鋼筋彎曲機畢業(yè)設計

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1、 題 目： 鋼筋彎曲機設計 摘 要 鋼筋彎曲機是建筑業(yè)常用的工程機械之一，主要用于各種型號的鋼筋的彎曲，以用于工程施工工地上。通過強度計算分析，認為現(xiàn)有GW-40彎曲機的大部分零件有較大的設計裕量，需要改變個別零部件及電動機功率即可大幅度提高加工能力，滿足ф40鋼筋的彎曲加工。還可以升級為GW-50鋼筋彎曲機. 本文所設計的GW40型半自動可調(diào)速鋼筋彎曲機適用于彎曲Φ6-Φ40毫米鋼筋之用，本機的傳動機構(gòu)采用全封閉式，變速桿換擋，可使工作盤得到兩種轉(zhuǎn)速，鋼筋的彎曲角度由工作盤側(cè)面的擋塊調(diào)節(jié)，機械部分通過電器控制實

2、現(xiàn)半自動。GW40型鋼筋彎曲機適用于建筑行業(yè)彎曲Φ6—Φ40鋼筋之用。 本機工作程序簡單，彎曲形狀一致，調(diào)整簡單，操作方便，性能穩(wěn)定，它能將Q235Φ40圓鋼或Φ8—Φ32螺紋鋼筋彎曲成工程中所需要的各種形狀。 關鍵詞 鋼筋彎曲機 ；彎矩 ；主軸扭矩 Abstract Steel bending machine is commonly used in the construction industry, one of construction machinery, mainly for various types of bending steel bars for cons

3、truction site. Strength calculation through analysis, that the existing bending machine GW-40 are larger parts of most of the design margin, need to change the individual parts and components and electrical power can significantly increase the processing capacity to meet the needs of the bending of

4、reinforced ф40. Can also be upgraded to GW-50 steel bending machine. GW40 This article is designed to speed steel semi-automatic bending machine for bending Φ6-Φ40 mm steel used, the machine-wide closed-end transmission, gear shift, work can be two types of disk rotational speed, angle of bending st

5、eel plate by the side of the block adjustment, the mechanical parts of electrical control through the realization of semi-automatic. GW40-type steel bending machine bending applied to the construction industry reinforced Φ6-Φ40 purposes. Working procedures of this machine is simple, curved shape of

6、the same adjustment is simple, easy to operate, stable performance, it will be round or Q235Φ40 thread Φ8-Φ32 bending steel into works of various forms required for. Keywords Steel bending machine ；Moment before ；End moment ；Spindle torque 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒 論 2 第2章 彎

7、矩計算與電動機選擇 3 2.1 彎矩計算與電動機選擇 3 2.2 材料達到屈服極限時的始彎矩 3 第3章 v帶傳動設計 5 3.1 V帶輪的設計計算 5 第4章 圓柱齒輪設計 8 4.1 選擇材料 8 4.2 按接觸強度進行初步設計 8 4.3 齒輪校核 9 4.4 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 12 第5章 三級圓柱齒輪的設計 14 5.1 選擇材料 14 5.2 按接觸強度進行初步設計 14 5.3 校核齒輪 16 5.4 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 19 第6章 軸的設計 21 6.1 計算作用在軸上的力 21 6.2 計算

8、支力和彎矩 21 6.3 對截面進行校核 24 第7章 主軸設計 27 7.1 計算作用在軸上的力 27 7.2 計算支力和彎矩 27 7.3 對截面進行校核 29 第8章 軸承的選擇 31 總 結(jié) 32 參考文獻 33 致 謝 34 附錄1 35 第1章 緒 論 我國工程建筑機械行業(yè)近幾年之所以能得到快速發(fā)展，一方面通過引進國外先進技術提升自身產(chǎn)品檔次和國內(nèi)勞動力成本低廉是一個原因，另一方面國 家連續(xù)多年實施的積極的財政政策更是促使行業(yè)增長的根本動因。 本機用于彎曲各種A3鋼和II級螺紋鋼，工作程式簡單，彎曲形狀一致，調(diào)整簡單，操

9、作方便，使用可靠，性能穩(wěn)定。它能將材料完成工作中所需要的各種形狀。本機使用一段時間后應將工作盤換180度方位使用，這樣內(nèi)部機件也改變了180度位置，使機械零件達到均勻磨損，延長機械使用壽命。 受國家連續(xù)多年實施的積極財政政策的刺激，包括西部大開發(fā)、西氣東輸、西電東送、青藏鐵路、房地產(chǎn)開發(fā)以及公路（道路）、城市基礎設施建設等一大批依托工程項目的實施，這對于重大建設項目裝備行業(yè)的工程建筑機械行業(yè)來說可謂是難得的機遇，因此整個行業(yè)的內(nèi)需勢頭旺盛。同時受我國加入WTO和國家鼓勵出口政策的激勵，工程建筑機械產(chǎn)品的出口形勢也明顯好轉(zhuǎn)。我國建筑機械行業(yè)運行的基本環(huán)境、建筑機械行業(yè)運行的基本狀況、建筑機械行

