鋼材打捆機(jī)研發(fā)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 52 頁(yè) 第一章 緒論41.1鋼材打捆機(jī)的簡(jiǎn)介41.2鋼材打捆機(jī)設(shè)備的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀41.3 本課題中研發(fā)的鋼材打捆機(jī)5第二章 打捆方案的選擇與擬定72.1打捆機(jī)方案的選擇72.2打捆機(jī)方案的擬定72.2.1擰絲機(jī)構(gòu)方案的比較72.2.2打捆機(jī)方案擬定92.3設(shè)計(jì)參數(shù)12第三章 擰緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)133.1夾頭設(shè)計(jì)及計(jì)算133.1.1夾緊力與扭矩計(jì)算133.1.2夾頭的設(shè)計(jì)153.2液壓馬達(dá)的選擇163.3傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)163.3.1 參數(shù)查詢163.3.2 數(shù)據(jù)計(jì)算173.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)183.3.4幾何尺寸193.4傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)193.4.1初步確定空心軸的直徑193.4.2軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖203.4.3計(jì)算作用在齒輪上的力203.4.4軸承的選擇213.4.5鍵的選擇213.4.6軸的強(qiáng)度校核213.4.7軸承的壽命校核 233.4.8鍵的壽命校核233.4.9軸承端蓋及軸承座設(shè)計(jì)24第四章 矯直機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)254.1矯直機(jī)的參數(shù)確定254.2計(jì)算矯直力26第五章 剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)285.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)確定285.1.1剪切機(jī)簡(jiǎn)圖285.1.2平行刀片剪切機(jī)的刀片行程285.2剪切力與剪切功率295.2.1計(jì)算平行刀片剪切機(jī)的最大剪切功295.2.2計(jì)算剪切機(jī)功率295.2.3 剪切機(jī)構(gòu)支架的設(shè)計(jì)305.3液壓缸的選擇30第六章 捆線導(dǎo)槽設(shè)計(jì)326.1液壓活門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)326.2活門杠桿與導(dǎo)線輪的設(shè)計(jì)326.3液壓缸的選擇326.4聯(lián)接方式336.5側(cè)板與導(dǎo)輥的設(shè)計(jì)346.5.1側(cè)板設(shè)計(jì)346.5.2導(dǎo)輥的設(shè)計(jì)346.5.3送線時(shí)間34第七章 導(dǎo)線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)357.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)357.2壓緊彈簧的選擇357.3壓輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)367.4送線盤的設(shè)計(jì)377.5液壓馬達(dá)的選擇377.6傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)387.6.1初步確定軸的直徑387.6.2傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核397.7鍵的選擇與校核397.8軸套的設(shè)計(jì)40第八章 壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)418.1壓緊力的計(jì)算418.2液壓缸的選擇418.3支架及壓臂的設(shè)計(jì)428.4觸動(dòng)桿的設(shè)計(jì)42第九章 彎導(dǎo)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)439.1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)439.2 推到力的計(jì)算439.3液壓缸的選擇44第十章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)4510.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求及參數(shù)4510.1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求4510.1.2液壓元件的主要設(shè)計(jì)參數(shù)4510.1.3確定工作壓力4510.2擬定液壓系統(tǒng)圖。