确计算法及文献提出的校直曲率方程式。6080年代在辊形理论方面有许多学者进行了深入的研究并取得了十分可喜的成果，还召开了全国性的辊形理论讨论会；产生了等曲率反弯辊形计算法。与此同时，以西安重型机械研究所为代表的科研单位和以太原重型机器厂为代表的设计制造部门完成了大量的校直机设计研制工作。不仅为我国生产提供了设备保证，还培养了一大批设计研究人员。进入90年代我国在赶超世界先进水平方向又迈出了一大步，一些新研制的校直机获得了国家的发明专利；一些新成果获得了市、省及部级科技成果进步奖；有的获得了国家发明奖。近年来我国在反弯辊形七斜辊校直机，多斜辊薄壁管材校直机、3斜辊薄铜管校直机、双向反弯辊形2辊校直机、复合转式校直机，平行辊异辊距校直机及校直液压自动切料机等研制方面相继取得成功。在矫直高强度合金钢方面也已获得很好的矫直质量。其校后的残留挠度为0205mmm。此外，从20世纪60年代以后拉伸与拉弯校直设备得到很大发展，对带材生产起到重要作用。1.3设计内容（1）总体设计钢筋校直机结构主要有机架，校直机构，传动机构组成。机架主要是由钢板焊接而成。校直机构采用是轮辊式，主要是由校直轮、轴、齿轮组成。传动系统主要由电动机和V带轮构成。（2）校直系统的设计钢筋校直机的校直构，采用的是轮辊式，轮辊采用的是相互交错分布，对钢筋施加交变应力，使原来的弯曲抵消。（3）传动系统的设计传动系统采用的是V带传动，电机通过一个二级V带传递到钢筋校直机的主轴上，主轴转动带动送料轮，达到输送钢筋到校直机的作用。2设计任务书（JR）2.1设计依据由于现在我国正处于飞速发展中，我国现有人口众多，现在每个城市都新建很多高楼、铁路等设施，需要大量钢筋，钢筋校直机的需求也有所增加。我设计的钢筋校直机是根据现有钢筋校直机实物为基础简化设计而成。2.2产品用途及使用范围钢筋校直机主要适用于建筑工程、道路桥梁、水利电力工程、混凝土预制构件、冶金和机械行业的领域，结构简单、自动化程度高、操作安全灵活简单、坚固耐用、适用范围广泛。2.3主要技术指标和参数表1 校直机参数参数名称数值校直钢筋直径（mm）412钢筋抗拉强度(MPa)650牵引速度(m/min)30校直轮转速(r/min)94送料轮 (mm)150电机型号Y112M-6功率 (kW)2.2外形尺寸：长(mm)宽(mm)高(mm)1180918.5915整机重量(kg)5002.4总体布局和结构概述钢筋校直机以电动机为动力元件，电动机通过二级V带轮机构，降低转速传至主动轴，使主动轴上的送料轮达到输送钢筋到校直机构进行校直。送料轮的正上方有一个和送料轮宽度相同的压料轮。两轮将钢筋压紧，通过摩擦力完成送料。送料机构和出料结构相同。由送料机构输送钢筋到小指机构，钢筋在校直机构中进行校直，在送到出料机构，完成校直过程。结构示意图所示。2.5关键问题及解决方法钢筋在校直过程中是否会有卡住问题，不能进行校直。一旦发生卡住情况，则必须停止校直，需操作工人重新调整钢筋位置，再次校直。3设计计算说明书（SS）3.1总体设计3.1.1总体机构及工作原 图1 总结构示意图1.电动机 2.V带轮 3.直齿轮 4.压料轮 5.送料轮 6.主动轴 7.机架工作原理是电动机带动V带轮，通过V带轮降低转速，传递给主动轴，主动轴带动送料轮，将钢筋送入校直机构进行校直。3.1.2主要技术参数钢筋校直机技术参数见表2表2 技术参数表项目数据校直钢筋范围校直钢筋长度45m/min送料轮转速94r/min送料轮直径150mm电动机转速940r/min电动机功率2.2kw3.2校直机构的设计材料的弯曲可以看成是受到某种应力的作用而产生，我们可根据材料的特性和各种曲率算出应施力的点与力的大小，但这往往是极复杂而不必要的，实际中代之以施加交变应力的方法。校直机构的作用实质是施加频率较高的周期性交变应力，使材料产生超过其弹性限度的变形，变形在相反的方向上交替发生。交替变形达一定程度后，以较慢速率逐渐减弱至零，原来的弯曲即被抵消。钢筋校直机的校直机构采用的是轮辊的方式，钢筋通过交错分布的轮辊后，使钢筋发生频率较高的弹性形变，抵消原有的弯曲，达到校直的目的。