10、業(yè)創(chuàng)新、建筑機械行業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境、國內(nèi)建筑機械公司與國外建筑機械公司的競爭力比較以及2004年我國建筑機械行業(yè)發(fā)展的前景趨勢進行了深入透徹的分析。 第2章 彎矩計算與電動機選擇 2.1 彎矩計算與電動機選擇 1. 鋼筋受力情況與計算有關的幾何尺寸見圖2-1。 設鋼筋所需彎矩：Mt= 式中 F為撥斜柱對鋼筋的作用力；Fr為F的徑向分力;a為F與鋼筋軸線夾角。 當Mt一定，a越大則撥斜柱及主軸徑向負荷越?。籥=arcos(L1/Lo)一定，Lo越大。因此，彎曲機的工作盤應加大直徑，增大撥斜柱中心到主軸中心距離L0 GW-50鋼筋彎曲機的工作盤設計： 直徑Ф400mm，空間

11、距120mm，L0=169.7 mm，Ls=235，a=43.80 圖2-1 鋼筋受力情況 1-工作盤2-中心柱套3-撥斜柱 4-撥斜柱 5-鋼筋6-插入座 2.鋼筋彎曲機所需主軸扭矩及功率按照鋼筋彎曲加工規(guī)范規(guī)定的彎曲半徑彎曲鋼筋，其彎曲部分的變形量均接近或過材的額定延伸率，鋼筋應力超過屈服極限產(chǎn)生塑性變形。 2.2 材料達到屈服極限時的始彎矩 1.按Ф40螺紋鋼筋公稱直徑計算 M0=K1Wσs式中，M0為始彎矩，W為抗彎截面模數(shù)，K 1為截面系數(shù)，對圓截面K 1=1.7；對于25MnSi螺紋鋼筋M0=373（N/

12、mm2）,則得出始彎矩M0=3977（Nm） 2. 鋼筋變形硬化后的終彎矩 鋼筋在塑性變形階段出現(xiàn)變形硬化（強化），產(chǎn)生變形硬化后的終彎矩：M=（K 1+K0/2Rx）Wσs式中，K0為強化系數(shù)，K0=2.1/δp=2.1/0.14=15, δp為延伸率，25MnSi的 δp=14%，Rx=R/d0,R為彎心直徑，R=3 d0，則得出終彎矩 M=11850（Nm） 3. 鋼筋彎曲所需矩 Mt=[(M0+M)/2]/K=8739（Nm）式中，K為彎曲時的滾動摩擦系數(shù)，K=1.05 按上述計算方法同樣可以得出Ф50I級鋼筋（σb=450 N/mm2）彎矩所需彎矩：Mt=87

13、39（Nm）,取較大者作為以下計算依據(jù)。 4. 電動機功率 由功率扭矩關系公式 A0=Tn/9550=2.9KW,考慮到部分機械效率η=0.75，則電動機最大負載功率 A= A0/η=2.9/0.75=3.9（KW），電動機選用Y系列三相異步電動機，額定功率為=4（KW）,額定轉(zhuǎn)速=1440r/min。 5. 電動機的控制 （如圖2-2所示） 圖2-2 鋼筋彎曲電氣圖 第3章 v帶傳動設計 3.1 V帶輪的設計計算 電動機與齒輪減速器之間用普通v帶傳動，電動機為Y112M-4，額定功率P=4KW，轉(zhuǎn)速=1440，

14、減速器輸入軸轉(zhuǎn)速=514，輸送裝置工作時有輕微沖擊，每天工作16個小時 1. 設計功率 根據(jù)工作情況由表8—1—22查得工況系數(shù)=1.2，=P=1.24=4.8KW 2. 選定帶型 根據(jù)=4.8KW和轉(zhuǎn)速=1440，有圖8—1—2選定A型 3. 計算傳動比 ===2.8 4. 小帶輪基準直徑 由表8—1—12和表8—1—14取小帶輪基準直徑=75mm 5. 大帶輪的基準直徑 大帶輪的基準直徑=（1-） 取彈性滑動率=0.02 = （1-）=2.8=205.8mm 實際傳動比==2.85 從動輪的實際轉(zhuǎn)速===505.26 轉(zhuǎn)速誤差=

15、1.7% 對于帶式輸送裝置，轉(zhuǎn)速誤差在范圍是可以的 6. 帶速 ==5.62 7. 初定軸間距 0.7（+）（+） 0.7（75+205）（75+205） 196 取=400mm 8. 所需v帶基準長度 =2+ =2 =800+439.6+10.56 =1250.16mm 查表8—1—8選取 9. 實際軸間距a =400mm 10. 小帶輪包角 =- = = 11. 單根v帶的基本額定功率

16、 根據(jù)=75mm和=1440由表8—1—27（c）用內(nèi)插法得A型v帶的=0.68KW 12. 額定功率的增量 根據(jù)和由表8—1—27（c）用內(nèi)插法得A型v帶的=0.17KW 13. V帶的根數(shù)Z Z= 根據(jù)查表8—1—23得=0.95 根據(jù)=1250mm查表得8—1—8得=0.93 Z===6.38 取Z=7根 14. 單根V帶的預緊力 =500（ 由表8—1—24查得A型帶m=0.10 則=500（=99.53N 15. 壓軸力 ==2=1372N 第4章 圓柱齒輪設計 4.1 選擇材料 確定和及精度等級 參考表8—3—

17、24和表8—3—25選擇兩齒輪材料為：大，小齒輪均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48-50HRc，精度等級為6級。按硬度下限值，由圖8—3—8（d）中的MQ級質(zhì)量指標查得==1120Mpa；由圖8—3—9（d）中的MQ級質(zhì)量指標查得σFE1=σFE2=700Mpa, σFlim1=σFlim2=350 4.2 按接觸強度進行初步設計 1. 確定中心距a(按表8—3—28公式進行設計) a>CmAa(μ+1) =1 K=1.7 取 2. 確定模數(shù)m(參考表8—3—4推薦表) m=(0.007~0.02)a=1