4510.3液壓執(zhí)行元件的載荷和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算4510.3.1各液壓元件的外載荷及理論載荷4510.3.2馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和排量的計(jì)算4610.3.3液壓元件排量的計(jì)算4610.4液壓站主要元件及參數(shù)4710.4.1液壓泵工作壓力的確定4710.4.2液壓泵的選擇及流量的確定47第十一章 環(huán)保與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)4811.1設(shè)備的環(huán)保4811.1.1 機(jī)械設(shè)備的環(huán)保性4811.1.2改善機(jī)械設(shè)備環(huán)保性的方法4811.2設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命48結(jié)論50致謝51參考文獻(xiàn)52第一章 緒論 1.1鋼材打捆機(jī)的簡(jiǎn)介 鋼材產(chǎn)品包裝是鋼材產(chǎn)品生產(chǎn)的繼續(xù)，它是保護(hù)鋼材產(chǎn)品在流通過(guò)程中質(zhì)量完好和數(shù)量完整的必要措施。鋼鐵產(chǎn)品的包裝質(zhì)量已成為了企業(yè)升級(jí)和獲得經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵因素，因此盡快提高鋼鐵產(chǎn)品的包裝質(zhì)量，是鋼鐵企業(yè)的波切任務(wù)之一，也是用戶對(duì)鋼鐵行業(yè)的要求。 打捆機(jī)，就是將剛才捆扎成形的設(shè)備，利用盤條，鋼帶等捆扎材料將螺紋鋼，型鋼（如槽鋼、角鋼、工字鋼）、帶鋼、線材等捆扎起來(lái)，以便于鋼材的運(yùn)輸、存儲(chǔ)和銷售。按照功能，打捆機(jī)一般可分為送絲系統(tǒng)、抽絲及蓄絲系統(tǒng)、擰絲系統(tǒng)以及與其配合的輔助元件組成。例如knra型打捆機(jī)主要運(yùn)用于對(duì)棒材、型材、管材以及盤條的打捆，該類型的打捆機(jī)由以下幾部分組成：1）扎昆機(jī)組：扎昆機(jī)組由液壓控制，其組件有：盤條進(jìn)給輪、控制盤條進(jìn)給的感應(yīng)器和安全設(shè)備、剪切器、擰絲系統(tǒng)等。2）液壓機(jī)組：包括油箱、油泵、濾油器、壓力開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等。3）機(jī)座；4）儲(chǔ)線倉(cāng)；5）控制器：電器線路板、開(kāi)關(guān)、繼電器等。knra型打捆機(jī)主要性能指標(biāo)為：扎昆盤條直徑為3-5mm的退貨盤條；扎昆時(shí)間為9-14s。打捆機(jī)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：1.2鋼材打捆機(jī)設(shè)備的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 日本潼川工藝公司自1959年以來(lái)，致力于研究軋鋼精整設(shè)備自動(dòng)化方面的研究，研制了tmb系列自動(dòng)化打捆機(jī)，課扎昆圓鋼、型鋼、管材一盤卷，結(jié)構(gòu)組成主要有擰絲頭、機(jī)座、線夾、差動(dòng)齒輪箱、液壓馬達(dá)、捆扎盤條、供線輪、夾送輥、導(dǎo)線軌、極限開(kāi)關(guān)、設(shè)備外殼等。該打捆機(jī)的性能特點(diǎn)是設(shè)備采用了差動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)。捆線夾緊、切斷機(jī)擰絲等幾種主要操作均可利用同一馬達(dá)進(jìn)行，使得打捆機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于小型化，維修方便。tmb系列自動(dòng)化打捆機(jī)主要性能指標(biāo)為導(dǎo)絲槽內(nèi)徑700mm；打捆時(shí)間8s；使用盤條直徑5.5mm；點(diǎn)擊功率5.5kw。 國(guó)內(nèi)的首鋼集團(tuán)于上世紀(jì)80年代末從意大利的danieli公司引進(jìn)了兩臺(tái)打捆機(jī)，一直沒(méi)能投入正常使用，存在的問(wèn)題有：車體的定位系統(tǒng)不穩(wěn)定，車體很難調(diào)整到準(zhǔn)確位置；控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)不能正常工作。北京航空航天大學(xué)于1997年為首鋼總公司改造研制成功兩臺(tái)全自動(dòng)打捆機(jī)。從1998年開(kāi)始，北航又在北京市工業(yè)振興計(jì)劃和國(guó)家863高技術(shù)計(jì)劃智能機(jī)器人主題的支持下，開(kāi)始著手棒材打捆機(jī)的理論分析和原理樣機(jī)試制，于2000年研制成功，經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)，完全達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，且完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在機(jī)電液及綜合控制等方面取得了多項(xiàng)創(chuàng)新成功，并已申報(bào)中國(guó)專利。本樣機(jī)產(chǎn)品與國(guó)外現(xiàn)有技術(shù)相比較，整機(jī)布局的合理性，徹底解決了難于維護(hù)和檢修的問(wèn)題，提高了運(yùn)行的可靠性。定位精度高，擰絲頭與鋼材的嚴(yán)格位置關(guān)系是保證打捆成功的關(guān)鍵，也是打捆機(jī)高性能的具體體現(xiàn)。