校直机构如图2所示。图2 校直构示意图3.3传动系统的设计3.3.1功率计算及电机选择我所设计的钢筋校直机校直钢筋速度为大于等于45m/min，电机不能够直接连接送料轴，需通过V带连接，使得送料轴的转速降低，符合我所校直的钢筋速度。送料轮的转速为96r/min，我设计的V带传动比为10。所以我选的电机型号为Y112M-6，额定功率为p=2.2kw，转速为n=940r/min，最大转矩2.0，重量45kg。3.3.2传动比分配我设计的是一个二级V带减速装置。运用V带传动，结构简单，方便维修，传动效果好。总传动比为10。第一对V带轮的传动比是5。小带轮直接连接电动机，大带轮连接中间轴。第二对V带轮的传动比是2。小带轮连接中间轴，大带轮连接主动轴。3.3.3主要传动零件的设计3.3.3.1轴的设计根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理，按扭矩强度法进行最小根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理，按扭矩强度法进行最小直径估算，即错误！未找到引用源。.选定轴最小直径d=34mm。电动机轴的扭矩：式中 p额定功率（kw） n电动机转速（r/min）错误！未找到引用源。动力轴的扭矩：式中 T电动机轴的扭矩（N/m）； 传递效率； 传动比 。错误！未找到引用源。从动轴和动力轴尺寸相同，动力轴比从动轴多轴和V带轮连接的部分。动力轴的尺寸确定。图3 主动轴示意图轴的最小直径尺寸：，错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。根据传动齿轮确定轴的尺寸：，。根据轴承，确定尺寸：，。轴环的尺寸：，轴承内径确定轴的尺寸：，送料轮内径确定轴的尺寸：，。从动轴尺寸确定。 图4 从动轴示意图根据从动齿轮确定轴的尺寸：，错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。根据轴承，确定尺寸：，。轴环的尺寸：，。轴承内径确定轴的尺寸：，。送料轮内径确定轴的尺寸：，。3.3.3.2齿轮传动设计校直机的送料轮与校直轮之间需要传动装置，我选择了齿轮出动，由于我所设计的送料轮与校直轮直径也孔径相同，所以齿轮的传动比为错误！未找到引用源。，这里我至于要设计一个齿轮即可。由于送料轮与校直轮之间等距错误！未找到引用源。，我的齿轮分度圆直径错误！未找到引用源。由于动力轴已经确定，齿轮的孔径错误！未找到引用源。齿轮位于轴的一端属于悬臂布置，所以，齿轮上齿数为z=100.模数：错误！未找到引用源。齿轮宽： 齿顶高系数，顶隙系数齿距：错误！未找到引用源。齿高：错误！未找到引用源。根据使用情况,则选用8级精度的齿轮。选择材料：小齿轮选用45号钢，调质处理，；大齿轮选用45号钢，正火处理，；按国家标准，分度圆上的压力角；对于正常齿，2.6.1验算齿面接触疲劳强度因电机驱动，载荷平稳，查表，由于速度v=3.17m/s,8级精度齿轮，查图得，轴上轴承不对称分布，且，查图得，齿宽。取b=54mm, 。查表得载荷系数计算端面和纵向重合度：由查图得，取u=2.7=158MP 根据材料热处理，图，则计算出许用应力由图得，验算弯曲疲劳强度 3.3.3.3V带轮传动设计3.3.3.3.1第一对V带设计（1）确定计算功率，查机械设计书表查得工况系数=1.3由公式：代入数据得=1.12.2=2.2kw，又因为转速为故由机械设计书图可以选择V带型号为Z型。（2）确定带轮的基准直径并验算带速v初选小带轮的直径根据V带带型由机械设计书表和表选取小带轮直径又因为=，故取小带轮直径= 验算带速 按机械设计书式验算带的速度V=计算大带轮的基准直径根据机械设计书式计算大带轮的基准直径V带的传动比，取。=。根据机械设计书表8-8圆整=确定V带的中心距和基准长度根据机械设计书式（8-20）初定中心距=。由机械设计书式由机械设计书表选带的基准长度=按机械设计书式计算实际中心距 计算得:。