18、.4~4, 取m=3mm 3. 確定齒數(shù)z,z z===20.51 取z=21 z=μz=5.521=115.5 取z=116 4. 計算主要的幾何尺寸（按表8—3—5進行計算） 分度圓的直徑 d=m z=321=63mm d=m z=3*116=348mm 齒頂圓直徑 d= d+2h=63+23=69mm d= d+2h=348+23=353mm 端面壓力角 基圓直徑 d= dcos=63cos20=59.15mm d= dcos=34

19、8cos20=326.77mm 齒頂圓壓力角 =arccos=31.02 = arccos=22.63 端面重合度 =[ z（tg-tg）+ z(tg-tg)] =1.9 齒寬系數(shù) ===1.3 縱向重合度 =0 4.3 齒輪校核 1. 校核齒面接觸強度 （按表8—3—15校核） 強度條件：=[] 計算應力：=ZZZZZ = 式中： 名義切向力F===2005N 使用系數(shù) K=1（由表8—3—31查?。?

20、 動載系數(shù)Kv=（） 式中 V= A=83.6 B=0.4 C=6.57 =1.2 齒向載荷分布系數(shù) K=1.35（由表8—3—32按硬齒面齒輪，裝配時檢修調(diào)整，6級精度K非對稱支稱公式計算） 齒間載荷分配系數(shù) （由表8—3—33查?。? 節(jié)點區(qū)域系數(shù) =1.5（由圖8—3—11查?。? 重合度的系數(shù) （由圖8—3—12查?。? 螺旋角系數(shù) （由圖8—3—13查?。? 彈性系數(shù) （由表8—3—34查?。? 單對齒嚙合系數(shù) Z=1

21、 = =143.17MPa 許用應力：[]= 式中：極限應力=1120MPa 最小安全系數(shù)=1.1（由表8—3—35查?。? 壽命系數(shù)=0.92（由圖8—3—17查?。? 潤滑劑系數(shù)=1.05（由圖8—3—19查取，按油粘度等于350） 速度系數(shù)=0.96（按由圖8—3—20查?。? 粗糙度系數(shù)=0.9（由圖8—3—21查?。? 齒面工作硬化系數(shù)=1.03（按齒面硬度45HRC，由圖8—3

22、—22查?。? 尺寸系數(shù)=1（由圖8—3—23查?。? 則： []==826MPa 滿足[] 2. 校核齒根的強度 （按表8—3—15校核） 強度條件：=[] 許用應力： =； 式中：齒形系數(shù)=2.61， =2.2（由圖8—3—15（a）查?。? 應力修正系數(shù)，（由圖8—3—16（a）查?。? 重合度系數(shù) =1.9 螺旋角系數(shù)=1.0（由圖8—3—14查?。? 齒向載荷分布系數(shù)==1.3（其中N=0.

23、94，按表8—3—30計算） 齒間載荷分配系數(shù)=1.0（由表8—3—33查取） 則 =94.8MPa ==88.3MPa 許用應力：[]= （按值較小齒輪校核） 式中： 極限應力=350MPa 安全系數(shù)=1.25（按表8—3—35查?。? 應力修正系數(shù)=2（按表8—3—30查?。? 壽命系數(shù)=0.9（按圖8—3—18查取） 齒根圓角敏感系數(shù)=0.97（按圖8—3—25查?。? 齒根表面狀況系數(shù)=1（按圖8—3—26查?。? 尺寸系數(shù)=1（

24、按圖8—3—24查取） 則 []= 滿足，〈〈[] 驗算結(jié)果安全 4.4 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 1. 確定齒厚偏差代號為：6KL GB10095—88（參考表8—3—54查取） 2. 確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值（參考表8—3—58查?。┑冖窆罱M檢驗切向綜合公差，==0.063+0.009=0.072mm,(按表8—3—69計算，由表8—3—60，表8—3—59查取)；第Ⅱ公差組檢驗齒切向綜合公差，=0.6（）=0.6（0.009+0.011）=0.012mm，（按表8—3—69計算，由表8—3—59查?。坏冖?/p>

25、公差組檢驗齒向公差=0.012（由表8—3—61查?。?。 3.確定齒輪副的檢驗項目與公差值（參考表8—3—58選擇）對齒輪，檢驗公法線長度的偏差。按齒厚偏差的代號KL，根據(jù)表8—3—53m的計算式求得齒厚的上偏差=-12=-120.009=-0.108mm，齒厚下偏差=-16=-160.009=-0.144mm；公法線的平均長度上偏差=*cos-0.72sin=-0.108cos-0.72 =-0.110mm,下偏差=cos+0.72sin=-0.144cos+0.720.036sin=-0.126mm；按表8—3—19及其表注說明求得公法線長度=87.652，跨齒數(shù)K=10，則公法線長度偏

26、差可表示為：,對齒輪傳動，檢驗中心距極限偏差，根據(jù)中心距a=200mm，由表查得8—3—65查得=；檢驗接觸斑點，由表8—3—64查得接觸斑點沿齒高不小于40%，沿齒長不小于70%；檢驗齒輪副的切向綜合公差=0.05+0.072=0.125mm（根據(jù)表8—3—58的表注3，由表8—3—69，表8—3—59及表8—3—60計算與查?。?；檢驗齒切向綜合公差=0.0228mm，（根據(jù)8—3—58的表注3，由表8—3—69，表8—3—59計算與查?。?。對箱體，檢驗軸線的平行度公差，=0.012mm，=0.006mm（由表8—3—63查?。４_定齒坯的精度要求按表8—3—66和8—3—67查取。根據(jù)大齒