控制方面使用了基于plc的雙cpu控制系統(tǒng)，并提出應(yīng)用了直接檢測(cè)到閥、傳感器元部件級(jí)的設(shè)備監(jiān)控、故障診斷體系，并為打捆機(jī)的進(jìn)一步智能化提供了可靠依據(jù)。鞍鋼集團(tuán)于1990年引進(jìn)了4臺(tái)打捆機(jī)，由于技術(shù)保密及設(shè)備備件的原因，已報(bào)廢了2臺(tái)，也急需新的打捆機(jī)投入使用。1.3 本課題中研發(fā)的鋼材打捆機(jī)本課題中所研發(fā)的鋼材打捆機(jī)主要是針對(duì)型材、棒材、管材等進(jìn)行打捆包裝的設(shè)備，其整體結(jié)構(gòu)主要包括一下部分，分別是機(jī)架及行走機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、引送線機(jī)構(gòu)、矯直機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)、導(dǎo)線機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、擰緊機(jī)構(gòu)和彎導(dǎo)機(jī)構(gòu)、液壓站部件以及電控部件。擰緊等部件，采用液壓驅(qū)動(dòng)，用plc實(shí)現(xiàn)程序控制。其工作原理通過(guò)以下幾個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，步驟如下：1.在機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作時(shí)首先需要把打捆機(jī)用的鋼線引入由壓線輥和驅(qū)動(dòng)盤系統(tǒng)組成的滑道，做好打捆前的準(zhǔn)備工作；2.工作開(kāi)始時(shí)由生產(chǎn)線輸送的待捆扎鋼材會(huì)首先進(jìn)去抱緊器機(jī)構(gòu)的抱緊爪的范圍，并由抱緊器將其抱緊；3.根據(jù)捆料的規(guī)格與形狀，通過(guò)行走機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)調(diào)整好機(jī)體位置；4.由送線裝置繼續(xù)輸送送線，完成捆線在整個(gè)機(jī)構(gòu)中的運(yùn)行，最終捆線由扭結(jié)鉗頭的出線口做出。在扭結(jié)鉗頭的出線口，捆線的端部觸動(dòng)安裝在壓緊機(jī)構(gòu)上的傳感器；5.傳感器發(fā)出信號(hào)使送線馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在壓緊機(jī)構(gòu)壓緊捆線端部后送線馬達(dá)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)抽絲動(dòng)作；6.抽絲動(dòng)作完成后，剪切機(jī)構(gòu)工作，剪斷捆線，同時(shí)壓緊機(jī)構(gòu)松開(kāi)；7.擰緊機(jī)構(gòu)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，完成打結(jié)動(dòng)作；8.彎導(dǎo)機(jī)構(gòu)工作，將直立的捆結(jié)推到；本課題所設(shè)計(jì)的打捆機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)中型型鋼的自動(dòng)化打捆包裝，扎捆效果良好，不易出現(xiàn)送捆、散捆的現(xiàn)象。打捆后的捆結(jié)位于整個(gè)鋼材捆的斜角上，便于鋼材堆放。第二章 打捆方案的選擇與擬定 2.1打捆機(jī)方案的選擇本打捆機(jī)主要應(yīng)用于中型鋼材生產(chǎn)機(jī)主后部，對(duì)生產(chǎn)出的中型型鋼進(jìn)行自動(dòng)打捆，所以在捆結(jié)形狀上采用矩形。打捆材料選用材質(zhì)為q235的碳鋼絲。本打捆機(jī)主要應(yīng)用于北方地區(qū)，而氣動(dòng)對(duì)氣候的適應(yīng)較差，所以在氣動(dòng)與液壓傳動(dòng)之間優(yōu)先采用液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：1. 在同等體積下，液壓裝置比電動(dòng)裝置提供的動(dòng)力大，因?yàn)閼?yīng)用系統(tǒng)中的壓力可比電磁驅(qū)動(dòng)力打30-40倍。2. 液壓裝置工作比較平穩(wěn)，容易實(shí)現(xiàn)無(wú)極變速，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且還可以再運(yùn)行過(guò)程中調(diào)節(jié)，易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。3. 由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。此外，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。4. 用液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)比機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)單。液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)：1. 液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。2. 