前言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。
在土木工程中，钢筋混凝土与预应力钢筋混凝土是主要的建筑构件，担当着极其重要的承载作用，其中混凝土承受压力，钢筋承担压力。
钢筋混凝土构件的形状千差万别，从钢材生产厂家购置的各种类型钢筋，根据生产工艺与运输需要，送达施工现场时，其形状也是各异。
为了满足工程的需要，必须先使用各种钢筋机械对钢筋进行预处理及加工。
为了保证钢筋与混凝土的结合良好，必须对锈蚀的钢筋进行表面除锈、对不规则弯曲的钢筋进行拉伸于调直；为了节约钢材，降低成本，减少不必要的钢材浪费，可以采用钢筋的冷拔工艺处理，以提高钢筋的抗拉强度。
在施工过程中，根据设计要求进行钢筋配制时，由于钢筋配制的部位不同，钢筋的形状、大小与粗细存在着极大差异，必须对钢筋进行弯曲、切断等等。
随着社会与经济的高速发展，在土木工程与建筑施工中，不同类型的钢筋机械与设备的广泛应用，对提高工程质量、确保工程进度，发挥着重要作用。
钢筋调直机械作为钢筋及预应力机械的一种类型，在土木与建筑工程建设中有重要应用，钢筋调直也是钢筋加工中的一项重要工序。
通常钢筋调直机用于调直14mm以下的盘圆钢筋和冷拔钢筋，并且根据需要的长度进行自动调直和切断，在调直过程中将钢筋表面的氧化皮、铁锈和污物除掉。
1 钢筋调直机的设计1.1 钢筋调直机的分类钢筋调直机按调直原理的不同分为孔摸式和斜辊式两种；按切断机构的不同分为下切剪刀式和旋转剪刀式两种；而下切剪刀式按切断控制装置的不同又可分为机械控制式与光电控制式。
本次设计为机械控制式钢筋调直机，切断方式为下切剪刀式。
1.2 钢筋调直机调直剪切原理下切剪刀式钢筋调直机调直剪切原理如图所示：图1-1调直剪切原理Fig.1-1 principle of straightening and sheering1-盘料架；2-调直筒；3-牵引轮；4-剪刀；5-定长装置；工作时，绕在旋转架1上的钢筋，由连续旋转着的牵引辊3拉过调直筒2，并在下切剪刀4中间通过，进入受料部。
当调直钢筋端头顶动定长装置的直杆5后，切断剪刀便对钢筋进行切断动作，然后剪刀有恢复原位或固定不动。
如果钢丝的牵引速度V=0.6m/s.而剪刀升降时间t=0.1s，则钢丝在切断瞬间的运动距离S=Vt=0.6×0.1=0.06m，为此，剪刀阻碍钢丝的运动，而引起牵引辊产生滑动现象，磨损加剧，生产率降低，故此种调直机的调直速度不宜太快。
1.3 钢筋调直机的主要技术性能表1-1钢筋调直机的型号规格及技术要求Tab.1-1 model standard and technique ability of reinforcement bar straightening machine 参数名称数值调直切断钢筋直径（mm）4～8钢筋抗拉强度(MPa)650切断长度(mm)300～6000切断长度误差(mm/m)3≤牵引速度(m/min)40调直筒转速(r/min)2800送料、牵引辊直径(mm)90电机型号：调直牵引切断4422--jO功率：调直(kW)牵引(kW)切断(kW)5.5外形尺寸：长(mm)宽(mm)高(mm)7250 550 1220整机重量(kg)1000 1.4 钢筋调直机工作原理与基本构造该钢筋调直机为下切剪刀式，工作原理如图所示：图1-2钢筋调直机机构简图Fig.1-2 mechanism schematic of reinforcement bar straightening machine1-电动机；2-调直筒；3-减速齿轮；4-减速齿轮；5-减速齿轮；6-圆锥齿轮；7-曲柄轴；8-锤头；9-压缩弹簧；10-定长拉杆；11-定长挡板；12-钢筋；13-滑动刀台；14-牵引轮；15-皮带传动机构采用一台电动机作总动力装置，电动机轴端安装两个V带轮，分别驱动调直筒、牵引和切断机构。