27、輪的功率，確定大輪的孔徑為50mm，其尺寸和形狀公差均為6級，即0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動公差為0.014mm。 3. 齒輪工作圖（見圖4-1） 圖4-1 大齒輪 二 由于第一級齒輪傳動比與第二級傳動比相等，則對齒輪的選擇，計算以及校核都與第一級一樣 。 第5章 三級圓柱齒輪的設計 5.1 選擇材料 1.確定σHlim和σFlim及精度等級。 參考表8—3—24和表8—3—25選擇兩齒輪材料為：大，小齒輪均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48~50HRc，精度等級為6級。按硬度下限值，由圖8—3—8（d）中的MQ級質(zhì)量指標查得σHlim=σ

28、Hlim=1120Mpa；由圖8—3—9（d）中的MQ級質(zhì)量指標查得σFE1=σFE2=700Mpa, σFlim1=σFlim2=350 Mpa. 5.2 按接觸強度進行初步設計 1. 確定中心距a(按表8—3—28公式進行設計) a>CmAa(μ+1) =1 K=1.7 則 a=325mm 取a=400mm 2. 確定模數(shù)m(參考表8—3—4推薦表) m=(0.007~0.02)a=2.8~8, 取m=4mm 3. 確定齒數(shù)z,z z===28 取z=28 z=172

29、 取z=172 4. 計算主要的幾何尺寸（按表8—3—5進行計算） 分度圓的直徑 d=m z=428=112mm d=m z==688mm 齒頂圓直徑 d= d+2h=112+24=120mm d= d+2h=688+24=696mm 齒根圓直徑 端面壓力角 基圓直徑 d= dcos=112cos20=107.16mm d= dcos=688cos20=646.72mm 齒頂圓壓力角 =arccos=

30、 = arccos= 端面重合度 =[ z（tg-tg）+ z(tg-tg)] =1.15 齒寬系數(shù) ===1.3 齒寬 縱向重合度 =0 5.3 校核齒輪 1.校核齒面接觸強度 （按表8—3—30校核） 強度條件：=[] 計算應力：=ZZZZZ = 式中： 名義切向力F===34107N 使用系數(shù) K=1（由表8—3—31查?。? 動載系數(shù) Kv=（） 式中

31、 V= A=83.6 B=0.4 C=6.57 Kv=1.05 齒向載荷分布系數(shù) K=1.35（由表8—3—32按硬齒面齒輪，裝配時檢修調(diào)6級精度K非對稱支稱公式計算） 齒間載荷分配系數(shù) （由表8—3—33查取） 節(jié)點區(qū)域系數(shù) =1.5（由圖8—3—11查?。? 重合度的系數(shù) （由圖8—3—12查?。? 螺旋角系數(shù) （由圖8—3—13查取） 彈性系數(shù) （由表8—3—34查?。? 單對齒齒合系數(shù) Z=1

32、 = =301.42MPa 許用應力：[]= 式中：極限應力=1120MPa 最小安全系數(shù)=1.1（由表8—3—35查取） 壽命系數(shù)=0.92（由圖8—3—17查?。? 潤滑劑系數(shù)=1.05（由圖8—3—19查取，按油粘度等于350） 速度系數(shù)=0.96（按由圖8—3—20查?。? 粗糙度系數(shù)=0.9（由圖8—3—21查取） 齒面工作硬化系數(shù)=1.03（按齒面硬度45HRC，由圖8—3—22查取

33、） 尺寸系數(shù)=1（由圖8—3—23查取） 則： []==826MPa 滿足[] 2. 校核齒根的強度 （按表8—3—15校核） 強度條件：=[] 許用應力： =； 式中：齒形系數(shù)=2.61， =2.2（由圖8—3—15（a）查?。? 應力修正系數(shù)，（由圖8—3—16（a）查取） 重合度系數(shù) =1.9 螺旋角系數(shù)=1.0（由圖8—3—14查?。? 齒向載荷分布系數(shù)==1.3（其中N=0.94，按表8—3—30計算

34、） 齒間載荷分配系數(shù)=1.0（由表8—3—33查?。? 則 =94.8MPa ==88.3MPa 許用應力：[]= （按值較小齒輪校核） 式中： 極限應力=350MPa 安全系數(shù)=1.25（按表8—3—35查取） 應力修正系數(shù)=2（按表8—3—30查?。? 壽命系數(shù)=0.9（按圖8—3—18查取） 齒根圓角敏感系數(shù)=0.97（按圖8—3—25查?。? 齒根表面狀況系數(shù)=1（按圖8—3—26查?。? 尺寸系數(shù)=1（按圖8—3—24查?。?