液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中有較大的能量損失，尤其長(zhǎng)距離傳動(dòng)，液壓系統(tǒng)的效率較低。3. 為了減少泄露現(xiàn)象，液壓元件的制造精度很高，而且需要單獨(dú)的能源。4. 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不易招出原因。2.2打捆機(jī)方案的擬定2.2.1擰絲機(jī)構(gòu)方案的比較（1）圓盤擰絲機(jī)構(gòu)方案 優(yōu)點(diǎn)：圓盤擰頭能有效地阻止熱的輻射與傳遞，擰頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，捆扎質(zhì)量一般。缺點(diǎn)：圓盤尺寸大，質(zhì)量大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，可靠性差，安全隱患多。 （2）圓柱擰絲機(jī)構(gòu)方案 優(yōu)點(diǎn)：捆扎速度快，包裝質(zhì)量好，性能穩(wěn)定，動(dòng)作可靠，擰緊受高溫粉塵影響較小。缺點(diǎn)： 該擰頭雖簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件較多。 （3） 圓錐擰絲機(jī)構(gòu)方案 三方案比較：圓盤擰絲機(jī)構(gòu) 圓柱擰絲機(jī)構(gòu)圓錐擰絲機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)尺寸大小中擰絲速度慢快快擰頭定位難較難無(wú)機(jī)構(gòu)性能不好穩(wěn)定可靠穩(wěn)定可靠耐溫耐塵優(yōu)較好較好包裝質(zhì)量合格優(yōu)良好經(jīng)比較后，圓錐擰絲機(jī)構(gòu)比較好，但是考慮經(jīng)濟(jì)和當(dāng)前國(guó)內(nèi)很多廠家，宜選用圓盤擰絲機(jī)構(gòu)。2.2.2打捆機(jī)方案擬定 打捆機(jī)的打捆過(guò)程包括八個(gè)基本動(dòng)作：送線、矯直、夾緊、抽線、剪切、擰結(jié)、彎導(dǎo)和行走。這八個(gè)動(dòng)作分別由七個(gè)機(jī)構(gòu)完成：送線機(jī)構(gòu)、矯直機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)、剪切機(jī)構(gòu)、擰結(jié)機(jī)構(gòu)、彎導(dǎo)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。其中送線和抽線都由送線機(jī)構(gòu)完成。這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須協(xié)調(diào)的配合，每個(gè)動(dòng)作的執(zhí)行時(shí)機(jī)由相應(yīng)的反饋信號(hào)控制，反饋信號(hào)來(lái)自于安裝在打捆機(jī)和周邊設(shè)備上的傳感器。打捆機(jī)的總體設(shè)計(jì)主要取決于其功能要求和適用范圍。被捆材料的規(guī)格、形狀、捆線的直徑和性能、鋼捆運(yùn)輸軌道的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、捆結(jié)的擰緊圈數(shù)、每個(gè)捆結(jié)的捆線卷繞圈數(shù)等都對(duì)打捆機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大的影響。由于捆線在導(dǎo)線槽內(nèi)高速運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)槽截面應(yīng)為矩形，在槽底安裝軸承，以減小穿線阻力，導(dǎo)槽分為上下兩個(gè)部分，上面的由液壓缸驅(qū)動(dòng)，可繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分叫上顎。下面固定的部分叫下顎。上下顎合攏后構(gòu)成一個(gè)圓形的送線導(dǎo)槽。最小直徑取決于捆料的直徑。下圖為打捆動(dòng)作與控制流程圖 機(jī)體位置調(diào)整送線盤送線各導(dǎo)向鉗張開(kāi)抽絲、機(jī)體前移、下降開(kāi)始送線停止、各導(dǎo)向鉗閉合夾鉗口閉合剪斷捆線、夾緊機(jī)構(gòu)復(fù)位夾鉗轉(zhuǎn)動(dòng)、擰緊捆結(jié)、機(jī)體下移、下降機(jī)體復(fù)位鉗口張開(kāi)、剪切機(jī)構(gòu)復(fù)位結(jié)束2.3設(shè)計(jì)參數(shù)擰緊裝置轉(zhuǎn)速：n=90r/min;行走速度：v=60mm/s;捆線送進(jìn)速度：v=1000mm/s；夾緊動(dòng)作：t=1s;捆線道數(shù)：4-5；輥道速度：2m/s；捆線材料：q235；捆線直徑：6.5mm；第三章 擰緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1夾頭設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1.1夾緊力與扭矩計(jì)算已知捆線材料為q235，查【5，表3-7】得：=216-235mpa，取=230mpa,則許用剪應(yīng)力為：=。由擰緊形式可知，捆線在打結(jié)的過(guò)程中可以簡(jiǎn)化成(如下圖所示)彎矩和扭矩的合成，捆線半徑為6.5mm，視為懸臂梁。因此，所需最大彎矩和扭矩分別為：由于捆線打結(jié)時(shí)旋轉(zhuǎn)，鑒于安全o點(diǎn)受總彎矩取為8m，總扭矩為4t，擰緊時(shí)兩線頭需要固定，由力矩平衡對(duì)o點(diǎn)取距列方程：又因?yàn)槔α铣叽纾?