其牵引、切断机构传动如下：电动机启动后，经V带轮带动圆锥齿轮6旋转，通过另一圆锥齿轮使曲柄轴7旋转，在通过减速齿轮3、4、5带动一对同速反向回转齿轮，使牵引轮14转动，牵引钢筋12向前运动。
曲柄轮7上的连杆使锤头8上、下运动，调直好的钢筋顶住与滑动刀台13相连的定长挡板11时，挡板带动定长拉杆10将刀台拉到锤头下面，刀台在锤头冲击下将钢筋切断。
切断机构的结构与工作原理如图所示：图1-3钢筋调直机的切断机构Fig.1-3 cut off mechanism of reinforcement bar straightening machine1-曲柄轮；2-连杆；3-锤头；4-定长拉杆；5-钢筋；6-复位弹簧；7-刀台座；8-下切刀；9-上切刀；10-上切刀架；下切刀8固定在刀座台7上，调直后的钢筋从切刀中孔中通过。
上切刀9安装在刀架10上，非工作状态时，上刀架被复位弹簧6推至上方，当定长拉杆4将刀台座7拉到锤头3下面时，上刀架受到锤头的冲击向下运动，钢筋在上、下刀片间被切断。
在切断钢筋时，切刀有一个下降过程，下降时间一般为0.1s，而钢筋的牵引速度为0.6m/s,因此在切断瞬间，钢筋可有0.6×0.1=0.06m的运动距离，而实际上钢筋在被切断的瞬间是停止运动的，所以造成钢筋在牵引轮中的滑动，使牵引轮受到磨损。
因此，调直机的调直速度不宜太快。
调直机的电气控制系统图为：图1-4 钢筋调直机的电器线路Fig.1-4 electrical circuit of reinforcement bar straightening machineRD-熔断器；D-交流接触器；RJ-热继电器；AN-常开按钮；D-电动机；QK-转换开关；调直机的传动示意展开图：图1-5 钢筋调直机的传动示意展开图：Fig.1-5 transmission opening figure of reinforcement bar straightening machine1-电动机；2-调直筒；3-皮带轮；4-皮带轮；5-皮带轮；6-齿轮；7-齿轮；8-齿轮；9-齿轮；10-齿轮；11-齿轮；12-锥齿轮；13-锥齿轮；14-上压辊；15-下压辊；16-框架；17-双滑块机构；18-双滑块机构；19-锤头；20-上切刀；21-方刀台；22-拉杆；电动机经三角胶带驱动调直筒2旋转，实现钢筋调直。
经电动机上的另一胶带轮以及一对锥齿轮带动偏心轴，再经二级齿轮减速，驱动上下压辊14、15等速反向旋转，从而实现钢筋牵引运动。
又经过偏心轴和双滑块机构17、18，带动锤头19上下运动，当上切刀20进入锤头下面时即受到锤头敲击，完成钢筋切断。
上压辊14装在框架16上，转动偏心手柄可使框架销作转动，以便根据钢筋直径调整压辊间隙。
方刀台21和承受架的拉杆22相连，当钢筋端部顶到拉杆上的定尺板时，将方刀台拉到锤头下面，即可切断钢筋。
定尺板在承受架上的位置，可以按切断钢筋所需长度进行调节。
2 主要计算2.1 生产率和功率计算2.1.1 生产率计算)/(06.00h kg K DnG Q π=（2-1）式中 D-牵引轮直径（mm ）N-牵引轮转速（r/min ）0G -每米钢筋重量（kg ）K-滑动系数，一般取K=0.95～0.98带入相应数据得：)/(5.26298.0395.0409014.306.0)/(06.00h kg h kg K DnG Q =⨯⨯⨯⨯⨯==π2.1.2 功率计算，选择电动机调直部分：调直筒所需的功率：)(97400111KW Mn N η=（2-2） 式中 96.0min /11取传动效率，皮带传动可）调直筒转速（--ηr n ` 调直筒的扭矩：)()1(23mm N Lf eb d M s ⋅+=σ （2-3）式中 )15.012.042m m L f f m m d b m m e m m N s 调直块的间距（数，一般取钢筋对调直块的摩擦系）钢筋直径（钢筋弯曲次数，一般取）调直块偏移量（）钢筋屈服点（--=-----σ带入相应数据，得：).