35、則 []= 滿足，〈〈[] 驗算結(jié)果安全 5.4 齒輪及齒輪副精度的檢驗項目計算 1.確定齒厚偏差代號為：6KL GB10095—88（參考表8—3—54查?。? 2.確定齒輪的三個公差組的檢驗項目及公差值（參考表8—3—58查?。? 第Ⅰ公差組檢驗切向綜合公差，==0.063+0.009=0.072mm,(按表8—3—69計算，由表8—3—60，表8—3—59查取)； 第Ⅱ公差組檢驗齒切向綜合公差，=0.6（）=0.6（0.009+0.011）=0.012mm，（按表8—3—69計算，由表8—3—59查?。? 第Ⅲ公

36、差組檢驗齒向公差=0.012（由表8—3—61查?。?。 3.確定齒輪副的檢驗項目與公差值（參考表8—3—58選擇） 對齒輪，檢驗公法線長度的偏差。按齒厚偏差的代號KL，根據(jù)表8—3—53的計算式求得齒厚的上偏差=-12=-120.009=-0.108mm，齒厚下偏差=-16=-160.009=-0.144mm；公法線的平均長度上偏差=*cos-0.72sin=-0.108cos-0.72 =-0.110mm,下偏差=cos+0.72sin=-0.144cos+0.720.036sin=-0.126mm；按表8—3—19及其表注說明求得公法線長度=87.652，跨齒數(shù)K=10，則公法線長度偏

37、差可表示為：對齒輪傳動，檢驗中心距極限偏差，根據(jù)中心距a=200mm，由表查得8—3—65查得=；檢驗接觸斑點，由表8—3—64查得接觸斑點沿齒高不小于40%，沿齒長不小于70%；檢驗齒輪副的切向綜合公差=0.05+0.072=0.125mm（根據(jù)表8—3—58的表注3，由表8—3—69，表—3—59及表8—3—60計算與查?。?；檢驗齒切向綜合公差=0.0228mm，（根據(jù)8—3—58的表注3，由表8—3—69，表8—3—59計算與查?。?。對箱體，檢驗軸線的平行度公差，=0.012mm，=0.006mm（由表8—3—63查?。?。 4. 確定齒坯的精度要求按表8—3—66和8—3—67查取。

38、根據(jù)大齒輪的功率，確定大輪的孔徑為50mm，其尺寸和形狀公差均為6級，即0.016mm，齒輪的徑向和端面跳動公差為0.014mm。 5. 齒輪工作圖見圖5-1。 圖5-1 小齒輪 第6章 軸的設計 6.1 計算作用在軸上的力 大輪的受力： 圓周力 == 徑向力 軸向力 小輪的受力： 圓周力 = 徑向力 = 軸向力 = 6.2 計算支力和彎矩 1.垂直平面中的支反力： 2. 水平面中的支反力： = =2752.3N = =261N 3. 支點

39、的合力 ，： = 軸向力 應由軸向固定的軸承來承受。 4. 垂直彎矩： 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 5. 水平彎矩： 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ =2752 =504N 6. 合成彎矩： 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 7. 計算軸徑 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 8. 軸的受力及結(jié)構(gòu)尺寸見圖6-1所示。 圖6-1 軸的受力及結(jié)構(gòu)尺寸簡圖 6.3 對截面進行校核 1. 截面Ⅰ—Ⅰ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的

40、齒 （由表4—1—17得） （由表4—1—17得） S>1.8 則 軸的強度滿足要求 2. 截面Ⅱ—Ⅱ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的齒 （由表4—1—17得） （由表4—1—17得） S>1.8 則 軸的強度滿足要求 3. 軸的結(jié)構(gòu)簡圖見圖6-2所示。 圖6-2 軸 第7章 主軸設計 7.1 計算作用在軸上的力 1.齒輪的受力： 扭矩 T T=

41、圓周力 == 徑向力 軸向力 2. 工作盤的合彎矩 Mt=[(M0+M)/2]/K=8739（Nm）式中，K為彎曲時的滾動摩擦系數(shù)，K=1.05 按上述計算方法同樣可以得出Ф50I級鋼筋（σb=450 N/mm2）彎矩所需彎矩：Mt=8739（Nm） 由公式Mt=式中 F為撥斜柱對鋼筋的作用力；Fr為F的徑向分力;a為F與鋼筋軸線夾角。 則 工作盤的扭矩 所以T>齒輪能夠帶動工作盤轉(zhuǎn)動 7.2 計算支力和彎矩 1.垂直平面中的支反力： 2.水平面中的支反力： = =11198.37N =

42、 =-3217.9N 3.支點的合力 ，： = 軸向力 應由軸向固定的軸承來承受。 4.垂直彎矩： 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 5.水平彎矩： 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ =11198.37 =-66.77N 6.合成彎矩： 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 7.計算軸徑 截面Ⅰ—Ⅰ 截面Ⅱ—Ⅱ 7.3 對截面進行校核 1.截面Ⅰ—Ⅰ校核 （由表4—1—2得） 齒輪軸的齒 （由表4—

43、1—17得） （由表4—1—17得） S>1.8 則 軸的強度滿足要求。主軸的結(jié)構(gòu)簡圖見圖 7-1所示。 圖7-1 主軸 第8章 軸承的選擇 1. 根據(jù)撥盤的軸端直徑選取軸承，軸承承受的力主要為徑向力，因而采用深溝球軸承， 選定為型號為16008的軸承,其中16008的技術參數(shù)為 d=40mm D=68mm B=9mm 2. 16008軸承的配合的選擇： 軸承的精度等級為D級，內(nèi)圈與軸的配合采用過盈配合,軸承內(nèi)圈與軸的配合采用基孔制，由此軸的公差帶選用k6,查表得在基本尺寸為200mm時，IT6DE 公差數(shù)值為29

44、um，此時軸得基本下偏差ei=+0.017mm，則軸得尺寸為mm。外圈與殼體孔的配合采用基軸制，過渡配合，由此選用殼體孔公差帶為M6，IT6基本尺寸為68mm時的公差數(shù)值為0.032mm，孔的基本上偏差ES=-0.020，則孔的尺寸為mm。 總 結(jié) 近三個月的畢業(yè)設計終于結(jié)束了，通過這段日子的設計學習，自己的專業(yè)知識和獨立思考問題的能力有了很大的提高，對我走向社會從事本專業(yè)工作有著深遠的影響。現(xiàn)在就此談談對本次畢業(yè)設計過程中的認識和體會。 首先，我學會了查閱資料