，則臨界狀態(tài)時(shí) 則 又 查6,表1-24 取則取夾緊力為2.5kn。取3.1.2夾頭的設(shè)計(jì) 夾緊力： 鑒于安全和克服鉗口處彈簧作用力：取； 確定柱塞的材料和基本參數(shù)：由4.表23.1-1確定柱塞材料為ht300，缸體材料為45鋼；計(jì)算柱塞直徑：已知提供的壓力為12mpa，則： 由4.表23.6-33取標(biāo)準(zhǔn)柱塞直徑為32mm；計(jì)算缸體壁厚：由4.式23.6-22得 材料的許用應(yīng)力： ?。煌鈴剑???；彈簧的選擇：為使夾頭能夠自動(dòng)開(kāi)啟，在上下夾頭之間安裝一壓縮彈簧，由7.表30.2-8得： 材料： 彈簧絲直徑： 中徑：d=22mm 節(jié)距：7.12mm 工作極限載荷：657n 單位彈簧剛度：236安裝尺寸：最小套筒直徑：29mm 最大心軸直徑：15mm銷軸設(shè)計(jì)：上下夾頭采用銷軸聯(lián)接，材料為45鋼，直徑d=15mm，采用螺釘固定。3.2液壓馬達(dá)的選擇查4.表23.6-8 選擇液壓缸 bym-80 排量： 轉(zhuǎn)速： 最大工作壓力：12mpa 最大轉(zhuǎn)矩：105n.m 重量：60kg 外形尺寸：3.3傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì) 由于擰緊裝置速度為 在液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)（）故取傳動(dòng)比。工作時(shí)不存在軸向力，選擇采用直齒輪傳動(dòng)。3.3.1 參數(shù)查詢1) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)；2) 由于轉(zhuǎn)速不高，故選用7級(jí)精度（gb10095-88）；3) 選擇材料。查9.表10-1選擇小齒輪材料為40cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280hbs；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs。二者材料硬度差為40hbs。4) 初選小齒輪的齒數(shù)為24.大齒輪齒數(shù)。1 由4.表23.6-1得： 式中：； v-排量（）v=80； 為機(jī)械效率，取。 則： 2 試選擇載荷系數(shù)；3 查1.表10-7選取齒形系數(shù)為；4 查1.表10-6得材料的彈性影響系數(shù)；5 由1.圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6 按工作壽命15年（每年工作300天），兩班制，計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 7 由1.圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)為。8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1.則 3.3.2 數(shù)據(jù)計(jì)算1) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的最小值。 2) 計(jì)算圓周速度v。 3) 計(jì)算齒寬b。 4) 計(jì)算齒寬與齒高之比。 模數(shù) 齒高 5) 計(jì)算載荷系數(shù)。 根據(jù)，7級(jí)精度。查1.表10-4。 由。查1.圖10-13得。故載荷系數(shù) 6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。 7) 計(jì)算模數(shù)。 3.3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1) 由1.圖10-20c查得小齒輪的彎矩疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限。2) 由1.圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)；3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 4) 計(jì)算載荷系數(shù)k 5) 查取齒形系數(shù) 由1.表10-5得6) 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由1.表10-5得7) 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 經(jīng)比較大齒輪的值較大。8) 設(shè)計(jì)計(jì)算 取m=4mm，按接觸強(qiáng)度的分度圓直徑 則 取 大齒輪齒數(shù) 3.3.4幾何尺寸 齒根圓直徑 齒頂圓直徑 3.4傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)3.4.1初步確定空心軸的直徑選擇材料為45鋼。由1.表15-3查得,取。由1.式115-3得： 式中的參數(shù)確定：由于是空心軸，所以； 將各參數(shù)代入上式中： 由于軸上有鍵槽和螺紋，故初取軸的直徑為60mm。3.4.2軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.4.3計(jì)算作用在齒輪上的力 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪無(wú)軸向力，。