验算小带轮上的包角 满足V带包角要求。计算带的根数Z计算单根V带的额定功率由和，查机械设计书表得根据，=2和Z型带查表得，查表得，由表得，于是计算V带根数Z取2根V带。计算单根V带的初拉力的最小值由表8-3得A型带的单位长度质量,所以应使带的实际拉力。计算压轴力压轴力的最小值为 。（3）V带轮的设计要求带轮的各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。（4）V带轮材料的选择因为V带轮的转速则，转速较低，因此材料通常采用铸铁，常用材料为HT150或HT200。（5）带轮的结构与尺寸带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带轮轮槽的尺寸。设计如下： 当（轴径）时，可用实心式；当时，可采用腹板式；当同时时，可采用孔板式；当时可采用轮辐式。(6)V带轮的轮槽V带轮的轮槽与所选的V带的型号相对应，查机械设计书表V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密结合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于。V带轮安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮的外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定了轮槽基准直径到外圆和底部的最小高度和。轮槽工作表面粗糙度为1.6或3.2。表3 带轮参数表项目符号YZABSPYSPZSPASPB基准宽度5.38.511.014.0基准线上槽深度1.62.02.753.5槽间距80.3120.3150.3190.4第一槽对称面至端面的距离7181最小轮缘厚55.567.5带轮宽外径（7）主动带轮计算：根据，第一槽对称面至端面的距离：，槽间距：，基准线上槽深度：，最小轮缘厚：，基准宽：。 取， 轮缘宽度： =。在总要求范围内。槽宽：。顶圆直径： 。 根据电动机轴径：，轴伸长度：。，取，取轮缘宽;。而，所以采用实心式带轮。从动带轮计算：，从动轮的设计方法与主动轮基本相同，只是轮毂与轴配合处的直径由轴的直径确定。第一槽对称面至端面距离：，槽间距：，基准线上槽深：，最小轮缘厚：，基准宽：。取，轮缘宽度： =。在总要求范围内。槽宽：顶圆直径： 3.3.3.3.2第二对V带设计（1）确定带轮的基准直径并验算带速v初选小带轮的直径根据V带带型由机械设计书表和表选取小带轮直径又因为=，故取小带轮直径= 验算带速 按机械设计书式验算带的速度V=计算大带轮的基准直径根据机械设计书式计算大带轮的基准直径V带的传动比，取。=。根据机械设计书表8-8圆整=确定V带的中心距和基准长度根据机械设计书式（8-20）初定中心距=。由机械设计书式由机械设计书表选带的基准长度=按机械设计书式计算实际中心距 计算得:。验算小带轮上的包角 满足V带包角要求。计算带的根数Z计算单根V带的额定功率由和，查机械设计书表得根据，=2和Z型带查表得，查表得，由表得，于是 计算V带根数Z取2根V带。计算单根V带的初拉力的最小值由表8-3得A型带的单位长度质量,所以应使带的实际拉力。计算压轴力压轴力的最小值为 。（2）V带轮的设计要求带轮的各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使带的载荷分布较为均匀，结构工艺性好，无过大的铸造内应力，质量分布均匀，轮槽工作面要精细加工，以减少带的磨损。（3）V带轮材料的选择因为V带轮的转速则，转速较低，因此材料通常采用铸铁，常用材料为HT150或HT200。（4）带轮的结构与尺寸带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径选择带轮的结构形式，根据带的型号来确定带轮轮槽的尺寸。设计如下：当（轴径）时，可用实心式；当时，可采用腹板式；当同时时，可采用孔板式；当时可采用轮辐式。