45、和獨立思考。我的課題是鋼筋彎曲機的設計。在設計過程中，真正體會到了實踐的重要性。我曾到建筑工地去參觀學習，了解現(xiàn)場環(huán)境和設備，真正從實際出發(fā)來考慮自己的設計。同時，廣泛深入圖書館，實事求是，認真查閱有關書籍資料，鍛煉了自己的分析問題、解決問題的能力。因是兩人合作項目，在設計時，也充分體會到了合作的重要性，培養(yǎng)了自己的團隊精神。不可否認，在這個過程中，也遇到不少困難，所幸的是得到了段老師的悉心指導，起到了點石成金的作用，大大啟發(fā)了我，使我能不斷前進。 其次，認識到實踐的重要性。這次設計我做了很多重復工作、無用功，但是這些重復工作和無用功積累了設計經(jīng)驗。同時也認識到設計不能只在腦子里想其結(jié)構(gòu)、原

46、理，必須進行實際操作。另外，也應從多個角度來思考問題的所在，嘗試其它的方法，以求找到最佳方法，因為即使想的很完美，但到實際的設計時會遇到很多想不到的實際問題。 在設計的過程中，也出現(xiàn)了一些客觀不足的問題，就是支架，減速器的箱蓋只能靠想象，不能根據(jù)實際的情況來作合適、客觀地修改，難免有些缺點和不足，由于諸多原因，本次設計存在一些不足和有待改善的地方，希望老師能夠看待。 最后，衷心感謝段老師的細心指導和教導，使我在大學里的最后一段時間里，學到了更多的知識。 參考文獻 [1] 吳宗澤主編.機械設計實用手冊.北京：化學工業(yè)出版社 [2] 江耕華.陳啟松主編.機械傳動手冊.北京：煤炭工

47、業(yè)出版社 [3] 機械化科學研究院編.實用機械設計手冊.北京：中國農(nóng)業(yè)機械出版社 [4] 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室編.機械設計.北京：高等教育出版社 [5] 陳作模主編.機械原理.北京：高等教育出版社 [6] 王光銓主編.機床電力拖動與控制.北京：機械工業(yè)出版社 [7] 馬曉湘.鐘均祥主編.畫法幾何及機械制圖.廣州：華南理工大學出版社 [8] 廖念針主編.互換性與測量技術基礎.北京：中國計量出版社 [9] 實用機械電氣技術手冊.機械工業(yè)出版社 [10] 羅伯特.機械設計中的機械零件（英文版.第三版） 北京：機械工業(yè)出版社 [11] 約瑟夫E.希格力機

48、械工程設計（英文版.第六版） 北京：機械工業(yè)出版社 [12] M.F.斯伯茨 .機械零件設計（英文版.第七版） 北京：機械工業(yè)出版社 致 謝 非常感謝老師在我大學的最后學習階段——畢業(yè)設計階段給自己的指導，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她們給了我耐心的指導和無私的幫助。為了指導我們的畢業(yè)論文，他們放棄了自己的休息時間，他們的這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他們表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有同學在這四年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我

49、由衷的謝意。并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！ 附錄1 國際研討會、自動化和控制系統(tǒng) 008年7月14 - 17日在COEX,韓國漢城 　　 VTV:實時避障移動機器人利用LMS自適應當?shù)氐穆窂揭?guī)劃 　　 Kyung Woon Kwak1澳,Jeong2,秀赫Kim3 Kwak4尹恩惠和馬 　　1 機械工程系系主任、機械、航空、航天、系統(tǒng)工程,韓國現(xiàn)代科學技術學院、大田、韓國(電話:+ 82 - 42 - 869 - 3252;電子郵件:kyungwoon@kaist.ac.kr)。 　　2 機械工程、機械、航空、航天、系統(tǒng)工程,韓國現(xiàn)代科學

50、技術學院、大田、韓國 　　 (電話:+ 82 - 42 - 869 - 3252;電子郵件:hothip29@kaist.ac.kr)。 　　3 部機械工程、機械、航空、航天、系統(tǒng)工程,韓國現(xiàn)代科學技術學院、大田、韓國 　　 (電話:+ 82 - 42 - 869 - 3228;電子郵件:soohyun@kaist.ac.kr)。 　　4 部機械工程、機械、航空、航天、系統(tǒng)工程,韓國現(xiàn)代科學技術學院、大田、韓國 　　 (電話:+ 82 - 42 - 869 - 3212;電子郵件:ykkwak@kaist.ac.kr)。 摘要: 介紹了一種新的算法,叫做

51、虛擬切線向量(VTV),為實時移動機器人障礙為避免局部路徑規(guī)劃中存在的問題,提出了室內(nèi)環(huán)境。這是一個二維空間利用二維激光測量系統(tǒng)(LMS)檢測的障礙。VTV由兩個過程。第一個定義從三分虛擬環(huán)繞障礙得到了應用。第二個決定運動方向的結(jié)合重力向量的目標的位置和切向向量得到環(huán)繞的障礙。大小。切取的向量的平方成正比的半徑的障礙來生成一個短包圍的路徑。這個VTV用幾個案例驗證了算法的性能和表現(xiàn)得更好的相比與流行的算法,即所謂的虛擬力場(VFF)算法。關鍵詞:移動機器人避障算法,虛擬切向量,吸引力向量,障礙軍人和擴展。 1.引言 由三大類(本地化、測繪、和路徑計劃)。本地化和映射的治療同時,

