卧式钢筋切断机的设计1 引言1．1 概述钢筋切断机是钢筋加工必不可少的设备之一，它主要用语房屋建筑、桥梁、隧道、 电站、大型水利等工程中对钢筋的定长切断。

钢筋切断机与其他切断设备相比，具有重 量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被机械加工和小型轧钢厂等 广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。

国内外切断机的对比：由于切断机技术含量低、易仿造、利润不高等原因，所以厂 家几十年来基本维持现状，发展不快，与国外同行相比具体有以下几方面差距。

1)国外切断机偏心轴的偏心距较大，如日本立式切断机偏心距 24mm，而国内一般 为17mm．看似省料、齿轮结构偏小些，但给用户带来麻烦，不易管理．因为在由切大 料到切小料时，不是换刀垫就是换刀片，有时还需要转换角度。

2)国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺 过硬，使切断机在承受过载荷、疲劳失效、磨损等方面都超过国产机器．3)国内切断机刀片设计不合理，单螺栓固定，刀片厚度够薄，40 型和 50 型刀片厚 度均为17mm；而国外都是双螺栓固定，25～27mm厚，因此国外刀片在受力及寿命等 综合性能方面都较国内优良。

4)国内切断机每分钟切断次数少．国内一般为28～31次，国外要高出15～20次， 最高高出30次，工作效率较高。

5)国外机型一般采用半开式结构，齿轮、轴承用油脂润滑，曲轴轴径、连杆瓦、冲 切刀座、转体处用手工加稀油润滑．国内机型结构有全开、全闭、半开半闭3种，润滑 方式有集中稀油润滑和飞溅润滑2种。

6)国内切断机外观质量、整机性能不尽人意；国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。

尤其对外 观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理， 外观看不到哪儿有焊缝、毛刺、尖角，整机光洁美观。

而国内一些一些厂家虽然生产历 史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、经验，生产工艺几十 年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。

全球经济建设的快速发展为建筑行业，特别是为建筑机械的发展提供了一个广阔的发展 空间，为广大生产企业提供一个展示自己的舞台。

面对竞争日益激烈的我国建筑机械市 场，加强企业的经营管理，加大科技投入，重视新技术、新产品的研究开发，提高产品 质量和产品售后服务水平，积极、主动走向市场，使企业的产品不断地满足用户的需求， 尽快缩短与国外先进企业的差距，无疑是我国钢筋切断机生产企业生存与发展的必由之 路。

1．2 题目的选取本次毕业设计的任务是卧式钢筋切断机的设计。

要求切断钢筋的最大直径14mm，切 断速度为15次/分。

在设计中通过计算和考虑实际情况选则合适的结构及参数，从而达到设计要求，同 时尽可能的降低成本，这也是一个综合运用所学专业知识的过程。

毕业设计是对四年 大学所学知识的一个总结，也是走上工作岗位前的一次模拟训练。

1．3 钢筋切断机的工作原理工作原理：采用电动机经一级三角带传动和二级齿轮传动减速后,带动曲轴旋转,曲 轴推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中作往复直线运动,使活动刀片和固定刀片相 错而切断钢筋。

2 电机选择传动方案简述：选择三级减速，先是一级带减速，再两级齿轮减速。

首先采用一级带 传动，因为它具有缓冲、吸振、运行平稳、噪声小、合过载保护等优点，并安装张紧轮。

然后采用两级齿轮减速，因为齿轮传动可用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具 有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等特点。

动力由 电动机输出,通过减速系统传动,把动力输入到执行机构。

由于传动系统作 的是回转运动,而钢筋切断机的执行机构需要的直线往复运动,为了实现这种转换,可以采用曲柄滑 块机构,盘行凸轮移动滚子从动件机构,齿轮齿条机构。

考虑现实条件我决定采用曲柄滑 块机构作为本机械的执行机构 。

2.1 切断钢筋需用力计算为了保证钢筋的剪断，剪应力应超过材料的许应剪应力[ ] t 。

即切断钢筋的条件为： [ ]t t £ = A Q 查资料可知钢筋的许用剪应力为：[ ] 142 ~ 128 = t MPa,取最大值142MPa 。

由于本切 断机切断的最大刚筋粗度为： 14 max = d mm 。

则本机器的最小切断力为：[ ] 218484) 14 ( 14 . 3 142 4142 42 2 max 2 max > ´ ´ >´ > > Q Q d Q d Q p t p 取切断机的Q=22000N 。

2.2 功率计算由图可知， 刀的速度小于曲轴处的线速度。

则切断处的功率 P ：8 . 690 001 . 0 20 602 15 = ´ ´ ´ ´ < p Q P W 查表可知在传动过程中，带传动的效率为η= 0.94~0.97； 二级齿轮减速器的效率 为η= 0.96~0.99； 滚动轴承的传动效率为η= 0.94~0.98； 连杆传动的效率为η= 0.81~0.88；滑动轴承的效率为 99. 0 ~ 98 . 0 = h 由以上可知总的传动效率为:η= 0.94×0.96×0.98×0.81=0.72由此可知所选电机功率最小应为 94 . 1 72. 0 2 69 . 0 = ´ = P kw 查手册并根据电机的工作环境和性质选取电机为：Y 系列封闭式三相异步电动机，代号为Y 112M ­6，输出功率为2.2kw ，输出速度为960 r/min 。