切向力 徑向力 3.4.4軸承的選擇 根據(jù)軸端直徑查3.表4.6-1選用深溝球軸承6214， 基本參數(shù)： 3.4.5鍵的選擇 根據(jù)空心軸端直徑查4.表4.5-1選取a型平鍵 基本參數(shù)： 軸 轂 3.4.6軸的強(qiáng)度校核 根據(jù)上述簡(jiǎn)圖，分別按水平和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別做出水平面上的彎矩圖和垂直面上的彎矩圖；然后計(jì)算總彎矩并做出m圖。 根據(jù)力矩平衡計(jì)算1) 則 則 2) 則 則 3) 彎扭合成。 式中：為應(yīng)力校正系數(shù)，取。 由1.式15-5得：； 由1.表15-4得：； 由1.表15-1得：45鋼， 滿足強(qiáng)度要求。3.4.7軸承的壽命校核 深溝球軸承無(wú)派生軸向力，徑向力可以忽略，則： 由1.式13-5得： 而實(shí)際工作時(shí)間 滿足壽命要求。3.4.8鍵的壽命校核 由1.式6-1 則 由1.表6-2查得，取。 3.4.9軸承端蓋及軸承座設(shè)計(jì) 端蓋的設(shè)計(jì)：由3.表4.8-10確定氈圈的外形尺寸： 大徑 d=90mm 小徑 d=68mm 寬度 b=8mm 根據(jù)氈圈的尺寸確定端蓋孔的尺寸參數(shù)； 根據(jù)蓋孔的尺寸和3.表4.9-4確定軸承蓋的尺寸參數(shù)；同樣由上表選用連接螺栓為m10；參考6.表12-46sn200系列軸承座設(shè)計(jì)該軸承； 材料：zg230-450；軸承座及端蓋簡(jiǎn)圖如下：第四章 矯直機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1矯直機(jī)的參數(shù)確定 根據(jù)實(shí)際要求采用六輥懸臂式矯直機(jī)。 確定輥距t: 原則：在保證扎件矯直質(zhì)量和輥?zhàn)訌?qiáng)度的前提下，其值盡可能地選擇小一些。 由8.式12-9.1 式中：w-抗彎截面系數(shù)。由1.表15-4得； -由8.式12-1得，取； s-扎件的塑性斷面系數(shù)。由8.表12-4得；（e為圓鋼形狀系數(shù)，由8.表12-4得e=1.7） -屈服極限，輥身材料為45鋼，由5.表3-11得。則 取。，取。4.2計(jì)算矯直力設(shè)2、3、4輥的彎曲力矩相等，即; 5、6輥的彎曲力矩相等，即。 確定的值： 由8.式12-7得 計(jì)算矯直力：由2.式11-32得第五章 剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)擰緊前需要將捆線間斷，因?yàn)榧羟辛苄?，所以采用直刃剪。考慮結(jié)構(gòu)要求，下刀片固定不動(dòng)，上刀片做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由2.表10-8選用刀片的材料為,硬度為，采用液壓驅(qū)動(dòng)。5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)確定5.1.1剪切機(jī)簡(jiǎn)圖 5.1.2平行刀片剪切機(jī)的刀片行程由8.式10-1 式中：h-刀片行程，mm； h-被剪切件的最大厚度，mm； c-為使扎件能順利通過(guò)剪切機(jī)，不至沖擊或磨損下刀刃，使下刀刃低于輥道表面的數(shù)值，一般取，取c=15mm。 e-上刀刃距離扎件上表面的間隙，以保證扎件翹頭時(shí)也能夠順利通過(guò)刀刃。通常取，這取。 -上下刀刃的重疊量，以保證被剪切材質(zhì)很軟的扎件時(shí)也能順利切斷，取。 5.2剪切力與剪切功率5.2.1計(jì)算平行刀片剪切機(jī)的最大剪切功由8.式10-16 式中：-考慮刀刃變鈍和刀刃間隙增大后，剪切力增大的系數(shù)。取; -被切扎件抗拉強(qiáng)度換算成抗剪強(qiáng)度的換算系數(shù)，一般取； -被剪切材料在相應(yīng)剪切溫度下的強(qiáng)度極限。由2.表8-4得； -被切扎件的最大原始斷面面積。 則 5.2.2計(jì)算剪切機(jī)功率 由2.式8-18得 令 式中：f-； -單位剪切功，； -延伸率。由2.表8-4得； 則 5.2.3 剪切機(jī)構(gòu)支架的設(shè)計(jì)支架焊接在立板上，材料選用35鋼。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖： 捆線和立板的距離應(yīng)與各機(jī)構(gòu)中與立板距離最大的保持一致，已知各機(jī)構(gòu)中立板距離最大的為扭鉗機(jī)構(gòu)，其距離為80mm，所以導(dǎo)線孔中心線與立板的距離為80mm，由于剪切座的燕尾槽與導(dǎo)向板表面在工作時(shí)往復(fù)摩擦，所以剪座的燕尾槽表面應(yīng)進(jìn)行淬火處理，硬度：。5.3液壓缸的選擇 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選擇底部耳環(huán)懸掛式液壓缸，為保證強(qiáng)度和加工性能，缸體及活塞桿選用45鋼，由4.2.3.1-1得調(diào)質(zhì)處理后硬度為:。 確定缸體直徑 式中： p-液壓系統(tǒng)壓力，p=10mpa。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)缸體直徑圓整取d=40mm；為增加動(dòng)力矩：； 行程： 由4.表23.6-73確定液壓缸型號(hào)： y-hg-e l -第六章 捆線導(dǎo)槽設(shè)計(jì)6.1液壓活門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 通過(guò)活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)活塞杠桿擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線輥 的開(kāi)啟和關(guān)閉，配合引線和抽絲動(dòng)作。 