52、稱為大滿貫(同步本地化和映射)。為路徑規(guī)劃,那里是全球化的路徑規(guī)劃和當?shù)氐穆窂揭?guī)劃。這個論文對避障為當?shù)氐穆窂揭?guī)劃。一名球探移動機器人的應用領域中收集和戰(zhàn)爭敵人對我們提供信息的力量。一名球探機器人將向敵人的基地,采用全局地圖。然而,可能會有意外的困難并不表示在地圖上。在這種情況下,機器人而產(chǎn)生一個本地地圖必須避開障礙物通過傳感器。實時避障技術必要產(chǎn)生局部路徑規(guī)劃。它是這樣成功的關鍵問題的應用移動機器人系統(tǒng)。幾種算法的障礙回避了[1 - 2、5 - 6]。虛擬力場(VFF)算法[3]用融合的潛力現(xiàn)場方法和直方圖網(wǎng)格?；靖拍钤撍惴ㄟ\用虛擬的吸引力,那么反感對一個目標、障礙的力量。該方法簡單易行,

53、且容易實現(xiàn),但不穩(wěn)定在窄頸和地方最小的情況,例如在一個u形障礙例子。這個向量場直方圖(VFH)[4]具有局部最小為同樣的情況也各不相同VFF方法[3 - 4]。另一種方法來避免一個障礙是動態(tài)的窗口法(DWA型)[7],是哪一種認為機器人的動力學、DWA型的用途只有速度和轉(zhuǎn)速去了目標的位置。這些算法有缺點,尤其是在逃離當?shù)叵葳迦缟纤觥Ｔ诔擞杏嗟氐穆贸?。新算法VTV(虛擬的切線矢量)來減輕一些問題本文提出的方法。這個基本的概念VTV圍堵和擴大合作的障礙通過應用激光測量系統(tǒng)()。一個運動,然后確定方向合成的吸引力向量,被稱為引力向量,沿著向量的包圍的障礙。這個VTV用Matlab仿真算法該算法性

54、能及可行性應用程序。 　　 2.激光測量系統(tǒng) 　 整個算法是基于實時測量一個障礙,因此只使用部分信息。一個應用作為工具的障礙檢測。這是基于激光近程傳感器測量距離從機器人障礙使用時間的飛行(TOF)。傳感器有力量5VDC源、測量范圍的60至4095毫米以掃的角度和掃描時間240控寄存器/掃描。實際運行情況的依賴色澤。 3.VTV向量(虛擬切) 3.1包圍和擴大的障礙 有三個步驟用于算法這有助于緩解這一問題發(fā)生的陷阱例為u障礙。第一個是模型作為一個圓圈的障礙三個方面的信息。這個第二,作為一個大規(guī)模的機器人模型;這個環(huán)繞

55、的障礙是擴大補償這一點減少。三是定義一個方向,沿著它機器人必須搬到離了陷阱。當一個移動機器人移動到一個不知名的嗎應用環(huán)境中,獲取信息關于障礙:兩個終點以及最近的目的是通過傳感器檢測到。三一點信息,獨特的圈子構(gòu)建(圖1)。移動機器人被視為大眾觀點和環(huán)繞的障礙是那么加大賠償這減少(圖2)。所產(chǎn)生的障礙更換的包圍和擴大過程是指一個虛擬的障礙。利用在圖3、符號的幾何數(shù)量和細節(jié)移動方向進行了綜述公式在Eq。 　　 圖1 包圍 圖2 擴大 過程中獲得一個虛擬的障礙確保任何部分的一個障礙不能錯過的按

56、測量、適當?shù)牟蓸勇适潜匾?但這些和其他的細節(jié)可以治愈的形狀不包含在這紙。 3.2 VTV避障算法 關鍵的理念相結(jié)合VTV算法結(jié)的切向矢量的包圍障礙和重力向量的目標,來定義機器人運動的方向。圓切線向量是在中間點或最近點嗎在三分得到應用。這個重力向量計算在機器人的位置由于集中的一點引力場的目標。這個機器人的運動方向可以表示為 　 如下: 切向量的大小的平方成正比半徑的虛擬世界障礙。 防止zigzagging導致了機器人我們分開,兩種運動,每個模式2例?！澳Ｊ?時,至少有一個點得到了應用不是位于(圖3)。案例1例2是定義在這樣一種方式來選擇通往目標的短一點

57、。如果內(nèi)積前(n-1)-st運動方向和禮物可切向矢量是正面的,用合成向量作為未來運動方向,如果是負面的,使用結(jié)向量作為下一個消極的運動方向。 　　那是, 如果所有的三分之一都位于成一行,然后模式2(圖4)。在這種情況下,半徑的圓(障礙)是無限的,制作的規(guī)模切;重力向量的矢量無限即可被忽略了。這個障礙都被看作是一個長壁和移動機器人動作沿墻。在這種模式下, 例1、2中的應用的模式一樣1?？傮w流程的發(fā)展VTV表現(xiàn)為流程圖,如圖5 圖3個符號和應用向量(模式一) 圖4運用向量(2)的模式 4.仿真結(jié)果 4.1與現(xiàn)有算法相比 仿真結(jié)果的一個典型例子,通過