(5)V带轮的轮槽V带轮的轮槽与所选的V带的型号相对应，查机械设计书表V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面的夹角发生变化，为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密结合，将V带轮轮槽的工作面的夹角做成小于。V带轮安装到轮槽中以后，一般不应超出带轮的外圆，也不应与轮槽底部接触，为此规定了轮槽基准直径到外圆和底部的最小高度和。轮槽工作表面粗糙度为1.6或3.2。主动带轮计算：根据，第一槽对称面至端面的距离：，槽间距：，基准线上槽深度：，最小轮缘厚：，基准宽：。取，轮缘宽度： =。在总要求范围内。槽宽：。顶圆直径： 。根据电动机轴径：，轴伸长度：。，取，取轮缘宽;。而，所以采用实心式带轮。从动带轮计算：，从动轮的设计方法与主动轮基本相同，只是轮毂与轴配合处的直径由轴的直径确定。第一槽对称面至端面距离：，槽间距：，基准线上槽深：，最小轮缘厚：，基准宽：。取，轮缘宽度： =。在总要求范围内。槽宽：顶圆直径： 这个带轮与减速器主动轴相连，由，可计算：，取。，取。因为，所以采用实心式。3.4机架设计由于我所设计的钢筋校直机是个长方体形状，机架只要能架起钢筋校直机即可。我采用的是钢板焊接的方式，将钢板焊接成为机架。选用的是厚度为10mm宽度为100mm的钢板4使用说明书(SM)4.1型号与名称钢筋校直机的型号：JLJ.0型名称：钢筋校直机4.2结构概述图5结构示意图1.电动机 2.V带轮 3.直齿轮 4.压料轮 5.送料轮 6.主动轴 7.机架4.3主要技术参数表4 主要技术参数项目数据校直钢筋范围校直钢筋长度45m/min送料轮转速94r/min送料轮直径150mm电动机转速940r/min电动机功率2.2kw4.4使用与维护钢筋校直机使用前先开动机器空转，看看机器是否有卡住显现，停止机器，检查送料轮与压紧轮是否有松动。如果没有问题，则可以开始校直钢筋。钢筋校直机工作时间长，对它的维护很重要，每周应对校直机的轴承加润滑油。检修送料轮与压紧轮的螺栓是否拧紧，要及时拧紧。5标准化审查报告（BS）校直机的基本设计已经完成，现在对其图纸和一些数据进行标准化审查。（1）图纸和文件所用的编号原则符合以下标准和有关规定：JB/T5054.81991产品图样既涉及文件通用和借用件管理办法；JB/T88231998机械工业企业计算机辅助管理信息分类编码导则；（2）产品图样及设计文件符合以下标准和有关规定：GB/T10609.11989技术制图标题栏；GB/T10609.21989技术制图明细栏；GB/T17825.21999技术制图比例；GBN/T17825.101999CAD文件管理基本格式；GB/T146891993技术制图图纸幅面和格式；JB/T5054.62000产品图样及设计文件更改办法。（3）零件中符合标准和有关规定GB/T2766209深沟球轴承GB/T93标准弹簧垫圈。GB/T6170-2000六角螺栓GB/T6170-2000六角螺母GB/T97.1-2002平垫圈6结论（1）总体设计钢筋校直机结构主要有机架，校直机构，传动机构组成。机架主要是由钢板焊接而成。校直机构采用是轮辊式，主要是由校直轮、轴、齿轮组成。传动系统主要由电动机和V带轮构成。（2）校直机构的设计钢筋校直机的校直构，采用的是轮辊式，轮辊采用的是相互交错分布，对钢筋施加交变应力，使原来的弯曲抵消。（3）传动系统的设计传动系统采用的是V带传动，电机通过一个二级V带传递到钢筋校直机的主轴上，主轴转动带动送料轮，达到输送钢筋到校直机的作用。参考文献1 田奇，童占荣，王进，马志奇。钢筋及预应力机械应用技术M。中国建材工业出版社。2004。5 2 孟宪源现代机构手册M第1版北京：机械工业出版社1994，63 田奇 建筑机械使用与维护 中国建材工业出版社 2003.8。4 李凤平，张士庆，苏猛。机械图学M。东北大学出版社 2003.95 纪世斌建筑机械基础北京清华大学出版社2002。