(368.138).(13836880)15.01(410235823m N mm N M ==+⨯⨯⨯⨯=)(14.496.0974002800368.1381KW N =⨯⨯=牵引部分： 钢筋牵引功率：)(10222KW P N ην=（2-4）式中88.095.097.098.098.098.0/22=⨯⨯⨯⨯=--ηην来计算传动效率，按综合传动按性能参数查表取得）调直速度（s m牵引轮压紧力：）（N f P P αsin 4][1=（2-5） 式中1452.0][轮槽角度，一般为数取钢筋对牵引轮的摩擦系）牵引钢筋所需的拉力（---αf N P)(88445sin 2.04500N P =⨯⨯=)(39.088.010*******KW N =⨯⨯=切断部分： 钢筋剪切功率：)(97404sin 4213KW d R N c c ηαησπ⨯=（2-6）式中 89.095.097.098.098.0/3708.08.07.04421=⨯⨯⨯=---⨯=----ηηαησσ来计算传动效率，按综合传动）齿刀切角（每分钟切断次数）（倍抗拉强度的剪切极限强度，约等于）钢筋直径（）曲柄偏心距（C m m N m m d m m R c c c带入相应数据，经计算得：)(73.089.09740445sin 303708.082014.323KW N =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=钢筋切断力P ：)(42N d P c σπ=（2-7）式中 d-钢筋直径，mmc σ-材料抗剪极限强度，2/mm N带入相应数据得：)(14873708.04814.3422N d P c =⨯⨯⨯==σπ钢筋切断机动刀片的冲程数n ：i n n I = (r/min) （2-8）式中 I n -电动机转速，r/mini-机械总传动比带入相应数据得：6.128189.01440=⨯==i n n I (r/min)作用在偏心轮轴的扭矩M ： )]}(]1[[cos )sin({Pr 0mm N Lr r L r r r M k b k a k ⋅+++++=μββα （2-9）式中 k r -偏心距，mmα－偏心轮半径与滑块运动方向所成之角β－Lr K K k=其中：),sin arcsin(α L-连杆长度，mm0r －偏心轮轴径的半径，mm a r -偏心轮半径，mm b r －滑块销半径，mmμ-滑动摩擦系数，μ=0.10～0.15带入相应数据得：驱动功率N ：)(36.118.91716200kW Mn N ⨯⨯=η （2-10）式中 M -作用在偏心轮轴的扭矩，N mmn -钢筋切断次数，1/min η-传动系统总效率带入相应数据得：36.118.91716200⨯⨯=ηMn N =)(3.036.118.9189.0716200125180kW =⨯⨯⨯⨯ 总功率： )(26.573.039.014.43214KW N N N N =++=++= 考虑到摩擦损耗等因素，选电动机型号为4422--JO ，功率为 5.5KW ，转速为1440r/min.)(25180]}1005]100201[405.12[15.074.5cos )74.530sin({201487]}]1[[cos )sin({Pr 0mm N Lr r L r r r M k b k a k ⋅=⨯++⨯+⨯++⨯⨯=+++++=μββα2.2 第一组皮带传动机构的设计设计的原始条件为：传动的工作条件，传递的功率P ，主、从动轮的转速1n 、2n （传动比i ），传动对外廓尺寸的要求。