58、VFFVTV看見一些比較的特點。圖6顯示那些從VFF算法[3],圖7從該算法VTV。抽樣頻率用于模擬了0.01幾秒鐘。一種視覺檢測的路線算法和更少的曲線表明光滑的另一件事。完畢時的運動目標是5秒,3秒的VFF和我們的嗎VTV算法,respectively.顯示大大減少在一次。 圖5 VTV流程圖 圖6 先前的算法(VFF) 圖7 算法(VTV) 4.2驗證性能 用了幾個事例,VTV表現(xiàn)來驗證表演:多障礙,一個長壁的類型障礙、u型障礙。在這張圖,矩形是原始障礙和黃圓圈是實時虛

59、擬的障礙。他們可能不被看見在打印。圖8展示了良好的表現(xiàn)為典型的一些障礙。圖9和圖10證明這一點VTV克服局部極小的問題當?shù)氐穆窂揭?guī)劃算法,許多其他有著千絲萬縷的聯(lián)系。 圖8多重的障礙 圖9長的墻型障礙 圖10 u型障礙 5.探討和總結(jié) 提出了一種實時避障算法(VTV)提出一種局部路徑規(guī)劃。首先,一個虛擬的被定義為一個循環(huán)障礙和隨后的擴大補償?shù)囊苿訖C器人的大規(guī)模點。然后一個切線向量結(jié)合重力矢量被使用機器人的運動方向。所產(chǎn)生的障礙避免VTV方法大大降了時間去目標位置產(chǎn)生一個光滑的、更少彎曲的路徑和減輕局部極小的問題 經(jīng)常出現(xiàn)在

60、先前的算法。但是注意許多需要提高交互的時候機器人的動力學和光滑的控制,這是部分未來的研究課題。雖然VTV方法通過Matlab仿真,證明了LMS自適應嗎檢測過程模型,從真正的實驗室測試。因此VTV算法考慮有優(yōu)秀的可行性,真實的情況應用程序。 付：外文翻譯 電火花加工 電火花加工法對加工超韌性的導電材料（如新的太空合金）特別有價值。這些金屬很難用常規(guī)方法加工，用常規(guī)的切削刀具不可能加工極其復雜的形狀，電火花加工使之變得相對簡單了。在金屬切削工業(yè)中，這種加工方法正不斷尋找新的應用領域。塑料工業(yè)已廣泛使用這種方法，如在鋼制模具上加工幾乎是任何形狀

61、的模腔。 電火花加工法是一種受控制的金屬切削技術，它使用電火花切除（侵蝕）工件上的多余金屬，工件在切削后的形狀與刀具（電極）相反。切削刀具用導電材料（通常是碳）制造。電極形狀與所需型腔想匹配。工件與電極都浸在不導電的液體里，這種液體通常是輕潤滑油。它應當是點的不良導體或絕緣體。 用伺服機構(gòu)是電極和工件間的保持0.0005~0.001英寸（0.01~0.02mm）的間隙，以阻止他們相互接觸。頻率為20000Hz左右的低電壓大電流的直流電加到電極上，這些電脈沖引起火花，跳過電極與工件的見的不導電的液體間隙。在火花沖擊的局部區(qū)域，產(chǎn)生了大量的熱量，金屬融化了，從工件表面噴出融化金屬的小粒子

62、。不斷循環(huán)著的不導電的液體，將侵蝕下來的金屬粒子帶走，同時也有助于驅(qū)散火花產(chǎn)生的熱量。 在最近幾年，電火花加工的主要進步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金屬切除率時，表面粗糙度可達2—4vin.(0.05—0.10vin)。用高的金屬切除率[如高達15in3/h(245.8cm3/h)]時，表面粗糙度為1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的類型，決定了能使用的安培數(shù),電容,頻率和電壓值?？焖偾谐饘伲ù智邢鳎r，用大電流,低頻率,高電容和最小的間隙電壓。緩慢切除金屬（精切削）和需獲得高的表面光潔度時，用小電流,高頻率,低電容和最高的間隙電壓。 與

63、常規(guī)機加工方法相比，電火花加工有許多優(yōu)點。 1 . 不論硬度高低，只要是導電材料都能對其進行切削。對用常規(guī)方法極難切削的硬質(zhì)合金和超韌性的太空合金，電火化加工特別有價值。 2 . 工件可在淬火狀態(tài)下加工，因克服了由淬火引起的變形問題。 3 . 很容易將斷在工件中的絲錐和鉆頭除。 4 . 由于刀具（電極）從未與工件接觸過，故工件中不會產(chǎn)生應力。 5 . 加工出的零件無毛刺。 6 . 薄而脆的工件很容易加工，且無毛刺。 7 . 對許多類型的工件，一般不需第二次精加工。 8 .隨著金屬的切除，伺服機構(gòu)使

64、電極自動向工件進給。 9 .一個人可同時操作幾臺電火花加工機床。 10.能相對容易地從實心坯料上，加工出常規(guī)方法不可能加工出來的極復雜的形狀。 11.能用較低價格加工出較好的模具。 12.可用沖頭作電極，在陰模板上復制其形狀，并留有必須的間隙。 Electrical discharge machining Electrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrically conductive ma

65、terials such as the new space-age alloys. These metals would have been difficult to machine by conventional methods, but EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. This machining process is continually finding fu

66、rther applications in the metal-cutting industry. It is being used extensively in the plastic industry to produce cavities of almost any shape in the steel molds. Electrical discharge machining is a controlled metal removal technique whereby an electric spark is used to cut (erode) the workpiece, which takes a shape opposite to that of the cutting tool or electrode. The cutting tool (electrode) is made from electrically conductive material, usually carbon. The electrode, made to the