3. 传动结构设计3.1 基本传动数据计算3.1.1 分配传动比电动机型号为Y ，满载转速为960 r/min 。

a) 总传动比 64 15960 = = i b) 分配传动装置的传动比 10 i i i ´ = 上式中 i 0、i 1 分别为带传动与减速器（两级齿轮减速）的传动比，为使V 带传动的外廓 尺寸不致过大， 同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。

初步取 i 0 =2， 则减速器的传动比为 32 2 64 01 = = = i i i c) 分配减速器的各级传动比按展开式布置，查阅有关标准，取 i 11=6.4，则 i 22=5。

（注以下有 i 1 代替 i 11，i 2 代替 i 22）3.1.2 计算机构各轴的运动及动力参数a) 各轴的转速ⅠⅡⅢⅠ 轴 min / r 480 2 960 01 = = = n n n m Ⅱ 轴 min / r 75 4 . 6 480 11 2 = = = i n n Ⅲ 轴 min / r 15 5 75 2 2 3 = = =i n n b) 各轴的输入功率Ⅰ 轴 kw 068 . 2 94 . 0 2.2 01 1 = ´ = ´= η p p Ⅱ 轴 kw 966 . 1 98 . 0 97 . 0 068 . 2 12 1 2 = ´ ´ = ´= η p p Ⅲ 轴 kw 869 . 1 98 . 0 97 . 0 966 . 1 23 2 3 = ´ ´ = ´= η p p c) 各轴的输入转矩电动机输出转矩m N 89 . 21 9602 . 2 9550 × = ´ = d T Ⅰ 轴 m N 15 . 41 94 . 0 2 89 . 21 01 0 1 × = ´ ´ = ´´ = η i T T d Ⅱ 轴 m N 35 . 250 98 . 0 97 . 0 4 . 6 15 . 41 12 1 1 2 × = ´ ´ ´ = ´´ = η i T T Ⅲ 轴 m N 91 . 1189 98 . 0 97 . 0 5 35 . 250 23 2 2 3 × = ´ ´ ´ = ´´ = η i T T 3.2 带传动设计3.2.1 由设计可知：V 带传动的功率为2.2kw ，小带轮的转速为960r/min ，大带轮的 转速为480r/min 。

查表可知 工况系数取 K A =1.5 ，P c =1.5×2.2=3.3kw 。

根据以上数值及小带轮 的转速查相应得图表选取 A 型V 带。

3.2.2 带轮基准直径：查阅相关手册选取小带轮基准直径为d 1=100mm ，则大带轮基 准直径为d 2=2×100=200mm3.2.3 带速的确定： s / m 0 . 5 100060 960 100 14 . 3 1000 60 1 = ´ ´ ´ = ´ × × = n d v π 3.2.4 中心矩、带长及包角的确定。

由式0.7(d 1+d 2)<a 0<2(d 1+d 2) 可知：0.7(100+200)<a 0<2(100+200) 得 210〈a 0〈600初步确定中心矩为 a 0=400根据相关公式初步计算带的基准长度：mm 25 . 1277 400 4 ) 100 200 ( ) 200 100 (2 400 2 4 ) ( 2 2 22 2 1 2 1 0 = ´ - + + + ´ = - + + + = π ） （ π a d d d d a L d 查表选取带的长度为1250mm计算实际中心矩：mm 386 2 25 . 1277 1250 400 2 ' 0 = - + = - + = d d L L a a 取386mm验算小带轮包角：oo 2 . 165 3 . 57 180 1 2 = ´ - - = ad d α 3.2.5 确定带的根数： ( ) l a c k k p p p Z × × + ³ 1 1 Δ 查表知 p 1=0.97 Δp 1=0.11 k a =0.965 k l =0.93 则 ( ) 40 . 3 93 . 0 965 . 0 11 . 0 97 . 0 3 . 3 = ´ ´ + ³ Z 取Z=4 3.2.6 张紧力 20 ) 1 5 . 2( 500 qv k vZ p F c + - = 查表 q=0.10kg/mN 1 . 133 024 . 5 1 . 0 ) 1 965. 0 5 . 2 (4 024 . 5 3 . 3 500 2 0 = ´ + - ´ ´ = F 3.2.7 作用在轴上的载荷：N 9 . 1055 22 . 165 sin 1 . 1334 2 2 sin 2 0 = ´ ´ ´ = × × × = α F Z F q 3.2.8 带轮结构与尺寸见零件图图1 带轮的结构与尺寸图3.3 齿轮传动设计3.3.1 第一级齿轮传动设计a) 选材料、确定初步参数1) 选材料 小齿轮：40Cr 钢调制，平均取齿面硬度为260HBS大齿轮：45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS2) 初选齿数 取小齿轮的齿数为20，则大齿轮的齿数为20×6.4=1283) 齿数比即为传动比 4 . 6 20128 = = i4) 选择尺宽系数ψd 和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识 选取 ψd =0.6初估小齿轮直径d 1=60mm ，则小齿轮的尺宽为 b=ψd × d 1=0.6×60=36mm5) 齿轮圆周速度为：s / m 5 . 1 100060 480 60 1000 60 1 1 = ´ ´ ´ = ´ ´ ´ = π π n d v 参照手册选精度等级为9级。