6 徐灏机械设计手册（1）M 第2版北京：机械工业出版社2000。7 徐灏机械设计手册（2）M 第2版北京：机械工业出版社2000。8 徐灏机械设计手 册（3）M 第2版北京：机械工业出版社2000。9 机械设计手册化学工业出版社200410 现代施工机械实用手册华南理工大学出版社199911许林发.建筑材料机械设计（一）M. 武汉；武汉工业大学出版社，1990.12褚瑞卿.建材通用机械与设备M. 武汉；武汉理工大学出版社，1996.13胡家秀.机械零件设计实用手册. 北京；机械工业出版社，1999.14钱志峰，刘苏.工程图学基础教程M. 北京；科学出版社，2001.15盛君豪.减速机使用技术手册M. 北京；机械工业出版社，1992.16吴瑞琴.滚动轴承产品样本M.机械工业出版社，北京；中国石化出版社，2000.17黄健求.机械制造技术基础M. 北京；机械工业出版社，2005.18臧宏琦，王永平.机械制图M. 西安；西北大学工业出版社，2001.19高文安建筑施工机械武汉武汉工业大学出版社2000。20 Sunage T,et al.Differental reducers using internal gears with small tooth number difference(The first report,fundamentals of design)J.Bulletin of JSME,1994,(108).。21 Shu Xiaolong.Determination of load sharing factor for plametary gearing with small tooth number differenceJ.Mechanism and Machine Throry,1995,30(2).转眼几个月的毕业设计就要接近尾声，在此，非常感谢老师对悉心教导，使我终身受益浅，在此我对老师表示深深的感谢。在本次设计的选题以及编写过程中老师也给予我相当多的关心、支持和指导，现在本文得以顺利完成，我要衷心地感谢老师不厌其烦地耐心地为本文所作的大量的辛苦工作，老师对待学术的严谨态度深深地感染了我。我也要感谢其他老师，他们生动的讲课和各自独到的研究方法让我印象深刻，也对我的设计产生了很大影响。老师们严谨的治学态度、积极认真的工作作风深深地影响了我，让我不由地产生敬意。同时感谢几位同组同学对我的帮助。最后，我要感谢我的父母，感谢他们多年来始终如一地给予我关怀和爱护，没有父母多年来在背后的支持和鼓励，我无法顺利完成学业。回看起这次毕业设计，我学到了很多很多，不仅仅是专业知识，还包括学习方法、查阅资料能力、专业软件使用等等。做完毕业设计的同时，还让我感到我在大学学到的知识还是太少太少，这对于解决以后工作中的实际问题还远远不足，我相信这将激励我在今后的工作生活中勤奋学习。设计过程中，面对实际给定的问题，查阅了大量的相关书籍、报刊、手册，同时结合自己以前在课堂上学习的机械制造、机械原理、机械设计、工程力学、互换性技术等教材知识，充分考虑问题的所在，及时与同学、老师联系讨论完成本次设计。此次设计中，使用的计算机画图。通过这次设计让我充分感到对于学到的AutoCAD等制图软件掌握的知识还太少。通过这次毕业设计，也提高了自己查阅各种工具书的能力，明白在什么书籍可以查到自己想要的，在查阅工具书中学到了课本上学不到的知识，同时也是对以前知识的大检验，锻炼自己应用书本知识解决具体问题的能力，在进入工作岗位后，自己更要熟悉各种工具书。次次毕业设计，更锻炼提高了自己与同学间的协作意识，遇到问题多与同学交流，多向别人请教。我想这对于以后与同事合作共同完成工作任务，奠定了很好的基础。即将毕业，大学生活也随这次毕业设计而接近尾声。大学生活中我不但学习了专业知识，更学会了怎么去做人和做事。即将进入社会，还有更多的东西需要我去学习。“学无止境”，我将会在以后工作和生活中不断充实、完善自己。四年学习的收获都尽然体现于此，而对每位给予我关心和帮助的人的感激之情却非短短的一页致谢所能尽言。313