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖：6.2活門杠桿與導(dǎo)線輪的設(shè)計(jì) 因?yàn)楦軛U受力不大，材料選用35鋼，形狀如上圖。導(dǎo)線輪受摩擦，材料選用45鋼，直徑為35mm，用螺母聯(lián)接在杠桿上。6.3液壓缸的選擇 類型：雙作用活塞推力油缸。 確定參數(shù)：缸體材料：45鋼 活塞材料：ht300 內(nèi)徑 ：d=200mm 活塞桿直徑： 公稱直徑：100mpa 油缸行程：25mm 作用能力和壁厚計(jì)算： 作用能力：由4.式23.6-4得 式中：f-雙桿活塞式液壓缸的推力（kn）； p-工作壓力（mpa）； a- 液壓缸的作用面積（）； 由于存在工作阻力，實(shí)際作用力（式中為液壓缸的機(jī)械效率，一般?。?計(jì)算壁厚：由4.式23.6-22得 式中：-液壓缸缸筒壁厚度（mm）； -實(shí)驗(yàn)壓力（mpa），工作壓力時(shí)，；工作壓力時(shí)，。這取。 d-液壓缸內(nèi)徑（mm）； -缸體材料的許用應(yīng)力。（為缸體材料的抗拉強(qiáng)度，由10.表2.1得45鋼，；s為安全系數(shù)，一般?。?則 最后取。6.4聯(lián)接方式 根據(jù)機(jī)構(gòu)要求，缸底與缸體采用焊接，缸蓋與缸體采用螺紋聯(lián)接，因?yàn)樽饔昧苄。诖瞬粚?duì)聯(lián)接處進(jìn)行強(qiáng)度校核。 技術(shù)要求： 內(nèi)徑采用h9配合；內(nèi)表面的橢圓度、錐形度和鼓形度不大于內(nèi)徑公差的一半。 聯(lián)接時(shí)螺紋采用2a級(jí)精度的公制螺紋，活塞桿與缸蓋之間采用o形橡膠圈密封，活塞桿材料選用45鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度：，然后高頻淬火處理硬度：?；钊c缸壁接觸的部分漆耐磨材料。6.5側(cè)板與導(dǎo)輥的設(shè)計(jì)6.5.1側(cè)板設(shè)計(jì) 導(dǎo)槽內(nèi)通過(guò)捆線，其直徑為6.5mm，因此槽的寬度取10mm，側(cè)板厚度10mm材料選用q235。根據(jù)捆料尺寸：和擴(kuò)大生產(chǎn)的需要，確定導(dǎo)線圈尺寸如下：6.5.2導(dǎo)輥的設(shè)計(jì) 為了減少穿線時(shí)的摩擦阻力，保證快速順利穿線。導(dǎo)輥采用軸承和耐磨外套構(gòu)成，外套與軸承采用過(guò)渡配合。根據(jù)導(dǎo)槽寬度選擇深溝球軸承16001。 基本參數(shù)： d=12mm d=28mm b=7mm 6.5.3送線時(shí)間 由上圖可知線圈的半徑為410mm，取壓緊余量，則： 取。 送線時(shí)間：第七章 導(dǎo)線機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 其簡(jiǎn)圖：為了保證送線時(shí)所需的摩擦力，在設(shè)計(jì)中保證捆線對(duì)送線盤的包角，同時(shí)為了保證減小捆線的彎曲應(yīng)力，所以直徑應(yīng)選擇大一些，在此取，壓緊輪半徑，其分布如上圖。 為使壓緊輪對(duì)捆線有一定的壓力，保證其摩擦力，將壓緊輪、彈簧和螺栓構(gòu)成預(yù)緊裝置，保證四個(gè)輪受力均勻，結(jié)構(gòu)如上圖。7.2壓緊彈簧的選擇 送線時(shí)最大阻力來(lái)自矯直機(jī)構(gòu)，矯直機(jī)構(gòu)的送線阻力位： 式中：-摩擦系數(shù)，取。 為保證送線的質(zhì)量，取阻力系數(shù)為2.2，則； 每個(gè)壓緊輪的壓力為：； 由機(jī)構(gòu)可知彈簧最后受力為：； 由7.表30.2-8得基本尺寸參數(shù)： 彈簧材料：45鋼 彈簧絲直徑： 中徑： 節(jié)距： 單圈彈簧剛度： 安裝尺寸：最大心軸直徑，心軸采用螺栓7.3壓輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 其簡(jiǎn)圖：軸承的選擇： 根據(jù)機(jī)構(gòu)可知，軸承的載荷不大，但轉(zhuǎn)速較高且頻繁往復(fù)運(yùn)動(dòng)，根據(jù)壓輪直徑，由3.表4.6-1選擇深溝球軸承6215?；緟?shù)如下： 基本額定動(dòng)載荷 基本額定靜載荷7.4送線盤的設(shè)計(jì) 由以上設(shè)計(jì)可知送線盤直徑。其構(gòu)成導(dǎo)槽的兩套環(huán)的寬度與壓輪寬度均為25mm，其總寬度取為70mm，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：由于捆線與線盤長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)磨損，套環(huán)材料選用,同時(shí)為增大捆線與套環(huán)之間的摩擦系數(shù)，使其夾角為，并在套環(huán)上加工齒口，確保捆線和套環(huán)之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，兩個(gè)套環(huán)用8各六角頭鉸制孔螺栓和一個(gè)當(dāng)環(huán)固定在送線盤主體上。7.5液壓馬達(dá)的選擇 送線盤采用液壓驅(qū)動(dòng)，根據(jù)工作情況和具體需要。選擇bm系列擺線馬達(dá)。 確定轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速： 已知送線全程的阻力為3669.6n，則： ； 已知送線速度為1000。則馬達(dá)轉(zhuǎn)速為： 。 由m和n根據(jù)4.表23.6-9得： 型號(hào)：bm-e400 排量： 額定轉(zhuǎn)矩：800n.m 額定壓差：14mpa 額定轉(zhuǎn)速：250 額定流量： 輸出功率：20kw 重量：31kg 長(zhǎng)度：222mm7.6傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)實(shí)際需要軸的材料選擇，由1.表15-3查得，取。7.6.1初步確定軸的直徑 由1.式15-3得： 式中的參數(shù)確定：由于是空心軸，所以； 將各參數(shù)代入上式中： 由于軸的內(nèi)孔存在鍵槽，取，根據(jù)3中有關(guān)軸的定位軸肩和非定位軸肩的設(shè)計(jì)原則，同時(shí)結(jié)合實(shí)際機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的需要，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如下圖：7.6.2傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)只對(duì)空心軸截面進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核。由1.表15-4得： ； ， 滿足強(qiáng)度要求。7.7鍵的選擇與校核 送線盤與傳動(dòng)軸之間采用鍵聯(lián)接，根據(jù)軸徑70mm和導(dǎo)線盤寬度70mm由3.表4.5-1確定鍵的基本參數(shù)： 校核：由1.式6-1得 式中：-許用擠壓應(yīng)力，由1表6-2查得； t-最大轉(zhuǎn)矩，； k=0.5h=. 故滿足強(qiáng)度要求。7.8軸套的設(shè)計(jì) 外套的作用是對(duì)軸和軸承的安裝和定位提供保證，同時(shí)方便拆卸，另外馬達(dá)通過(guò)外套與立板聯(lián)接起來(lái)，由于軸承和端蓋比較常用，在此不作詳細(xì)設(shè)計(jì)。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖：第八章 壓緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 壓緊機(jī)構(gòu)的作用是壓緊捆線的外端，當(dāng)進(jìn)行抽絲時(shí)可以使捆線與捆料貼緊，提高打捆質(zhì)量。壓緊時(shí)需要一定的壓緊力，采用液壓缸來(lái)提供動(dòng)力。其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：8.1壓緊力的計(jì)算 已知送線馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩為800n.m，系統(tǒng)總摩擦力矩為642.18n.m。則： 式中：-液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)矩； -總摩擦力矩； d- 送線輪直徑。 此力為壓緊機(jī)構(gòu)所提供的摩擦力，則壓緊頭所需要的壓力為：.8.2液壓缸的選擇 根據(jù)結(jié)構(gòu)要求選擇底部耳環(huán)懸掛式液壓缸。為保證加工性能及強(qiáng)度，缸體與活塞桿選用，調(diào)制處理硬度為。 由結(jié)構(gòu)可知?。海瑒t油缸作用力為。 確定缸徑：。 式中：p-液壓系統(tǒng)壓力，p=12mpa。 最后根據(jù)4.表23.6-73確定液壓缸直徑為40mm，型號(hào)為： y-hg-e l 8.3支架及壓臂的設(shè)計(jì) 支架材料選用45鋼，粗加工后調(diào)質(zhì)到硬度為，支架與立板采用螺栓聯(lián)接。 壓臂材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，要求有較高的強(qiáng)度。壓臂頭加工螺紋以增大摩擦系數(shù)。8.4觸動(dòng)桿的設(shè)計(jì) 觸動(dòng)桿用來(lái)緩沖捆線的沖擊力并發(fā)出信號(hào)使送線輪停止。材料選擇淬火后硬度達(dá)到217hbs左右，用彈簧及螺釘與支架聯(lián)接。第九章 彎導(dǎo)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9.1機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)構(gòu)的功能需要，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：9.2 推到力的計(jì)算 設(shè)捆結(jié)高度為8mm，由4根鋼絲纏繞而成。則 因?yàn)楣?根線，則 確定推力：取捆結(jié)的中點(diǎn)為作用力臂，則： 取。9.3液壓缸的選擇 機(jī)構(gòu)中取動(dòng)力臂與阻力臂之比為，則液壓缸作用力為 由4.表23.6-73確定液壓缸型號(hào)為： y-hg-e l 第十章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求及參數(shù) 10.1.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 打捆機(jī)的水平和豎直進(jìn)行、壓緊、送線、導(dǎo)向輪的開(kāi)閉、剪切、擰緊和彎導(dǎo)等一系列動(dòng)作均采用液壓